我國電力裝備自主化創(chuàng)新綜述

本刊記者 李波

加快推進(jìn)電力裝備自主化創(chuàng)新，是培育我國經(jīng)濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經(jīng)濟和科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇，對于推動我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢，實現(xiàn)制造強國具有重要戰(zhàn)略意義。

我國電力裝備自主化創(chuàng)新綜述

本刊記者 李波

加快推進(jìn)電力裝備自主化創(chuàng)新，是培育我國經(jīng)濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經(jīng)濟和科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇，對于推動我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢，實現(xiàn)制造強國具有重要戰(zhàn)略意義。近年來，電力行業(yè)主管部門、研發(fā)、應(yīng)用企業(yè)，積極建立和完善技術(shù)創(chuàng)新體系、夯實創(chuàng)新基礎(chǔ)、搭建創(chuàng)新平臺，為推動我國電力裝備自主化創(chuàng)新發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，我國電力裝備自主化創(chuàng)新應(yīng)用成果顯著。

一、智能電網(wǎng)設(shè)備

近年來，隨著我國智能制造業(yè)的發(fā)展，智能概念迅速席卷我國工業(yè)各行業(yè)各業(yè)。其中，我國電網(wǎng)與時俱進(jìn)，結(jié)合智能概念，向智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)化。有數(shù)據(jù)顯示，至2020年，全球智能電網(wǎng)市場預(yù)計達(dá)4000億美元，而中國會成為世界上最大的智能電網(wǎng)市場，約占全球市場的24%。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，智能化設(shè)備需求呈現(xiàn)強勁走勢，倒逼傳統(tǒng)意義上的一二次設(shè)備模糊界限，并加快走向技術(shù)融合，實現(xiàn)智能化蛻變。要實現(xiàn)融合一定需要集成技術(shù)，更多依賴于傳感技術(shù)等電力電子及芯片技術(shù)等，同時還需要實現(xiàn)多領(lǐng)域技術(shù)互聯(lián)互通。

近期，通過國家863計劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域重大項目“智能電網(wǎng)高級分析與優(yōu)化運行關(guān)鍵技術(shù)”驗收的項目，經(jīng)過三年的科技攻關(guān)，在大規(guī)模間歇式新能源并網(wǎng)運行控制和智能調(diào)度技術(shù)、電網(wǎng)與電動汽車充放電設(shè)施互動技術(shù)、高效可靠的配用電與微電網(wǎng)技術(shù)、多元化用戶靈活互動技術(shù)等方面取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性研究成果，形成18個示范應(yīng)用，推動了我國電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向高效、經(jīng)濟、清潔、互動的現(xiàn)代電網(wǎng)的升級和跨越。完成了含風(fēng)光儲的分布式發(fā)電接入、多特性小水電群大規(guī)模接入等關(guān)鍵技術(shù)研究，突破了含大規(guī)模新能源的交直流互聯(lián)大電網(wǎng)智能運行與柔性控制關(guān)鍵技術(shù)，對提高新能源消納能力和大型工業(yè)企業(yè)智能配用電、海上鉆井平臺智能配網(wǎng)提供了較大支持。

作為“中國制造2025”規(guī)劃的十大發(fā)展領(lǐng)域之一，機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將迎來黃金時代。以推進(jìn)智能制造為主攻方向，我國電力工業(yè)正在進(jìn)行著一場由“機器人”主導(dǎo)的智能化革命。不久前，國內(nèi)首套“線路故障指示器全自動機器人檢測流水線”通過專家驗收，正式投入運行。針對配電線路故障指示器點多面廣、質(zhì)量保證難度大的難題，運用人工智能技術(shù)，在減員增效的同時，實現(xiàn)了配電設(shè)備到現(xiàn)場的“即插即用”，提高了施工效率，并實現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備的全壽命周期信息追溯，提升了對設(shè)備和供應(yīng)商的管理水平，充分發(fā)揮了先進(jìn)技術(shù)和管理理念的引領(lǐng)作用。國網(wǎng)冀北電力多角度照相測距無人機巡檢試飛成功，巡檢測量誤差不超過20厘米，搭載雙相機，每架次每小時可對20至30公里線路通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，效率是傳統(tǒng)人工作業(yè)的百倍以上，是旋翼無人機搭載激光設(shè)備巡檢的20至30倍。適用于冀北地區(qū)山區(qū)地形復(fù)雜、微氣候氣象異常的線路巡查需求。

近年來，各大電力公司在特高壓輸電、智能電網(wǎng)、新能源并網(wǎng)、大電網(wǎng)運行控制等領(lǐng)域積極探索新技術(shù)、新裝備和新理念在電網(wǎng)建設(shè)運維中的應(yīng)用融合，不斷突破，提升電網(wǎng)的自動化、信息化和智能化水平，推動傳統(tǒng)電站向智能型電站、傳統(tǒng)企業(yè)向智慧型企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。不久前，世界首套地區(qū)級“智能電網(wǎng)動態(tài)防雷系統(tǒng)”在國網(wǎng)江蘇蘇州供電公司成功上線運行，是目前世界上覆蓋面積最廣、控制功能最強、性能指標(biāo)最高的“動態(tài)防雷系統(tǒng)”?；趧討B(tài)防雷的智能電網(wǎng)動態(tài)拓?fù)湔{(diào)節(jié)技術(shù)、潮流優(yōu)化控制技術(shù)、支撐節(jié)點抗擾動協(xié)調(diào)控制技術(shù)、基于廣譜微分時域鑒別的雷電傳感技術(shù)等方面取得了一系列進(jìn)展，使雷電防護(hù)從傳統(tǒng)的“靜態(tài)被動模式”步入“智能動態(tài)模式”，大幅度提高電網(wǎng)抵御雷電災(zāi)害的能力，預(yù)計可減少當(dāng)前80%由雷電而造成的停電損失。

解密“車輪上的發(fā)電廠”的神奇結(jié)構(gòu)

二、燃?xì)廨啓C發(fā)電設(shè)備

多年來，燃?xì)廨啓C因其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，且功率密度大、效率高、啟動快，燃料適應(yīng)性強、污染排放水平低等諸多優(yōu)勢，在提供能源和節(jié)能減排等諸多方面發(fā)揮著極其重要作用，已成為國家軍用動力和民用能源動力的主力軍。

國家發(fā)改委發(fā)布的《加快推進(jìn)天然氣利用的意見》明確指出逐步將天然氣培育成為我國現(xiàn)代清潔能源體系的主體能源之一，預(yù)計到2020年，天然氣發(fā)電裝機規(guī)模達(dá)到1.1億千瓦以上，占發(fā)電總裝機比例超過5%。近年來，從“兩機專項”到兩部力推的《依托能源工程推進(jìn)燃?xì)廨啓C創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，國家多項支持燃?xì)廨啓C產(chǎn)業(yè)及各地區(qū)天然氣發(fā)電市場的政策陸續(xù)出臺，天然氣發(fā)電裝機量持續(xù)高速增長。與此同時，今年閔行發(fā)電廠國產(chǎn)H級重型燃?xì)廨啓C首臺示范項目獲批，國產(chǎn)中小型燃?xì)廨啓C也可實現(xiàn)批量生產(chǎn)，國產(chǎn)燃?xì)廨啓C不斷突破技術(shù)困難漸行漸近。隨著我國艦船制造業(yè)、石油管道運輸?shù)榷鄠€燃機應(yīng)用領(lǐng)域的健康快速發(fā)展，燃?xì)廨啓C需求量持續(xù)增長，面對良好的市場機遇，國產(chǎn)燃機攻堅克難，突破高端裝備制造業(yè)技術(shù)難題。8月22日，我國首批五臺國產(chǎn)35兆瓦移動式燃?xì)廨啓C發(fā)電設(shè)備TM2500，于華電通用輕型燃機設(shè)備有限公司(以下簡稱“華電通用”)順利下線。TM2500快速發(fā)電解決方案搭載了LM2500系列航改式燃機。LM2500是全球最暢銷的、服役時間較長的經(jīng)典燃?xì)廨啓C之一，目前已經(jīng)有超過2000臺機組投入世界各地運轉(zhuǎn)。重型燃?xì)廨啓C經(jīng)過幾十年的發(fā)展，先后經(jīng)歷了E級、F級和H級幾代產(chǎn)品，目前西門子的SGT-8000H重型燃?xì)廨啓C已經(jīng)是世界上最先進(jìn)的重型燃機產(chǎn)品之一，而西門子打算進(jìn)一步衍生其技術(shù)，推動下一代HL級燃?xì)廨啓C技術(shù)的研發(fā)，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率將達(dá)63%，中期目標(biāo)達(dá)到65%。

三、風(fēng)機制造設(shè)備

“十三五”時期，我國風(fēng)電保持良好發(fā)展態(tài)勢，裝機容量繼續(xù)領(lǐng)跑世界。截止今年6月底，全國風(fēng)電新增并網(wǎng)容量601萬千瓦，累計并網(wǎng)裝機規(guī)模1.54億千瓦，已接近去年底發(fā)布的“十三五”規(guī)劃提出的2.1億千瓦的預(yù)期目標(biāo)。上半年，風(fēng)電棄風(fēng)電量235億千瓦時，同比減少91億千瓦時，棄風(fēng)率同比下降了7個百分點，棄風(fēng)限電形式明顯好轉(zhuǎn)。5年來，技術(shù)裝備水平顯著提升，讓我國逐步從可再生能源利用大國向可再生能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)國邁進(jìn)。起初我國風(fēng)電制造業(yè)設(shè)備主要靠進(jìn)口，風(fēng)機價格高企。隨著技術(shù)進(jìn)步及生產(chǎn)規(guī)模擴大，我國陸上風(fēng)電建設(shè)成本已處于世界最低水平，與此同時，一個涵蓋了技術(shù)研發(fā)、整機制造、開發(fā)建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測認(rèn)證體系的具有全球市場競爭力的完整產(chǎn)業(yè)鏈體系已基本形成，風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)水平和可靠性不斷提升，5-6兆瓦大型風(fēng)電設(shè)備已經(jīng)試運行。

目前，我國海上風(fēng)電發(fā)展仍處于初期，規(guī)?；瘧?yīng)用條件初具，海上機組技術(shù)與可靠性、風(fēng)電場設(shè)計、風(fēng)電工程等多方面需進(jìn)一步完善。今年8月，在江蘇省南通市舉行的“2017海上風(fēng)電領(lǐng)袖峰會”上，南通市副市長陸衛(wèi)東表示，南通將努力打造全國規(guī)模最大的風(fēng)電裝備制造和維護(hù)基地。大數(shù)據(jù)、能源物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)體系是引領(lǐng)海上風(fēng)電提速的主要力量。近年來海裝風(fēng)電不斷在技術(shù)上取得突破，5MW海上風(fēng)電機組從研制初期的H128型、H151型、到H171型，始終處于行業(yè)領(lǐng)先地位。在未來進(jìn)一步創(chuàng)新突破中，將著力于推動建設(shè)“智慧海洋”，研制10MW級海上風(fēng)電機組和浮動式海上風(fēng)電，大力支持海裝風(fēng)電零部件研發(fā)、裝備研制、工程運維和服務(wù)保障等獨特的資源優(yōu)勢進(jìn)一步鞏固和優(yōu)化。

明陽智慧能源運用大數(shù)據(jù)中心，建設(shè)起了高效的海上運維體系，利用數(shù)據(jù)來管控風(fēng)機狀態(tài)，使機組的可用率和發(fā)電量得到保障，大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的機組健康檔案也能及時對風(fēng)機的運行情況進(jìn)行更新和改善。遠(yuǎn)景能源制造的基于能源物聯(lián)網(wǎng)云計算的智能風(fēng)機在風(fēng)機內(nèi)安裝眾多傳感器，參數(shù)信息通過本地電源，傳遞到工廠設(shè)施，再到遠(yuǎn)程的云計算，可靠性得到了保證。以往的風(fēng)機面臨著一系列的不確定性，比如風(fēng)況的不確定性等問題，而通過大數(shù)據(jù)分析，風(fēng)機狀態(tài)得以量化，進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動運維，把葉片等關(guān)鍵部件的狀態(tài)量化，做好預(yù)防，避免部件的大規(guī)模損傷，智能協(xié)調(diào)。由此可見，智能風(fēng)機技術(shù)將為風(fēng)電的可靠性增加更多的保障，能源物聯(lián)網(wǎng)在一定程度上降低了海上風(fēng)電的運維成本，保證風(fēng)機的可利用率，能源物聯(lián)網(wǎng)也是保障投資回報率的有效措施。海上風(fēng)電的技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)海上風(fēng)電的和諧發(fā)展，在“智慧+”、“互聯(lián)網(wǎng)+”的推動下，為能源轉(zhuǎn)型開辟出了一條新的發(fā)展路徑。

鹽城市大豐區(qū)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園已形成了較為完整的風(fēng)電裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和國際接軌，風(fēng)電整機已經(jīng)出口國外，“大豐風(fēng)電制造”正闊步走向國際舞臺。

作為風(fēng)電裝機世界第一的運營商，國電集團在加拿大投資建設(shè)了中國發(fā)電企業(yè)在海外第一個風(fēng)電項目龍源德芙琳9.91萬千瓦風(fēng)電項目在南非，擊敗眾多國際知名開發(fā)商，成功中標(biāo)德阿風(fēng)電項目，成為首家入駐非洲開發(fā)風(fēng)電項目的中央發(fā)電企業(yè)……國電集團向世界遞上了一份來自中國的“綠色名片”。在南非德阿項目中，讓人印象深刻的不僅僅是國電集團世界領(lǐng)先的風(fēng)電開發(fā)能力，還有163臺產(chǎn)自中國的風(fēng)機——由國電聯(lián)合動力生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)1.5MW機組?？梢哉f，通過龍源南非德阿項目，國電集團深化國際產(chǎn)能合作，成功實現(xiàn)了中國資本帶動中國裝備、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)“走出去”。

四、太陽能發(fā)電設(shè)備

2017年被業(yè)內(nèi)看做是分布式光伏發(fā)展的元年，發(fā)展?jié)摿薮?，已具備較強國際競爭力。2017年上半年，全國新增光伏裝機量超到24GW以上，其中分布式將達(dá)到7GW以上，同比增長近3倍，值得一提的是，6月份全國新增光伏裝機量達(dá)到13.15GW，超過1-5月新增裝機量之和，其中集中式10.07GW，同比減少8%；分布式3.08GW，同比增長8倍。

為了進(jìn)一步促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，國家能源局、工業(yè)和信息化部、認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委發(fā)布了關(guān)于提高主要光伏產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)并加強監(jiān)管工作的通知。依照《關(guān)于促進(jìn)先進(jìn)光伏技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級的意見》中提出的光伏產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)建立循環(huán)遞進(jìn)機制要求，決定適當(dāng)提高多晶硅電池組件和單晶硅電池組件光電轉(zhuǎn)換效率市場準(zhǔn)入門檻和“領(lǐng)跑者”技術(shù)指標(biāo)。自2015年我國啟動光伏“領(lǐng)跑者”計劃以來，通過鼓勵建設(shè)先進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)示范基地、新技術(shù)應(yīng)用示范工程等，在拉動光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等多個方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。截止目前，我國共實施了兩批光伏“領(lǐng)跑者”計劃。與前兩期相比，第三批“領(lǐng)跑者”項目電池組件轉(zhuǎn)換效率提高近1%，據(jù)測算，光伏系統(tǒng)成本能降低6%左右。隨著光伏“領(lǐng)跑者”計劃的實施，光伏主要設(shè)備商紛紛大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和先進(jìn)產(chǎn)能建設(shè)。近期光伏市場先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化速度明顯加快，市場需要高效率產(chǎn)品，催動了黑硅技術(shù)、PERC電池、N型電池、HIT電池等快速產(chǎn)業(yè)化。在最近五年，電池片、組件、硅片、硅料四個主要制造環(huán)節(jié)的成本都下降了一半或接近一半。隆基樂葉單晶PERC組件已成為主流，60型組件率先進(jìn)入“300瓦+”時代，是唯一一家將P型PERC組件首年衰減做到2%以內(nèi)的企業(yè)，單晶PERC電池量產(chǎn)平均效率在21.2%～21.5%，最高可達(dá)22.17%。同時今年還推出了Hi-MO2雙面組件，其優(yōu)異的發(fā)電能力和高性價比將獲得更多的客戶口碑與市場份額。東方日升通過不斷的技術(shù)攻關(guān)，形成了多項核心技術(shù)。如在電池片生產(chǎn)工藝方面，采用了濕法黑硅添加劑制絨技術(shù)，增大了太陽能電池片的表面積，減少了對太陽光的反射，提高了對太陽光的吸收，從而提高了轉(zhuǎn)換效率。并采用先進(jìn)的高透光率玻璃及高品質(zhì)EVA，配合變溫調(diào)節(jié)層壓工藝，做出高效率組件。保利協(xié)鑫通過黑硅、PERC、和MBB、金剛、雙面雙玻等高效組件技術(shù)，效率更高，產(chǎn)品已完全達(dá)到“領(lǐng)跑者”技術(shù)指標(biāo)要求。逆變器作為整個電站的最核心的設(shè)備，古瑞瓦特攜最新技術(shù)的光伏逆變器全系列產(chǎn)品及分布式智能管家云平臺為光伏產(chǎn)業(yè)帶來一股新風(fēng)潮。