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>行业共性技术研究
作者: 来源： 时间：2022-06-02
一、本行业基础能力建设和产业链现代化的短板弱项
电工行业特别是发电设备和输变电领域已经基本实现产业基础高级化、产业链现代化。最大的短板是燃气轮机高温部件。此外，煤电的超超临界高压转子，四大管道，关键阀门，风电主轴承，海上风电升压站关键设备、换流变压器套管，绝缘成型件，高牌号硅钢片等还存在一定程度受制于人的情况。
由于电力装备的细分行业众多，企业在实施智能制造过程中，不同产品、不同企业、不同领域之间沟通交流不足，针对跨行业跨领域系统之间衔接地带研究缺乏，技术产品相互融合性欠缺，导致产品之间互换性差。加之不同企业生产的同类产品智能化水平不一致，造成不同产品的智能化程度不匹配，集成创新力度较弱。
二、本行业亟待攻关的重要产品和核心关键技术
开展适应多能互补要求的宽负荷水电机组关键技术研发，推动常规电站机组宽负荷改造。依托风光水储联合运行要求的项目，积极开展水电机组适应多能互补要求的专项关键技术研究工作。依托示范项目，开展海水抽水蓄能电站应用研究，适时开展大型潮汐发电、大型洋流发电的相关应用研究。
加快推进我国自主三代压水堆核电机组批量化和规模化建设，通过技术标准化、方案优化、研制自主化、堆型系列化，提高经济性和市场竞争力。推进钠冷快堆、高温气冷堆、铅铋快堆等四代堆研发和应用。全面推进小型堆核电技术研发和示范应用。
推进核聚变发电技术研发。加快核电标准体系建设，建立完善核电标准体系。
重点研制F级和H级燃烧室与透平热端部件；加快推进中型、重型燃机的自主化和系列化；开展氢气掺烧和纯氢燃气轮机的研制。
重点开展6-10WW及以上陆上风电机组、10-20MW及以上海上风电机组产业化、商业化应用；突破漂浮式平台设计、制造，系锚系统研究制造，研发漂浮式海上风电平台、系锚、风电机组与浪、流、风的耦合作用下整体仿真技术。大功率漂浮式风电机组开发，长距离海底输电等技术。研究我国高空风资源的储量及特性。开发专用的碳纤维长叶片、大型回转支撑、大型主轴承、大型铸锻件、大功率IGBT、大型发电机、齿轮箱（中速用）、大功率变流器等。
研发低温银浆、溅射靶材等高质量异质结电池关键材料制造技术，研制薄膜电池专用气相运输装备，突破光伏电池制造设备用的分子泵、真空阀门等真空设备标准件，开发光伏电池性能检测设备制造技术。研究集中及组串逆变器、微型逆变器集散式逆变器、IGBT和芯片的国产替代。
发展高工作电流密度、低成本、长寿命的电池；改进和优化有机系锂离子电池的安全性问题；开发新型的电池再生技术，延长储能电池的应用使用寿命。推动可再生能源电解水制氢核心技术与装备制造，重点突破质子交换膜（PEM）电解水技术与装备的研制；重点突破推动储氢、运氢、加氢关键核心部件自主化研制氢的高密度储运核心技术与装备制造、70MPa加氢站关键核心设备及零部件的自主化制造与应用；推进氢燃料电池技术的研究与应用，重点突破质子交换膜、碳纸、催化剂、膜电极、双极板等基础材料和关键零部件。
研发天然酯绝缘油变压器、环保气体介质变压器、蒸发冷却变压器、海上风电用塔筒变/机舱变、清洁能源制氢用整流变压器、电能路由器、特高压可控并联电抗器、光伏逆变升压一体机、预装式变电站关键技术；研究变压器全寿命周期解决方案；开展退役变压器处置方式研究；针对不同场景的应用技术，如虚拟发电厂、能量路由器、储能设备等在综合能源领域的应用；智能化、仿真技术和大数据分析等在能源数字化领域的应用；设备全寿命周期管理、全链条管理在碳评估核算领域的应用
重点研究环保型开关设备在电网、工业、交通等领域的应用、发电机断路器、抽水蓄能开关设备在核电、水电领域的应用、直流GIS设备、海上升压站等在海上风电领域的应用、智能化、仿真技术和大数据分析等在能源数字化领域的应用、设备全寿命周期管理、全链条管理在碳评估核算领域的应用
积极研究绝缘材料的回收和二次利用。
绝缘子行业通过构建综合能源管理系统，有效的开展废气余热储存及利用，降低一次能源消耗；通过调整生产计划及周期，增加谷值用电量；对非连续运行的区域开展间歇式用能控制。坚持节约优先，加强重点用能单位的节能监管，严格执行能耗限额标准，树立能效领跑者标杆，推进企业能效对标达标。建立企业能源使用管理体系，利用信息化、数字化和智能化技术加强能耗的控制和监管。
重点研制柔性直流输电用直流支撑电容器、车用电容器、储能用超级电容器等；推电力电容器产品动数字化；电力电容器制造智能化进程。
重点研究常规直流换流阀、柔直阀、直流场成套设备、新型储能等关键设备，如柔直阀研制重点为控制能力、轻量化、高功率密度、低损耗、高可靠性、环境适应性及抗振、低成本；直流场成套设备直流场GIS主要研究直流条件下多场耦合建模与分析技术、绝缘支撑结构设计与优化技术，新型储能等关键技术和装备发展重点“双高型”电力系统的运行机理和关键技术、“源网荷储一体化”的智慧灵活调度技术、低成本、长寿命、高安全性的新型储能技术。
1、新型配用电系统拓扑形态研究
开展新型配电系统、微电网及典型应用场景的系统拓扑形态进行研究，同时对其通信系统，包括高可靠的配用电系统专网构架、有线/无线通信协议等进行研究。
2、分布式电源协同管理技术
对于高接入比例的分布式电源集群，研究发电/用电功率预测技术，以预测数据为指导协调控制各分布式电源变流器和储能装置。在协同优化层面，建立考虑多种连续、离散控制变量，以降低运行成本、提高新能源穿透率、提高系统稳定性为优化目标的集群间调控优化与协调调度模型。最终实现集群电能质量的快速自主调节和集群功率平抑，使得集群对配用电系统呈现类似传统发电机的运行控制特性。
3、新型的控制与保护技术
研究以电力电子为基础的高效变流技术，以能源路由器为核心接入设备，实现具有交直流混合、随机波动、双向功率等特征的传统能源与新能源的“即插即用”快速接入。重点关注微电网可靠性及孤岛运行能力，对设备健康状态、储能支撑能力、功率平衡能力、孤岛概率、交直流运行模式等因素分别建立机理模型，并形成微电网运行过程中的各类状态及可靠性准确评估预测能
4、分布式电源关键设备
新型光伏逆变器：包括集中式和组串式产品，发展方向是进一步提升其容量、电压等级、转换效率、保护能力等核心指标，满足更高比例的光伏接入需要。
分布式储能变流器（PCS）：用于电网和电池之间的能量转换接口，其核心指标是能量效率与响应能力，发展方向是进一步提高变流器功率，支持系统储能占比提升。
分布式储能电池管理系统（BMS）：用于对电池进行监测、评估、保护，决定了分布式储能系统的安全性、效率及使用寿命等。发展方向是电池单体建模、SOC与健康度估算和电池单体间均衡。
冷热电三联供系统：一般由发电、制冷和供热三大系统构成，是分布式电源系统中重要的形式之一，目前受到广泛关注，其发展方向为进一步提升发电效率、综合能源利用率等核心指标。
5、系统侧关键设备
能源路由器：具备多类型分布式电源能量灵活转化、变换、传递和路由功能，并实现能源物理系统与信息系统的融合，是支撑能源互联网的核心装备之一。
统一潮流控制器：可同时控制多个线路的阻抗、电压幅值和相角的装置。可实现潮流控制、无功电压控制、故障穿越、震荡控制等多类型的控制功能，是新型电力系统及微网中的重要控制设备。
电压暂降治理装置：用于对操作或故障引起的各类电压暂降进行支撑补偿，是新型配用电系统中的重要电能质量治理装置。
6、关键保护与控制电器
新型断路器：研制各类新型断路器设备，实现DC 1500V/AC 1500V以上电压等级、10-200Hz宽频率，集成远程控制、状态监测等智能功能，满足新型配用电系统需求。
新型接触器：具备交流/直流高电压等级、本体节能等特征，满足电动汽车充电设施等新领域应用需求。
固态断路器：研究基于SiC等新型电力电子技术的断路器，具备微秒级无弧开断等能力。在现有产品基础上着重降低电能损耗、缩小产品体积并降低产品成本等现存问题。
（五）高效电机
重点在高效节能产品开发、高效节能电机系统推广应用、重点领域电气化与高效化改造；开展包括新型节能电机、绿色物料、低碳工艺/装备在内的研发与应用，从低碳设计、低碳工艺、低碳装备等方面展开研究与推广，提升行业及上游产业的绿色制造水平；开展电气装备产品碳足迹计算、监测、评价与认证方面的研究工作，重点包括企业碳排放测算和产品生命周期评价与碳足迹核算两方面内容；新能源及高端装备行业如氢能、风能、水电、光伏发电等行业关键技术及配套设备攻关，如氢能领域高性能压缩机电机研发，核能领域主氦风机电机研发等；开展变频电机系统高效匹配设计研究。
加强综合能源运行优化技术研究，建设先进的综合能源系统；根据综合能源系统中不同资源的响应速度，和生产工艺的实际需要，确定在不同阶段参与优化调度的多能资源；以多种形态能源的基本需求作为基线，考虑多种形态能源的存储与释放、多种形态能源之间转换的便利性和经济性和市场价格机制对消费行为的影响；开展计及碳排放的综合能源系统评价指标体系、考虑碳排放的综合能源系统动态综合评价方法等技术研究；研究多种能源形态相互高效转换及存储技术；提升综合能源系统一体化运维管理水平。
三、推进产业基础高级化、产业链现代化的路径
健全政、产、学、研、用协同创新体系，围绕构建以新能源为主体的新型电力系统的需求，聚集行业海内外优势创新资源，以提升产业技术创新能力，推动和引领产业技术发展为目标，按照“政府引导、企业牵头、多方参与、独立运作”的原则，在政府扶持和引导下，由若干骨干企业牵头，联合高校和科研院所，创建若干个技术创新中心。以技术创新中心为基础，加强行业核心关键技术和共性技术的攻关，推动产业链上下游紧密合作，打通从产业技术研发、成果转化到企业孵化各环节，带动行业联动发展。建立成果共享机制，形成行业技术标准、投建专利池，减低研发成本，避免重复建设，不断提高企业研发能力和国家化竞争力。
推动电力装备高端化、智能化、绿色化和服务化建设，全面梳理行业在基础材料、基础零部件和元器件、基础工艺及制造装备、工业基础软件和产业技术基础上的短板，建立攻关清单，解决产业发展中的“堵”点，提高产品的技术水平和可靠性，促进创新产品迭代升级和规模应用。做强行业细分产业链，实施产业链现代化提升行动，推动产业链供应链大中小企业链条式智能化、绿色化技术改造，加快提升电力装备全产业链智能化水平，搭建电力供需双向互动和新模式新业态发展，提升能源系统整体效率。
强化头部企业、龙头企业和行业“小巨人”的培育力度，以大企业大集团和行业“单打冠军”带动形成较为完备的现代产业链。聚焦聚力企业新技术应用和新产品开发，实施电力装备产业锻长补短、强链备链计划，提升产业链供应链自主可控能力。围绕创新链布局产业链，实施企业高端化、智能化、绿色化技术改造，架构电力装备装备（绿色）制造体系，完善绿色低碳电力装备标准、检测、认证，搭建绿色低碳技术评估、交易体系和科技创新服务平台，促进全产业链共同绿色发展。
根据不同应用场景的环境情况、用户需求、用电模式，充分考虑接入的分布式新能源发电系统、分布式储能系统、控制与保护设备的容量及规格型号多种多样，开展新型配电系统、微电网及典型应用场景拓扑形态研究。加快综合能源和运行规划技术、设备状态感知与信息传输技术、用户端需求响应与虚拟电厂管理技术、基于人工智能的配电控制策略、微电网保护与控制技术等，提升电源侧多源协调优化运行能力、推动配用电系统各环节全面数字化。
