隨著(zhù)全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮奔涌向前,能源電力領(lǐng)域正經(jīng)歷著(zhù)結構性變革和系統性重塑。當前,我國已成為全球新能源并網(wǎng)規模最大、發(fā)展速度最快的國家,加快新型電力系統建設對我國電力科技創(chuàng )新提出了更高要求和更新挑戰。相關(guān)部門(mén)和業(yè)內人士指出,電力行業(yè)要加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),用數字技術(shù)賦能行業(yè)轉型升級,拓展融合創(chuàng )新應用場(chǎng)景,構建開(kāi)放協(xié)同創(chuàng )新體系,以科技創(chuàng )新支撐引領(lǐng)新型電力系統建設。
科技助力新型電力系統建設之路
自動(dòng)拆接線(xiàn)、升壓測試、數據分析、測試報告生成……在南方電網(wǎng)廣東廣州供電局電科院黃石檢儲集成基地,電力設備智能檢測機器人正自主完成配電變壓器和避雷器的性能檢測。
據廣州供電局電科院數字配網(wǎng)所研發(fā)團隊介紹,該機器人聚焦新型電力系統建設數字賦能的需求,完整替代了傳統人工操作模式,實(shí)現零觸電風(fēng)險的一體化智能檢測的同時(shí),整體工作效率提升78%,并釋放60%人力資源,有力提升了電網(wǎng)數字化智能化水平。該成果在日前舉辦的第50屆日內瓦國際發(fā)明展上斬獲金獎,目前相關(guān)技術(shù)已形成24項自主知識產(chǎn)權。
當前,我國已成為全球新能源并網(wǎng)規模最大、發(fā)展速度最快的國家。截至2025年3月,全國電力裝機達34.3億千瓦,清潔能源裝機占比超過(guò)59%,風(fēng)光新能源裝機首次超過(guò)火電,電能占終端能源消費比重達29%。多年來(lái),中國保持全球特大型電網(wǎng)安全運行的紀錄。
電力安全穩定供應和綠色低碳發(fā)展的背后是科技創(chuàng )新實(shí)力的顯著(zhù)增強。
成功研制300兆瓦F級重型燃氣輪機,海上風(fēng)電單機容量達到26兆瓦,晶硅-鈣鈦礦光伏電池轉換效率達34.85%;全球首座高溫氣冷堆四代核電、300兆瓦壓縮空氣儲能、110兆瓦光熱電站等一批示范工程建成投運;虛擬電廠(chǎng)、數字孿生、智能巡檢、智能配網(wǎng)等新技術(shù)新設備快速發(fā)展……在“雙碳”目標和新型電力系統建設的背景下,我國電力行業(yè)科技創(chuàng )新體系持續完善,創(chuàng )新成果不斷涌現。
日前中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中電聯(lián)”)舉辦的第二屆電力行業(yè)科技創(chuàng )新大會(huì )上公布的數據顯示,過(guò)去一年,電力行業(yè)獲得國家自然科學(xué)獎1項、科技進(jìn)步獎13項、技術(shù)發(fā)明獎3項,獲獎數量占比6.8%。2021年以來(lái),共有230多項科技成果入選我國能源領(lǐng)域首臺(套)重大技術(shù)裝備。
新型電力系統建設挑戰幾多
中電聯(lián)理事長(cháng)、全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席辛保安表示,未來(lái)三年,預計全球電力消費年均增長(cháng)4%左右,清潔能源將滿(mǎn)足全球超過(guò)90%的新增電力需求。低碳技術(shù)加快迭代,新能源、儲能、氫能、核能等技術(shù)發(fā)展迅猛,正在重塑全球能源體系。
值得注意的是,在能源轉型的過(guò)渡期,能源安全韌性備受拷問(wèn)。
“十五五”是我國實(shí)現碳達峰目標和新型電力系統建設的關(guān)鍵期,電力科技發(fā)展面臨新的挑戰。辛保安指出,新型電力系統的技術(shù)基礎、形態(tài)特征、運行特性發(fā)生重大改變。隨著(zhù)新能源比例快速提高,各類(lèi)終端用電設備數量迅速增長(cháng),電力系統“雙高”“雙峰”特性日益突出,電力供需調節難度持續增加,極端天氣的影響日益顯著(zhù),對于電力系統安全韌性、氣候彈性、調節柔性、保障能力提出了更高要求。目前,我國電力發(fā)展許多領(lǐng)域都已進(jìn)入“無(wú)人區”,迫切需要依靠科技創(chuàng )新,來(lái)解決新型電力系統建設中的各種難題挑戰。
南方電網(wǎng)首席科學(xué)家、直流輸電技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室主任饒宏表示,新型電力系統之“新”,從現象看,體現在“高比例新能源”,從本質(zhì)看,體現在“高比例電力電子化”,同時(shí),隨著(zhù)新型電力系統的演化,電力電子化特征將更加顯著(zhù)。新增的電力電子裝備替代了部分同步機,其非線(xiàn)性、快速響應及控制復雜性,重塑了系統的動(dòng)態(tài)特性。
先進(jìn)裝備是構建新型電力系統的重要物質(zhì)基礎。我國電力技術(shù)發(fā)展舉世矚目,同時(shí)也要看到,一些關(guān)鍵技術(shù)、裝備、核心材料等仍存在“卡脖子”問(wèn)題!氨热,光伏膠膜、風(fēng)機主軸承等部分新能源組件仍然需要進(jìn)口,長(cháng)周期電化學(xué)儲能技術(shù)有待創(chuàng )新發(fā)展,特高壓套管、分接開(kāi)關(guān)等核心裝備研發(fā)尚未全面突破。在數智化時(shí)代大勢中,如何加快人工智能技術(shù)與電力發(fā)展有機融合、相互賦能,還面臨許多新任務(wù)、新挑戰!毙帘0卜Q(chēng)。
數字技術(shù)賦能行業(yè)轉型升級
面對新形勢新任務(wù),以科技創(chuàng )新支撐引領(lǐng)新型電力系統建設是必由之道,推動(dòng)創(chuàng )新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合是核心之舉。
辛保安強調,電力行業(yè)應堅持自主創(chuàng )新,加快核心技術(shù)攻關(guān),在新能源發(fā)電、數智化堅強電網(wǎng)、儲能、CCUS(碳捕集、利用與封存)、氫能等重點(diǎn)領(lǐng)域加大攻關(guān)力度,掌握源頭底層技術(shù),帶動(dòng)重點(diǎn)裝備突破。
“構建新型電力系統是一個(gè)系統工程,要以系統技術(shù)的創(chuàng )新引領(lǐng)裝備技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)裝備技術(shù)創(chuàng )新來(lái)實(shí)現新型電力系統構建!眹译娋W(wǎng)公司副總經(jīng)理、黨組成員陳國平表示,隨著(zhù)電力生產(chǎn)結構發(fā)生深刻變化,需要重新研究各類(lèi)傳統電源的功能定位,調整技術(shù)發(fā)展方向,為系統及時(shí)補充和強化慣量、調節、支撐等穩定要素。比如,加快混合式儲蓄電站建設和變速抽蓄機組應用,滿(mǎn)足日益擴大的新能源調節需求。
同時(shí),隨著(zhù)能源轉型不斷推進(jìn),未來(lái)電力系統將變得越來(lái)越復雜,越來(lái)越難以平衡和駕馭,靠傳統的經(jīng)驗很難解決一些突發(fā)問(wèn)題。人工智能等數字技術(shù)的迅速發(fā)展,為重構電力行業(yè)創(chuàng )新生態(tài)孕育了更多可能。
國家能源局監管總監黃學(xué)農表示,電力行業(yè)要聚焦人工智能、大數據等數字技術(shù)與電力融合的原創(chuàng )性、顛覆性技術(shù)攻關(guān),發(fā)揮國家能源研發(fā)創(chuàng )新平臺的引領(lǐng)帶動(dòng)作用,突破智能電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動(dòng)等關(guān)鍵核心技術(shù),把握數字創(chuàng )新主動(dòng)權,搶占未來(lái)發(fā)展制高點(diǎn);以試點(diǎn)示范為牽引,在技術(shù)創(chuàng )新、運營(yíng)模式、發(fā)展業(yè)態(tài)等方面先行先試,打造數字技術(shù)與電力融合創(chuàng )新的重大應用場(chǎng)景,推動(dòng)人工智能在電力調度、設備運維、能源交易等領(lǐng)域的工程化應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展;構建開(kāi)放協(xié)同的創(chuàng )新體系,通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用深度融合加速人工智能技術(shù)向現實(shí)生產(chǎn)力轉化,全方位塑造電力行業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的競爭優(yōu)勢。
此外,業(yè)內專(zhuān)家建議堅持體制創(chuàng )新,提升創(chuàng )新體系整體效能。例如,激發(fā)創(chuàng )新活力,優(yōu)化“揭榜掛帥”“賽馬”等科研組織模式,加快培養關(guān)鍵領(lǐng)域領(lǐng)軍人才、科技拔尖人才、青年科技英才和創(chuàng )新團隊,完善評價(jià)激勵機制和管理模式,讓更多科技人才脫穎而出。