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23个电力“新质生产力”技术及案例

发布时间:2024-04-01来源:

 

 

 

 

2024年《政府工作报告》提出,要大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力。

如何发展新质生产力?政府工作报告对加快发展新质生产力作出具体部署,主要为三大方向:推动产业链供应链优化升级;积极培育新兴产业和未来产业;深入推进数字经济创新发展。

具体到电力行业,发展新质生产力,就是要:

1、升级改造传统能源,例如依托数字化技术降低煤耗和提升机组发电效率、加强灵活性改造、深度参与调峰调频辅助服务、保障系统平衡,推动传统能源智能化、绿色化转型;

2、壮大清洁能源的开发和利用,如加快发展风电、光伏、氢能、新型储能等;

3、推进电力行业数智化,开展“人工智能+”行动。

 

 

 

传统能源升级改造

随着新能源装机总量和占比的持续提升,电力系统对灵活调节能力的需求越来越突出。近日,国家发改委、国家能源局发布的《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》(以下简称《指导意见》)指出,深入开展煤电机组灵活性改造,到2027年存量煤电机组实现“应改尽改”。

 

火电灵活性改造

国家重点研发计划“亚临界煤电机组深度灵活调峰关键技术及工程示范”项目

3月23日,由电科院牵头的国家重点研发计划“亚临界煤电机组深度灵活调峰关键技术及工程示范”项目启动暨实施方案论证会在北京召开。

该项目是“十四五”国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用技术”专项重点项目之一。

 

项目聚焦占煤电机组总量约三分之一的亚临界机组运行灵活性,研究提高机组灵活性的能量优化匹配新方法,攻克快速蓄供能灵活性提升、多目标智能控制、低负荷燃烧传热强化、系统寻优提效及安全保障、全流程超低排放等关键技术,构建机组变负荷快速调峰技术体系,在集团所属国能粤电台山发电有限公司630兆瓦机组进行集成示范及纯凝工况工程验证,研究亚临界机组灵活发电关键技术需求。

成果预期可为我国近千台亚临界机组提供低成本、高效率、易推广的深度灵活调峰解决方案,积极推动构建和保障新型电力系统安全稳定运行。

来源:国家能源集团

 

三改联动标杆电厂

国能宁夏灵武发电

供热改造:作为西电东送宁东能源基地的重点电源项目,灵武电厂供热范围覆盖银川市和灵武市2430个小区,入冬以来单日供热量连创历史新高,2023年12月22日超24万吉焦。

灵武电厂4台机组通过供热改造,在宁夏区域实施“东热西送”重大集中供热工程。供热工程投运后,很好地替代了银川市内分散燃煤小锅炉465台,年减少城区燃煤量132万吨,约减排二氧化碳200万吨、二氧化硫11万吨、氮氧化物7.5万吨、粉尘40万吨,节能减排效果明显。

空冷技术:空冷发电机组利用空气作为冷却介质对发电机定子和转子绕组以及定子铁芯进行冷却。相对于水冷和其他冷却方式,其系统简单、安全性好、经济性高,对水资源短缺的西北等干旱、半干旱区还有特殊意义。但该技术冷却效率有所欠缺,因此以往一般用于小容量发电机组的冷却,灵武电厂将空冷技术应用于60万千瓦和100万千瓦大型机组的冷却,是一个重要技术突破。

飞轮储能+火电联合调频:2月26日,中国能建西北电力试研院国能宁夏灵武发电有限公司磁悬浮飞轮储能性能试验检测项目完成。

国能宁夏灵武发电有限公司“22兆瓦磁悬浮飞轮储能系统”耦合热电联产示范工程是我国首个全容量“飞轮储能+火电联合调频”示范项目,也是全球首台500千瓦/125千瓦时级别的工程化应用飞轮。项目设计安装36台飞轮,单台飞轮额定功率为500千瓦,最大可达630千瓦。

项目的成功投运与稳定运行,标志着我国掌握了大规模阵列式飞轮储能的运行与控制方法,突破了500千瓦级大功率飞轮单体的瓶颈,实现了大功率飞轮单体的工程应用,将显著提高火电机组调频能力,对于维护大电网安全、促进消纳新能源,发挥火电“托底、保供、调节”作用,加快构建新型电力系统具有深远意义。

来源:中国能源观察、中国能建科技公司

 

低碳电厂

火电掺烧氢氨技术

全国能源工作会议在部署2024年重点任务时提出,研究探索火电掺烧氢氨技术,推动建设一批“低碳电厂”。这为燃煤电厂节能减排、绿色发展提出了一条切实可行的全新路径。

研究发现,在燃煤火力发电领域应用氨混烧时,基本不需要改变现有主体设备,仅需在锅炉单元改造添加一些支持氨燃烧的装置,即可达到碳减排效果。

为实现火力发电净零排放,我国正在积极探索火电掺烧氢氨技术,相关示范项目和技术开发不断推进。2023年4月,由合肥综合性国家科学中心能源研究院与皖能集团联合研发的燃煤电厂大比例、长时间、高稳定性掺氨燃烧降碳技术,在现役30万千瓦火电机组试验取得成功。同年年底,中国神华广东台山电厂60万千瓦煤电机组成功实施高负荷发电工况下煤炭掺氨燃烧试验,成为国内外完成掺氨燃烧试验验证的最大容量机组。

来源:经济日报

 

智慧电厂和能耗优化示范标杆

山西国峰煤电

山西国峰煤电有限责任公司携手百度智能云,共同探索AI智慧运行应用场景,通过智能算法实现机组冷端经济运行与脱硫运行优化,供电煤耗综合降低可达2.9g/kWh,折算减少超过10600吨二氧化碳排放,降低电厂运行成本600万/年,成为智慧电厂和能耗优化示范标杆。

来源:百度

 

煤电CCUS

江苏泰州公司二氧化碳捕集利用封存项目

江苏泰州公司二氧化碳捕集利用封存项目完全由中国自主设计、制造、安装,实现装备100%国产化。

项目采用燃烧后捕集技术,即采用CO₂分离技术,在电厂燃烧后排放的烟气中捕集CO₂。该技术路线通过胺吸收烟气中的二氧化碳,吸收塔乏气通过引风机再次引入至电厂主烟道中,吸收二氧化碳的胺液通过蒸汽加热再生,胺循环利用,再生产品气中二氧化碳含量为99%以上,通过压缩、干燥、液化,形成高纯度液态二氧化碳产品储存至二氧化碳球罐。

该项目为煤电CCUS长期可持续运营提供了样本,是目前亚洲火电行业规模最大、技术含量最高的CCUS项目。

国家能源集团泰州发电有限公司建设的50万t/年的二氧化碳捕集装置,每年可以减少二氧化碳温室气体排放50万吨,约占其中一台机组碳排放量的14%~15%左右。根据国内外研究机构的研究成果表明,在深度减排情景下,到2060年,即使考虑农林业的碳汇,也难以抵消能源及工业领域数十亿吨二氧化碳排放,必须靠碳捕集封存和利用(CCUS)技术来为最终实现碳中和目标兜底。该项目的开展,具有重大的社会效益。

来源:国家能源集团、科技处

 

 

清洁能源开发利用

 

新质生产力本身是绿色生产力。3月22日,国家能源局印发《2024年能源工作指导意见》。意见要求:能源结构持续优化。非化石能源发电装机占比提高到55%左右。风电、太阳能发电量占全国发电量的比重达到17%以上。天然气消费稳中有增,非化石能源占能源消费总量比重提高到18.9%左右,终端电力消费比重持续提高。

 

风电

安徽绩溪高空风能发电新技术示范项目

今年1月7日,中国能建投资建设的安徽绩溪高空风能发电新技术示范项目成功发电,成为我国首个可并网的兆瓦级高空风能发电示范项目。

高空风能发电是一项充分利用高空风资源的创新型技术,采用独有的设备组合完成对高空风能的捕获吸收,将捕获的风能转换成机械能,带动发电机组旋转实现持续稳定发电。高空风能的高度一般在 500-10000 米之间。高空风能相较于海上和陆上风能,具有功率密度大、风向平稳等优势,开发利用潜力巨大。

据官方介绍,该项目采用伞梯组合型陆基高空风能发电技术路线,能够利用 300-3000 米高空风能进行发电,是我国高空风能发电技术的首次工程化实践,对推动高空风能发电技术和产业化发展具有重大意义。

该项目总装机容量 2×2.4 兆瓦,采用的是陆基伞梯组合型,有别于低空风电的“塔筒 + 机舱 + 叶片”的“大风车”模式,伞梯高空风能发电的原理就像是“收放风筝”,通过“伞组”的上下循环往复运动实现发电。

来源:中国能建

 

风电

防城港海上风电示范项目

防城港海上风电示范项目是中国在建单体装机容量最大、国内首个零补贴的平价海上风电项目,由广西投资集团旗下广西能源集团主导推进建设。

项目于2023年3月全面启动,6月海上工程全面开工,8月首台风机完成吊装,11月完成海上升压站吊装;2024年1月13日送出工程全线贯通,1月25日正式送电成功。

据测算,防城港海上风电示范项目全容量投产后,每年上网电量超50亿千瓦时,可满足近500万户家庭的基本用电,节省标煤消耗约150万吨,相当于植树造林3365万棵。

来源:广西投资集团

 

海、氢、渔融合开发

龙源射阳海上南区40万千瓦风电项目

项目位于江苏省盐城射阳新洋港口至斗龙港口之间的海域,场区中心点离岸约40公里,安装90台单机容量4.5兆瓦的海上风力发电机组,年发电量超10.4亿千瓦时,每年可节约标煤33.8万吨,减少二氧化碳排放89.3万吨,经济、环保效益显著。

项目实现四个“首创”,即首次全面采用PTC包覆防腐蚀技术、首创国内海上风电一次调频技术、首创“海、氢、渔”融合开发新模式、首创国产化发电机批量使用,技术革新突破全力推动新质生产力发展。

依托射阳丰富的可再生能源资源条件,开发海上制氢,实现电能与氢能的能源优化互补;打造风渔一体化海洋牧场高效运维模式,利用风电场智能监控,开展海洋牧场融合技术,实现渔业养殖能源供给,保障海洋牧场设施系统电力长久持续供应。

来源:国家能源集团

 

光伏

阿克塞汇东新能源光热+光伏试点项目

阿克塞县汇东新能源项目是国内首批“光热+光伏”试点项目,由中国能建华东电力设计院自主开发并承担EPC总承包,总装机容量750兆瓦,包括110兆瓦光热发电和640兆瓦光伏发电。建成后预计年发电量将达17亿干瓦时,每年可节约标煤50.7万吨,减排二氧化碳147万吨。

来源:中国能建

 

光伏+农畜牧

现代化治沙防沙

曾经被人们视为无用之地的沙漠戈壁,成了光伏电站最重要的栖息之所之一。

库布齐沙漠是国内第7大沙漠,是寸草不生的“死亡之海”,也是离北京最近的沙漠,现在是众多光伏发电企业扎堆的地方。

在库布齐沙漠仅中广核集团一家,已经在这里投运了5座光伏电站,装机容量达到了62万千瓦。在光伏电站的帮助下,2.7万亩沙漠变整成了绿洲。

图:中广核格桑光伏项目板下种植多种植物、中草药

青海的塔拉滩光伏电站,占地609平方公里,差不多和新加坡整个国土面积一样大。曾经沙化面积占了98.5%的茫茫戈壁,年平均日照有2700小时以上,自从成了全球最大装机容量的光伏发电园区,除了把电送到江苏、河南,还让这里的平均风速降低50%,植被盖度恢复到80%,荒漠沙丘变成了草原绿洲。

图:青海塔拉滩的光伏电站

大规模开发建设沙漠光伏,不仅能利用好沙漠戈壁这些价值较低的土地,获得清洁的新能源,同时让光伏发电成为现代化治沙防沙的手段。

来源:中广核、央视网

光伏+渔业

农光互补光伏电站赋能塌陷区治理

山东省济宁市微山县驩城镇统筹推进采煤塌陷地综合治理与清洁能源开发,采用“农光互补”“渔光互补”等模式,引入中国华能集团、湖北能源集团等企业,建设集光伏发电、农业种植、渔业养殖、生态修复于一体的光伏电站项目,提升采煤塌陷地综合利用效能,推进特色农业发展,助力乡村振兴。

来源:新华社

 

氢能

新疆库车绿氢示范项目

氢能是未来国家新型能源体系的重要组成部分,是战略性新兴产业,是发展中国新质生产力的重要引擎。

于电力行业而言,氢能可以以多种形式应用于新型电力系统中。

1、清洁燃料。传统的电力系统主要依赖于燃煤和燃油等化石燃料,这些燃料在燃烧过程中释放大量的二氧化碳等温室气体,导致全球变暖和气候变化。而氢能作为一种清洁能源,几乎不产生任何温室气体排放,可以显著降低电力系统的碳排放。除了直接使用氢气作为燃料外,还可以将氢气与其他能源结合进行混合燃烧。

2、储能。氢能可以与其他可再生能源相结合,如风能、太阳能和水能等。通过将这些能源转化为氢气储存起来,可以解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题,实现能源供应的稳定性和可持续性。

3、长时电池。氢气具有很高的能量密度,相比于传统的电池,使用氢气作为能源可以提供更长的驱动里程和更长的使用时间,如氢动力无人机。

中国石化新疆库车绿氢示范项目,是目前全球已投产最大的规模化利用光伏发电直接制氢的项目,年产绿氢可达2万吨,每年可降低碳排放量约48.5万吨。于2023年6月30日顺利产氢,至今已连续安全平稳运行250余天、超6000小时,目前项目正逐渐增加绿氢输送量,稳步向满负荷生产迈进。

截至3月18日,累计参与交易电量超1亿千瓦时,相当于减少二氧化碳排放8.17万吨; 购买绿证1.8万张,相当于购买新能源电量1800万千瓦时,实现生产、使用全绿电。

来源:工人日报、中国石化

 

氢能

国网安徽电力兆瓦级氢能综合利用示范站

国家电网安徽电力兆瓦级氢能综合利用示范站通过屋顶光伏和电网的谷电制取氢气,再经过管道直接送到一墙之隔的加氢站内,实现了非化工园区内一体化制氢、加氢服务,省掉了高昂的运氢成本。此前氢气制备只允许在当地化工园区内进行。

除了给加氢站供氢之外,这座示范站还可以利用富余的氢气在用电高峰时发电,相当于用氢来储能。

目前这套氢电综合利用系统,在低谷用电时制氢,在尖峰时放电,来获取收益。而安徽电价峰谷价差每度电达0.9元,这样基本能覆盖项目的运营成本。

来源:央视财经

 

新型储能

粤港澳大湾区佛山宝塘储能站

可再生能源发电量占比不断提升,成为保障电力供应的新力量。对于电网来说,风电、光伏发电具有“看天吃饭”的特性,容易导致电力供应波动。怎么把风光等可再生能源富余的发电量像普通商品一样储存起来,用户需要时再送出来,就显得特别重要。

这时,就需要“新型储能”这样一个能量的“搬运工”,“新型储能”指的是除抽水蓄能以外的储能技术,主要包括储电和储热。它如同大型“充电宝”,在用电低谷时“充电”,高峰时“放电”,起到“调节器”和“安全阀”的作用。

截至2023年底,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达3139万千瓦,相当于1.4个三峡水电站的装机容量,可以满足2000万户居民的用电需求。

2023年,南方电网公司建成新型储能72万千瓦、同比增长300%,总规模达91万千瓦。2024年1月,粤港澳大湾区最大新型储能电站——佛山宝塘储能站投运,打通束缚新质生产力发展的堵点卡点,激活高质量发展动力。

来源:央视新闻、南网50Hz

 

新型储能

应城300兆瓦级压气蓄能电站示范工程

应城市300兆瓦压缩空气储能示范项目,由中能建数字科技集团有限公司和国网湖北综合能源服务有限公司共同投资,是世界首台300兆瓦级非补燃压缩空气储能站,能有效缓解新能源发电的波动性、间歇性、随机性等痛点。

该项目采用全球首创、全绿色、非补燃、高效率的300兆瓦级压缩空气储能技术,将在用电低谷时段通过电动压缩机压缩空气至盐穴储存,在用电高峰时段通过膨胀机做功,带动发电机发出电能输送至电网,是目前唯一能与抽水蓄能相媲美的大规模长时物理储能技术,被喻为“新型电力系统稳定器”“超级充电宝”。

项目投运后将在非补燃压缩空气储能领域实现单机功率世界第一、储能规模世界第一、转换效率世界第一,预计年发电量可达5亿千瓦时,可满足40余万普通家庭一年的用电量。

来源:孝感日报

 

特高压

陕北—安徽±800千伏特高压直流工程

2024年3月15日,国家电网有限公司召开陕北—安徽±800千伏特高压直流工程、岳西抽水蓄能电站开工动员大会。

图:陕北—安徽±800千伏特高压直流工程宝塔山换流站效果图

辛保安在讲话中指出,工程将架起“西电东送”新通道,开辟电力保供新局面。陕北—安徽特高压工程有助于建设大电网构建大市场畅通大循环,促进陕西能源资源优势转化,提升安徽电力保障能力。工程将推动新能源高质量发展,谱写绿色低碳转型新篇章。两项工程投产后,每年可替代燃煤消耗630万吨、减少二氧化碳排放1660万吨,在助力陕皖协同推进降碳、减污、扩绿、增长上发挥重要作用。工程将服务现代化产业体系建设,培育发展新质生产力的新动能。

截至2023年年底,国家电网公司累计建成35项特高压工程,线路长度超过4.6万千米,累计送电超过2.9万亿千瓦时,为经济行稳致远提供有力支撑。

来源:国家电网报

 

特高压

昆柳龙直流工程

特高压柔性直流输电技术具有调节灵活快速、运行安全稳定的显著优势,可满足新能源大规模远距离外送需求。

南方电网公司建成的世界首个特高压多端混合柔性直流工程——昆柳龙直流工程,创下19项世界第一,实现主要设备自主化率100%,有力促进能源电力产业链上下游企业快速提升创新能力,对于落实西电东送战略、保障能源电力安全、带动能源技术装备自主创新和产业发展等方面发挥了重要作用。

来源:南网50Hz

 

 

 

电力行业数智化

芯片

首颗国产能源工控芯片——“伏羲”

芯片,是“数字电网”装备的核心器件。南方电网公司成功研制并量产我国首颗国产能源工控芯片——“伏羲”,标志着我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变。该芯片曾入选“央企十大国之重器”,并荣获中国专利奖金奖。

来源:南方电网

 

新型配电

5G短切片、4G短复用技术

5G短切片、4G短复用技术是构建电力无线专网的核心,这一技术手段的创新融合符合高质量发展要求的生产力,满足新质生产力需求,同时也带来诸多优势。

这种基于5G核(向下兼容4G核),对运营商5G无线基站进行切片分割(RB资源预留)及4G无线基站进行数据复用的技术,就像一把瑞士军刀伸进电网工作的多个场景,灵活高效的特点,极大提高了生产力,也降低了经济成本。

验证场景已经试点实施了各类业务终端接入融合短切片专网,采集移动类终端主要包含:配电自动化融合终端、集中器、空调负控、非侵入式电表、输电无人机、智能接地线监测及智能安全帽、布控球、北斗定位等;控制类终端主要包含:配电线路保护、缓动自愈型配电自动化、速动自愈型配电自动化等;园区类终端主要包含:充电桩、V2G、图像监控、保务通手机、智慧楼宇等。业务终端总体类别和业务属性基本涵盖了所有电力系统无线应用场景。

图:武汉天地B13开闭所场景

速动型智能分布式FA应用于线路分段开关、联络开关均为断路器的线路上,当配电线路发生故障时,配电终端不依赖配电主站控制,通过5G短切片高速通信网络,与同一环路内相邻终端实现信息交互,可在变电站出线开关保护动作前,实现故障快速定位、隔离和恢复非故障区域供电。

来源:国网武汉供电

 

算力

南方能源大数据中心

南方能源大数据中心作为南方电网公司“3+1+X”数据中心总体布局中核心的三大网级数据中心之一,位于贵州省贵阳市。

项目总投资14.5亿元,可容纳约10万台1U服务器,建设内容为南方电网数字产业生态园,最主要有两大规划:一是规划作为网级算力与数据存储中心,将全面满足南方电网公司数字化中长期的算力与数据集中存储需求,支撑南方电网公司数字化发展。

其次,还将规划作为南方五省能源数据的汇聚中心、价值创造中心、共享服务中心,汇聚能源生产、传输、存储、消费和交易各环节数据,打造数字政府、新型电力系统应用,形成“碳交易”“碳追踪”等能源大数据产品,服务政府能源监管和宏观经济分析,促进数字经济、低碳经济发展。

来源:南方电网、贵州日报

 

电力仿真

国产化大型电力系统电磁暂态仿真技术及平台

电网设计是否有缺陷?系统到底稳不稳定?提前开展电网仿真分析,是作出判断的最有效手段。

随着多类型可再生能源的大规模、多电压层级接入电网和设备的高度电力电子化,电网运行方式变得越来越复杂,系统的安全稳定面临越来越多的挑战。近年来,国家电网仿真中心结合大电网发展实际,持续开展电力仿真技术原创性研究,推动仿真研究成果实现工程应用,全力支撑新型电力系统建设。近日,国产化大型电力系统电磁暂态仿真技术及平台入选国务院国资委评选的“2023年度央企十大国之重器”榜单。

依靠仿真,全球电压等级最高、规模最大、结构最复杂、清洁能源发展最快的中国电网更是多年来一直保持着最长的安全运行纪录。

实现这一成就,并非易事。国家电网科研团队历时十余年,实现了大电网仿真从毫秒级到微秒级仿真的突破,解决了电力系统高度电力电子化“仿不了”、复杂控制保护设备“仿不准”、海量运行工况“仿不快”的世界级科学难题。

目前,国产化大型电力系统电磁暂态平台已在国家电网全面应用,支撑了我国交直流电网控制策略制定、“十四五”规划方案研究、重大装备研发测试等工作,保障了沙戈荒新能源开发利用、大规模新能源外送和分布式新能源并网的规划设计和调度运行,为新能源和直流快速发展下的电网安全运行保驾护航。该平台还应用于巴西、葡萄牙等海外“一带一路”工程中,取得显著社会经济效益。

来源:国资小新、国家电网

 

新能源消纳

国家电网“新能源云”平台

服务新能源发展,国家电网公司打造了全球规模最大的新能源云平台,为新能源提供一站式接网服务,累计接入风光场站超过530万座、入驻企业1.6万余家。

以服务客户为导向,国网“新能源云”规划设计了环境承载、资源分布,规划计划、厂商用户、电源企业、电网服务、用电客户、电价补贴平台、供需预测台、储能服务、消纳计算、技术咨询、法规政策、辅助决策、碳综合支撑服务等15个子平台,涵盖源-网-荷-储各环节。可以提供“数字驱动”的新能源业务管理和服务流程,提供涵盖新能源技术政策咨询、规划设计、站建并网、补贴申报、运行维护、金融保险、数据分析等一站式服务。

来源:国家电网

 

虚拟电厂

南方电网分布式源荷聚合服务平台

虚拟电厂是新质生产力在能源领域应用的重要实践,2023年6月,南方电网公司分布式源荷聚合服务平台在广东广州、广东深圳、广西柳州三地同步开展虚拟电厂多功能联合调控,在多省区同步实现了调频、直控等快速响应,标志着我国首个区域级虚拟电厂投入运行。

目前,该平台已聚合广东、广西区域内新型储能、电动汽车充换电设施、分布式光伏、非生产性空调、风光储充微电网等各类分布式资源,聚合分布式资源规模10751兆瓦,其中可调节能力1532兆瓦,相当于投产7座220千伏变电站。

来源:南方电网

 

 

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