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华能清能院2024年度十大科技项目

华能清能院

2024年度十大科技项目

2024年,清能院全体干部职工坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,牢牢把握学习宣传贯彻党的二十届三中全会精神、党纪学习教育这两项政治任务,坚决执行集团公司党组关于科技创新的战略部署,大力弘扬科学家精神和企业家精神,主动担当,干事创业,矢志不渝地推动清能院科技创新高质量发展,取得了令人瞩目的发展进步和显著成果。经部门推荐、职工投票,选出“华能清能院2024年度十大科技项目”,结果出炉,一起来看!

01

海上光伏漂浮系统工程应用关键技术研究

我国首套抗浪型漂浮式光伏平台

入选央视新闻2024国庆节目“大国工程进行时”专题报道

搭建了漂浮式光伏系统一体化仿真模型,形成了光伏组件-浮体-连接器-系泊动态耦合一体化结构设计方法;开发了小水线面抗浪型钢塑混合漂浮式海上光伏浮体构型,抗浪能力>10m,设计方案相比于纯钢结构可节约钢材30%以上;提出了多模块浮体共享式柔性连接方案,规模化开发可节约50%以上的锚;建立了漂浮式光伏全生命周期多源数据耦合映射交互监测系统,开发了复杂海洋环境多工况光伏实证测试评估体系;提出了全流程多工序多层级高效施工方法;完成了海上光伏平台“黄海一号”示范验证,有力推动完善了海上光伏产业链,为集团公司海上光伏设备选型提供经验及参考,相关成果获得央视国庆节目“大国工程进行时”报道及国资委新闻报道。

02

高效钙钛矿光伏电池组件关键技术

实现体系化国际领先水平钙钛矿光伏技术研发指标

获批国资委启航企业培育工程、职务科技成果赋权改革试点,打造科技型新质生产力企业

获批国家重点攻关项目,任务以钙钛矿电池研究、样品试制、产线建设、示范为主要方向。钙钛矿基础研究层面,联合体深入开展极限效率研究,多次刷新钙钛矿电池世界纪录;钙钛矿面积工艺放到研发层面,联合体开展系统化钙钛矿微型模组研究,实现微型模组效率突破22%,领先国际水平。攻关期间,实现钙钛矿光伏技术链“基础研究-面积放大-组件量产-示范应用”的逐步升级与推广,实现系列国际领先水平成果。依托攻关任务,华能清能院完成多层次、多维度的钙钛矿技术积淀。目前钙钛矿电池技术正处于由实验室研发向产业化应用发展的关键阶段,清能院钙钛矿团队准确地把握这一机遇,在国资委启航企业培育工程、职务科技成果赋权改革试点等相关政策指导下,于2024年9月成立“华清钙钛矿光伏技术(北京)有限公司”。

03

电池储能系统关键技术研究与示范

入选国务院国资委《中央企业科技创新成果推荐目录(2022年版)》

开发了电池储能系统分散控制结构和模块化储能变流器,解决了集中式架构中电池簇并联失配、簇间环流、木桶效应、安全性差等诸多问题,提高了电池储能系统的可用容量。开展基于储能电池全生命周期数据的故障模型及诊断算法的研究,实现电池故障状态提前预警和电池全生命周期的安全管理。建立了支持多支路独立控制的储能能量管理系统,进行全系统的能量管理和协调控制,有效缓解弃光限电引起的上网电量损失,提高储能电站整体收益。2021年8月,中国电机工程学会组织专家鉴定认为:智能分散式储能技术总体达到国际先进水平,其中分散式智能控制和电芯智能预诊断技术达到国际领先水平。“规模化智能分散式电池储能系统技术”研究成果入选国务院国资委《中央企业科技创新成果推荐目录(2022年版)》。本项目研究成果对于提升电池储能电站可用容量和安全稳定性具有重要意义。

04

燃煤电厂大规模二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术

全球首个燃煤电厂150万吨/年CCUS全流程示范工程

碳捕集利用与封存(CCUS)技术是我国实现碳中和目标不可或缺的托底保障技术。中国华能依托正宁电厂2×1000MW调峰煤电机组,建设全球首个150万吨/年大规模全流程CCUS示范工程。项目开发新型低能耗二氧化碳吸收剂与先进碳捕集工艺,研制世界单体处理量最大的捕集塔器和国内首台满足超临界管输需求的八级整体齿轮多轴离心CO2压缩机,碳捕集热耗、电耗等关键技术指标达到国际领先水平。项目同步建设国内深度最大的咸水层封存井和注入规模最大的超临界CO2管输与封存注入场站,搭建全方位一体化实时动态监测体系,整体处于国际先进水平。通过项目实施,有效提升我国大规模CCUS技术研发、工程设计、工程建设和运行管理全产业链技术能力,同时示范大规模CCUS技术经济性,为CCUS推广应用奠定重要基础。本项目属于国家重大科技示范项目,是能源领域首台(套)重大技术装备项目。

05

柔性光伏支架优化设计与工程推广研究

自适应双向支撑光伏柔性支架技术达到国际领先技术水平

技术成果已在多个工程项目上成功应用,提升土地利用率50%以上

聚焦光伏柔性支架可靠性和适应性问题,创新性地开发了基于有限元的多源耦合设计方法、自适应双向支撑结构以及智慧化运维监测方法,有效提高了荷载和结构设计可靠度,在提升土地资源综合利用效率的同时,解决了传统柔性支架抗风能力差、地形适应性不足的难题,并为柔性支架结构健康提供了智能化运维手段。荣获华能集团专利奖一等奖,华能集团科技进步三等奖,华能集团专利奖三等奖,华能清能院科技进步一等奖,北京鉴衡认证中心组织的专家委员会认为该科技成果整体上达到国际领先水平,获评华能集团首台(套)重大技术装备。技术成果已在多个工程项目上成功应用,正在执行华能通山南林、华能浙江文成等柔性支架项目。随着光伏与各业态复合利用的场景逐渐拓展,在山地光伏、农光互补、渔光互补等项目中,柔性支架将成为主流的光伏组件安装方式,具有广阔的应用前景。

06

13MW制氢系统关键技术开发及示范

大型高效碱性制氢电解槽关键技术装备达到国际先进水平

集团首个大规模电解水制氢项目投入商业运营

绿氢技术是构筑我国未来新型能源技术体系中的重要一环,碱性电解水制氢是目前规模化绿氢制备的首选技术方案。集团以科技创新为引领,以氢电协同为核心,基于产业特点和优势,立项开发大功率高效碱性电解水制氢技术装备,建设集团首个面向氢能产业的制氢站进行技术应用示范。开发了大面积、高性能析氢和析氧电极制备技术,发展了定量评价电解小室内流场均一性的多尺度设计方法,形成了大尺寸、高电流密度电解槽整体结构设计方案,牵头研制了国际首台1300标方/时高电流密度压力型碱水电解槽,在华能彭州水电解制氢科技创新项目中完成了工程应用,实现了我国西南地区首个基于电解水的大规模制-储-充氢一体化示范,项目于2024年6月投入商业运行。

07

高寒地区长距离网源协同与城市智慧供热关键技术研究

国内最长、纬度最高的长输全过程数字化智慧供热调度控制系统

中国华能集团科技进步一等奖、中国电力科学技术进步二等奖

率先开展了多源-长网-繁荷的全过程数智化高寒长输供热系统研发。构建了具有预测推演能力的长距离供热系统高精度映射模型,首次开发了宽负荷域多热源联网优化调度运行系统与厂级多机组供热负荷优化分配在线控制模块,建立了具有实时电热负荷趋势以及热网传输时延分析功能的精准负荷预测模型,首次研发了内核级全国产化“源网荷”协同智慧供热调度控制系统,实现了高寒地区长距离多级泵系统的实时优化运行、多热源长距离供热系统的优化决策与基于能耗收益评价的多机组智慧调度,提高了热网动态水力平衡调节能力,形成了高可靠性的智慧供热管控体系。项目应用后降低长距离多级泵输配外购电耗50%以上,辅助提升电厂调峰收益10%以上,降低热网损耗3%以上,单个供暖季实现节能效益与辅助服务收益超3000万元。

08

电力现货市场仿真系统及其关键技术研究

国内首个面向集团-区域-厂站的全品类电力交易辅助决策系统

中电联鉴定国际领先,入选国家能源局“能源行业智能化技术创新应用案例”典型案例

搭建覆盖集团-区域-厂站的集中分级式营销管控数智化应用体系,构建基于个性化交易模型、全流程覆盖与多样化品类的电力市场模拟仿真算法库,研发现货价格预测高复用框架及多周期现货价格预测关键算法,实现电力交易的事前分析、事中决策、事后复盘数智化辅助流程。提出“集团-区域-厂站”的集中分级式电力交易辅助决策功能一体化系统架构,研发省间现货交易辅助决策平台,实现集团电力交易一体化辅助决策;建设覆盖全周期、多交易品种的电力市场出清算法库,提出基于离散变量等价连续化方法的整数求解空间削减方法,实现大规模安全约束机组组合问题全时段高效求解。提出基于多基准相似日的Bootstrap-DeepAR模型的现货价格预测框架,构建基于TFT架构的日前价格预测模型,山东等5省多周期价格预测准确率超80%。项目技术成果已广泛应用于山东等多家区域公司。

09

虚拟电厂技术研究及示范项目建设

我国第一个接入调度一区、实时参与响应的虚拟电厂管控平台

调节速率、调节精度等关键技术指标达到国内先进水平

总体研究目标为虚拟电厂的示范工程建设,聚合并代理分散式可控资源,以使其成为可统一调度的“发电系统”,进而参与浙江省相关电力市场交易以及辅助服务市场。完成5G通讯、北斗对时技术在虚拟电厂应用研究,区块链技术在虚拟电厂应用研究,以及虚拟电厂备用平台的研发、测试上线以及主备平台的电网调度安全接入工作。形成一套具有资源分析、聚合分析、申报管理、调峰/调频解聚、结算管理等完善功能体系的虚拟电厂调控平台软硬件原型系统,该项目作为全国第一个接入调度一区,参与实时调节响应的虚拟电厂平台,已在浙江杭州实现示范应用,并完成第三方测试,其调节速率、调节精度等关键技术指标均达到国内先进水平。

10

基于海量数据的电池储能电站故障诊断技术研究及系统开发

满足GWh级电池储能电站智慧运维需求

经科学技术成果鉴定,项目成果总体处于国际领先水平

随着华能电池储能装机规模不断提升,电站运维压力不断增长,以事后维修和预防性维护为主的传统运维体系已无法满足储能电站海量设备与数据场景下的新型运维需求。为解决储能运维痛点,进一步提高集团群组储能电站智能运维管理能力和效率,本项目开展了基于海量数据的电池储能电站故障诊断技术研究及系统开发,研发出GWh级储能电站海量数据边缘计算与云边协同智能管理系统,研发出电池储能电站高鲁棒性、高精度、自适应的预测性维护算法技术体系,形成了大规模电池储能电站运维的智能化支撑。相关成果已在集团运营中心上线应用,目前已接入山东黄台、广西西乡塘等多个储能电站,推动储能运维向数字化、智能化、智慧化发展。

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