近日，工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進中心、科技部高技術發(fā)展中心公示2016年度國家重點研發(fā)計劃項目申報結果。國家電網(wǎng)公司組織牽頭申報的14個項目中，共有12個項目獲準立項。這也是國家項目申報改革后公司取得的最好成績。
國家重點研發(fā)計劃由原來的973計劃、863計劃、國家科技支撐計劃、國際科技合作與交流專項、產(chǎn)業(yè)技術研究與開發(fā)基金和公益性行業(yè)科研專項等整合而成。國家重點研發(fā)計劃項目的申報成功，對于強化公司基礎性、前瞻性問題研究，突破重大共性關鍵技術，提升核心競爭力和自主創(chuàng)新能力具有重要意義。
為超遠距離、超大容量電力輸送提供解決方案
——“±1100千伏特高壓直流輸電工程關鍵技術研究與示范”項目簡介
特高壓直流輸電技術具有輸電距離遠、容量大、損耗低等突出優(yōu)勢，適用于大范圍優(yōu)化配置能源資源。目前，國際上在運直流輸電工程最高電壓等級為±800千伏，經(jīng)濟輸電距離約為2000千米。按照規(guī)劃，我國能源基地開發(fā)逐步西移、北移，新疆煤電和新能源基地、西藏水電基地到東中部的距離超過3000千米；正在論證的“一帶一路”經(jīng)濟帶輸電走廊工程輸電距離將超過4000千米，需要研發(fā)更高電壓等級、更高輸電效率的直流輸電技術?！?100千伏高壓直流輸電技術是國際上電壓等級最高、容量最大、距離最遠的輸電技術，經(jīng)濟輸電距離可達3000～5000公里，每千公里損耗率僅為1.6%，輸電容量可達1200萬千瓦，是實現(xiàn)我國巨型能源基地超遠距離、超大規(guī)模電力外送的核心技術，國內(nèi)外尚無相關研究成果和工程實踐。
為了解決±1100千伏特高壓直流輸電關鍵技術難題，在國家科技部和工信部的組織下，中國電力科學研究院、國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)經(jīng)濟技術研究院、清華大學、西安交通大學、華北電力大學、華中科技大學、重慶大學、武漢大學、中南電力設計院、特變電工集團、西電集團、天威保定變壓器有限公司、北京電力設備總廠、江蘇神馬電力公司等15家單位組成聯(lián)合攻關團隊。
項目總體目標是解決±1100千伏特高壓直流輸電工程電氣絕緣與電磁環(huán)境特性、核心裝備研制、系統(tǒng)成套設計關鍵技術，支撐示范工程建設。項目需要開展多項技術研究，主要包括：過電壓抑制和絕緣配合技術研究、外絕緣特性研究、電磁環(huán)境控制技術研究、核心設備研制和系統(tǒng)成套設計方法研究。過電壓抑制和絕緣配合技術主要是優(yōu)化換流站設備和線路絕緣設計，研究系統(tǒng)分層接入下的過電壓深度抑制、空間電荷對線路雷擊特性。外絕緣特性研究主要是考慮高海拔、污穢、覆冰、淋雨等特殊環(huán)境對絕緣設計的綜合影響，開展全尺寸、全工況復雜環(huán)境下的試驗研究。電磁環(huán)境控制技術主要是研究多分裂大截面導線可聽噪聲預測公式，研究直流線路對無線電臺站、輸油輸氣管道的影響及防護。核心設備研制主要開展換流變壓器、平波電抗器和絕緣子等主設備關鍵設計參數(shù)研究，研制設備樣機，通過試驗驗證，掌握設備核心技術。系統(tǒng)成套設計主要研究接入不同受端交流系統(tǒng)下的成套設計方法。
項目預期在如下幾方面取得效益：一是提升電力科技技術水平，引領國際輸電技術發(fā)展。項目的實施將解決目前世界最高電壓等級、最大輸送容量輸電技術的關鍵問題，為國際上超遠距離、超大容量電力輸送提供解決方案，將進一步提升我國在國際電工領域的學術影響力和話語權。二是提升重大設備自主創(chuàng)新能力，推動電工制造產(chǎn)業(yè)升級。項目實施將研制目前國際上參數(shù)最高、制造難度最大的±1100千伏核心設備，有利于提高我國電力裝備自主創(chuàng)新能力，促進國內(nèi)主要電工裝備制造企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和跨越式發(fā)展。有力帶動電源、電工裝備、用能設備、原材料等上下游產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展。三是促進能源清潔轉(zhuǎn)型，優(yōu)化能源資源配置。項目的實施將有力促進新疆等新能源基地集約化開發(fā)，推進火電、風電、太陽能發(fā)電聯(lián)合外送，有利于實現(xiàn)大范圍的能源資源配置，滿足中東部地區(qū)電力需求。以依托工程±1100千伏準東—華東特高壓直流輸電工程為例，預計年輸送電量750億千瓦時，減少受端二氧化碳排放5880萬噸，具有顯著的經(jīng)濟社會效益。四是推動構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)?！?100千伏特高壓直流輸電距離可達5000千米，可為跨區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)和全球能源互聯(lián)網(wǎng)構建提供有效解決方案。
支撐大電網(wǎng)柔性互聯(lián)建設
——“柔性直流輸電裝備壓接型定制化超大功率IGBT關鍵技術及應用”項目簡介
柔性直流輸電技術是大電網(wǎng)柔性互聯(lián)及大規(guī)模新能源接入的主要方法之一。壓接型超大功率IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極晶體管）是實現(xiàn)柔性直流輸電技術向超高壓、超大容量及多端化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展的核心器件，具有短路失效、雙面散熱的特殊優(yōu)點。
國外研究機構和器件廠商在高壓大功率壓接型IGBT技術方面開展了大量研究。ABB公司研制出4500V/2000A壓接型IGBT器件，并已經(jīng)在工程中得到應用驗證，4500V/3000A的器件正在試用和推廣階段；東芝的壓接型IGBT器件主要面向大功率機車牽引，與柔性直流輸電裝置的結合性較差；德國開姆尼茨大學、丹麥奧爾堡大學、荷蘭代爾伏特理工大學等研究機構側重焊接型器件，對壓接型器件的技術支撐不足。
高端芯片技術長期被ABB等國際公司壟斷，嚴重阻礙我國電網(wǎng)技術的自主創(chuàng)新發(fā)展；另一方面區(qū)別于市場上的常規(guī)IGBT器件，柔性直流輸電技術對IGBT器件提出了特殊需求，亟需針對不同的輸電裝置進行定制化開發(fā)。
因此，在國家科技部的大力支持下，由國家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院牽頭，聯(lián)合株洲中車時代電氣股份有限公司、中國科學院微電子研究所等國內(nèi)電力電子器件高水平研發(fā)機構，共同開展2016年國家重點研發(fā)計劃《柔性直流輸電裝備壓接型定制化超大功率IGBT關鍵技術及應用》項目的研發(fā)工作，重點攻克芯片—器件—裝置聯(lián)合仿真方法與協(xié)同優(yōu)化設計技術、定制化IGBT/FRD芯片設計與大規(guī)模芯片壓接并聯(lián)封裝壓力和電流均衡控制技術、基于電壓電流過沖抑制的驅(qū)動保護與封裝一體化技術、定制化IGBT長期可靠性等效試驗方法、基于定制化IGBT器件的柔性直流輸電裝備優(yōu)化設計技術等難點，力求突破國際技術的壟斷和封鎖，實現(xiàn)核心器件的自主化研制。
高壓大功率IGBT器件具有極為廣闊的市場空間，實現(xiàn)壓接型超大功率IGBT器件自主研制將為我國高端制造產(chǎn)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。截至2016年4月，世界上已建設柔性直流輸電工程24項，在建13項；國內(nèi)已經(jīng)建設并投運柔性直流工程4項，正在建設3項。按照歐洲超級電網(wǎng)規(guī)劃、美國Grid2030計劃以及全球能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃需求，預計未來20年全球規(guī)劃建設柔性直流輸電工程220多條，累計需求3300V/3000A及以上IGBT器件約300多萬只，市場容量將達1000億元。
通過該項目的研究開發(fā)，將實現(xiàn)壓接型超大功率IGBT器件自主研制，打破國際公司的技術和市場壟斷，促進國產(chǎn)高壓大功率IGBT器件產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模應用；同時支撐我國電網(wǎng)裝備技術創(chuàng)新發(fā)展和電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，為國家高端制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
構建柔性直流電網(wǎng)助推全球能源互聯(lián)
——“高壓大容量柔性直流電網(wǎng)關鍵技術研究與示范”項目簡介
隨著資源緊張、環(huán)境污染等問題日益突出，能源生產(chǎn)和消費必須由化石能源為主向綠色低碳方向轉(zhuǎn)變，世界各國紛紛制訂了相應的發(fā)展目標和規(guī)劃。但是清潔能源必須依賴于輸電網(wǎng)絡才能實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)和遠距離輸送，而此前世界上的輸電網(wǎng)絡配置范圍有限、能力不足，亟待建立以清潔能源為主導、以電為中心、更高效環(huán)保的能源配置網(wǎng)絡平臺。
柔性直流輸電是繼交流輸電、常規(guī)直流輸電后的新一代輸電技術，構成電網(wǎng)絡后，可以實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹母咝Ы尤?，提供適應性更強的接納、傳輸模式，是推進能源結構轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)大范圍能源互聯(lián)的重要手段。
2015年9月，習近平主席在聯(lián)合國發(fā)展峰會上提出了“探討構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”的倡議，得到國際社會廣泛認可。國家隨后瞄準柔性直流電網(wǎng)重大技術和裝備，開展了相關部署。
2016年2月，國家重點研發(fā)計劃智能電網(wǎng)技術與裝備專項“高壓大容量柔性直流電網(wǎng)關鍵技術研究與示范”項目工作正式啟動。由全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院牽頭，聯(lián)合我國在柔性直流領域的多家專業(yè)科研院所和產(chǎn)業(yè)公司，成功完成了該項目的申報并獲批。
該項目將圍繞高壓大容量及直流構網(wǎng)的應用需求，自主研制滿足±500千伏、3000MW柔性直流電網(wǎng)工程的換流閥樣機，構建不低于4000獨立節(jié)點的閥控系統(tǒng)實時閉合數(shù)字仿真測試平臺，建成世界首個電壓等級±500千伏、單端容量最大（3000MW）的張北柔性直流電網(wǎng)示范工程。
工程通過兩端3000兆瓦換流站匯集張北地區(qū)的風電，另一端1500MW換流站接入當?shù)爻樗钅?，并通過一端3000MW換流站接入北京電網(wǎng)，有效解決了該地區(qū)高比例可再生能源的高效接納和外送問題，踐行2022年冬奧會“綠色奧運”的辦會理念。
屆時，該工程每年可為北京地區(qū)提供26億千瓦時的清潔能源，同時還可有效緩解張北地區(qū)高比例可再生能源的高效接納和外送問題，預計可減少因棄風、棄光造成的經(jīng)濟損失達3億元以上，將對我國直流電網(wǎng)高端電力裝備的發(fā)展和實現(xiàn)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變起到促進作用。
項目通過高壓大容量柔性直流關鍵技術研究與工程示范等創(chuàng)新工作的開展，旨在實現(xiàn)以“重大科技項目推動重大工程建設，重大示范工程推動重大科技進步”的總體目標。所取得系列具有完全自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新成果，必將為我國電網(wǎng)技術升級、能源結構轉(zhuǎn)型提供重要技術支撐，也為實現(xiàn)全球能源互聯(lián)、落實“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃奠定堅實基礎。
碳化硅技術引領輸電系統(tǒng)變革
——“高壓大功率碳化硅材料、器件及其在電力電子變壓器中的應用示范”項目簡介
第三代半導體器件代表了未來高壓電力電子器件發(fā)展方向，在全球掀起了競爭熱潮，其中，碳化硅（SiC）電力電子器件具有高電壓、大電流、快速開關、低損耗等獨特優(yōu)勢，對未來電網(wǎng)形態(tài)和能源戰(zhàn)略調(diào)整將產(chǎn)生重大影響。
傳統(tǒng)電網(wǎng)正向以電力電子技術廣泛應用為代表的智能電網(wǎng)方向發(fā)展，其智能、靈活、互動、兼容、高效等功能實現(xiàn)依賴于電網(wǎng)設備的智能化水平。其中，柔性變電站柔性可控、智能調(diào)控，融合電力電子、控制保護、信息通信以及先進計算技術，實現(xiàn)電氣隔離、電壓變換、一次設備與控制保護系統(tǒng)融合、電能質(zhì)量協(xié)調(diào)、分布式能源即插即用等多種功能的集成與優(yōu)化。電力電子變壓器是柔性變電站中的核心設備，除了具有傳統(tǒng)變壓器的電氣隔離、電壓等級變換功能，還可以實現(xiàn)進出潮流柔性可控的能源路由功能、有功和無功復合支撐的虛擬同步發(fā)電機功能，對電能質(zhì)量進行隔離。
基于硅IGBT的電力電子變壓器在小功率領域?qū)崿F(xiàn)了部分應用，但是由于損耗大、體積大，在高壓大功率的輸電領域尚無法應用?；谔蓟杵骷碾娏﹄娮幼儔浩魈幚黼妷嚎梢赃_到原來的10倍，功率增加5倍，體積與重量減小40%以上，損耗降低60%，從技術角度解決實用化問題。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院承擔的國家重點研發(fā)計劃項目《高壓大功率碳化硅材料、器件及其在電力電子變壓器中的應用示范》，聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位，計劃研制國際先進水平的6500V/25A碳化硅MOSFET芯片、6500V/400A全碳化硅模塊，研制全碳化硅電力電子變壓器，并首次實現(xiàn)35KV/5MVA柔性變電站中的示范應用，材料—器件—封裝—裝備應用全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)我國電力電子器件及輸電裝備領域的原始創(chuàng)新。
碳化硅制備技術日益成熟、產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大，成本降幅每年達到20%左右，目前，基于1200V碳化硅二極管的光伏逆變器成本已經(jīng)與傳統(tǒng)逆變器相當，預期4~5年之后，本項目研制的高壓碳化硅器件成本將會下降到產(chǎn)業(yè)可以接受的水平。屆時，碳化硅器件規(guī)模應用于固態(tài)斷路器、換流閥、有源濾波等已有裝備，大幅減小體積、降低損耗、提高轉(zhuǎn)換效率，或者開發(fā)新裝備，支撐更高電壓、更大輸送容量的柔性直流輸電、靈活交流輸電等輸變電技術，為實現(xiàn)堅強智能電網(wǎng)、加速我國能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供核心元器件及關鍵裝備支撐。
同時，基于碳化硅電力電子技術的柔性直流輸電技術的將會有更高的輸電電壓、輸送容量，滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)的超高電壓、超長距離輸電重大需求，有效配合“一帶一路”戰(zhàn)略。
電力光纖到戶助力“寬帶中國”建設
——“電力光纖到戶關鍵技術研究與示范”項目簡介
近日，國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術與裝備”重點專項2016年項目陸續(xù)完成項目評審，即將進入實施階段。其中，由國網(wǎng)遼寧省電力有限公司牽頭的項目團隊，成為由專業(yè)機構評出的“電力光纖到戶關鍵技術研究與示范”項目研究團隊，并獲得國家科技專項資金支持。
政策引領，挑戰(zhàn)與機遇并存。隨著國家一系列政策的出臺，國務院做出了加快推進電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合的重大部署。能源和信息作為服務社會公眾的重要內(nèi)容，電力光纖到戶示范工程將實現(xiàn)兩者的同步傳輸，有效整合企業(yè)和社會的通信信息資源，打造開放的新型公共服務基礎平臺。
面對新形勢和新挑戰(zhàn)，“電力光纖到戶關鍵技術研究與示范”項目將按照“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃等相關政策的要求，開展光纖復合低壓電纜（OPLC）成套和電力光纖到戶關鍵技術的研究，利用電力通道資源，實現(xiàn)電網(wǎng)和通信網(wǎng)基礎設施深度融合，滿足能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信需求。
產(chǎn)業(yè)升級，科研與示范先行。隨著信息通信產(chǎn)業(yè)的升級和廣泛應用，已經(jīng)逐漸帶動各行各業(yè)飛速發(fā)展。電力光纖到戶作為優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源，能更好的適應未來多樣化信息服務的需要，滿足用戶多元化的信息服務需求，具有廣闊的應用空間。“電力光纖到戶關鍵技術研究與示范”項目團隊具有強大的技術攻關能力，團隊由產(chǎn)學研用各個環(huán)節(jié)的優(yōu)勢單位組成。該項目將以建設T級電力光纖到戶系統(tǒng)為目標，開展自主創(chuàng)新研究，研制1000Gbps高速接入系統(tǒng)，揭示熱場環(huán)境OPLC中光纖衰減變化機理，研制高速虛擬化PON系統(tǒng)，制定電力光纖到戶系列標準，創(chuàng)建國內(nèi)首套T級電力光纖到戶系統(tǒng)，建設示范應用工程，為電力光纖到戶規(guī)?；瘧玫於▓詫嵒A，形成可復制、可推廣的電力光纖到戶整體解決方案。
效益提升，企業(yè)與社會共贏。電力光纖到戶采用OPLC作為傳輸介質(zhì)，充分利用電力通道資源，對比傳統(tǒng)的光纖到戶建設，節(jié)省工程投資約11.6%，避免資源重復建設與浪費，提高社會整體資源利用率，實現(xiàn)節(jié)能減排。在節(jié)約社會資源、降低建設成本及提高運營效率方面優(yōu)勢明顯。
“電力光纖到戶關鍵技術研究與示范”項目的落地，將強力支撐智能電網(wǎng)建設，有力推動“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”的資源整合和應用創(chuàng)新，優(yōu)化城市信息通道資源，創(chuàng)新城市管理模式，實現(xiàn)“寬帶中國”、“互聯(lián)網(wǎng)+”國家發(fā)展戰(zhàn)略，奠定我國在電力光纖到戶領域的國際引領地位，同時帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。
共建新能源汽車發(fā)展命運共同體
——“電動汽車基礎設施運行安全與互聯(lián)互通技術”項目簡介
近年來，我國電動汽車及其基礎設施呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入快車道。然而一直困擾該行業(yè)的運行安全與互聯(lián)互通問題，也越來越突出。例如：在安全運行方面，國內(nèi)純電動汽車僅自燃事件就達到24例，運行安全問題嚴重大規(guī)模集中充電導致停電的供電安全問題嚴重；在互聯(lián)互通方面，中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織的接口一致性測試通過比例直流不足10%，目前全國不同運營商的充電網(wǎng)絡間互聯(lián)互通尚未開展，導致跨區(qū)域、跨平臺充電困難；電動汽車與智能電網(wǎng)、分布式能源深度融合的實用案例也未開展。因此本項目研究對我國電動汽車大規(guī)模發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
2016年國家科技部會同有關部門啟動了國家重點研發(fā)計劃“新能源汽車”重點專項，在第六個技術方向“純電動力系統(tǒng)”中設置了本專項唯一一個充電設施項目，旨在解決電動汽車充電安全尤其是充電自燃事故以及電動汽車互聯(lián)互通的關鍵問題。國電南瑞科技股份有限公司牽頭團隊在20余家申報競爭團隊中以綜合總分第一成功申報。
項目團隊對指南內(nèi)容進行了認真分析，緊密圍繞安全運行、互聯(lián)互通兩個方面擬定了相對解耦的6個子課題。從理論層面上構建電池、充電與供電一體化安全防護體系；從標準層面上制定一體化安全防護和互聯(lián)互通技術規(guī)范及相關標準；從應用層面上開發(fā)電動汽車充電設施互聯(lián)互通平臺，并在此平臺基礎上開發(fā)部署“電動汽車與智能電網(wǎng)、分布式能源融合系統(tǒng)”和“電動汽車一體化安全預警與智能保護控制系統(tǒng)”；從示范層面上建立覆蓋長三角區(qū)域的電動汽車與智能電網(wǎng)融合及互聯(lián)互通綜合示范工程，并驗證研究成果的正確性。通過本項目的研究將為我國電動汽車充電一體化安全防護以及充電設施的互聯(lián)互通建立堅實的理論支撐和技術支持，有效推動我國電動汽車的健康快速發(fā)展。
本項目研究團隊由國電南瑞科技股份有限公司（牽頭）、清華大學、中國科學院電工研究所、比亞迪汽車工業(yè)有限公司等15家單位組成，研究團隊涵蓋了電動汽車、充電設施及智能電網(wǎng)等相關技術專業(yè)的產(chǎn)/學/研/用領域。
本項目通過跨界融合電動汽車、充電設施、智能電網(wǎng)、分布式能源、互聯(lián)網(wǎng)+等技術，將顯著提升電動汽車基礎設施安全性和使用方便性，加快電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過建立電動汽車基礎設施互聯(lián)互通數(shù)據(jù)平臺，全力支撐我國電動汽車及基礎設施發(fā)展與運營保障，并推動“互聯(lián)網(wǎng)+電動汽車”商業(yè)模式的創(chuàng)新。
描繪我國高比例可再生能源并網(wǎng)藍圖
——“高比例可再生能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行基礎理論”項目簡介
當前，全球能源問題突出、環(huán)境污染嚴重。大力發(fā)展可再生能源，實現(xiàn)能源生產(chǎn)的清潔化轉(zhuǎn)型，是能源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。近十年來，我國可再生能源發(fā)展迅猛，目前已經(jīng)成為世界上風電和光伏裝機容量最大的國家。到2030年至2050年，我國可再生能源的發(fā)電量占比達30%以上，“高比例可再生能源并網(wǎng)”將成為未來電力系統(tǒng)的重要特征。
國家科技部啟動了國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術與裝備”重點專項，2016年首批在5個技術方向啟動17個項目。在第一個技術方向“大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)消納”中設置的第一個項目就是基礎前沿類項目“高比例可再生能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行基礎理論”。項目緊密圍繞兩大科學問題展開：一是高比例可再生能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)形態(tài)演化的影響機理和源-荷強不確定性約束下輸配電網(wǎng)規(guī)劃問題，二是源—網(wǎng)—荷高度電力電子化條件下電力系統(tǒng)多時間尺度耦合的穩(wěn)定機理與協(xié)同運行問題。
本項目將從未來電力系統(tǒng)結構形態(tài)演化模型及電力預測方法、考慮高比例可再生能源時空分布特性的交直流輸電網(wǎng)多目標協(xié)同規(guī)劃方法、高滲透率可再生能源接入下考慮柔性負荷的配電網(wǎng)規(guī)劃方法、源—網(wǎng)—荷高度電力電子化的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析理論、含高比例可再生能源的交直流混聯(lián)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化運行理論五個方面進行深入研究，形成高比例可再生能源接入下未來電力系統(tǒng)形態(tài)構建、協(xié)同規(guī)劃和優(yōu)化運行的基礎理論體系。
項目研究具有顯著的經(jīng)濟與社會效益，其成果將引領電力系統(tǒng)向低碳、綠色、智能的方向發(fā)展，促進電力能源結構轉(zhuǎn)型，降低電力工業(yè)對資源以及環(huán)境問題的影響，提升我國智能電網(wǎng)相關產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新水平，提高我國能源企業(yè)的國際競爭力和影響力。項目將建立自主知識產(chǎn)權的核心技術體系，打造具有較強創(chuàng)新能力、以中青年學者為主力的科研團隊，培養(yǎng)智能電網(wǎng)領域具有國際影響力的學術領軍人物和研究骨干人才。
本項目由中國電力科學研究院牽頭，18家實力雄厚的大學和科研院所組成研究隊伍。團隊將借助十三五的春風，同心協(xié)力，眾志成城，研究高比例可再生能源并網(wǎng)下電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行的重大課題，建立電力行業(yè)實現(xiàn)高比例可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的技術體系，為政府相關部門制定能源政策、發(fā)展戰(zhàn)略和技術路線提供強有力的決策支持，為我國電力能源事業(yè)實現(xiàn)高效綠色可持續(xù)發(fā)展的美好未來提供強大的科技驅(qū)動力！
引領世界大電網(wǎng)控制技術發(fā)展
——“大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制與保護研究”項目簡介
大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制與保護（基礎理論研究）獲科技部批準立項。該項目的設立標志著我國面對現(xiàn)代大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全運行重大需求的科學研究拉開了帷幕。
世界上規(guī)模最大、電壓等級最高的交直流混聯(lián)電網(wǎng)已在我國形成。截止2015年底，電網(wǎng)裝機容量15億千瓦，各大區(qū)域電網(wǎng)已通過超/特高壓交直流輸電線路實現(xiàn)互聯(lián)，跨區(qū)輸電功率達到2.1億千瓦，其中23回直流輸電線路承擔了三分之一的傳輸功率；到2020年，16回直流輸電線路和世界上最高電壓等級的柔性直流環(huán)網(wǎng)還將投入運行，電網(wǎng)規(guī)模、直流輸電占比以及交直流混聯(lián)深度將進一步增大。如何有效保障大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全運行是重大和緊迫的國家需求。
大型交直流混聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)變量廣域耦合，各元件動態(tài)時間常數(shù)差異巨大。交直流混聯(lián)系統(tǒng)連續(xù)、離散、邏輯變量交織，多種類型約束相互制約，不同控制變量交互影響，控制目標存在耦合和沖突的可能，運行控制難度大。交直流混聯(lián)電網(wǎng)中交流同步電源混合非線性受控開關電源、三相交流網(wǎng)絡與兩極直流網(wǎng)絡拓撲互聯(lián)，故障特征發(fā)生改變，基于線性等效電路的傳統(tǒng)故障分析方法和保護原理不能簡單沿用。
圍繞上述問題，本項目將開展大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)全電磁暫態(tài)建模和仿真理論、多換流站與交直流混聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制理論與技術、大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)故障特性分析與保護、交直流混聯(lián)電網(wǎng)連鎖故障預警與主動保護、含高密度新能源發(fā)電的電網(wǎng)源荷端動態(tài)響應與自愈控制等事關混聯(lián)電網(wǎng)安全運行的重大基礎理論和關鍵科學技術研究。
項目團隊由國內(nèi)20家著名高校、科研院所和設備制造廠商共同組成，覆蓋了電氣工程領域全部的5個國家一級學科、10個相關國家重點實驗室；集合了國內(nèi)在大電網(wǎng)控制、保護和仿真研究領域經(jīng)驗豐富、勇于探索的優(yōu)秀人才，項目參加人員319人，其中固定研究人員129人，高級職稱94人；項目還聘請本行業(yè)領域國內(nèi)外著名專家組成指導小組指導并監(jiān)督項目的實施。項目團隊陳容強大、研究實力雄厚，有望在大電網(wǎng)安全運行領域取得重大突破。
項目將首次開發(fā)出大型全電磁暫態(tài)仿真軟件、提出并實現(xiàn)柔性直流輸電線路超高速保護技術以及具有毫秒級響應速度的交直流混聯(lián)電網(wǎng)協(xié)同控制方式和系統(tǒng)穩(wěn)定控制方法。項目成果將為我國大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全高效運行提供堅實的理論支撐和技術指導，并引領世界大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制和保護技術的發(fā)展。
有序接入、靈活并網(wǎng)、優(yōu)化調(diào)度
——“分布式可再生能源發(fā)電集群靈活并網(wǎng)集成關鍵技術及示范”項目簡介
當今世界已經(jīng)逐步進入到可再生能源時代，作為世界能源發(fā)展的一個重要趨勢，分布式可再生能源的并網(wǎng)已成新能源革命和智能電網(wǎng)建設的重要組成部分。在國家“光伏扶貧”等系列政策激勵下，我國分布式電源的并網(wǎng)呈現(xiàn)出區(qū)域化和園區(qū)化的快速發(fā)展態(tài)勢，大規(guī)模、集群化分布式發(fā)電并網(wǎng)成為未來重點發(fā)展方向。
然而大量具有間歇性、隨機性的分布式發(fā)電接入電網(wǎng)，極大地增加了電網(wǎng)復雜性和管控難度。如何保障分布式發(fā)電能夠規(guī)模有序、安全可靠、靈活高效地接入電網(wǎng)，已成為能源與電網(wǎng)領域的重大科學命題。為了推動分布式新能源的發(fā)展，設立國家重點專項“分布式可再生能源發(fā)電集群靈活并網(wǎng)集成關鍵技術及示范”，以期解決大規(guī)模、集群化分布式電源并網(wǎng)的技術難題。
圍繞分布式可再生能源發(fā)電集群靈活并網(wǎng)集成重大需求，項目組聚焦大規(guī)模分布式發(fā)電集群有序接入、靈活并網(wǎng)、優(yōu)化調(diào)度三大科學與關鍵技術問題，重點從高滲透率分布式發(fā)電集群優(yōu)化規(guī)劃設計方法、高效靈活并網(wǎng)關鍵技術與裝備、分層分級群控群調(diào)關鍵技術與系統(tǒng)、分布式發(fā)電集群數(shù)?；旌戏抡鏈y試四個方面開展研究，創(chuàng)新集群規(guī)劃方法、突破并網(wǎng)與運行控制關鍵技術、研發(fā)系列關鍵裝備與系統(tǒng)、實施仿真測試驗證，進而建設安徽金寨“區(qū)域分散式”和浙江海寧“區(qū)域集中式”兩種典型應用模式分布式發(fā)電集群靈活并網(wǎng)示范工程。
該項目將從共性關鍵技術研究、核心系統(tǒng)和裝置研發(fā)到典型應用示范全鏈條布局，產(chǎn)出一系列具有自主知識產(chǎn)權的國際領先/先進水平的重大成果，研制出高功率密度、高效變流、即插即用并網(wǎng)關鍵設備（功率密度≥1.0w/cm3、轉(zhuǎn)換效率>98%）與智能測控保護裝置，開發(fā)區(qū)域群控群調(diào)系統(tǒng)，建成具有國際領先水平的區(qū)域分散型和區(qū)域集中型兩種典型模式的分布式可再生能源發(fā)電集群示范工程（所有并網(wǎng)點THDi≤5%，反孤島保護動作時間≤2s），實現(xiàn)多種類（風/光/生物質(zhì)）、多容量(瓦-兆瓦)、大規(guī)模（>200兆瓦）、高滲透率（>100%）分布式能源集群的有序接入、靈活并網(wǎng)和優(yōu)化調(diào)度。
該項目將于2019年完成，其研究成果將大幅提高我國分布式能源的消納水平，實現(xiàn)大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)關鍵技術與裝備的國產(chǎn)化，探索我國未來分布式電源的開發(fā)利用可行道路，切實支撐能源結構清潔化轉(zhuǎn)型和能源消費革命，實現(xiàn)我國在智能電網(wǎng)技術領域整體處于國際引領地位等方面，具有廣闊的市場前景和巨大的經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益。
架起能源互聯(lián)的橋梁
——“±500kV直流電纜關鍵技術”項目簡介
高壓直流電纜作為柔性直流輸電技術的關鍵裝備具有低碳環(huán)保和安全可靠的優(yōu)點，適用于環(huán)境敏感區(qū)域及城市電網(wǎng)的電纜化增容改造，增強電網(wǎng)抵抗自然災害危害的能力?！?00千伏直流電纜代表目前擠包絕緣直流電纜的國際最高水平，其傳輸功率密度約為±320千伏直流電纜的2倍，可滿足新能源規(guī)?；煤蛥^(qū)域互聯(lián)中長距離、大容量、低損耗電力傳輸的需求?！?00千伏直流電纜關鍵技術已成為當前國際智能電網(wǎng)技術與裝備研發(fā)領域的前沿熱點，也是制約我國大電網(wǎng)柔性互聯(lián)的技術瓶頸之一。因此，發(fā)展±500千伏直流電纜關鍵技術，對保障我國電力能源安全和可持續(xù)發(fā)展具有十分重大的戰(zhàn)略意義。
2016年國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術與裝備”專項“±500千伏直流電纜關鍵技術”項目的總體目標是通過研究±500千伏直流電纜制造及應用技術，掌握國產(chǎn)絕緣材料和屏蔽材料批量化制備工藝，完成樣機研制并通過試驗驗證。
項目團隊由高校、研究院、制造企業(yè)和電網(wǎng)運行企業(yè)等15個單位的專家學者組成，高校負責設計基礎理論及材料開發(fā)，研究院及企業(yè)負責材料批量化制備、裝備研制及試驗應用技術，構成了一支理論基礎扎實、實踐經(jīng)驗豐富、具有國際視野的“產(chǎn)、學、研、用”協(xié)同創(chuàng)新研究團隊。項目組將圍繞±500千伏直流電纜開發(fā)及應用的關鍵技術與難點，重點開展直流電纜絕緣設計基礎、絕緣料與屏蔽料、電纜及附件設計與制造、電纜應用及環(huán)境適應性、電纜系統(tǒng)試驗及運維技術等方面的系統(tǒng)研究。通過理論分析、仿真計算、實驗研究、加工制造和試驗評價，在直流電纜系統(tǒng)設計、材料開發(fā)、裝置研制和試驗評價技術方面取得突破，支撐±500千伏直流電纜產(chǎn)品制造及應用，為未來大電網(wǎng)柔性互聯(lián)提供技術保障。
近三年，我國先后在南澳、舟山和廈門柔性直流輸電工程中實現(xiàn)了國產(chǎn)擠包絕緣直流電纜的工程應用，最高電壓達到±320千伏。直流電纜從±320千伏提升到±500千伏，面臨著需要耐受更高場強、傳輸更大容量和制造更大尺寸電纜系統(tǒng)的挑戰(zhàn)：例如，電纜在高場強和高溫度梯度下的絕緣設計，高場強、高溫度穩(wěn)定性國產(chǎn)材料開發(fā)及批量化制備，多物理場下的電場設計與大尺寸電纜系統(tǒng)制造工藝，直流電纜試驗及運維方法有效性等。面對以上問題與挑戰(zhàn)，需要開展深入系統(tǒng)的研究。
通過該項目的研究開發(fā)，將形成我國±500千伏直流電纜核心技術；打破國外技術壟斷，提升國產(chǎn)高壓直流輸電裝備的核心競爭力；推動國產(chǎn)高端電力電纜技術開發(fā)，增強我國高壓直流關鍵技術整體自主創(chuàng)新能力；為我國清潔能源應用、地區(qū)及洲際電網(wǎng)互聯(lián)和國家能源安全提供有力保障。
以友好互動開啟電力供需新紀元
——“城區(qū)用戶與電網(wǎng)供需友好互動系統(tǒng)”項目簡介
日前，國網(wǎng)江蘇省電力公司牽頭申報的2016年度重點研發(fā)計劃項目“城區(qū)用戶與電網(wǎng)供需友好互動系統(tǒng)”成功獲批立項。該項目是對電改9號文的一次深度解讀和實踐探索，項目將結合互聯(lián)網(wǎng)技術，推動電力供需關系從“網(wǎng)隨荷動”向“網(wǎng)荷互動”轉(zhuǎn)變，提高電力供給側體系質(zhì)量和效率，引領售電側市場化改革的發(fā)展方向。
順應能源發(fā)展形勢，促成源荷友好互動
從能源供需形勢看，我國主要城市群夏季空調(diào)負荷已超過最高負荷的1/3，電網(wǎng)峰谷差不斷拉大。若繼續(xù)建設電廠和電網(wǎng)設施來滿足短時的高峰負荷需求，將造成社會資源的極大浪費；而傳統(tǒng)的有序用電手段，也將極大干擾工商業(yè)用戶的正常生產(chǎn)。實現(xiàn)城區(qū)用戶與電網(wǎng)友好互動，短時降低非生產(chǎn)性負荷，可以更好地滿足電能供應和需求平衡。
從能源利用效率看，我國單位GDP能耗遠高于發(fā)達國家水平，導致能源總量需求不斷增高，而終端用戶用能方式的不合理是重要原因之一。實現(xiàn)城區(qū)用戶與電網(wǎng)友好互動，引導用戶主動改變用能習慣，可以更好地控制能源需求總量。
掌握項目核心技術，創(chuàng)新友好互動手段
項目從模型與機制、設備與系統(tǒng)、工程示范等三個角度開展技術攻關。
互動模型與機制設計研究市場競爭機制下用戶用電和行為特征，設計面向需求側主動響應的市場機制框架，建立特殊情況下的電力需求側應急響應協(xié)調(diào)機制。
互動設備與系統(tǒng)開發(fā)研究支持用戶與電網(wǎng)雙向互動的核心設備，開發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的家庭能效管理系統(tǒng)，研制電力供需互動服務平臺及互動終端。
互動工程示范驗證研究示范建設方案，探索系統(tǒng)及設備測試方法，提出示范工程相關評價指標，形成用戶與電網(wǎng)供需友好互動示范工程推廣運營模式和建設指導意見。
推進示范工程建設，凸顯友好互動成效
項目將在蘇州與常州選擇兩個常住人口超過30萬的城市區(qū)域開展示范驗證，預計實現(xiàn)示范互動家庭用戶綜合能耗降低5.5%以上，示范區(qū)負荷峰谷差降低5.8%以上。
項目成果具有巨大的推廣價值。2014年全國城區(qū)用戶家庭綜合能耗約為3億噸標準煤，綜合能耗降低5.5%將產(chǎn)生經(jīng)濟效益近百億元。以峰谷差每降低100萬千瓦減少調(diào)頻電源及輸配電網(wǎng)配套投資85億元估算，降低負荷峰谷差5.8%將在全國范圍內(nèi)產(chǎn)生千億元以上的經(jīng)濟效益。
新一輪電力體制改革已經(jīng)拉開帷幕，電網(wǎng)企業(yè)只有不斷適應電力用戶新需求、新變化，才能更好地實現(xiàn)轉(zhuǎn)型。本項目順應互聯(lián)網(wǎng)技術和電改發(fā)展潮流，成果將極大地提升用戶與電網(wǎng)供需友好互動水平，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟和社會效益。
打造智能電網(wǎng)典范踐行低碳冬奧
——“支撐低碳冬奧的智能電網(wǎng)綜合示范工程”項目簡介
近年來，以可再生能源為支點的能源轉(zhuǎn)型已成為我國能源發(fā)展的新趨勢，國家戰(zhàn)略明確提出大力發(fā)展可再生能源的發(fā)展目標。2015年張家口被確認為我國首個國家級可再生能源示范區(qū)，2022年綠色低碳冬奧會對可再生能源的開發(fā)利用提出了更高要求。
在此背景下，國家科技部在2016年重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術與裝備”專項中專門設置了“支撐低碳冬奧的智能電網(wǎng)綜合示范工程”項目，以張家口可再生能源示范區(qū)建設和籌備低碳冬奧會為契機，著力打造覆蓋智能電網(wǎng)全環(huán)節(jié)的綜合示范工程，探索解決大規(guī)?？稍偕茉础安⒌蒙稀焙汀八偷贸觥彪y題，以及在可再生能源全額供電的前提下奧運專區(qū)的連續(xù)高可靠供電和低碳交通難題。
為此，項目在綜合集成我國智能電網(wǎng)研究成果的基礎上，分別從發(fā)、輸、配、用、調(diào)等環(huán)節(jié)設置5項研究課題，擬重點突破：大容量儲能系統(tǒng)應用相關技術、大型可再生能源基地多種能源匯集外送的柔性直流和交直流混聯(lián)送出技術；可再生能源高精度功率預測技術、多能源互補協(xié)調(diào)調(diào)度與控制技術；多能互補的分布式能源與微網(wǎng)系統(tǒng)及其相關技術、交直流混合配電網(wǎng)技術；與可再生能源發(fā)電融合的電動汽車充電設施網(wǎng)絡關鍵技術。
項目于2016年8月獲批，執(zhí)行周期4年半，由國網(wǎng)冀北電力牽頭，國網(wǎng)北京市電力，清華大學、華北電力大學等8家高校，國網(wǎng)經(jīng)研院、中國電科院、聯(lián)研院3家電力科研機構，國電南瑞、許繼集團、北京四方3家電力設備制造企業(yè)共同組成“產(chǎn)—學—研”結合的高水平研究團隊。
項目的實施有助于構建支撐大規(guī)模可再生能源接入和送出的新型電網(wǎng)形態(tài)，探索重大活動由100%可再生能源支撐的高可靠供電模式，攻克融合可再生能源的新型充電技術，實現(xiàn)電動汽車充電設施網(wǎng)絡覆蓋半徑達到0.9公里以內(nèi)。
項目將促進大規(guī)?？稍偕茉吹拈_發(fā)利用，減少棄風、棄光，根據(jù)測算，應用項目成果后的年棄風/棄光率較應用前可降低3%，等效每年多消納新能源電量2.4億度。項目通過解決張家口千萬千瓦級可再生能源送出難題，達到顯著的節(jié)能減排目的，預計2020年張家口新能源高效消納可節(jié)煤16.2萬噸，等效減少二氧化碳排放59.4萬噸。
項目通過示范最先進的電力生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換、使用和運行控制技術，踐行“綠色奧運、低碳奧運”理念，充分展示我國智能電網(wǎng)領域的創(chuàng)新成就，為世界可再生能源的高效利用和綠色用電提供可復制的成功經(jīng)驗，引領世界能源技術創(chuàng)新發(fā)展方向。
