堅持創(chuàng)新驅動，以科技創(chuàng)新推動能源電力跨越發(fā)展
——壯麗70年能源電力回顧與展望之科技創(chuàng)新篇
開欄的話：70載時光流轉，70年見證發(fā)展。回首過去，70年能源電力發(fā)展歷程凝聚起怎樣的精神力量？展望未來，70年的行業(yè)經驗如何轉化為前行的動力，推動“中國號”巨輪繼續(xù)前行？今起，國家電網有限公司黨組宣傳部會同國網能源研究院，在中電傳媒推出“壯麗70年 奮斗新時代——能源電力回顧與展望”系列文章，從能源戰(zhàn)略、 供需形勢、 科技創(chuàng)新、深化改革、 為民服務、國際合作、“三型兩網”等方面展現(xiàn)能源電力行業(yè)輝煌成就，昭示中華民族闊步邁向偉大復興的光明前景。
1972年，中國電科院參與中國第一個330kV劉家峽-天水-關中交流輸電工程調試。劉家峽—天水—關中超高壓輸變電工程,是我國自行設計、制造、施工建設的第一項330千伏超高壓輸變電工程。
科技興則民族興,科技強則國家強?？v觀歷史，創(chuàng)新始終是一個國家、一個民族發(fā)展的重要力量。放眼國際，大國之間的競爭，本質上就是生產力之爭，其核心是科技創(chuàng)新能力之爭。電網是國家重要的基礎設施，是關系國家能源安全、服務國民經濟社會發(fā)展的重要組成部分。新中國成立70年以來，我國電網始終堅持科學技術是第一生產力，從世界首個特高壓示范工程成功運行到主導制定世界標準，從實現(xiàn)14億人口戶戶通電到“走出去”成為全球知名品牌….，取得一次又一次巨大飛躍。國家電網有限公司作為特大型國有重點骨干企業(yè)，聚焦國家重大戰(zhàn)略需求，把握世界能源發(fā)展趨勢，面向世界電力科技前沿大力推動創(chuàng)新驅動發(fā)展，在特高壓輸電、智能電網、大電網安全控制、新能源并網等核心技術和關鍵領域率先取得突破，為我國電力工業(yè)實現(xiàn)從小到大、從弱到強、從“跟隨時代”到“引領時代”的偉大跨越，為推動我國“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略加快實施作出了積極貢獻。
一、搶占全球電力技術制高點，實現(xiàn)輸電領域世界引領
我國能源資源與能源需求逆向分布,決定了必須發(fā)展特高壓電網，以解決能源的遠距離、大規(guī)模輸送與配置問題。但我國發(fā)展特高壓交流、直流輸電工程面臨一系列世界級技術難題，國際上沒有成熟的經驗，創(chuàng)新難度極大。為解決特高壓輸電的重大共性關鍵技術問題，在國家科技部等有關部委和兩院院士的指導下，國家電網有限公司牽頭，聯(lián)合科研、高校、設備制造等160多家單位協(xié)同合作，圍繞特高壓試驗研究、規(guī)劃設計、設備研制、工程建設和運行管理，組織開展了全方位的科研攻關，在技術、裝備、標準及工程建設、運行等方面取得了全面創(chuàng)新與突破。
2010年，“電力系統(tǒng)潮流分網并行計算方法”獲得中國專利金獎，周孝信院士代表項目團隊領獎。
核心技術方面，國家電網有限公司開展了300多項基礎理論課題研究，攻克了特高壓交流過電壓、潛供電流抑制、雷電防護及特高壓直流外絕緣、電磁環(huán)境控制、大截面多分裂導線等世界難題，全面掌握了特高壓交直流輸電核心技術，在特高壓交直流混合大電網安全控制領域達到世界領先水平。關鍵設備方面，國家電網有限公司聯(lián)合國內裝備企業(yè)研制了包括特高壓變壓器、電抗器、斷路器等主設備在內的近百項首臺首套特高壓關鍵設備，如世界首臺單體式1500MVA/1000kV單相特高壓交流變壓器、世界首臺特高壓氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）產品等，帶動了我國電工裝備制造業(yè)的全面升級和國際競爭力的全面提升。重大工程方面，國家電網有限公司建成了世界上電壓等級最高、輸電能力最強的1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程，研制完成了世界首個±1100千伏特高壓直流穿墻套管并應用于±1100千伏昌吉—古泉特高壓直流工程，支撐我國成為世界首個全面掌握特高壓交直流技術并實現(xiàn)商業(yè)化運行的國家。
2015年8月國家電網公司啟動“新一代特高壓交直流電網仿真平臺”研發(fā)。2017年底，該平臺通過了由盧強等11位院士和多名專家的驗收，得到高度評價。
國家電網有限公司在特高壓交、直流輸電領域不斷創(chuàng)新突破，不僅獲得了2012年、2017年國家科技進步特等獎，還在世界上率先建立了全套特高壓技術標準體系，徹底扭轉了我國電力工業(yè)長期跟隨西方發(fā)達國家發(fā)展的被動局面，實現(xiàn)了“中國創(chuàng)造”和“中國引領”。截至2018年底，國家電網有限公司已建成“八交十直”特高壓骨干電網，為推動我國能源資源大范圍優(yōu)化配置和清潔能源大規(guī)模開發(fā)應用，促進清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系建設奠定了堅實的基礎。
二、加強電網運行關鍵技術突破，確保電網長期安全穩(wěn)定運行
大電網安全是國家安全的重要組成部分。近20多年來，美國、加拿大、俄羅斯、印度等世界上許多國家和地區(qū)先后發(fā)生大面積停電事故，給經濟社會發(fā)展造成很大影響。國家電網有限公司自成立以來，始終圍繞電力安全相關技術展開大力攻關，在電網穩(wěn)定性理論、仿真分析、安全防御等領域取得了一系列原創(chuàng)性成果，推動國家電網成為世界上近20年來唯一沒有發(fā)生大停電事故的特大型電網。
2010年7月2日，由中國電科院負責系統(tǒng)調試的公司首條特高壓直流工程——±800kV向家壩-上海特高壓直流示范工程極1直流線路短路試驗成功。
系統(tǒng)運行方面，國家電網有限公司研發(fā)了具有完全自主知識產權的大電網智能調度控制系統(tǒng)，開展了柔性輸電技術攻關，解決了在高電壓、大電流運行條件下直流故障電流可靠關斷的技術難題，顯著提升了駕馭復雜大電網的能力；大力開展源網荷儲友好互動技術攻關，在江蘇建成世界首個“大規(guī)模源網荷友好互動系統(tǒng)”，實現(xiàn)了毫秒級用電負荷控制；建成全球規(guī)模最大、覆蓋用戶最多的用電信息采集系統(tǒng)，安裝智能電能表超過4億只，有效增強了電網應對故障能力和互動水平。故障防御方面，國家電網有限公司攻克“三道防線”關鍵技術，構建了以《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》為基礎的技術標準體系和國際領先的大電網安全防御體系，實現(xiàn)了故障精準識別、快速切除、智能處置，有效防止大面積停電事故。仿真技術方面，國家電網有限公司突破了大電網調度運行、廣域動態(tài)監(jiān)測、交直流系統(tǒng)多時間尺度全過程仿真等重大技術難題，自主研發(fā)建成了仿真能力最強、計算效率最高、模擬精度最準確的新一代仿真系統(tǒng)，大電網安全運行技術達到全球領先。
2011年，1000KV長治—南陽特高壓串補工程投運，該工程師世界上首個特高壓串補工程，其串補裝置由中國電科院集成供貨。劉之方 攝
這些成果支撐了我國電網的不斷升級，為三峽輸電系統(tǒng)、特高壓交直流電網等國家重大工程提供了強有力的理論和技術支撐，保障了電網長期安全運行，為我國電網發(fā)展為世界上電壓等級最高、規(guī)模最大、安全運行紀錄最長的特大型電網作出了突出貢獻。
三、加強新能源并網與運行技術創(chuàng)新，推動我國能源清潔低碳轉型
隨著新一輪能源革命的深入推進，新能源在全球范圍內快速發(fā)展。由于新能源具有隨機性、間歇性、波動性的特點，其高比例接入將改變電網的運行特性，對電網資源配置能力提出更高要求。國家電網有限公司一方面加快電網互聯(lián)互通，加強統(tǒng)一調度，提升系統(tǒng)平衡調節(jié)能力和跨區(qū)跨省輸電能力，有力支撐新能源大規(guī)模開發(fā)與大范圍配置，另一方面積極推動新能源發(fā)電并網、運行控制相關技術與工程的研究與開發(fā)，全力推進新能源綜合開發(fā)與利用。
2013年，中國電科院完全自主建立了我國1kV-1000kV工頻高電壓全系列基礎標準裝置，使我國在工頻高電壓計量領域技術由跟隨者一躍成為領跑者。該裝置經國家質檢總局授權，成為我國法定最高等級社會公益計量標準。宋鼎 攝
國家電網公司建成了世界上規(guī)模最大、運行方式最靈活、綜合控制水平最高的新能源綜合利用項目——張北國家風光儲輸示范工程，集風電、光伏發(fā)電、儲能、智能輸電于一體，為新能源發(fā)展提供了新的“中國方案”。建成了國際領先的新能源發(fā)電預測體系，初步實現(xiàn)新能源并網可預測、可調度、可控制。建成了新能源生產模擬系統(tǒng)、新能源優(yōu)化調度控制系統(tǒng)，并在省級以上電網得到廣泛應用。建成投運世界上容量最大的全釩液流電池儲能系統(tǒng)，為探索儲能系統(tǒng)配套風電場的運行模式和推廣奠定了堅實的基礎。主導建立了適應我國新能源發(fā)展模式和電力系統(tǒng)特征的新能源并網技術標準體系，實現(xiàn)了新能源規(guī)劃設計、試驗檢測、功率預測和調度運行全環(huán)節(jié)標準化，并達到世界先進水平。
新能源并網及運行相關技術的研發(fā)，大大緩解了我國新能源消納的難題。2018年，在新能源并網裝機同比增長22%的情況下，新能源利用率提高5.2個百分點 。2017年6月，在青海首次實現(xiàn)連續(xù)7天100%清潔能源供電；2019年6月，青海 “綠電15日”創(chuàng)新實踐，實現(xiàn)了青海全省連續(xù)15天360小時用電零排放，遠超過2016年5月葡萄牙連續(xù)4天全清潔能源供電的紀錄，推動我國能源在清潔低碳轉型的道路上邁出了堅實的步伐。
2018年，中國電科院研發(fā)的調控云平臺利用云計算相關技術，打破了孤島式建設方式，實現(xiàn)了數據標準化、應用服務化與資源虛擬化，強力支撐公司“三型兩網”的建設。崔燦 攝
四、推動能源技術與數字技術深度融合，助推新時代能源發(fā)展再上新臺階
根據國家電網公司相關研究，預計到2050年我國非化石能源占一次能源的比重將超過50%，電能在終端能源消費中的比重將超過50%?！皟蓚€50%”的實現(xiàn)，意味著一半以上的能源生產和消費都將依靠電力系統(tǒng)來完成，必將帶來電網功能形態(tài)的革命性變化，對加快電網轉型升級提出了前所未有的要求。隨著人工智能、物聯(lián)網、5G等新一代信息技術的突破發(fā)展，數字技術正滲透到各行各業(yè)，傳統(tǒng)產業(yè)進入數字化發(fā)展周期已成為必然。新一代信息通信技術在能源電力行業(yè)的廣泛應用，也將給電力技術與生產管理帶來新的變化，為效率提升、價值創(chuàng)造開辟新的廣闊空間。在能源革命和數字革命深度融合的必然趨勢下，國家電網有限公司提出了加快建設“三型兩網”世界一流能源互聯(lián)網企業(yè)的戰(zhàn)略目標，建設和運營好堅強智能電網和泛在電力物聯(lián)網，打造具有樞紐型、平臺型、共享型特征的現(xiàn)代企業(yè)，推動電網和公司發(fā)展的全面升級，努力在推動“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略展現(xiàn)新作為，在新一輪的全球能源變革中搶占新的制高點。
2018年7月2日，蘇通工程GIL帶電考核樣機（1100kV/6300A、63kA/3s）在特高壓交流試驗基地成功通過交接試驗（920kV/1min），是國際上首次針對特高壓等級GIL設備開展的交接試驗工作，為蘇通GIL管廊工程特高壓交流GIL設備的結構設計、安裝、交接試驗和長期可靠運行提供重要技術支撐。郭慧浩 攝
為全面支撐“三型兩網”建設，推動我國能源電力事業(yè)實現(xiàn)高質量發(fā)展，國家電網有限公司聯(lián)合其他央企和國際國內上下游企業(yè)、高校、科研院所等社會各類創(chuàng)新主體，在研究資源、科技項目、示范工程、技術研發(fā)等方面開放合作。核心技術方面，積極承接國家“科技創(chuàng)新2030”重大項目，聚焦堅強智能電網和泛在電力物聯(lián)網建設，加強能源互聯(lián)網關鍵核心技術攻關，在大電網安全、大規(guī)模新能源并網控制、智能傳感及智能終端、電力芯片、用電能效與綜合能源等領域加快研究，爭取盡快取得一大批重大原創(chuàng)性成果，引領能源互聯(lián)網技術創(chuàng)新發(fā)展。產品研發(fā)方面，集中突破特高壓套管、分接開關、電力芯片、大功率器件等核心技術與產品，提升核心產品的自主研發(fā)能力，在關鍵設備、核心元器件等方面逐步實現(xiàn)自主可控。商業(yè)模式方面，主動將傳統(tǒng)的電力實體經濟與新經濟模式有機結合起來，以新理念、新技術改造傳統(tǒng)業(yè)務，加快布局能源管理、智能生產、智能檢修等專業(yè)服務，積極推動綜合能源服務、新能源云網、車聯(lián)網、電商平臺、大數據征信等平臺建設，帶動產業(yè)鏈上下游企業(yè)快速發(fā)展，推動我國能源生態(tài)體系的健康發(fā)展。
2010年，中國電科院在世界上首次建立了真型特高壓GIS（氣體絕緣金屬封閉開關設備）的VFTO（特快速瞬態(tài)過電壓）試驗回路；2013年以來，研制的全過程、寬頻帶VFTO測量系統(tǒng)開始在皖電東送等特高壓工程的10余個變電站獲得應用。王浩 攝
推動堅強智能電網和泛在電力物聯(lián)網融合發(fā)展 ，以數字技術為傳統(tǒng)電網賦能，將不斷提升電網的感知能力、互動水平、運行效率，有力支撐各種能源接入和綜合利用，持續(xù)提高能源效率，為能源生產和消費革命的深入推進作出積極貢獻。
2015年11月，中國電科院自主研發(fā)的電力系統(tǒng)全數字仿真裝置（ADPSS）成功在中國國家電網公司-葡萄牙國家能源網公司能源研究中心部署并順利完成調試。ADPSS是由中國電科院研發(fā)的基于高性能PC機群的全數字仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了大規(guī)模復雜交直流電力系統(tǒng)機電暫態(tài)和電磁暫態(tài)的實時和超實時仿真以及外接物理裝置試驗，獲2009年度國家科學技術進步一等獎。項祖濤 攝
“百舸爭流，奮楫者先?！泵鎸π乱惠喣茉锤锩?、科技革命和產業(yè)革命的新態(tài)勢、新局面，國家電網有限公司將一如既往地牢牢把握科技創(chuàng)新這個根本動力，不斷提升自主創(chuàng)新能力，加強“三型兩網”世界一流能源互聯(lián)網企業(yè)建設，為推動能源電力高質量發(fā)展貢獻更大的力量。
