能源科技创新十年路

2022-11-08向敏整理编辑王睿佳

中国电业与能源 2022年9期

■本刊记者向敏整理/ 编辑王睿佳

党的十八大以来，我国能源战线积极践行“四个革命、一个合作”能源安全新战略，加速推进能源技术革命，从大力实施创新驱动发展战略，到构建绿色能源技术创新体系，能源科技创新从“跟跑、并跑”为主，向“创新、主导”加速转变，创新形成了一大批标志性、战略性、革命性成果。创新作为引领发展的第一动力，在能源领域得到全面实施，并释放出强劲能量。

煤电——清洁高效

针对以煤为主的能源结构，我国一直将燃煤发电作为能源科技创新的重点方向，形成了一批具有自主知识产权的核心技术，建成了一批具有重大国际影响的示范工程，培养了一批高水平创新人才和团队。

清洁、高效、灵活、低碳、经济、智能是煤电技术发展的理想目标。我国超超临界高效发电技术以国内巨大市场为舞台，通过自主研发，在全球已经拥有了600 摄氏度超超临界机组最多的设计运行经验。目前，超超临界高效发电技术和示范工程已经在全国推广。

从低效到高效、从高排放到低排放、从依赖进口到全面国产化并大量出口，我国煤电大气污染物排放指标已经跃居世界领先水平，“十三五”期间，我国超超临界机组技术水平、装机总量和机组数量均居世界首位，同时还建成了世界最高参数的百万千瓦超超临界二次再热机组、世界首台60万千瓦超临界循环流化床发电机组。截至2021年底，我国煤电装机规模已达到11.1亿千瓦，全国平均供电煤耗降至310 克/千瓦时以下，先进超超临界二次再热机组的供电煤耗运行值达到270克/千瓦时以下，85%以上的煤电机组达到超低排放水平，我国已建成全球最大的清洁煤电供应体系。

核电——安全有序

我国核电已形成较完备的产业体系，自主成套能力达到10 套/年左右，压力容器、蒸汽发生器、数字化仪控系统（DCS）、超大型铸锻件等重大装备和关键材料实现国产化。形成具有自主品牌的核电技术“华龙一号”“国和一号”等三代压水堆和具有第四代特征的高温气冷堆先进核电技术，主要技术和安全性能指标均达到世界先进水平。

历经多年磨砺，我国成为继美、法、俄后，真正掌握自主三代核电技术的国家，“华龙一号”也成为中国高端制造业走向世界的“国家名片”。

“华龙一号”是由中国两大核电企业中国核工业集团有限公司和中国广核集团有限公司在我国30 余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术。由科技自立自强“打底”产生的一系列数据，可以为“华龙一号”这一地位做注脚：设计寿命为60年，反应堆采用177堆芯设计，堆芯设计换料周期18 个月，创新采用“能动和非能动”相结合安全系统及双层安全壳等技术，在安全性上满足国际最高安全标准要求。“华龙一号”首堆所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率达88%。“华龙一号”完全具备批量化建设能力。

此外，核电专项充分发挥了各大核电集团及相关科研院所的技术优势，共同针对反应堆堆芯及安全分析关键技术研究、严重事故机理及现象学研究、核电站关键材料性能研究等共性技术开展深入分析研究，建设了一批国际领先的大型试验台架和试验设施，为我国新型核电机型设计、持续提升核电创新研发能力提供了保障。

通过专项支持，我国三代核电技术水平显著提升，四代核电技术逐步走向世界前列，核电相关装备制造实现升级换代，在实现核电强国目标的道路上，迈出了坚实而厚重的步伐。

可再生能源——跻身前列

大唐吉林向阳一体化项目。资料图

在水电建设领域，围绕发展目标和重大工程建设，针对关键核心技术，不断增强河流规划、勘测设计、施工建造和技术研发能力，攻克了高混凝土坝和高土石坝筑坝、高水头泄洪消能防护和深埋巨型地下洞室群围岩稳定等一系列技术难题，并实现了数字化、智能化筑坝技术的开发和应用。党的十八大以来，我国水电工程建设关键技术领域不断取得突破，数字化智慧化应用水平显著提升。200 米级、300米级高坝等技术指标均刷新行业纪录，大坝工程、水工建筑物抗震防震、复杂基础处理、高边坡治理、地下工程施工等关键技术水平国际领先，大型机组设计制造能力等世界领先，高海拔地区水电工程实现智能建造。

经过多年的发展，我国光伏设备制造能力和市场占比均位居全球第一。中国制造的先进晶体硅电池多次打破世界纪录，黑硅制绒、背面钝化（PERC）、N 型双面等一批高效晶硅电池技术产业化加速，单晶PERC和黑硅技术先进生产线电池转换效率已达到世界最高水平。

党的十八大以来，我国风电产业技术创新能力快速提升，已具备大兆瓦级风电整机、关键核心大部件自主研发制造能力。我国陆上风电已建立起一条涵盖风电开发建设、设备制造、技术研发、检测认证、配套服务的成熟产业链；海上风电大容量机组、超长叶片、漂浮式基础等一系列核心关键技术取得突破，我国已建立形成了具有国际竞争力的风电产业体系。低风速、抗台风、超高塔架、超高海拔风电技术位居世界前列，10 兆瓦海上风机开始批量生产。

油气——变革加速

目前我国已形成超8000 米深层超深层常规气、致密气、3500 米以浅海相页岩气、中高阶煤层气等多领域勘探开发配套技术系列，实现多类型天然气规模效益开发。常规油气勘探开采技术达到国际先进水平，页岩油气勘探开发技术和装备水平大幅提升，天然气水合物试采取得成功，非常规和难开采油气勘探开发应用总体上达到国际先进水平。基本形成适合我国陆相储层的有效致密气勘探开发技术，初步掌握浅层海相页岩气成套开发技术和致密油开发关键技术。

统计数据显示，“十三五”期间，我国油气科技重大专项持续发力，形成六大技术系列20 项关键技术，研制了13 项重大装备，提升了我国油气工业核心竞争力。在勘探开发领域创新高含水提高采收率、非常规油气等10 项标志性成果，包括创新陆相页岩油成藏理论及核心技术，创新形成海相页岩气六大主体技术，纳米驱油等理论技术取得重大突破，页岩油原位转化选区评价技术填补国内空白，建立煤炭地下气化资源评价方法等，这些成果引领油气领域战略发展，有力支撑油气增储上产。在炼油化工领域形成10 项标志性成果，有效支撑炼化转型升级。油气服务领域28 项新技术新装备新产品实现产业化应用，为勘探开发、工程建设提供重要支撑保障。

2021 年6 月25 日，我国首个自营勘探开发的1500米深水大气田“深海一号”在海南陵水海域正式投产。这标志着我国海洋油气勘探开发从300米深水迈向1500 米“超深水”，也是我国深水油气开发和海洋工程装备技术的重大突破。“深海一号”能源站实现了3项世界级创新，运用13项国内首创技术，攻克了10 多项行业难题，堪称我国海工装备技术集大成之作。依托“深海一号”项目，中国海油牵头，联合国内海工领域知名高校、研究院所等，“产、学、研、用”紧密结合，攻克一系列核心关键技术，形成了深水半潜式生产储油平台的自主研发和建造的技术能力。

2017年，我国突破重重困难，成功在南海上开采出了可燃冰，并且实现连续187 个小时稳定产气。我国使用的可燃冰开采技术完全是自主研发，拥有12 项核心装备、以水平井为核心的32 项关键技术。随着“可燃冰时代”大门的开启，我国在世界能源领域的核心竞争力日渐提升，话语权进一步加强。

电网科技——引领全球

党的十八大以来，我国电网科技创新取得丰硕成果。一是掌握1000 千伏特高压交流和±800千伏特高压直流输电关键技术。直流输电技术实现跨越式发展，多端混合直流输电、柔直电网等先进技术取得重大突破和工程应用，建成多个柔性直流输电工程，实现从“跟跑者”到“引领者”的跨越；交流输电技术创新持续深化，大跨越、海底电缆等技术不断突破，加快大容量STATCOM、新一代同步调相机等技术装备研发应用，使电网更加灵活坚强、绿色智能。二是配网新技术、新业态不断涌现，创新培育了交直流混合配电网、智能微电网、新型储能等一批新技术、新业态。智能变电站全面推广，电动汽车、分布式电源的灵活接入取得重要进展，电力电子器件、储能技术、超导输电获得长足进步。电网的总体装备和运维水平处于国际前列。

在技术攻关方面，多项创新科技成果取得全面突破，自主创新能力不断加强。国家电网有限公司开展了增容技术研究，通过新材料应用提高导线耐受温度，通过对导线进行实时温度弧垂监测提高导线输送功率，最大限度发挥现有电网的经济效益，从而为社会带来综合效益。同时大力开展柔性直流输电、虚拟电厂、大电网安全稳定控制、特高压分接开关等重大技术攻关，强化基础研究和前沿技术布局，争取更多“从0到1”的创新突破。

中国南方电网有限公司围绕新能源多时空尺度精确预测技术、电力电量平衡全景模拟软件研发、新能源并网管理和仿真分析、新能源智能建模和参数辨识软件开发、大容量远距离多端柔性直流输电技术、柔性低频输电技术等开展科技攻关，助力输电行业技术发展。

非凡十年，科技创新涌起的层层浪潮，为能源电力发展提供了不竭动力。中国能源科技创新从追赶到引领，摘取了一个又一个能源产业“皇冠上的明珠”，树立了一个又一个业界标杆。坚持以人民为中心，能源科技成果被广泛应用到普通居民日常生活中，智慧城市、智能物联网、新能源汽车日益普及。让我们共同期待下一个十年，科技创新将带来无限可能。■