中国电科院:科技支撑我国能源电力发展
中国电力科学研究院有限公司(简称中国电科院)成立于1951年,今年已满75周年,作为国家电网有限公司直属的综合性科研机构,它是中国电力行业科学技术研究和高层次人才培养的重要基地,始终肩负促进电力科技进步、为电力工业提供技术支撑的使命,为我国电力工业科技进步和电网创新发展作出突出贡献。
6月23日,中国电力科学研究院有限公司直流组网系统与装备研究团队利用仿真手段模拟直流组网新形态,研究新设备运行特性,为直流组网创新发展提供完整的技术方案。今年,中国电科院加强应用基础研究,紧密围绕新型电力系统建设需求,坚持原创首创独创,加快研制重要装备,持续健全试验体系,攻克关键核心技术难题,提升基础研究和原始创新质效,用新成效新成果支撑我国能源电力事业跨越升级。
中国电科院成立75年以来,秉持“中国的电力我们的事业”价值理念,充分发挥电力行业多学科、综合性科研优势,开展重大共性关键技术攻关,推动先进成果转化应用,持续研究电网技术创新、电网发展升级、新兴产业培育,形成一系列自主创新成果。
专注电网技术创新
我国电力工业经历了由弱变强、由落后变先进的发展历程。中国电科院电网技术经过几十年的发展积淀,跻身世界先进行列,加快建设具有全球影响力的能源电力科技创新高地。
6月18日,中国电科院科研人员完成了±800千伏特高压可控换相换流阀可靠性试验,全面分析设备在工程应用中的长期可靠性与运行稳定性。可控换相换流阀由中国电科院自主创新研发,标志着我国在全球范围内率先攻克了困扰特高压直流输电领域半个多世纪的“换相失败”难题,今年年初±800千伏可控换相换流阀入选2025年度央企十大国之重器。
自主创新成果驱动电网技术跨越式发展。中国电科院一代又一代科研工作者,面向电网关键核心技术开展大力创新,勇攀电力科技高峰。
1951年7月,中国电科院的前身燃料工业部电业管理总局中心试验所成立。当时我国电网结构薄弱,电网稳定问题突出。中国电科院老一辈科研工作者针对当时电网稳定、运行与联网等存在的技术问题开展了深入研究。上世纪80年代,我国电网快速发展(500千伏主网架逐步成形),亟需适配本土电网结构与运行需求的仿真与调度软件。中国电科院自主研发PSASP(电力系统分析综合程序),实现大型交直流混合电力系统各类复杂问题计算分析,获得1985年国家科技进步一等奖。面向我国电力高速发展需求,该院在1991至1996年进行开放式、面向对象的EMS/DMS支撑系统(CC-2000)的开发研究,结束我国电网调度自动化系统中没有自主版权支撑系统的历史,获得2000年国家科技进步一等奖。
21世纪初期,中国电科院在串补装置关键技术相关领域开展科研攻关,研发的第一套国产化可控串补装置,实现了国产化串补“零的突破”,保障电网输送能力安全可靠提升。2004年,国家电网公司启动特高压输电工程关键技术研究和可行性研究,同时组织研发团队开展柔性直流输电技术原创性攻关研究。
此后,在推动我国特高压输电技术创新进步和柔性直流输电技术发展进程中,中国电科院先后攻克一系列重大难题,在特高压可控换相换流阀、换流变压器及分接开关、特高压直流套管等领域取得多项研发成果,加快推动规模化应用。该院破解柔性直流输电技术难题,突破柔性直流高压大容量发展的技术瓶颈,研制柔性低频输电装备,推动柔性直流换流器关键技术发展和广泛应用,并成功将技术带入了欧洲市场。其中“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”获2012年度国家科学技术进步奖特等奖,“特高压±800千伏直流输电工程”获2017年度国家科学技术进步奖特等奖。
2020年以来,国家电网公司持续拓宽能源电力科技的广度和深度。中国电科院立足实现高水平科技自立自强,加强基础研究,攻克新型电力系统构建关键技术。2024年以来,该院深化科技创新全领域布局,统筹科研力量和创新要素,强化能源电力“根技术”挖掘培育。相继在新型电力系统安全稳定演化规律、电力数学规划求解等技术研究上取得突破,并打造我国首套1300千伏直流电压比例标准装置,构建国家电网智能仿真分析平台,研发大型风电机组全工况仿真软件及试验装置和电力系统碳排放时序模拟及预评估系统等电力重器。
支撑电网发展升级
随着我国能源电力持续深化与科学推进,电网建设实现了从薄弱到坚强、从分散到互联、从传统到智能的历史性跨越。中国电科院聚焦电网整体架构、电力市场建设、新型电力系统建设等方面持续创新,支撑电网发展升级。
“十五五”时期电力行业正经历从“规模扩张”向“系统协同”的深刻转型。今年5月,中国电科院在新能源主动支撑控制技术上取得重大突破,成功构建“机-场-网”多级快速协同主动控制体系,实现了根据电网稳定风险变化在线动态调整风机与电场协同控制,推动电网从“被动接受”向“主动消纳”转型。
电力是先行官,电力建设必须跑在经济建设前面。中国电科院通过分析我国多大区电力系统互联及运行性能,对联络线功率振荡电压稳定性问题进行全面研究,先后支撑±100千伏舟山直流输电工程、±500千伏葛洲坝(600068)—上海直流输电工程、灵宝背靠背直流工程等重大直流工程建设,不断推动主网架构完善。随后,围绕国家重大部署要求,中国电科院承担城市电网工程和农村电网综合节能改造示范工程,减少城乡电网架空配电线路故障,提高供电可靠性,支撑全国性大区电网互联的格局逐步形成。中国电科院用大量科学严密的试验攻克了一个又一个技术难题,推动我国建成世界上规模最大、技术最复杂的交直流混联特高压大电网。
社会经济快速发展,电力时空价值愈发凸显,通过市场机制优化电力资源配置的电力市场建设应运而生。2015年来,中国电科院建立从现货到中长期、从省间到省内、从市场设计到运行支撑的电力市场全业务技术体系,研发电力市场技术支持系统和全国统一电力市场仿真推演系统,进一步推进了全国统一电力市场建设。
聚焦服务“双碳”目标落地、助力新型电力系统建设,中国电科院在大规模电网电磁暂态仿真、新能源并网等方面大力创新,通过全面攻坚建立针对大批量电力电子设备的高效精准仿真技术应用体系,提出高灵敏高可靠的交直流线路纵联保护及后备保护新原理,开创新能源精准预测与电网调控优化关键技术,取得新能源功率预测、并网安全控制、优化调度等方面创新性成果,为新型电力系统的规划、建设和运行提供坚实技术保障。
加快新兴技术培育
6月起,中国电科院储能所氢能团队持续开展百千瓦级水电解制氢系统运行试验,记录制氢系统电解堆波动运行数据,为分析优化电解制氢系统运行特性提供数据支撑与实践经验。
科技飞速发展给电力行业带来创新与变革。70多年来,该院聚焦新兴产业和未来产业领域关键核心技术开展攻关,不断在信息通信、先进测量等新兴产业技术上取得成果。
上世纪80年代开始,中国电科院建成国内首套直流电压、欧姆等电学计量标准,研制我国工频大电流、工频高电压两套国家计量基准装置,研制电力系统最高电能计量标准装置,研发自主知识产权的智能变电站通信系统,支撑了我国电网安全稳定运行。
进入新时代,中国电科院持续建立健全我国高电压大电流计量基标准体系,支撑国家电网公司用电信息采集系统建设。该院推动我国电力测量迈入“量子精度”时代,发布“量子+能源”领域五大应用场景,建设电力量子测量实验平台,突破量子电压核心芯片、宽频功率电能测量和电学-时频融合溯源等关键技术,研发量子电流互感器关键器件及装备,系统开展电力5G通信技术和新一代230MHz电力无线通信关键技术及系统研究,为新型电力系统筑牢高效安全稳定屏障。
2020年以来,新兴技术呈现高度密集与交互活跃的特征,智能传感、高新材料等技术全面兴起,中国电科院积极塑造发展新动能新优势,基于光明电力大模型构建电力具身智能模型,研发亿级参数电力时序预测大模型与十亿级参数电力气象大模型等新兴技术基础支撑平台,同时在电力系统专用芯片技术、高性能磁传感技术、高端材料研制等方面开展创新,保障电力供应链安全。
截至目前,中国电科院拥有国家电网公司特高压交流试验基地、特高压直流试验基地、西藏高海拔试验基地,国家电网仿真中心、国网计量中心,构建了目前世界上功能最完整、试验能力最强、技术水平最高的特高压、大电网、电力电子试验研究体系,建有10个国家级实验室、15个省部级实验室,包含电网安全、先进输电技术、可再生能源并网、电网环境保护4个全国重点实验室,为电网核心业务提供技术监督、支撑和咨询,开展试验、检测和认证工作,建设技术标准体系,为电力行业高质量发展提供战略科技支撑。
75年的发展历程中,中国电科院不断优化科研管理机制,成为首批中央企业人才登高专项行动实施单位。该院率先开展分红激励试点,探索实施分红激励措施,实施“源端”激励,强化“四维三链”全员激励体系建设,有效调动科技人才创新积极性。中国电科院已经形成了一批以院士为代表的杰出科学家和各学科、各领域的领军人才、优秀青年人才。
75年来,中国电科院累计获得国家级科技奖励超过百项,包括国家科技进步特等奖2项、一等奖12项。该院获中国专利金奖6项、银奖4项、优秀奖25项,中国标准创新贡献奖一等奖11项、中国标准创新贡献奖组织奖1项,以及省部级科技奖励1051项。
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