燃煤發電技術和裝備不斷向高參數、大容量、高效及低排放方向發展

導讀： 在燃煤發電技術領域，發電技術和設備不斷向高參數、大容量、高效率、低排放方向發展。鍋爐和汽輪機的制造和運行控制技術取得了長足的進步整體技術接近國際先進水平，部分技術達到國際領先水平。

   

一、發展現狀

   

在燃煤發電技術領域，發電技術和設備不斷向高參數、大容量、高效率、低排放方向發展。鍋爐和汽輪機的制造和運行控制技術取得了很大進步。整體技術接近國際先進水平，部分技術達到國際領先水平。國際先進水平:1000MW級和600MW級600℃超臨界燃煤機組數量和裝機容量居世界第一，擁有自主知識產權并出口國外，發電效率可超過45臺%，已達到國際先進水平；二次再熱發電技術具有自主開發制造能力，技術水平相當于國際先進水平。國際領先水平：我國循環流化床燃燒技術、設備研發和運行控制技術。例如：四川白馬600MW世界上第一臺600臺超臨界機組MW超臨界循環流化床鍋爐蒸汽參數達25.4MPa/571℃/569℃，機組效率達到43.2%。接近國際先進水平：天津I等整體煤氣化聯合循環發電技術GCC第一個發電技術示范電站。

   

1000特高壓交流在輸配電技術領域kv、直流±800kv系列成套設備已國產化，在電壓等級、輸電距離、傳輸能力、關鍵設備等方面不斷刷新世界紀錄，達到國際領先水平。

   

在新能源發電技術領域，我們的新能源發電技術起步較晚，但發展迅速。隨著風電單機容量和關鍵技術的不斷進步，形成了4MW以下風電機組及關鍵部件設計制造系統，初步掌握5～6MW風電機組集成技術，風機制造企業在世界上占有重要地位。我國海上風電綜合實力較弱，機組容量為3MW～4MW為主，6MW機組處于樣機試驗階段，我國嚴重缺乏海上風電施工經驗、運行維護和專業監測。在太陽能發電方面，形成了以晶體硅太陽能電池為主的產業集群，部分生產設備國產化，薄膜太陽能電池技術產業化步伐加快。目前，多晶硅電池的平均轉換效率已達到18%，單晶硅電池的平均轉換效率接近20%薄膜電池效率最高達21%，都處于世界領先水平。太陽能熱發電技術取得了重要成果，其中塔式和槽式發電項目得到了示范和應用。在生物質能發電方面，基于純生物質原料的直燃發電是我國生物質發電成熟的主流技術。生物質氣化發電規模仍然較小，生物質直燃發電已初具工業規模。海洋能源發電，整體處于示范應用向產業化轉型的重要階段，其中潮汐能發電技術已趨于成熟，多個潮汐電站已建成投產；波浪能和海流能技術研發和小型樣機示范取得進展，溫差能發電仍處于實驗室試驗階段。地熱能發電方面，中低溫地熱發電技術基本成熟，但關鍵材料設備國產化程度較低；高溫地熱蒸汽發電技術與國外差距較大；相關技術儲備尚未在深層高溫地熱鉆井中形成。

   

在水利發電領域，大壩倉庫、大容量、長引水洞、大型地下洞室等總體技術處于國際領先地位。在水電機組和金屬結構技術方面，通過引進、消化、吸收和再創新，實現了跨越式發展，具有自主開發大型水電機組的能力，核心技術的開發和關鍵部件的制造已達到國外同等水平。在金屬結構制造方面，泄洪控制閘門和起重機技術已達到國際水平，制造安裝技術已達到國際領先水平。

   

在核電技術領域，第三代核電技術已達到世界先進水平。在高溫氣冷堆技術方面，世界上第一臺大功率電磁軸承主氦風機工程樣機已成功開發，處于世界領先水平。在快速堆放技術方面，發電功率為20MW試驗快堆已并網發電，部分安全指標已達到第四代先進核能系統的安全目標，接近國際先進水平。它已成為繼俄羅斯之后掌握快中子堆技術的第二個國家。

   

重型燃氣輪機在燃氣輪機發電領域的引進和自主研發，使我國在燃氣輪機設計、制造、燃燒等基礎領域取得了進展。然而，燃氣輪機的技術水平與發達國家大，國內發電燃氣輪機設備嚴重依賴進口，國際先進G/H、J重型燃氣輪機初溫已達1500臺～1600℃，簡單循環發電效率達40%～41%，聯合循環發電效率已達60%。微型燃氣輪機主要用于冷熱電聯供系統，屬于分布式能源系統。從目前的使用情況來看，設備系統可靠性高，維護成本低，使用壽命長，能源利用率高。還處于發展推廣階段

   

2、十三五能源發展戰略、解決能源支撐中國經濟社會發展、促進全球能源可持續發展等重大問題出發，十三五期間，在電網方面，要以逐步提高可再生能源發電在總用電量中的比例為核心目標，重點開展智能電網重大技術研發，提前部署中國新一代能源系統和全球能源互聯網關鍵技術研究；在發電方面，要優化能源結構，提高非化石能源在一次能源消費中的比重，重點發展水利發電和核電技術的安全發展。十三五期間，中國電力科技領域將重點研究9個重大技術方向的38項關鍵技術。

   

智能電網技術智能電網已成為全球電網發展和進步的總體趨勢，歐美等發達國家已將其提升為國家戰略。中國在智能電網關鍵技術、設備和示范應用方面具有良好的發展基礎和國際競爭力。智能電網技術系統涵蓋發電、輸電、變電站、配電、用電和調度等環節。

   

1.目前，我國新能源發電并網容量處于世界前列，風電和光伏發電累計并網容量躍居世界第一和第二。然而，風電和光伏發電的間歇性和隨機性特征難以滿足電力生產和消費的同時性要求。我國部分時期存在棄風棄光問題，需要在核心指標上取得重大突破。重點突破大規模可再生能源基地電力配送調控、大規模分布式能源靈活并網運行控制、常規/供熱機組調節能力提升和彈性控制、新型大容量電力儲存、海洋平臺電力系統互聯穩定控制、海上風電/光伏發電接入配送等一批核心關鍵技術。

   

2.大電網柔性互聯技術具有一定的技術基礎和工程經驗。主要問題是大容量、遠距離輸電能力仍然不足。適用于特殊場合的新型輸電技術和電壓水平較高的柔性DC輸電技術仍有待突破。重點突破500KV以下基于架空線的柔性直流輸電技術，重點開發大容量柔性直流轉換器等先進輸變電設備；2020年，開發了超高壓柔性直流輸電和成套組網設備。

   

3.隨著配電網可再生分布式能源發電的高比例接入和大容量電動汽車充電設施的普遍建立，電網負荷峰谷差更難調整。傳統的被動配電網將難以適應這些新的需求和變化，需要采用主動配電網技術解決現代配電網建設中遇到的新問題。重點突破主動配電網規劃技術、配電網與用戶互動技術、大功率電動汽車充電配電網適應性技術等。智能用電、電動汽車充電、電池梯級利用工程和新型電能替代設備的示范應用。

   

4.新型儲能技術目前，抽水蓄能電站是電力系統大規模儲能的主要形式。然而，由于地理位置和水資源的限制，隨著新型儲能電池研究的深入運行，十三五期間新型化學儲能技術逐步向大容量、高效率、長壽命發展的階段，有望進入商業化階段。重點研究新型化學儲能技術:大規模可再生能源消耗的新型化學儲能系統應用技術；功率為兆瓦級新型電能等能源形式的轉化設備；重點突破百兆瓦級新型化學儲能系統集成監控關鍵技術。

   

我國新一代能源系統技術能源開發實施清潔替代，能源消費實施電能替代，是人類能源利用模式的發展趨勢和最終目標。要構建新一代能源系統，需要重點解決源、受、傳的一系列重大科學工程技術問題。

   

1.我國國民經濟和能源電力發展面臨嚴峻形式，化石能源帶來嚴重霧霾，迫切需要大規模、高比例的可再生能源開發利用。需要尋求間歇性、隨機性的可再生能源消耗綜合解決方案，構建以可再生能源為主的源端綜合能源電力系統。重點研究覆蓋大規模可再生能源的模可再生能源的綜合能源電力系統仿真技術；可再生能源制氫工程的示范應用。

   

2、端綜合能源電力系統關鍵技術傳統電力系統不支持各種一次和二次能源的轉換和互補，難以支持高比例分布式清潔能源電力接入電力系統，不適應大量分布式光伏發電、小型風電、冷熱電、電動汽車、電池、氫能等即插即用設備的接入。重點研究端綜合能源電力系統的規劃和運行技術，掌握2020年各種能源網絡集成規劃、高滲透分布式能源接入和利用的一系列關鍵技術。構建端綜合能源電力系統模擬平臺。建設多個冷、熱、電綜合能源電力系統示范項目。

   

3、未來西部直流電網技術西部直流電網只是概念概念，利用前沿輸電技術收集西南水能、三北太陽能和風能連接到多個區域直流電網，利用輸電技術和直流電壓轉換技術到中東負荷中心區域，提高電壓水平和輸電容量是直流網絡需要解決的關鍵問題。重點研究直流網絡的理論和技術，2020年開展西部多可再生能源基地直流網絡和輸出項目的示范應用

   

全球能源互聯網技術全球能源互聯網技術是基于清潔能源主導、能源消費電氣化和全球能源資源配置的理念，解決空間和時間可再生能源大規模利用的前瞻性技術問題。十三五期間，需要研究全球能源互聯網戰略規劃技術；重點突破大容量、遠程輸電技術、大電網安全穩定運行控制技術。

   

1.全球能源互聯網戰略規劃技術全球能源互聯網規模大、結構復雜，需要在規劃分析理論、市場空間預測、電力流格局規劃、特大型電網結構設計等方面進行重點研究。2020年，建成全球風能、太陽能、海洋能等可再生能源數據庫，客觀準確地掌握全球可再生能源的資源儲量、分布和可開發規模。

   

2.我國大容量、遠程輸電技術和設備在特高壓交流直流輸電技術方面普遍處于國際領先水平。我國尚未完全掌握特高壓直流換流變壓器、直流穿墻/換流套管、直流場開關設備等少數高端設備核心設備的制造技術，需要在十三五期間重點突破。2020年，研發成功±1100kV特高壓直流穿墻套管提高了主要直流輸電設備和核心部件的國產化水平，核心部件自制率達到70%%～90%，建立特高壓直流受端分層接入示范工程，建成±1100kV特高壓直流輸電示范工程。

   

高效、清潔、低碳的燃煤發電技術和清潔的燃氣發電技術是我國經濟社會發展的迫切要求，也是維護國家安全的重大戰略需要。其發展方向是提高煤炭能源利用率；二是降低發電機組污染物排放濃度和總量；三是降低CO2.排放強度。

   

1、700℃超臨界關鍵技術700℃超臨界發電技術的發電效率接近50%，可比600℃超臨界發電技術高4%。目前，歐洲、美國、日本等國家已基本完成材料篩選和性能測試、大型鑄件試驗生產、高溫零件驗證平臺制造、大型耐熱合金零件驗證。中國起步較晚，關鍵技術與國外存在差距。中國將繼續開發低成本、高強度的自主知識產權高溫合金材料，鍋爐加熱面管已在華能南京熱電廠運行。到2020年，將形成700個具有核心競爭力的自主知識產權℃超臨界燃煤發電技術，完成關鍵材料和關鍵部件的開發，完成600MW等級700℃先進的超臨界發電系統方案設計，選擇示范項目。

   

隨著白馬600，超臨界循環流化床的發電技術MW超臨界CFB鍋爐示范工程的成功運行標志著我國大型超臨界CFB鍋爐的設計和制造能力。但與煤粉鍋爐相比，循環流化床鍋爐設備的利用率和效率較低，很難實現火電廠污染物的超低排放。重點突破CFB鍋爐煙氣污染物超低排放技術，C進一步提高FB機組發電效率，到2017年掌握CFB鍋爐煙氣污染物超低排放技術；2020年完成600MW等級超過臨界CFB初步設計發電機組，效率和設備利用率達到煤粉鍋爐水平。

   

3.聯合循環發電與煤基多產技術聯合循環發電與煤基多產系統是綜合考慮資源、能源和環境效益的系統，是未來主要能源技術之一，是煤炭利用的發展趨勢。對于聯合循環發電，第三代IGCC已建立的技術正在研發中GCC示范電站技術達到國際先進水平，但經濟性和可靠性是影響其商業化的關鍵原因

素；國內外對煤基多聯產進行了大量的生產工藝和產品生產模式創新研究，技術關鍵和難點仍然是煤的熱解和氣化裝置的開發。重點研究以空氣為氣化劑的氣化爐及其對應的IGCC2017年，系統突破低級煤干餾關鍵技術和設備，完成IGCC CCUS技術與煤基多聯產IGCC電站可行性研究。2020年建成以褐煤低溫干餾為基礎的煤電化工一體化示范工程。

   

4.特種煤發電技術我國部分地區有大量含有特殊成分的燃煤，如新疆準東煤田金屬含量高、內蒙古褐煤含量高等。目前還沒有100個大機組%600需要研究燃燒準東煤和褐煤的可靠技術方案MW應用等級機組并積累經驗。繼續開展特種煤燃燒、結渣、污染等特性參數研究和鍋爐適應性研究。重點開發適合燃燒高鈉鉀煤的燃燒技術設備、預干煤燃燒技術設備和粉末制造系統。掌握低成本褐煤干燥水回收技術，建設示范裝置；2020年建設高鈉鉀煤發電示范工程；掌握大型褐煤干燥發電技術，建設示范工程。

   

5.煤電廠煙氣污染物一體化去除和二氧化碳捕集技術煤電煙氣污染物處理和處理利用是煤電可持續發展的關鍵因素，但傳統煙氣凈化技術一般針對單一污染物處理，工藝鏈長，投資運行成本高。二氧化碳捕集技術對降低溫室效應、提高電廠綜合效益具有重要意義。我國對污染物一體化控制技術進行了大量研究，目前還沒有示范工程；降低能耗和成本是二氧化碳捕集技術的關鍵研究內容。重點研發濕法一體化去除系統和活性焦一體化聯合去除系統。重點研究新一代高效低能耗二氧化碳捕集吸收劑和捕集材料，示范應用各種源組合的CCUS全過程系統，CCUS全過程技術示范。

   

6、燃氣輪機聯合循環和微型燃氣輪機冷熱電聯合發電技術燃氣輪機聯合循環已成為我國清潔能源發電技術的重要分支，但我國燃氣輪機技術水平與發達國家差距巨大，核心部件和專業技術服務由外國制造商控制，價格較高。中國擁有100個獨立的知識產權kW微型燃氣輪機的開發取得了重大突破。重型燃氣輪機重點開展H型燃氣輪機系統集成研究，加快項目示范應用，在F級燃氣輪機關鍵部件和技術自主化方面取得突破。重點開發重型燃氣輪機試驗驗證平臺。

   

7、超臨界CO循環發電技術超臨界CO2透平是一種超臨界CO基于布雷頓循環原理的動力發電設備是一種比傳統蒸汽輪機更先進的發電設備。作為一種外燃機，它也可以使用太陽能作為熱源，從而誕生了基于超臨界C的發電設備O2循環光熱發電技術。美國目前處于世界領先地位，并得到了美國能源部的支持，因為該技術在提高發電效率和降低成本方面具有巨大的潛力，超臨界CO2.透平技術用于地面發電廠。除了體積小、重量輕外，它還不能使用水。適用于沙漠缺水地區。它在太陽能光熱發電系統中的應用可以顯著提高效率，是太陽能光熱發電的理想選擇。該系統只需低熱量即可啟動發電機，其應對負荷變化調整快，支持快速啟停些優點是普通發電系統無法比擬的。目前，國內電力系統超臨界CO循環技術研究處于起步階段，但超臨界CO循環發電技術的研發和應用將是一種可能帶來發電系統變革的技術。科技部今年也發布了重點研究課題。

   

可再生能源發電和利用技術可再生能源是世界各國科技創新部署的重點，是未來能源電力技術發展的方向。

   

目前，以新能源為支點的中國能源轉型體系正在加速變革，大力發展新能源已上升到國家戰略高度，未來中國新能源將大規模發展。

   

1.海上風電技術歐洲海上風電起步早，發展快，全球已建成海上風電90%截至2014年，歐洲共有805萬千瓦的海上風電裝機，分布在11個歐洲國家的74個海上風電場。歐洲6MW8.海上風電機組已形成工業化和批量安裝MW海上風電機組進入樣機試運行階段。我國海上風電綜合實力較弱，機組容量為3MW～4MW為主，6MW機組處于樣機試驗階段，我國嚴重缺乏海上風電施工經驗、運行維護和專業監測。到2020年，形成8MW以上大型海上風電機制造能力；突破海上風電施工建設和并網運行的關鍵技術；構建海上風電全景監控和綜合控制系統。2016年6月，西門子與歌美莎簽約束性協議，合并雙方風電業務，打造全球風電市場領先企業，特別是海上風電項目，西門子引領全球海上風電市場。西門子提出，到2025年，海上風電的耗電成本將通過數字化和基礎創新降至8歐分/千瓦時以下，提高能源供應競爭力，加強氣候保護。丹麥是世界上風電發展最快、最好的國家。1991年，它建成了世界上第一個海上風電場。擁有20多年的海上風電場運營經驗和完整的產業鏈，走在世界前列。目前，歐洲三家公司有8家生產企業MW海上風電機組能力：丹麥維斯塔斯Vestas公司V164-8MW;Adwen公司AD-180-8MW;西門子的第一個SWT-8.0-154機組將于2017年初安裝，預計2018年初獲得機組型式認證。2013年7月4日，世界上最大的近海風發電場-英國倫敦陣列開始在英國東南海岸運營，裝機容量630兆瓦，采用德國西門子SWT-3.6-120渦輪機安裝在距海岸20公里的海面上。15億英鎊的倫敦陣列綿延20公里，配備175臺渦輪機，增強了英國在全球近海風力發電領域的主導地位。2016年5月，西門子將是蘇格蘭Beatrice提供、安裝和調試84個風力發電機組，每個轉子直徑154米，發電量可達7兆瓦。目前，金風科技、華銳風電、聯合動力、湘電股份、海裝風電等國內廠家已完成5項工作MW以及上述大型風電機組的吊裝和試運行。亞洲第一個海上風電場-上海東海大橋102MW海上風電示范項目的34臺風機均由華銳風電提供，已成功運行5年，質量保證已成功進入后運維服務階段；華能如東300兆瓦海上風電場項目是中國最大的海上風電場。該項目計劃建設50臺4兆瓦和20臺5兆瓦海上風電機組。北區選用西門子4兆瓦風機和中船重工海上風電5兆瓦風機，南區為遠景風機。中國首次大規模使用5兆瓦海上風機。預計2016年底將實現首批機組投產發電。2016年6月26日，金豐科技首個近海海上項目三峽響水項目首個機組成功吊裝。響水項目是三峽集團首個海上示范商業運營項目，采用18臺金豐科技121/3000KW項目離岸垂直距6海里，水深5--9米。

   

2.太陽能光熱發電技術我國太陽能熱發電起步較晚。與國外相比，我國太陽能光熱發電在核心設備上存在較大差距，導致轉化效率低。如果使用國外產品，成本會更高，投資成本會導致進展緩慢。重點突破光熱電廠系統集成技術和機組運行技術，重點開發熔鹽吸熱介質槽式集熱管、線性菲涅爾集熱系統和太陽能超臨界CO2布雷頓循環發電系統及設備；推廣太陽能光熱發電系統，2020年建成西部多個太陽能光熱發電示范項目。

   

國家能源局剛剛批準了20個示范項目

   

槽式太陽能熱發電技術槽式太陽能熱發電技術是目前商業化程度最高的太陽能熱發電技術，主要以導熱油為傳熱工質，通過油水換熱器產生過熱蒸汽，促進汽輪機發電。2003年，意大利在2010年底開始了連續測試和測試研究，5年底MW阿基米德熔融鹽拋物面槽式太陽能發電站建于意大利西西里島，2011年10月投入商業運行，集熱器出口熔融鹽溫度為560℃汽輪機入口蒸汽參數10MPa/545℃。2014年7月，中國首個商業化槽式光熱發電項目，中廣核青海德令哈50MW槽式太陽能熱發電工程正式啟動，已完成早期試驗回路工程。

   

塔式太陽能發電技術塔式太陽能熱發電系統靈活性高，聚光率高，能獲得更高的系統運行溫度和發電效率。西班牙Gemasolar2011年5月，電站投入商業運行，裝機容量19.9兆瓦是世界上第一個使用熔融鹽作為傳熱和儲熱介質的商業塔式電站。Gemasolar熔鹽蓄熱系統可在沒有陽光的情況下連續發電15小時，夏季電站可連續供電24小時，是世界上第一家實現全天供電的商業太陽能光熱電站。2016年2月22日，美國SolarReserve公司裝機110MW新月沙丘塔熔鹽光熱電站已正式并網發電，達到110MW全功率輸出。這標志著世界上最大的塔式熔鹽光熱電站的正式商業運行。由于采用領先的塔式熔鹽技術和10小時儲熱系統，電站首次成功驗證了10兆瓦規模塔式熔鹽技術的可行性，成為光熱發電發展史上的重要里程碑。。2013年7月，浙江中央控制青海德令哈10MW塔式太陽能熱發電工程成功并網發電。這是中國第一個商業化的太陽能熱發電示范工程。2014年8月，敦煌100首航光熱科技有限公司MW 10MW熔鹽塔式電站正式開工。一期建設容量為1×10MW本工程采用高溫高壓冷凝汽輪發電機組，具有蓄熱系統，建成后可實現24小時連續發電。光熱電站一般為50MW以上開始反映規模效益。項目一期10MW示范電站規模小，投資相對較大，仍難以產生規模效益。

   

碟式太陽能熱發電技術碟式太陽能熱發電系統是通過斯特林或布雷頓循環發電的太陽能熱發電系統，其光學效率可達90%吸熱器的工作溫度可達800℃以上，系統峰值光--電轉化效率可達29.4%。盤式太陽能熱發電系統可采用空冷技術，只消耗少量水清洗聚光鏡，降低水資源消耗，更適合沙漠和戈壁。2010年，世界上第一個盤式光熱示范電站Maricopa該電站在美國亞利桑那州投產，該項目由T投產esseraSolar采用現已破產的S進行開發ES斯特林能源系統公司公司unCatcher碟式發電設備，裝機1.5MW單個系統發電功率25KW，共60個SunCatcher碟式斯特林發電機。2016年3月，中國首個碟式太陽能發電示范電站落戶銅川，中航工業Xi航空發動機有限公司投資建設碟式太陽能實驗基地建設現場，50臺碟架發電設備主體安裝到位。作為中國第一個兆瓦級碟式斯特林太陽能發電示范電站，項目建成后每年可發電126萬度，為建立碟式太陽能熱發電行業標準提供依據，促進碟式太陽能熱發電產業化。

   

線性菲涅爾太陽能熱發電技術線性菲涅爾太陽能熱發電是通過吸收太陽能加熱傳熱流體和熱循環發電的。菲涅爾光熱電站已成為最大的菲涅爾電站。2014年11月，印度信實電力公司在Rajasthan邦投建的100MW菲涅爾光熱電站項目正式并網發電，使其成為世界上最大的運營菲涅爾光熱發電項目。2012年10月，華能集團在海南三亞南山電站完成1項工作.5MW線性菲涅爾示范項目。2015年3月，中國首個10MW線性菲涅爾聚光太陽能發電示范項目落戶甘肅敦煌，將成為中國首個采用線性菲涅爾聚光太陽能發電的大型集中電站。2016年7月，青海鹽湖佛照藍科鋰業公司太陽能集熱供水項目建成投產。項目建成后，將成為中國乃至世界上最大的線性菲涅爾太陽能集熱供熱站，也是第一個將太陽能集熱技術應用于大型工業供熱的項目。

   

3.新能源發電功率高精度預測技術風電、光伏發電等新能源發電輸出具有隨機性和波動性的特點。大規模新能源并網將影響電網的安全穩定運行，不利于新能源的消耗。我國新能源發電預測能力不足，應對復雜多變的資源條件、大規模新能源集群發電、極端天氣事件等因素的準確性不高。重點突破新能源資源數值模擬和氣象預報技術，重點開發具有自主知識產權的高精度新一代新能源功率預測系統，顯著提高新能源功率預測精度，廣泛應用于電力調度機構、風電場和光伏電站。

   

4.由于我國電力和電網結構的特點，棄風棄光現象將在一段時間內繼續存在。高比例新能源調度運行技術需要進一步優化，各種不確定新能源聯合優化調度技術需要進一步突破。

   

我國大壩設計建設、大型地下洞室設計建設、大型水輪發電機制造等技術已躋身世界先進水平。未來水電發展的重點將是高壩工程防震抗震技術、超高壩建設技術、大型地下洞室群關鍵技術、流域梯級水電站的聯合調度

運行技術、環境保護、移民安置與生態恢復技術、數字化、智能化等方向。

   

我國超高壩建設技術200m上述超高壩建設仍處于起步階段，發展滯后國外20～五十年。我國發展200年m上述超高壩主要面臨復雜條件、缺乏技術標準、成套技術部成熟等挑戰，需要共同協調。2020年，全面掌握超高壩建設的關鍵技術。完成超高壩安全評價方法和安全標準、高碾壓混凝土壩施工技術要求和質量控制標準、超高土心墻堆石安全評價方法和安全標準的制定。

   

2.中國西部獨特的環境使地下洞群成為水電工程樞紐布局的最佳選擇。地下洞群正朝著單機容量大、洞室跨度大、施工規模大、安全要求高的方向發展。2020年，預計將掌握大型地下洞群系統的關鍵技術，解決地下洞群工程建設中面臨的關鍵科技問題。

   

3.水電開發和生態環境保護已成為我國水電可持續發展的重要制約因素。梯級開發的積累影響、魚類繁殖和棲息地保護技術的缺乏直接影響到水電開發。2020年，掌握環境保護、移民安置、生態恢復等關鍵技術，提出相應的環境保護對策，妥善處理水電建設與環境保護的關系，合理開發水資源，維護河流生態系統功能。

   

根據規劃和我國水電建設現狀，高性能大容量水電機組技術2030年-2050年，隨著西藏水電的發展，四個千瓦水電站的運行水頭將超過400米，最大水頭將達到830米。超高水頭和超大容量水電將成為我國水電發展的主要方向。實現高性能、大容量水電機組及相應配套設施的獨立設計、制造和安裝，滿足2050年前后水電開發特別是西藏水電開發的需要。新型超高水頭和超大容量高性能水電機組的開發將成為我國水電設備科研制造的主要方向。

   

5.國家防汛抗旱總指揮部組織建設了七大流域的數字化、智能化水電大流域的三維電子河系統。中國水電工程咨詢集團公司開展了中國數字水電基礎信息工程建設。2020年，掌握了數字化、智能化水電站R&D的一系列關鍵技術，建成了大量的空間數據處理和基礎、專業數據庫系統和基礎信息平臺。

   

先進的核能發電技術核能發電是中國能源戰略的重要選擇。核能技術是世界上為數不多的具有核心競爭力的高新技術領域之一。核電全球化作為國家戰略部署的趨勢已逐漸明確。十三五期間，我國核電技術需要重點關注和完善第三代壓水堆核電技術和設備，研發第四代核電技術和模塊化小型核反應堆技術。

   

1、第三代大型先進核電技術和設備第三代核電已逐漸成為國內外核電發展的主流，我國壓水堆設計、施工、運行管理水平走在世界前列，具有第三代核電機組的獨立設計和建設能力，如中國研發具有獨立知識產權的華龍一號已獲國家批準；CAP1400正在等待國家批準；正在建設的山東石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程是我國重大核電項目的重要成果之一，為第四代核電技術的發展奠定了基礎。2020年，中國將完善大型先進壓水堆的各個環節，實現自主化和本地化，不受他人控制。擁有完全自主知識產權的中國核電品牌將進入國際市場，徹底解決核廢物安全處置問題。

   

2.第四代核電技術第四代先進核反應堆共確定六種堆型，其中三種是快中子反應堆，鈉冷快堆是技術最成熟的，技術先進，具有大規模工業發展的基礎。俄羅斯是最早發展快堆的國家之一，也是世界上運行快堆電站最多的國家；法國建造了三個快中子反應堆，是世界上第一個建造和運行過大型商用快堆的國家，處于國際領先水平；中國快堆正處于實驗階段，整體示范應用、運行經驗、建設掌握水平低于俄羅斯、美國、法國、日本。到2020年，掌握第四代核電關鍵技術和先進反應堆的方案設計。

   

3.模塊化小型核反應堆技術小型堆具有安全性高、適用性廣、占地面積小、建設周期短、投資低等特點。在發電的同時，它可以為工業汽車供應、城市供熱和海水淡化提供蒸汽，實現電、熱和水聯產；也可用于島嶼、海上平臺和大型船舶。在發展大型核電機組的同時，世界核能發達國家正在積極開發多用途模塊化小型反應堆。美國、俄羅斯、韓國和阿根廷在小型模塊化反應堆技術方面處于領先地位，但世界上沒有小型模塊化反應堆核電站投入商業運營。自20世紀80年代以來，中國一直在研究小型反應堆技術，但一些關鍵設備的制造與國外仍存在一定差距。2020年，掌握小型模塊化反應堆動態運行控制技術，示范應用于北方城市集中供熱和沿海海水淡化。

   

系統能效提升技術

   

1、多能源超大系統協同效率和綜合能源管理技術能源系統應充分利用信息時代處理大數據的優勢，努力最大限度地實現能源系統的協同優化設計，提高能源利用效率。一方面，未來能源系統的分布式和小規模開發利用已成為重要方向；另一方面，消費者也可能是生產者，一般能源服務將成為可能。在城鎮、農村和偏遠地區的公共設施、公共建筑、住宅等領域，大力發展分布式光伏、水電、太陽能、天然氣冷熱電力供應、余熱余壓發電等資源的綜合利用，實現多渠道能源供應和多層次能源開發。

   

2.火電廠余熱利用和海水淡化一體化優化成本高是制約海水淡化推廣應用的瓶頸，熱法海水淡化抽汽成本占40%%大約，火力發電的許多低品位余熱能和海水淡化能都是互補的。兩者的整合是國內外大型海水淡化工程建設的新模式。但存在溫度合理匹配問題和對環境變化和機組負荷變化的響應特點，需要進一步優化設計。2020年，掌握海水淡化裝置與火力發電機組余熱利用耦合設計，開展低溫多效蒸餾海水淡化技術基礎研究，推廣應用低溫熱源企業低成本生產優質淡水。

   

基礎、前瞻性技術研究

   

1.電工新材料電工新材料是電氣工程學科發展的基礎。電工新材料的電磁特性直接決定了生產各種電氣設備的性能和水平。傳統電氣設備受電工材料電磁參數的限制，限制了其發展。未來新一代電氣材料的發展將對電氣工程學科的發展產生革命性的影響，對國民經濟的發展、科學的進步和國防建設能力的提高具有重要意義。

   

2.無線輸電技術無線輸電距離越長，輸電效率越低，技術難度越大。對于中短距離無線輸電技術，基于電磁感應的無線輸電技術是目前研究最多、應用最成熟的技術之一；對于長距離無線輸電，微波輸電已成為解決長距離輸電問題的主流技術。長距離無線輸電技術在空間電站電力傳輸、偏遠地區重要負荷供電和移動負荷供電方面具有應用前景。未來研究方向重點研究提高各種無線輸電效率的技術優化措施，提出技術解決方案和工程方法；測試應用不同應用場合和應用方法下的無線輸電原型測試裝置或示范系統。

   

3.超導技術超導體的特性在電力方面具有重要的應用價值。十多年來，隨著高溫超導技術的發展，超導電力技術的研發取得了很大的進步。國際上，超導電纜和超導限流器的示范已經達到輸電電壓水平。我國高溫超導材料制備與國際還有很大差距，主要體現在高溫超導帶材的電磁性能和單個超導帶材的長度上。

   

3、燃煤發電設備和系統設計所應用的技術已達到國內先進水平，機組運行安全經濟水平已達到國內先進水平；大型燃氣機組技術應用水平已達到國際先進水平，尚未應用于小型分布式燃氣發電機；傳統太陽能發電技術的應用處于國內先進水平，但太陽能熱發電差距較大；目前，水電工程的設計、建設和運行管理已達到國內先進水平，率先實現國內流域調度，取得了巨大的經濟效益。風電受風場資源等條件限制，風機容量最大為3.6MW但率先實現風電場區域集中控制。海上風電還有很大差距。與南瑞繼保合作開發的《大型燃氣機靜態變頻啟動系統》填補了國內空白；與亞行合作的《燃氣機組碳捕集技術研究與工程示范》使我們掌握了二氧化碳捕集技術，進入了國內少數掌握該技術的公司；然而，封存技術的研究尚未進行。