科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

張素香，劉雯靜，趙子巖，曹津平，張娜，滕瑋，吳翔宇

科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

張素香1，劉雯靜1，趙子巖1，曹津平1，張娜2，滕瑋3，吳翔宇4

（1. 國(guó)家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司，北京 100761； 2. 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030000； 3. 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250002； 4. 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司，北京 100092）

電力行業(yè)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，具有重要戰(zhàn)略?xún)r(jià)值，技術(shù)和資本密集型特征明顯，且近年來(lái)科技成果豐碩，多次獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。選取了特高壓輸電技術(shù)、大電網(wǎng)安全與運(yùn)行技術(shù)、新能源技術(shù)三大典型領(lǐng)域，闡述了獲獎(jiǎng)項(xiàng)目展現(xiàn)的強(qiáng)大技術(shù)生命力、國(guó)際影響力、人才培育力、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)力，充分驗(yàn)證了國(guó)家科技獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目對(duì)電力行業(yè)強(qiáng)大的促進(jìn)作用，有力推動(dòng)電力行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)我國(guó)及早實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”具有重大意義。

國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)；特高壓輸電技術(shù)；大電網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)；新能源技術(shù)

1 引言

中國(guó)已形成國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)五大獎(jiǎng)項(xiàng)的國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)制度[1]，對(duì)于促進(jìn)科技支撐引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和世界科技強(qiáng)國(guó)具有重要意義。國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)始終堅(jiān)持鼓勵(lì)自主創(chuàng)新，以科技服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，引導(dǎo)科技研發(fā)方向始終契合國(guó)家重大需求、世界科技前沿和國(guó)際經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)，激勵(lì)自主研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)我國(guó)電力技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)起到了巨大指引與推動(dòng)作用。研究獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的后續(xù)貢獻(xiàn)尤其重要，已有研究關(guān)注國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)成果本身的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)情況[2-4]，但缺乏電力行業(yè)科技創(chuàng)新角度的整體考慮，本文梳理了電力行業(yè)科技進(jìn)步歷程，收集整理了近20年電力行業(yè)獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)成果，為本文研究提供了充足樣本；通過(guò)對(duì)電力行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新與技術(shù)的梳理總結(jié)，以特高壓輸電技術(shù)、大電網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)、新能源技術(shù)為例，闡述國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展和促進(jìn)作用。

2 電力行業(yè)總體獲獎(jiǎng)情況

本文統(tǒng)計(jì)了2002—2019年年間電力行業(yè)獲獎(jiǎng)情況，共獲國(guó)家科技獎(jiǎng)179項(xiàng)，其中，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)144項(xiàng)，技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)35項(xiàng)；獲獎(jiǎng)等級(jí)為特等獎(jiǎng)3項(xiàng)，一等獎(jiǎng)20項(xiàng)。其中，火電、水電、核電、光伏、電網(wǎng)以及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)比例分布如圖1所示。不同年度獲獎(jiǎng)數(shù)量分布情況如圖2所示。從獲獎(jiǎng)餅圖可以看出，由于電網(wǎng)領(lǐng)域涉及輸電、變電、配電、調(diào)度、用電等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，獲獎(jiǎng)數(shù)量穩(wěn)居前茅。

圖1 2002—2019年年間電力行業(yè)獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域分布

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，電力行業(yè)目前獲獎(jiǎng)成果以科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)為主，表明電力行業(yè)的原創(chuàng)性和特別重大的基礎(chǔ)性技術(shù)創(chuàng)新仍需不斷提升。在進(jìn)步獎(jiǎng)和發(fā)明獎(jiǎng)中，電網(wǎng)領(lǐng)域獲獎(jiǎng)比例最高，分別為56.94%和54.29%。從電力行業(yè)獲獎(jiǎng)第一完成單位性質(zhì)看，企業(yè)牽頭獲獎(jiǎng)?wù)急冗_(dá)49.16%，是絕對(duì)的主力軍，是把握電力行業(yè)發(fā)展步伐的中堅(jiān)力量；高校牽頭獲獎(jiǎng)?wù)急?3.58%，穩(wěn)居第二，是高水平、前瞻性科研力量的主體；科研單位獲獎(jiǎng)?wù)急?.26%，電力行業(yè)中央企/國(guó)企的獲獎(jiǎng)數(shù)量要遠(yuǎn)高于民企，是民企獲獎(jiǎng)總數(shù)的7.8倍。這主要是由中國(guó)的國(guó)情和電力行業(yè)的基礎(chǔ)屬性決定的。

3 國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)制度驅(qū)動(dòng)科技創(chuàng)新發(fā)展

3.1 緊密結(jié)合國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)需要，激勵(lì)自主創(chuàng)新

創(chuàng)新是中華民族最鮮明的民族稟賦，是任何時(shí)代都不可或缺的精神特質(zhì)。國(guó)家獎(jiǎng)評(píng)審始終把鼓勵(lì)自主創(chuàng)新作為根本遵循，把科技服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作為根本導(dǎo)向，例如，科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)明確要求：要符合面向國(guó)家重大需求、面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)總原則，技術(shù)上有重大創(chuàng)新，總體技術(shù)水平和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)且產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)效益，成果轉(zhuǎn)化程度高，對(duì)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)具有重大作用。眾多國(guó)家獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目很好地印證了授獎(jiǎng)導(dǎo)向，如“中國(guó)載人航天工程”“第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（TD-LTE）關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)”“成套設(shè)備及工程應(yīng)用”“特高壓±800 kV直流輸電工程”等都是面向國(guó)計(jì)民生、走在世界科技前沿的項(xiàng)目。電網(wǎng)領(lǐng)域在滿(mǎn)足提升輸電能力、提高清潔能源消納比例的重大需求下，一大批科技獲獎(jiǎng)成果在新能源、電網(wǎng)安全運(yùn)行、重大裝備制造等方面實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)創(chuàng)新，核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主研制，且目前相關(guān)成果仍持續(xù)推動(dòng)著行業(yè)發(fā)展，發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

圖2 2002—2019年年度電力行業(yè)獲國(guó)家獎(jiǎng)情況統(tǒng)計(jì)

3.2 堅(jiān)持弘揚(yáng)科學(xué)家精神，激發(fā)人才活力

國(guó)家獎(jiǎng)作為衡量科技成果水平的標(biāo)志，不僅是科研論文、專(zhuān)利、成果鑒定等單一評(píng)價(jià)，更是對(duì)科研水平和研究成果的綜合衡量和評(píng)價(jià)[5]。近年來(lái)，國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)工作持續(xù)深化改革、強(qiáng)化政策導(dǎo)向、控制評(píng)審數(shù)量、提高獎(jiǎng)勵(lì)質(zhì)量、完善公開(kāi)公平評(píng)審制度、強(qiáng)化全流程全環(huán)節(jié)監(jiān)督，彰顯了國(guó)家獎(jiǎng)的嚴(yán)肅性、權(quán)威性、公正性和榮譽(yù)性，已經(jīng)成為科技工作者科技追求的最高褒獎(jiǎng)，是對(duì)獲獎(jiǎng)科學(xué)家和廣大科技工作者的巨大鼓勵(lì)和嘉獎(jiǎng)，對(duì)激發(fā)創(chuàng)新活力、培養(yǎng)具有國(guó)際水平和全球視野的戰(zhàn)略科技人才、科技領(lǐng)軍人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)具有重大作用。

3.3 堅(jiān)持正確價(jià)值導(dǎo)向，營(yíng)造良好創(chuàng)新氛圍

國(guó)家獎(jiǎng)具有重要的導(dǎo)向和示范作用，倡導(dǎo)了良好的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，加速了科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，對(duì)于營(yíng)造良好的科學(xué)研究氛圍、激發(fā)科研人員的創(chuàng)新動(dòng)力具有重要意義。在國(guó)家獎(jiǎng)的帶動(dòng)和引領(lǐng)下，各行業(yè)團(tuán)體、各省、各單位獎(jiǎng)勵(lì)工作科學(xué)有序開(kāi)展，從政策層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)社會(huì)力量辦獎(jiǎng)的集中統(tǒng)一管理，確保獎(jiǎng)勵(lì)的正確價(jià)值導(dǎo)向，為科研立項(xiàng)、人才評(píng)價(jià)提供了支撐。近年來(lái)，國(guó)家獎(jiǎng)持續(xù)規(guī)范有關(guān)規(guī)章制度及評(píng)審程序和方法，建立了規(guī)范、有序的獎(jiǎng)勵(lì)推薦評(píng)審流程和技術(shù)創(chuàng)新成果評(píng)價(jià)等方法，嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目推薦、形式審查、申報(bào)項(xiàng)目公示等程序，對(duì)申報(bào)單位、申報(bào)人、評(píng)審專(zhuān)家均建立科技獎(jiǎng)勵(lì)誠(chéng)信檔案，納入科研信用體系，為各級(jí)單位和各行業(yè)協(xié)會(huì)科技獎(jiǎng)勵(lì)工作提供了示范和引導(dǎo)，在全社會(huì)營(yíng)造了公平公正的科技獎(jiǎng)勵(lì)環(huán)境，為科技獎(jiǎng)勵(lì)工作穩(wěn)定有序開(kāi)展提供了重要保障。

4 電力科技成果持續(xù)發(fā)力，促進(jìn)行業(yè)蓬勃發(fā)展

近年來(lái)，國(guó)家在特高壓輸電、智能電網(wǎng)、大電網(wǎng)安全、新能源等領(lǐng)域產(chǎn)出了若干國(guó)家級(jí)、世界級(jí)創(chuàng)新成果，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)從跟隨到趕超的轉(zhuǎn)變，并正在推進(jìn)從技術(shù)趕超向技術(shù)引領(lǐng)的跨越。這些獲獎(jiǎng)成果創(chuàng)新性高、持續(xù)應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣、協(xié)同創(chuàng)新推動(dòng)電力行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步的特征顯著，是驅(qū)動(dòng)電力行業(yè)蓬勃發(fā)展的有力印證。

4.1 特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域

特高壓指1 000 kV交流、±800 kV及以上直流的輸電技術(shù)，具有輸電距離遠(yuǎn)、容量大、效率高、占地少等綜合優(yōu)勢(shì)，是中國(guó)原創(chuàng)、世界領(lǐng)先的重大創(chuàng)新技術(shù)。廣大電網(wǎng)科技工作者不懈努力取得了重大突破，實(shí)現(xiàn)了特高壓輸電技術(shù)世界引領(lǐng)。

在面向國(guó)家“西電東送”能源需求重大戰(zhàn)略下，為滿(mǎn)足長(zhǎng)距離輸送能力提升需求，科研團(tuán)隊(duì)完成1 000 kV特高壓交流技術(shù)研究，既面臨高電壓、強(qiáng)電流的電磁與絕緣技術(shù)的世界級(jí)挑戰(zhàn)，又面臨重污穢、高海拔的嚴(yán)酷自然環(huán)境，而國(guó)際上沒(méi)有成熟適用的技術(shù)和成套設(shè)備，創(chuàng)新難度極大。按照“基礎(chǔ)研究?工程設(shè)計(jì)?設(shè)備研制?試驗(yàn)驗(yàn)證?系統(tǒng)集成?工程示范”的技術(shù)路線，攻克了世界上最高電壓等級(jí)的輸電關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)特高壓輸電的創(chuàng)新突破。2009年投運(yùn)的“晉東南?南陽(yáng)?荊門(mén)”線路是中國(guó)第一條南北向能源輸送大通道，在2009—2012年年間，依托項(xiàng)目建成的試驗(yàn)示范工程已成為我國(guó)南北方向的一條重要能源輸送通道，3年累計(jì)輸電277億kW·h，輸電銷(xiāo)售收入93億元，新增利潤(rùn)4.8億元，還取得火電南送替代輸煤約600萬(wàn)t，極大緩解了華中地區(qū)嚴(yán)重缺電局面，拉動(dòng)GDP增長(zhǎng)達(dá)2019億元、水電北送節(jié)約用煤300余萬(wàn)t、減排二氧化碳近900萬(wàn)t等效益。2012年，“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設(shè)備及工程應(yīng)用”獲得國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。項(xiàng)目帶動(dòng)我國(guó)輸變電裝備制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)全面升級(jí)，特高壓設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)裝備和試驗(yàn)檢測(cè)能力達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并全面進(jìn)軍國(guó)際超高壓設(shè)備市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了高端產(chǎn)品出口零突破。

特高壓±800 kV直流輸電技術(shù)具有輸電損耗低、輸電走廊有效利用率高的優(yōu)點(diǎn)，但相關(guān)技術(shù)復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外無(wú)可借鑒經(jīng)驗(yàn)，研究難度極大?？蒲袌F(tuán)隊(duì)攻克了過(guò)電壓、外絕緣等方面的世界級(jí)難題，提出雙閥組均衡串聯(lián)主接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完成世界首批±800 kV特高壓直流輸電成套裝備研制并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，成功解決了大容量特高壓直流接入系統(tǒng)的世界性難題，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，充分調(diào)度并發(fā)揮了±800 kV特高壓直流輸電能力，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大；2010年建設(shè)落成的“800 kV云廣”“向上”兩個(gè)國(guó)家級(jí)示范工程及其他5個(gè)直流工程，“特高壓±800 kV直流輸電工程”獲得2017年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

隨著國(guó)家能源戰(zhàn)略實(shí)施、輸電能力需求提升，清潔能源大比例接入，充分利用兩個(gè)特等獎(jiǎng)項(xiàng)目先進(jìn)成果陸續(xù)建成一批技術(shù)水平國(guó)際領(lǐng)先的重大工程，成為中國(guó)“西電東送”“北電南供”的能源大通道；2020年12月30日全面建成投運(yùn)了世界首個(gè)新能源遠(yuǎn)距離輸送大通道：青?！幽稀?00 kV特高壓直流工程，青?？砷_(kāi)發(fā)太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模達(dá)10億kW、風(fēng)電規(guī)模達(dá)4億kW。

電力行業(yè)已全面掌握特高壓交、直流輸電核心技術(shù)，在過(guò)電壓控制、外絕緣配置、電磁環(huán)境控制、潛供電流抑制、成套設(shè)備研制、試驗(yàn)檢測(cè)能力6個(gè)方面取得重大創(chuàng)新突破，占領(lǐng)了國(guó)際高壓輸電技術(shù)制高點(diǎn)。自主研制特高壓交、直流成套裝備，整體提升了中國(guó)電工裝備技術(shù)水平。截至目前，我國(guó)已累計(jì)建成“14交18直”特高壓工程，在運(yùn)、在建特高壓工程線路長(zhǎng)度達(dá)4.6萬(wàn)km，累計(jì)輸電超過(guò)2萬(wàn)億kW·h。同時(shí)，輸電技術(shù)走出國(guó)門(mén)，巴西美麗山±800 kV特高壓直流輸電一期、二期等工程順利建成投運(yùn)，帶動(dòng)中國(guó)高端電工裝備出口到德國(guó)、波蘭、菲律賓等100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

4.2 大電網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域

大電網(wǎng)安全運(yùn)行是國(guó)家安全的重要組成部分。大范圍、長(zhǎng)時(shí)間電力中斷將對(duì)社會(huì)造成難以估量的損失和影響，是現(xiàn)代社會(huì)的災(zāi)難。2020年美國(guó)得州暴風(fēng)雪大停電造成500萬(wàn)用戶(hù)停電，民眾的生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。我國(guó)電網(wǎng)從上百個(gè)地方電網(wǎng)發(fā)展到省級(jí)電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、除臺(tái)灣外的全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，電壓等級(jí)不斷提高，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。電力是特殊商品，目前尚無(wú)法大規(guī)模存儲(chǔ)，發(fā)、輸、配、用瞬時(shí)完成，電力系統(tǒng)必須保持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平衡，這使得大電網(wǎng)成為迄今為止最復(fù)雜的人工系統(tǒng)。近20年，美國(guó)、加拿大、英國(guó)、俄羅斯、巴西、印度等國(guó)電網(wǎng)多次發(fā)生大面積停電事故，而我國(guó)沒(méi)有發(fā)生類(lèi)似事故，得益于我國(guó)堅(jiān)持科技創(chuàng)新引領(lǐng)，構(gòu)建了完善的大電網(wǎng)安全運(yùn)行和控制技術(shù)體系，技術(shù)成果發(fā)展圖見(jiàn)圖3所示。

建國(guó)初期，我國(guó)電力工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、百?gòu)U待興。1978年，我國(guó)基本建立較為完整的電力工業(yè)體系，330 kV及以下輸變電工程實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)和自主建造，形成基于行政區(qū)劃的省級(jí)電網(wǎng)。1972年自主建設(shè)的第一條330 kV線路“劉家峽?關(guān)中”獲得1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

圖3 國(guó)家科技獎(jiǎng)對(duì)中國(guó)三代電網(wǎng)創(chuàng)新演進(jìn)的激勵(lì)作用

改革開(kāi)放后，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國(guó)電力需求和發(fā)電裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)發(fā)展提出了新的要求。通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和消化，中國(guó)電網(wǎng)裝備水平快速提升，跨省聯(lián)網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2000年，基本形成以500 kV（西北330 kV）為骨干網(wǎng)架的六大區(qū)域電網(wǎng)[4]。

進(jìn)入21世紀(jì)[6]，中國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，資源、環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約日益突出，電力發(fā)展面臨保障電力供應(yīng)與優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)雙重任務(wù)，我國(guó)全面推進(jìn)能源的可持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展，目前已成為能源利用效率提升最快的國(guó)家。

由1985年的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目“電力系統(tǒng)分析綜合程序的開(kāi)發(fā)及其推廣利用”、2003年的“大型電力系統(tǒng)中電力電子與FACTS裝置仿真軟件包EMTPE的研究與開(kāi)發(fā)”“大電網(wǎng)大機(jī)組安全穩(wěn)定控制的研究”“全國(guó)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)體系的研究及實(shí)施”，直到2009年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)項(xiàng)目“電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真關(guān)鍵技術(shù)研究、裝置研制和應(yīng)用”、2013年的一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目“特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)?；瘧?yīng)用”、2016年的一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目“互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程安全防御關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”及2018年的“交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動(dòng)防御關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”等，我國(guó)已全面掌握國(guó)際領(lǐng)先的大電網(wǎng)仿真技術(shù)、大電網(wǎng)調(diào)度及安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)，為保障大電網(wǎng)安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。同時(shí)也在防災(zāi)、減災(zāi)領(lǐng)域取得了重大理論和技術(shù)創(chuàng)新，多次獲授國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?？梢?jiàn)，國(guó)家獎(jiǎng)所要求的技術(shù)創(chuàng)新、行業(yè)進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)效益為不斷推進(jìn)電網(wǎng)領(lǐng)域科技創(chuàng)新、有效解決國(guó)家重大需求指明了方向，充分發(fā)揮了科學(xué)技術(shù)的社會(huì)功能，對(duì)促進(jìn)行業(yè)和社會(huì)進(jìn)步具有重要價(jià)值。

2012年，“電力系統(tǒng)廣域監(jiān)測(cè)分析與控制系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用”獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，該項(xiàng)目構(gòu)建了電力系統(tǒng)廣域監(jiān)測(cè)分析與控制體系，實(shí)現(xiàn)了廣域空間中電網(wǎng)安全穩(wěn)定各道防線內(nèi)的控制決策自適應(yīng)優(yōu)化，協(xié)調(diào)優(yōu)化了各類(lèi)控制決策的控制時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)安全穩(wěn)定的閉環(huán)自適應(yīng)緊急控制和校正控制，完成輔助決策和實(shí)時(shí)預(yù)警。

2013年，“特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)模化應(yīng)用”榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，該項(xiàng)目研發(fā)了適用于特大電網(wǎng)調(diào)度的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形界面遠(yuǎn)程瀏覽和大電網(wǎng)統(tǒng)一建模等關(guān)鍵技術(shù)，建立了“橫向集成、縱向貫通”的一體化調(diào)度業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)；攻克了事件觸發(fā)與周期觸發(fā)相結(jié)合的全網(wǎng)在線聯(lián)合安全預(yù)警、多級(jí)調(diào)度協(xié)同的大電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制與智能告警、安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和日前安全約束機(jī)組組合等重大技術(shù)難題，建立一套完整的電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)支撐體系。

2013年，“電網(wǎng)大范圍冰凍災(zāi)害預(yù)防與治理關(guān)鍵技術(shù)及成套裝備”獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。由于2008年年初中國(guó)電網(wǎng)因冰災(zāi)遭受了最嚴(yán)重的損害，倒塔70萬(wàn)余基，直接經(jīng)濟(jì)損失250億元。1億多人口停電、停水，京廣鐵路停運(yùn)7天，嚴(yán)重影響了正常的社會(huì)秩序。獲獎(jiǎng)成果攻克了電網(wǎng)覆冰數(shù)值預(yù)測(cè)技術(shù)、在線覆冰監(jiān)測(cè)與決策系統(tǒng)、高效大容量直流融冰技術(shù)與裝備、高可靠防冰閃技術(shù)，具有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新和重大突破，成果集理論、技術(shù)、裝備于一體，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供了有效的技術(shù)手段。后續(xù)國(guó)內(nèi)未發(fā)生冰凍災(zāi)害造成的大面積停電事件。

2015年，“電網(wǎng)雷擊防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。研制了覆蓋全國(guó)電網(wǎng)的廣域雷電地閃監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了20個(gè)省的輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用、27個(gè)省級(jí)電網(wǎng)的雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型與軟件應(yīng)用及全國(guó)各電壓等級(jí)線路、通道的雷擊差異化防護(hù)技術(shù)深度應(yīng)用。2017—2019年國(guó)網(wǎng)公司輸電系統(tǒng)雷擊故障率的平均值較2014—2016年的平均值下降40%；近10年兩大監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已指導(dǎo)處置輸電線路雷擊故障超萬(wàn)次；京?滬高鐵及城市軌道交通雷擊故障率降低70%以上。

2016年，“互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程安全防御關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)[6]。該成果解決了電網(wǎng)故障導(dǎo)致的互聯(lián)電網(wǎng)輸電斷面連鎖斷開(kāi)、受端電網(wǎng)電壓崩潰問(wèn)題。在輸電斷面功率動(dòng)態(tài)控制與分析、動(dòng)態(tài)全過(guò)程仿真建模、受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制技術(shù)與評(píng)估方面取得重大創(chuàng)新成果，大幅提升了互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程安全防御能力，已在34個(gè)省級(jí)及以上電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)度運(yùn)行和高?？蒲薪虒W(xué)中應(yīng)用，提升了中國(guó)復(fù)雜大電網(wǎng)的安全運(yùn)行可靠性，提升了供電質(zhì)量。

中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展至今，一直安全穩(wěn)定運(yùn)行，已成為世界上規(guī)模最大、電壓等級(jí)最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、資源配置能力最強(qiáng)的交直流混聯(lián)電網(wǎng)。

4.3 新能源技術(shù)領(lǐng)域

氣候變化已是國(guó)際核心議題，對(duì)中國(guó)而言，改變以煤炭為主的高碳能源結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向清潔能源為主的低碳能源結(jié)構(gòu)是大勢(shì)所趨和必由之路[7]，2010—2020年風(fēng)電裝機(jī)容量如圖4所示。中國(guó)迎來(lái)了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、電力體制改革、電力供需變化。毫無(wú)疑問(wèn)，未來(lái)風(fēng)、光等新能源將從配角上升為主角，這給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來(lái)了從技術(shù)、成本、市場(chǎng)、安全等多方面的挑戰(zhàn)。

圖4 2010—2020年風(fēng)電裝機(jī)容量

（數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)能源大數(shù)據(jù)報(bào)告（2020）》）

新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性、不確定性致使大規(guī)模地消納新能源成為世界性難題。相比國(guó)外，我國(guó)新能源發(fā)展規(guī)模更大、速度更快，資源稟賦與分布、電源屬性與結(jié)構(gòu)以及市場(chǎng)條件存在較大差異，因此新能源消納的相關(guān)問(wèn)題更為突出。在2016年前后，風(fēng)能棄風(fēng)率一度超過(guò)30%。但是后來(lái)依托眾多獲獎(jiǎng)項(xiàng)目成果的具體應(yīng)用和國(guó)家制定的大量有效政策，2017年之后棄風(fēng)現(xiàn)象迅速緩解，2017年以后棄風(fēng)率下降趨勢(shì)如圖5所示，成果加速促進(jìn)了高比例清潔能源的消納。

2013年，“大型風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與試驗(yàn)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，在世界上首次提出了風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)適應(yīng)性試驗(yàn)方法，建成了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的張北風(fēng)電試驗(yàn)基地，建成世界上規(guī)模最大、檢測(cè)能力最強(qiáng)、檢測(cè)項(xiàng)目最全的新能源檢測(cè)中心，完成國(guó)內(nèi)200多個(gè)型號(hào)機(jī)組的試驗(yàn)檢測(cè)，有效促進(jìn)后續(xù)國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)技術(shù)水平不斷提高。

圖5 2017年以后棄風(fēng)率下降趨勢(shì)

應(yīng)用獲獎(jiǎng)項(xiàng)目成果，張北國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程實(shí)現(xiàn)集光伏、風(fēng)電發(fā)電、儲(chǔ)能、智能輸電于一體，成為世界上規(guī)模最大、運(yùn)行方式最靈活、綜合控制水平最高的新能源綜合利用項(xiàng)目，是中國(guó)新能源技術(shù)和設(shè)備的試驗(yàn)基地，已接待60多個(gè)國(guó)家、28個(gè)國(guó)際組織及1 000多位專(zhuān)家到此參觀，成為中國(guó)新能源建設(shè)的“國(guó)家名片”。

2016年，“新能源發(fā)電調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，項(xiàng)目成果促進(jìn)了電網(wǎng)互聯(lián)互通、構(gòu)建了完善統(tǒng)一的調(diào)度系統(tǒng)，在提升系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力的同時(shí)，緩解了新能源消納矛盾，推動(dòng)了新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)和大范圍配置；設(shè)立了國(guó)網(wǎng)公司數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中心，基于實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)精度達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。項(xiàng)目成果有效促進(jìn)了后續(xù)新能源進(jìn)一步消納問(wèn)題。

2019年，“千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。酒泉是世界首個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，是西部大開(kāi)發(fā)的又一標(biāo)志性工程。獲獎(jiǎng)項(xiàng)目突破了千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)光電集群的預(yù)測(cè)評(píng)估、源源控制、網(wǎng)源控制、裝備研制、系統(tǒng)集成等系列關(guān)鍵技術(shù)難題，取得了一系列創(chuàng)新性成果，研制了“有功?無(wú)功?安全穩(wěn)定”一體化的控制裝置，在河西走廊首次建成了千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示范工程，填補(bǔ)了國(guó)際千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)的空白；相關(guān)科技創(chuàng)新成果持續(xù)支撐新能源消納難題，是新能源與特高壓輸電技術(shù)、大電網(wǎng)調(diào)度和安全運(yùn)行協(xié)同創(chuàng)新的典范工程。世界首個(gè)新能源遠(yuǎn)距離輸送大通道青?！幽稀?00 kV特高壓直流工程，太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模達(dá)10億kW、風(fēng)電規(guī)模達(dá)4億kW。截至2019年年底，青海可再生能源裝機(jī)為2 776萬(wàn)kW。該工程可滿(mǎn)足青海千萬(wàn)千瓦級(jí)新能源基地的開(kāi)發(fā)外送需要，每年可向華中地區(qū)輸送400億kW·h清潔電能，將河南全社會(huì)用電量的1/8轉(zhuǎn)變?yōu)榫G電。

風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)未來(lái)十年年均新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)分別為5 000萬(wàn)～6 000萬(wàn)kW和7 000萬(wàn)～9 000萬(wàn)kW。這一預(yù)測(cè)下，屆時(shí)新能源裝機(jī)規(guī)模將大大超過(guò)12億kW的國(guó)家承諾下限，達(dá)到17億kW以上，增速也將顯著超過(guò)“十三五”時(shí)期。過(guò)去5年，風(fēng)電年均新增約3 000萬(wàn)kW（其中，2020年新增超過(guò)7 000萬(wàn)kW），光伏年均新增約5 000萬(wàn)kW。

中國(guó)正在加快構(gòu)建安全高效、清潔低碳的能源體系，堅(jiān)定不移地推行綠色發(fā)展理念，正面應(yīng)對(duì)碳排放帶來(lái)的全球氣候變化問(wèn)題，持續(xù)推進(jìn)碳減排，引領(lǐng)全球化治理行動(dòng)。各項(xiàng)技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展才是中國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的重要支撐力量[8]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文圍繞電力行業(yè)，以獲獎(jiǎng)項(xiàng)目為例，闡述了科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)電力行業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展情況，選取特高壓輸電技術(shù)、大電網(wǎng)安全運(yùn)行、新能源技術(shù)領(lǐng)域，論證了項(xiàng)目獲獎(jiǎng)后的持續(xù)影響力及其對(duì)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施、加快促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)深度融合所持續(xù)發(fā)揮的巨大作用，國(guó)家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略正成為推動(dòng)中國(guó)高質(zhì)量發(fā)展、盡早實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的強(qiáng)大基礎(chǔ)動(dòng)力。

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State Grid Corporation. “carbon peak, carbon neutral” action plan[N]. The State Grid Newspaper, 2021.

Technological innovation drives the high-quality development of the power industry

ZHANG Suxiang1, LIU Wenjing1, ZHAO Ziyan1, CAO Jinping1, ZHANG Na2, TENG Wei3, WU Xiangyu4

1. State Grid Information & Telecommunication Technology Branch, Beijing 100761, China 2. State Grid Shanxi Electric Power Research Institute, Taiyuan 030000, China 3. State Grid Shandong Electric Power Research Institute, Jinan 250002, China 4. Beijing Kedong Electric Power Control System Co., Ltd., Beijing 100092, China

The power industry is a basic industry related to the national economy and people’s livelihood and has important strategic value. It has obvious characteristics of technology and capital intensiveness. In recent years, there has been fruitful scientific and technological achievements which have won many national science and technology awards in this industry. Three typical areas were selected: the UHV transmission technology, the safety and operation technology of the large power grid and the new energy technologyto elaborate the strong technical vitality, the international influence, the talent cultivation ability and the industrial driving capabilities of the award-winning projects. It was fully verified the National Awards have a strong role in promoting the power industry and the technological innovation can effectively promote the collaborative innovation and development of power grid technology, and it is of great significance to support China to achieve “carbon peak and carbon neutrality” as soon as possible.

national science and technology awards, UHV transmission technology, safety and operation technology of the large power grid, new energy technology

G311

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2021274

2021?05?15；

2021?12?14

張素香，zsuxiang@163.com

國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)工作辦公室項(xiàng)目“國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)促進(jìn)電力科技發(fā)展影響力研究”

The Project of National Office for Science and Technology Awards “Research on the Influence of National Science and Technology Awards to Promote the Development of Electric Power Science and Technology”

張素香（1973? ），女，國(guó)家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榭萍脊芾?、人工智能、電力信息通信等?/p>

劉雯靜（1984? ），女，博士，國(guó)家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榭萍汲晒嘤芾?、電力通信等?/p>

趙子巖（1975? ），男，博士，國(guó)家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化研究。

曹津平（1977? ），女，博士，國(guó)家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化研究。

張娜（1990? ），女，國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)人工智能成像及圖像識(shí)別研究。

滕瑋（1990? ），男，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院工程師，主要研究方向?yàn)榇笠?guī)模新能源、智能配電網(wǎng)研究。

吳翔宇（1989? ），女，北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司工程師，主要研究方向?yàn)榭萍脊芾怼?/p>