我国电力装备自主化创新综述

本刊记者 李波

加快推进电力装备自主化创新，是培育我国经济增长新动能的必由之路，是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于推动我国制造业供给侧结构性改革，打造我国制造业竞争新优势，实现制造强国具有重要战略意义。

我国电力装备自主化创新综述

本刊记者 李波

加快推进电力装备自主化创新，是培育我国经济增长新动能的必由之路，是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于推动我国制造业供给侧结构性改革，打造我国制造业竞争新优势，实现制造强国具有重要战略意义。近年来，电力行业主管部门、研发、应用企业，积极建立和完善技术创新体系、夯实创新基础、搭建创新平台，为推动我国电力装备自主化创新发展奠定良好的基础，我国电力装备自主化创新应用成果显著。

一、智能电网设备

近年来，随着我国智能制造业的发展，智能概念迅速席卷我国工业各行业各业。其中，我国电网与时俱进，结合智能概念，向智能电网转化。有数据显示，至2020年，全球智能电网市场预计达4000亿美元，而中国会成为世界上最大的智能电网市场，约占全球市场的24%。随着智能电网建设持续推进，智能化设备需求呈现强劲走势，倒逼传统意义上的一二次设备模糊界限，并加快走向技术融合，实现智能化蜕变。要实现融合一定需要集成技术，更多依赖于传感技术等电力电子及芯片技术等，同时还需要实现多领域技术互联互通。

近期，通过国家863计划先进能源技术领域重大项目“智能电网高级分析与优化运行关键技术”验收的项目，经过三年的科技攻关，在大规模间歇式新能源并网运行控制和智能调度技术、电网与电动汽车充放电设施互动技术、高效可靠的配用电与微电网技术、多元化用户灵活互动技术等方面取得了一批具有自主知识产权的创新性研究成果，形成18个示范应用，推动了我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越。完成了含风光储的分布式发电接入、多特性小水电群大规模接入等关键技术研究，突破了含大规模新能源的交直流互联大电网智能运行与柔性控制关键技术，对提高新能源消纳能力和大型工业企业智能配用电、海上钻井平台智能配网提供了较大支持。

作为“中国制造2025”规划的十大发展领域之一，机器人产业的发展将迎来黄金时代。以推进智能制造为主攻方向，我国电力工业正在进行着一场由“机器人”主导的智能化革命。不久前，国内首套“线路故障指示器全自动机器人检测流水线”通过专家验收，正式投入运行。针对配电线路故障指示器点多面广、质量保证难度大的难题，运用人工智能技术，在减员增效的同时，实现了配电设备到现场的“即插即用”，提高了施工效率，并实现了配网设备的全寿命周期信息追溯，提升了对设备和供应商的管理水平，充分发挥了先进技术和管理理念的引领作用。国网冀北电力多角度照相测距无人机巡检试飞成功，巡检测量误差不超过20厘米，搭载双相机，每架次每小时可对20至30公里线路通道进行数据采集，效率是传统人工作业的百倍以上，是旋翼无人机搭载激光设备巡检的20至30倍。适用于冀北地区山区地形复杂、微气候气象异常的线路巡查需求。

近年来，各大电力公司在特高压输电、智能电网、新能源并网、大电网运行控制等领域积极探索新技术、新装备和新理念在电网建设运维中的应用融合，不断突破，提升电网的自动化、信息化和智能化水平，推动传统电站向智能型电站、传统企业向智慧型企业的转型升级。不久前，世界首套地区级“智能电网动态防雷系统”在国网江苏苏州供电公司成功上线运行，是目前世界上覆盖面积最广、控制功能最强、性能指标最高的“动态防雷系统”。基于动态防雷的智能电网动态拓扑调节技术、潮流优化控制技术、支撑节点抗扰动协调控制技术、基于广谱微分时域鉴别的雷电传感技术等方面取得了一系列进展，使雷电防护从传统的“静态被动模式”步入“智能动态模式”，大幅度提高电网抵御雷电灾害的能力，预计可减少当前80%由雷电而造成的停电损失。

解密“车轮上的发电厂”的神奇结构

二、燃气轮机发电设备

多年来，燃气轮机因其应用领域广泛，且功率密度大、效率高、启动快，燃料适应性强、污染排放水平低等诸多优势，在提供能源和节能减排等诸多方面发挥着极其重要作用，已成为国家军用动力和民用能源动力的主力军。

国家发改委发布的《加快推进天然气利用的意见》明确指出逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一，预计到2020年，天然气发电装机规模达到1.1亿千瓦以上，占发电总装机比例超过5%。近年来，从“两机专项”到两部力推的《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》，国家多项支持燃气轮机产业及各地区天然气发电市场的政策陆续出台，天然气发电装机量持续高速增长。与此同时，今年闵行发电厂国产H级重型燃气轮机首台示范项目获批，国产中小型燃气轮机也可实现批量生产，国产燃气轮机不断突破技术困难渐行渐近。随着我国舰船制造业、石油管道运输等多个燃机应用领域的健康快速发展，燃气轮机需求量持续增长，面对良好的市场机遇，国产燃机攻坚克难，突破高端装备制造业技术难题。8月22日，我国首批五台国产35兆瓦移动式燃气轮机发电设备TM2500，于华电通用轻型燃机设备有限公司(以下简称“华电通用”)顺利下线。TM2500快速发电解决方案搭载了LM2500系列航改式燃机。LM2500是全球最畅销的、服役时间较长的经典燃气轮机之一，目前已经有超过2000台机组投入世界各地运转。重型燃气轮机经过几十年的发展，先后经历了E级、F级和H级几代产品，目前西门子的SGT-8000H重型燃气轮机已经是世界上最先进的重型燃机产品之一，而西门子打算进一步衍生其技术，推动下一代HL级燃气轮机技术的研发，联合循环发电效率将达63%，中期目标达到65%。

三、风机制造设备

“十三五”时期，我国风电保持良好发展态势，装机容量继续领跑世界。截止今年6月底，全国风电新增并网容量601万千瓦，累计并网装机规模1.54亿千瓦，已接近去年底发布的“十三五”规划提出的2.1亿千瓦的预期目标。上半年，风电弃风电量235亿千瓦时，同比减少91亿千瓦时，弃风率同比下降了7个百分点，弃风限电形式明显好转。5年来，技术装备水平显著提升，让我国逐步从可再生能源利用大国向可再生能源技术产业国迈进。起初我国风电制造业设备主要靠进口，风机价格高企。随着技术进步及生产规模扩大，我国陆上风电建设成本已处于世界最低水平，与此同时，一个涵盖了技术研发、整机制造、开发建设、标准和监测认证体系的具有全球市场竞争力的完整产业链体系已基本形成，风电设备的技术水平和可靠性不断提升，5-6兆瓦大型风电设备已经试运行。

目前，我国海上风电发展仍处于初期，规模化应用条件初具，海上机组技术与可靠性、风电场设计、风电工程等多方面需进一步完善。今年8月，在江苏省南通市举行的“2017海上风电领袖峰会”上，南通市副市长陆卫东表示，南通将努力打造全国规模最大的风电装备制造和维护基地。大数据、能源物联网等技术体系是引领海上风电提速的主要力量。近年来海装风电不断在技术上取得突破，5MW海上风电机组从研制初期的H128型、H151型、到H171型，始终处于行业领先地位。在未来进一步创新突破中，将着力于推动建设“智慧海洋”，研制10MW级海上风电机组和浮动式海上风电，大力支持海装风电零部件研发、装备研制、工程运维和服务保障等独特的资源优势进一步巩固和优化。

明阳智慧能源运用大数据中心，建设起了高效的海上运维体系，利用数据来管控风机状态，使机组的可用率和发电量得到保障，大数据平台建设的机组健康档案也能及时对风机的运行情况进行更新和改善。远景能源制造的基于能源物联网云计算的智能风机在风机内安装众多传感器，参数信息通过本地电源，传递到工厂设施，再到远程的云计算，可靠性得到了保证。以往的风机面临着一系列的不确定性，比如风况的不确定性等问题，而通过大数据分析，风机状态得以量化，进一步通过数据来驱动运维，把叶片等关键部件的状态量化，做好预防，避免部件的大规模损伤，智能协调。由此可见，智能风机技术将为风电的可靠性增加更多的保障，能源物联网在一定程度上降低了海上风电的运维成本，保证风机的可利用率，能源物联网也是保障投资回报率的有效措施。海上风电的技术创新，促进海上风电的和谐发展，在“智慧+”、“互联网+”的推动下，为能源转型开辟出了一条新的发展路径。

盐城市大丰区风电产业园已形成了较为完整的风电装备制造产业链。产品质量标准和国际接轨，风电整机已经出口国外，“大丰风电制造”正阔步走向国际舞台。

作为风电装机世界第一的运营商，国电集团在加拿大投资建设了中国发电企业在海外第一个风电项目龙源德芙琳9.91万千瓦风电项目在南非，击败众多国际知名开发商，成功中标德阿风电项目，成为首家入驻非洲开发风电项目的中央发电企业……国电集团向世界递上了一份来自中国的“绿色名片”。在南非德阿项目中，让人印象深刻的不仅仅是国电集团世界领先的风电开发能力，还有163台产自中国的风机——由国电联合动力生产的优质1.5MW机组。可以说，通过龙源南非德阿项目，国电集团深化国际产能合作，成功实现了中国资本带动中国装备、技术、标准、服务“走出去”。

四、太阳能发电设备

2017年被业内看做是分布式光伏发展的元年，发展潜力巨大，已具备较强国际竞争力。2017年上半年，全国新增光伏装机量超到24GW以上，其中分布式将达到7GW以上，同比增长近3倍，值得一提的是，6月份全国新增光伏装机量达到13.15GW，超过1-5月新增装机量之和，其中集中式10.07GW，同比减少8%；分布式3.08GW，同比增长8倍。

为了进一步促进光伏产业技术进步，国家能源局、工业和信息化部、认证认可监督管理委发布了关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知。依照《关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见》中提出的光伏产品技术指标建立循环递进机制要求，决定适当提高多晶硅电池组件和单晶硅电池组件光电转换效率市场准入门槛和“领跑者”技术指标。自2015年我国启动光伏“领跑者”计划以来，通过鼓励建设先进光伏发电技术示范基地、新技术应用示范工程等，在拉动光伏产业技术进步和产业转型升级等多个方面发挥了关键作用。截止目前，我国共实施了两批光伏“领跑者”计划。与前两期相比，第三批“领跑者”项目电池组件转换效率提高近1%，据测算，光伏系统成本能降低6%左右。随着光伏“领跑者”计划的实施，光伏主要设备商纷纷大力推进技术创新和先进产能建设。近期光伏市场先进技术的产业化速度明显加快，市场需要高效率产品，催动了黑硅技术、PERC电池、N型电池、HIT电池等快速产业化。在最近五年，电池片、组件、硅片、硅料四个主要制造环节的成本都下降了一半或接近一半。隆基乐叶单晶PERC组件已成为主流，60型组件率先进入“300瓦+”时代，是唯一一家将P型PERC组件首年衰减做到2%以内的企业，单晶PERC电池量产平均效率在21.2%～21.5%，最高可达22.17%。同时今年还推出了Hi-MO2双面组件，其优异的发电能力和高性价比将获得更多的客户口碑与市场份额。东方日升通过不断的技术攻关，形成了多项核心技术。如在电池片生产工艺方面，采用了湿法黑硅添加剂制绒技术，增大了太阳能电池片的表面积，减少了对太阳光的反射，提高了对太阳光的吸收，从而提高了转换效率。并采用先进的高透光率玻璃及高品质EVA，配合变温调节层压工艺，做出高效率组件。保利协鑫通过黑硅、PERC、和MBB、金刚、双面双玻等高效组件技术，效率更高，产品已完全达到“领跑者”技术指标要求。逆变器作为整个电站的最核心的设备，古瑞瓦特携最新技术的光伏逆变器全系列产品及分布式智能管家云平台为光伏产业带来一股新风潮。