电力科技信息

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厉害了！电网体检引入高科技X射线

10月31日，在合肥市220 kV竹溪变电站，工作人员成功对GIS电气设备进行X射线检测，这是安徽电网首次运用这种技术手段，对进一步提高供电可靠性有着重要意义。

该技术基本原理与医院体检大致相同。运行中的电力设备无需停电，工作人员只需在GIS检测部位加装平板探测器，通过控制器传输，数分钟后，一张GIS内部的清晰X射线图就跃然电脑屏幕上。通过这张图，工作人员可以直观了解设备内部情况。

这种电网高科技适用于目前几乎所有的GIS电气设备，在对电力用户无任何影响的情况下，设备就能顺利进行全面的“体检”。以这种“黑科技”为代表，近年来，合肥供电公司革新生产手段、推行工厂化“大检修”新模式、引进先进检测技术，这一系列工作的全面开展使得合肥市用户平均停电时间较2014年下降高达51.7%，城市电网供电可靠率由2014年的99.920%提升至99.962%。

来源：合肥日报

南海岛礁“充电宝”来啦！首个海上核反应堆将建成

此前，为促进海洋核动力装备产业化，中国核电、上海电气等5家企业拟共同出资10亿元，于8月份在上海成立中核海洋核动力发展有限公司（暂定名）。随后，多家外媒纷纷予以报道和解读，称“中国拟斥资10亿，为南海岛礁打造‘充电宝’”，分析认为中国展现其增强海上核能力的雄心，该重大项目可能成为南海浮动核电站的孵化器。时隔近3个月，该项目进展的如何了？英国路透社10月31日发表一篇题为“中国接近完成首个海上核反应堆”的文章，文章援引有关技术人员透露，中国第一座海上浮动核电站即将建设完成。

在10月召开的一次会议上，中国船舶重工集团的技术人员张乃亮称，中国的相关技术已经“十分成熟”，并表示将在2020年前完成准备工作，并且将在渤海钻探基地进行第一次测试。

报道称，测试工作由CSIC（中国船舶重工集团）、CNOOC（中国海油），以及CNNC（中国核工业集团）和CGN（中国广核集团）的调查团队共同完成。

报道分析称，通过建设海上浮动核电站，中国不仅可以开发新市场，还可以对南海的诸岛以及石油、天然气的开发提供稳定的电力补给，进而助力中国“海洋强国”战略。

中方曾在此前关于成立中核海洋核动力发展有限公司的公告中称，新公司的设立符合国家“建设海洋强国”和“一带一路”重要战略，有助于推动船舶核动力军民融合发展，有利于多元产业合作，整合资源，促进公司未来经济增长。根据公司章程，中核海洋核动力发展有限公司的经营范围包括海洋核动力装备开发、建造、运营和管理，生产、销售电力、热力、淡化水及相关产品等等，经营期限为60年。

中核集团官方微信也曾发表一篇题为“深度能源观察：我国将在南海岛礁建造20座海上核电站”的文章，随着中国海上民用核动力技术成熟，中国正在全力建造海上核动力平台及破冰船。中船重工未来将批量建造近20座海洋核动力平台。

据悉，海洋核动力平台是海上移动式小型核电站，是小型核反应堆与船舶工程的有机结合，可为海洋石油开采和偏远岛屿提供安全、有效的能源供给，也可用于大功率船舶和海水淡化领域。

海洋核动力平台将为中国南沙岛礁提供能源保障及淡水保障。长期以来，由于电力供应问题，南沙岛礁驻岛官兵淡水供应得不到保障，只能通过小船往岛屿上送桶装水，遇上极端海上天气，可能官兵们就得依靠雨水生活。因为缺少淡水，官兵们可能很长时间不能洗澡。

海洋核动力平台的建造将支撑起中国对南海地区进行实际控制、商业开发的能力。预计，未来，得益于南海电力和能源系统建设力度加强，中国将加快南海地区的商业开发。

来源：央广军事

风电机组关键部件叶片检测新技术问世

据最新预测，到2030年全球风电总产能将达到2 110 GW，占电力总供应量的20%。因此，需要效率更高、更可靠、寿命更长的风电机组。叶片是风电机组关键部件之一，其造价占整机造价的15%～20%，同时，叶片也是风电机组中最容易受到损伤的部件之一。一旦受损，常额外造成数百万元的运行维护费用。

据业内人士介绍，风电叶片的故障源头有3个：原材料问题；制造或者工艺缺陷；设计因素。而就故障种类来看，则是以结构脱落占主体。

“风电机组叶片运转5年左右，起到外固合保护作用的胶衣已被风沙抽磨至最低固合力点，原始叶片粘合缝从外观上已清晰可见，此时叶片完全依靠内粘合来运转。由于原始叶片弯曲、扭曲的内粘合受粘合面不均匀、受力点不均，风电机组的每一次弯曲、扭曲和自振，都可能造成叶片的内粘合缝处自然开裂。尤其是叶片的迎风面叶脊处，是叶片受损最严重的部位，自然开裂率最高。”一位风电场运维人员表示，“如果风场巡视未发现开裂现象，风电机组继续运转，叶片折断、摔落现象极有可能发生，造成严重事故。”

对于风电叶片故障来说，最好的运维方式就是提前预防。这不仅体现在风场后期的定检、巡检，更重要的是要在叶片的生产制造环节就要杜绝原材料的缺陷。

德国弗劳恩霍夫应用IAF（固体物理研究所）日前开发了1个用于叶片材料质量控制的扫描检测装置，就可以更好地为叶片材料把关。

据介绍，该装置具有3个方面特点：

（1）可以检测识别复合材料的缺陷。

在叶片制造中，需将近百层玻璃纤维有序层叠，层间多用环氧树脂粘接。质控难点在于，在粘接之前，玻璃纤维层要保持平整光滑、没有起伏。采用红外热成像仪可进行大面积表面检测，而IAF研制的装置则可以更精确地进行深层检测，且可用于检测超声方法不适用的部位。

（2）横截面检测精度达到毫米级。

材料扫描器的核心是一个高频率的雷达，专用软件可将发送和接收信号处理为可视化结果，从而能够识别叶片横截面毫米范围内的缺陷，比传统方法更准确。这个雷达模块采用砷化铟镓半导体技术，重量轻、结构紧凑，体积只有香烟盒大小，可通过互联网输出测量情况。

（3）通过缩短停机时间，降低维护成本。

目前，主要通过专家敲击来判断叶片是否受损。用这种自动化的雷达技术辅助，可以显著减少停机时间，从而节约开支，尤其适用于人工维护难度大、耗时费力的海上风电机组。据称，这种雷达扫描装置同样可以用于采用轻型复合材料的波音787、空客A350等新型飞机制造的检测中。

来源：中国检测网

我国重大水电装备制造迎来历史性跨越国产百万千瓦机组领跑世界水电

预计2022年底投产的世界最大在建水电工程白鹤滩水电站，将首次采用100万kW的水轮发电机组，并首次全部实现国产化。“两个首次”意味着，我国重大水电装备制造将迎来历史性跨越，“中国水电”引领世界水电发展。

资料显示，在三峡工程之前，我国尚不具备制造35万kW以上水电机组的能力。但20多年来，从三峡工程的单机70万kW，到向家坝电站的80万kW，再到如今白鹤滩电站“冲刺”100万kW，中国水电装备从跟随到超越，现在实现全面引领。

“我们走了一条‘市场换技术’的道路。在三峡左岸开发阶段，中国三峡集团要求国际设备厂商签订技术转让合同，国外企业必须与中国企业联合设计、合作制造，并具体明确中国企业总分包的比例，由三峡集团向企业总分包支付技术转让费。”中国三峡集团机电局有关负责人介绍，三峡集团提出自己的技术需求，与设备企业联合组成技术攻关团队，联合攻克了多项关键技术，实现70万kW装备国产化，形成了水电行业的“三峡模式”。

20多年来，三峡集团和哈尔滨电气集团、东方电气集团携手，依托三峡工程和金沙江溪洛渡、向家坝电站等重大项目，创造了一条独具特色的“引进、消化、吸收、再创新”的成功之路，取得了我国70万kW机组从无到有的历史性突破，并推动我国重大水电装备由“中国制造”向“中国创造”转型升级。

坐落于川滇交界处金沙江下游的向家坝电站，是目前世界上已投运单机容量最大的水电站。到9月22日，电站投运5年来已累计生产清洁水电1 369亿kWh，为国家经济社会发展注入了强劲的“绿色”动力。

从向家坝发电厂获悉，8台80万kW机组中，有4台由哈电设计、制造，全部实现“首稳百日”，表明在这一领域国内厂家的研发制造能力已处于国际“第一梯队”，也为我国自主生产制造更大容量机组奠定了基础。

然而，从80万kW跨越到100万kW并非易事。80万kW的水轮发电机高达5层楼，旋转部分重达3 000多t，但它有数万个部件，一些指标要以0.01 mm的精度来考量——那仅仅是1根头发丝直径的1/6。“相比之下，百万千瓦机组的技术难度和复杂性更是史无前例的。”参与百万千瓦机组研发的东方电机相关负责人介绍说，百万千瓦机组的设计制造已超出了现有的技术水平和规范，是中国水电向世界水电“无人区”的一次探索。

对此，白鹤滩水电站的业主方中国三峡集团，组织国内设计院及机组厂家开展了百万千瓦机组的全面研究工作，对关键技术进行重点攻关。经过近8年努力，国内有关企业相继完成了100万kW级大型混流式水轮发电机组结构、水力开发、发电机通风模拟试验、局部通风及温升模拟试验、推力轴承、绝缘技术及机组总体设计等科研攻关。

“水轮机模型同台对比试验表明，国产百万千瓦机组与国际厂商产品相比性能相当，部分指标甚至优于国外厂商。”中国三峡集团机电工程局局长张成平对记者说。

中国三峡集团董事长卢纯表示，在全球水电发展进入新阶段背景下，三峡集团正与东电、哈电等国内外装备制造企业强强联手，建立平等合作、互利共赢模式，为中国水电装备制造“走出去”创造良好条件，共同推进技术进步、打造世界品牌，在海外平台实现中国水电、中国装备制造的第二次飞跃。

北极星电力网新闻中心

国内聚合物太阳能电池取得重大突破

11月2日，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安公司联合向全球发布了《2017研究前沿》报告和《2017研究前沿热度指数》报告。报告显示，中国在25个研究前沿领域表现卓越，约占18%。其中，中国在植物基因组编辑技术、华北克拉通、聚合物太阳能电池、粲物理等前沿主题做出了突出贡献。

现如今，能源问题已经成为全球关注的共同话题，各国也在不断尝试和发展新能源及再生能源，如太阳能、地热能、潮汐能、核聚变能等。其中，太阳能作为新能源的一种，由于技术相对成熟，广受各国青睐，而中国已经成为全球最主要的太阳能市场。因此，今天就来说说此次入选《2017研究前沿》的聚合物太阳能电池。

（1）聚合物太阳能电池原理。

聚合物太阳能电池基本原理是利用光入射到半导体异质结构或金属半导体界面附近产生的光生伏打效应。光生伏打效应是光激发产生的电子空穴对-激子被各种因素引起的景点势能分离产生的电动势的现象。

当光子入射到光敏材料时，光敏材料被激发产生电子和空穴对，在太阳能电池内建电场的作用下分离和传输，然后被各自的电极收集。在电荷传输的过程中，电子向阴极移动，空穴向阳极移动，如果将器件的外部用导线连接起来，这样在器件的内部和外部就形成了电流。

作为关键器件，聚合物太阳能电池性能参数直接决定了其应用领域。为此，各国研究人员在其性能改进方面投入了大量研究，包括改善光吸收、提高迁移率、新型材料及理论探索等。

（2）聚合物太阳能电池发展历程。

1977年，艾伦·黑格等3位科学家共同发现碘掺杂可使聚乙炔的电导率提高上千万倍，即在一定的条件下，聚合物可以像金属一样导电，从而开创了一个全新的应用领域，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。

1982年，温伯格等人通过研究聚乙烯的光伏性质，制造出了第1个具有真正意义的太阳能电池，当时转换效率仅为（3%～10%）。随后，哥勒尼斯等人制作了聚噻吩太阳能电池，但都没有突破转化率问题。

1992年，萨利奇夫奇等人发现2-甲氧基-5-（2-乙基-乙氧基）-1， 4-苯乙炔（MEH-PPV）与C60复合体系中存在快速光诱导电子转移现象，随之共轭聚合物/C60复合体系在太阳电池中的应用得到迅速发展。

2004年，Alam等人利用MEH-PPV为电子供体，BBL为电子受体制作的纯聚合物双层太阳能电池器件的能量转换效率达到4.6%，这在当时也是最好纪录。

2005年，Heeger课题组采用新颖的器件制作方法，制作出的聚（3-已基噻吩）P3HT与PCBM（富乐烯衍生物）掺混的本体异质结电池薄膜经150℃退火后，所得电池器件转换效率高达5%。

（3）国内聚合物太阳能电池新进展。

中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室侯剑辉课题组研究人员持续围绕叠层有机光伏电池关键材料和器件制备开展了大量研究。研究人员围绕基于聚合物-富勒烯的有机光伏电池，系统优化了宽带隙和窄带隙的光伏活性层材料以及相应的叠层器件制备方法，在2015年和2016年分别实现了10%和11%的光伏效率，达到国际领先水平。

建物构所结构化学国家重点实验室郑庆东课题组首次将不对称茚并噻吩作为构筑单元用于系列新型聚合物太阳能电池材料的设计与合成。基于所合成的聚合物材料，该团队成功制备了9.14%的高转换效率的太阳能电池。

来源：人民日报