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专家解读

科技之光点亮能源转型征途 创新之力赋能电力变革新篇(图文)

  2025-05-12

  随着新一轮科技革命加速席卷全球,科技创新成为重塑国际格局的关键变量,在能源领域,科技创新进入前所未有的高度活跃期。党的十八大以来,在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,电力行业认真贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略和“双碳”目标新要求,深入实施创新驱动发展战略,电力科技不断突破传统边界,加快实现高水平电力科技自立自强。

  当前,加快建设新型电力系统对我国电力科技创新提出了更高要求和更新挑战,亟需凝聚全行业力量,统筹资源、搭建平台、促进交流,构建“政产学研用”深度融合的协同创新生态,共同打造电力新质生产力,以创新动能助力中国成为全球能源转型标杆。5月8—9日,由中国电力企业联合会主办的第二届电力行业科技创新大会在广州成功举办。大会以“创新驱动发展 智能引领未来”为主题,汇聚行业智慧,科学研判电力行业发展新趋势,共商科技创新突破新路径,共绘行业高质量发展新蓝图,为服务科技强国战略贡献电力力量。

以科技创新推进能源电力加快转型升级

  2025年是“十四五”的收官之年,与此同时“十五五”即将开局,我国迈入了碳达峰“倒计时”,能源电力进入全面推进新型电力系统建设的关键窗口期,对于科技创新的需求十分迫切。

  中国电力企业联合会理事长、全球能源互联网发展合作组织主席辛保安在主旨报告中指出,新型电力系统的技术基础、形态特征、运行特性发生重大改变。随着新能源比例快速提高,各类终端用电设备数量迅速增长,电力系统“双高”“双峰”特性日益突出,电力供需调节难度持续增加,极端天气的影响日益显著,对于电力系统安全韧性、气候弹性、调节柔性、保障能力提出了更高要求。

  南方电网首席科学家、直流输电技术全国重点实验室主任饶宏指出,新型电力系统之“新”,从现象看,体现在“高比例新能源”,从本质看,体现在“高比例电力电子化”,同时,随着新型电力系统的演化,电力电子化特征将更加显著。新增的电力电子装备替代了部分同步机,其非线性、快速响应及控制复杂性,重塑了系统的动态特性。

  当前,在全球应对气候变化的挑战下,各国积极推动能源转型升级,加快布局清洁能源和低碳技术。然而,在转型的过渡期,能源安全韧性备受拷问。今年2月25日智利突发大规模异常停电,近期,突如其来的大规模停电席卷西班牙和葡萄牙,类似事件在全球范围内频频发生,深刻揭示了能源转型进程中潜藏的系统性风险。面对电力系统转型之路所面临的安全、低碳、经济的“能源三角悖论”,以科技创新破解能源转型发展瓶颈是必由之道。

  近年来,我国电力行业科技创新实力显著增强,建成风电、光伏全产业链研发、设计和制造体系,全面掌握大型三代压水堆和高温气冷堆第四代核电技术,高参数煤电、百万千瓦级水电、特高压输电等技术国际领先,建成了世界上最大的清洁电力供应体系。目前,我国已成为全球新能源并网规模最大、发展速度最快的国家,可再生能源新增装机连续两年突破3亿千瓦,占全球新增装机的50%,科技创新有力支撑电力安全稳定供应和绿色低碳发展。2024年,电力行业获国家自然科学奖1项、国家科技进步奖13项、国家技术发明奖3项,获奖数量占比6.8%,在全国各行业中名列前茅。

  国家能源局监管总监黄学农在致辞中指出,新征程上,电力行业要主动对标对表,更好发挥科技创新引领发展的第一动力作用,以数字赋能行业转型升级。“一是加强关键核心技术攻关,聚焦国家重大战略需求,抓好智能电网等国家科技重大专项的实施,发挥国家能源研发创新平台引领带动作用,前瞻布局,集中力量推动人工智能、大数据等数字技术与电力融合创新的原创性、颠覆性技术的攻关,把握数字创新主动权,抢占未来发展制高点;二是拓展融合创新应用场景,以试点示范为牵引,依托电力行业超大规模市场和丰富应用场景等优势,在技术创新、运营模式、发展业态等方面深入探索,先行先试,形成一批数字技术与电力融合创新示范性强、显示度高、带动性广的重大应用场景,促进创新应用成果的工程化、产业化;三是构建开放、协同创新体系,从政策扶持、资金投入、环境营造等多维度发力,促进各类创新主体资源共享、优势互补,带动产业链各环节互联互通和产学研用深度融合,以数字化转型进一步提升源网荷储协同互动水平,全方位、全角度、全链条塑造新型电力系统建设新动能、新优势。”黄学农表示。

  行业协会作为连接政府、企业、科研机构等多方主体的纽带,在科技创新中发挥着不可替代的作用。第十四届全国政协委员、科技部原副部长李萌在致辞中表示,开展有组织的科研是缩短从技术研发到产业化链条的有效形式,行业协会具备跨行业、跨领域的独特组织优势和资源整合能力,具有把科技创新活动与企业创新发展融合在一起的先天优势。中国电力企业联合会作为行业枢纽,搭建了覆盖央企、民企、高校、科研院所的产学研用协同平台,每年编制发布《电力行业科技创新年度发展报告》,系统梳理技术进展,激励行业创新,对行业的创新发展起到了重要推动作用,为落实国家能源发展战略和实现“双碳”目标提供了有效支撑。

原创性重大科技攻关发挥示范带动效应

  在新型电力系统建设加快落地过程中,许多技术探索进入“无人区”,亟需聚焦重点领域、关键技术全力开展原创性科技攻关,加快形成先进前沿创新技术,积极发挥行业示范带动效应。

  中国电力企业联合会面向全行业征集100项重大科技创新成果并汇编成册,在大会现场展览展示36家大型电力、科技企业的重大科技创新工作、26项近两年的电力创新大奖代表项目,并发布5项重大电力科技创新成果。

  先进装备是构建新型电力系统的重要物质基础。“构建新型电力系统是一个系统工程,要以系统技术的创新引领装备技术的发展,通过装备技术创新来实现新型电力系统构建。”国家电网公司副总经理、党组成员陈国平表示。

  荣获2023年度国家科技进步一等奖的成果“海上风电安全高效开发成套技术和装备及产业化”便是我国电力装备创新的突出代表。海上风电是高度契合能源低碳转型和海洋强国两大战略的新兴战略性产业,海上风电的发展对于实现“双碳”目标具有重要意义。但与欧洲相比,我国海上风电发展面临着复杂的挑战,需要通过技术和装备的自主研发来推动海上风电走向高效、优质、低成本、规模化开发的道路。该项目经过20年科技攻关和工程实践,创新海上风电新型基础结构,创立设计理论方法体系,提出施工安装成套技术,创建机组抗台风与智慧运维技术体系,攻克海上风电电力集中送出关键技术,应用于我国70%以上海上风电项目,支撑我国海上风电装机跃居世界第一。

  “该研发项目在海上风电结构、设计、施工、机组、集中送出等海上风电全产业链上取得了多项重大突破,形成了自主创新的成套技术和装备,支撑我们国家海上风电的装机超过3000万千瓦,推动我国海上风电技术和产业实现由‘跟跑、并跑到领跑’。” 长江三峡集团上海勘测设计研究院总工程师林毅峰在现场详细介绍项目创新亮点时表示。

  超导技术是材料与能源交叉领域的战略前沿技术,《中国制造2025》明确要求突破大功率电力电子器件、高温超导材料等关键元器件和材料的制造及应用技术,形成产业化能力。

  超导电缆被誉为下一代战略性输电技术,可代替4-6回常规电缆的输送容量,能破解城市负荷中心供电紧张与用地稀缺之间的矛盾。国家电网历经8年全产业链协同攻关,在大电流超导带材制备、大长度超导电缆及终端制造、城市复杂环境无损敷设等方面取得技术突破,建成全球输送容量最大、距离最长、接头数量最多且实现全商业化运行的超导电缆输电项目,稳定运行超三年时间。国家电网上海市电力公司总工程师刁冠勋在会上介绍了“35千伏长距离高温超导电缆关键技术与工程应用”的实践成果:“2021年12月22日投运以来,经历了2022年夏季的极端高温,2023年8月18号实现了满负荷运行,24年12月实现安全稳定运行1000天。以该工程为引领,也带来了超导带材、技术装备等多环节的进步。” 

  在新型电力系统中,传统电源的角色不可或缺,并且将以全新的定位在电力系统中发挥重要作用。近日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《新一代煤电升级专项行动实施方案(2025—2027年)》,围绕清洁降碳、安全可靠、高效调节、智能运行等方向对煤电的转型升级提出了新要求。

  华能集团开展的“新一代低能耗燃烧后碳捕集关键技术及应用”是新一代煤电升级行动中的典型之一。碳捕集利用与封存(CCUS)是化石能源大规模低碳利用的主要途径,是我国实现“双碳”目标不可或缺的战略性技术。新一代低能耗燃烧后碳捕集技术首创含氧复杂烟气条件下低能耗、抗氧化、低损耗液-液相变型CO2吸收剂,开发了捕集装置防腐除垢、吸收剂降解抑制和净化技术,发明了富液浓缩变换等多项CO₂捕集工艺以及特大型分离塔器、高效分相器、高效传热传质元件等先进装备,以及适应火电灵活调峰的碳捕集系统设计优化模型及全系统动态灵活调控方法。项目成果可有效降低再生热耗,在国际上率先实现工业应用,引领了碳捕集技术发展。

  此外,南方电网研发的“电鸿物联操作系统”作为能源行业首个实现云边端同构化的统一物联操作系统,系统性解决了电力设备多元化场景下的终端间操作系统割裂、互操作性差的难题,突破传统操作系统资源利用率低、响应延迟高的技术瓶颈;华电集团研制的“自主可控重型燃气轮机智能化控制系统”作为国内首套重型燃机控制系统,构建了完善的燃机全生命周期运维技术体系,打破了国外技术垄断,为国内重型燃机运行维护、先进控制、智慧电厂等一系列创新工作奠定了基础,加快了重型燃机国产化与智能化进程。

人工智能激发电力科技创新“新浪潮”

  近年来,以人工智能为代表的数字技术颠覆性创新不断涌现,成为推动新质生产力加快形成的强大力量。习近平总书记指出:人工智能具有溢出带动性很强的“头雁效应”,加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手,是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。

  随着能源变革的深入推进,智能电网、新型储能、虚拟电厂等新技术、新业态、新模式持续涌现,人工智能等数字技术的迅速发展和与电力各领域的融合创新,激发起电力科技创新的新浪潮。

  在蛇年春晚的舞台上,16个来自杭州宇树科技的人形机器人身着花袄、手持花绢,与真人舞蹈演员一同上演了一场精彩的秧歌舞蹈,令全国人民为之惊叹。本次大会,杭州宇树科技有限公司副总经理杜鑫峰介绍了机器人具身智能的发展与展望,展示了机器人自主充电、快速更换电池、毫不费力地翻山越岭、在工业阶梯上自如行走、突破障碍、轻松跨越乱木堆、负重爬陡峭山体等强大性能。近年来,机器人在电力行业的应用不断扩大,在输电线路巡检、变电站巡视、智能安全监测、故障诊断与处理等方面发挥了重要作用,成为电力行业培育新质生产力、推动技术进步的一股重要力量。

  本次大会同步推出了“电力行业重大科技创新工作成果展”,该展览积极响应中共中央政治局4月25日就加强人工智能发展和监管的集体学习会议精神,践行总书记强调的“以人工智能引领科研范式变革,加速各领域科技创新突破”要求,专门设置了电力作业机器人展。在现场,该展区吸引了众多参会代表的目光,来自中国南方电网广东电网有限责任公司的机器人在现场灵活自如地做出各种动作。广东电网公司构建起“天-空-地”立体智能协同巡检体系,以及设备操作、检修、基建施工及安全监管等多场景无人作业体系,推进电网高频次、高危险及高负荷工作实现“机器替代”,体现了电力行业与国家新型工业体系建设的深度融合。

  南方电网公司董事、总经理、党组副书记钱朝阳在大会致辞中表示,当前,以人工智能为代表的科技革命和产业变革正加速演进,能源电力技术变革进入密集活跃期和加速拓展期,同时,国际竞争不断加剧,中国电力企业在科技自立自强、创新攻坚克难、产业共创共赢等方面都有着强烈的合作意愿,希望中电联能够进一步发挥行业平台联动协同作用,在“人工智能+数字电网”这个电力行业重大转型点上,开展更多跨专业的技术创新交流,共商攻克转型卡点之策。

  创新之路永无止尽,攀登之志未有穷期。以电力行业科技创新大会为平台,以科技创新促进委员会为机制,中电联将坚持“立足行业、服务企业、联系政府、沟通社会”功能定位,打造科技创新领域的行业盛会,搭建行业科技创新交流合作桥梁,分享电力行业科技创新的战略思考与实践经验,促进电力科技创新和产业创新深度融合发展,携手广大电力企业推进高水平电力科技自立自强,为能源电力高质量发展做出新贡献!

来源:中国电力企业联合会杂志社

标签:科技之光,能源转型, 创新,赋能,电力变革

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指导单位:国家能源局新能源和可再生能源司
    国家电网公司农电工作部
                           中国南方电网有限责任公司农电管理部
主办单位:中国电机工程学会农村电气化专业委员会
北京国宇出版有限公司

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