《2023年度能源行业十大科技创新成果》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2024-02-07
  • 一、大规模电力系统电磁暂态仿真平台

    规模化电磁暂态仿真是掌握复杂大电网特性的重要手段。该项成果建立了大型电力系统基础仿真理论,实现了万节点级大型电力系统仿真从毫秒级到微秒级仿真的突破,解决了海量电力电子设备微秒级响应下系统稳定特性暂态仿真难题。成果应用于白鹤滩—江苏±800千伏特高压直流工程、广东电网目标网架工程等重大电网工程系统方案论证,有力支撑了大型清洁能源基地开发、大规模新能源外送和分布式新能源并网的规划设计和调度运行。

    二、高温气冷堆核电成套技术装备

    高温气冷堆具有固有安全性好、发电效率高、环境适应性强等优势。该项成果形成了电磁轴承结构大功率主氦风机、高温气冷堆螺旋管式直流蒸汽发生器、球形燃料元件生产线等高温气冷堆关键技术装备。基于该项成果的全球首个球床模块式高温气冷堆核电站示范工程—华能石岛湾高温气冷堆核电站于2023年12月商运投产,标志着我国系统掌握了高温气冷堆设计、制造、建设、调试、运维技术,在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平。

    三、150兆瓦水电机组大型冲击式转轮

    冲击式水电机组是服务“加快西南水电基地建设”重大战略需求的关键技术装备,冲击式转轮是冲击式水电机组研发和制造难度最大的核心部件。该项成果实现了我国高水头大容量冲击式水电机组关键核心技术“从无到有”的突破。基于该项成果的国内首台单机容量最大功率150兆瓦级大型冲击式水电机组于2023年6月投运发电,标志着我国实现高水头大容量冲击式水电机组从设计、制造到运行的全面自主化。

    四、16兆瓦及以上超大容量海上风电机组成套装备

    机组大型化是海上风电发展的显著趋势。该项成果攻克了16~18兆瓦海上风电机组超长柔性叶片、大型主轴轴承、高功率密度发电机等一系列关键技术难题。基于该项成果的全球首台16兆瓦中速永磁海上风电机组于2023年12月21日创造了单日发电量38.72万千瓦时的世界纪录,全球单机容量最大的18兆瓦直驱海上风电机组于2023年11月下线,标志着我国大兆瓦级海上风电整机自主研发设计能力再上新台阶。

    五、50万吨/年燃煤电厂低成本碳捕集成套装置

    煤电是保障我国能源电力安全稳定供应的“压舱石”。碳捕集、利用与封存(CCUS)是能够实现煤电清洁低碳发展的重要碳减排技术。该项成果系统掌握了煤电大规模碳捕集全环节关键核心技术,低成本实现了适用于煤电的低浓度烟道气二氧化碳捕集。基于该项成果的煤电CCUS全产业链项目—江苏泰州电厂50万吨/年CCUS项目于2023年6月投产,为煤电CCUS项目长期可持续运营提供了范本。

    六、12000米特深井自动化钻机

    万米级钻机是超深层油气勘探开发的核心装备。该项成果攻克了万米特深井自动化钻井核心技术,解决了“超深井深、超高泵压、超大负荷”钻井工程难题。基于该项成果的新疆、四川地区万米深地科探工程—深地塔科1井和深地川科1井分别于2023年5月和7月开钻,标志着我国已实现万米自动化钻机研发制造全产业链自主可控,有效提升了我国钻井工程技术极限作业能力。

    七、新型高效快速流化床催化裂解反应器

    我国原油资源普遍偏重、轻烃含量低,采用劣质重油高效生产低碳烯烃对保障我国石油化工行业产业链安全具有重要战略意义。该项成果创新性开发了具有独特结构的快速流化床催化裂解反应器,成功破解了劣质重油无法高效转化为低碳烯烃的行业难题。基于该项成果的300万吨/年重油催化裂解装置于2023年6月建成投运,是全球首套快速床催化裂解装置,填补了劣质重油生产低碳烯烃的技术空白。

    八、特大型煤矿全矿井智能化建设关键技术装备

    智能化是破解煤矿用人多、效率低、管理粗放等问题的关键手段。该项成果在智能采煤、智能掘进、井下5G传输覆盖、煤矿机器人等领域取得关键技术突破,并于2023年6月应用于大海则煤矿,实现了煤矿井下采掘工作面无人、少人化操作,固定场所全面无人值守,煤矿灾害全面监测预警等,对解决煤矿安全生产问题、提高生产效率、降低人力成本具有重要意义。

    九、300兆瓦压缩空气储能系统压缩机和膨胀机

    压缩空气储能是大规模、长寿命、高安全的新型储能技术,应用前景广阔。压缩机和膨胀机是压缩空气储能系统中的关键核心技术装备。该项成果突破了300兆瓦先进压缩空气储能系统压缩机、膨胀机全套关键核心技术,研制出300兆瓦级“轴流+离心”压缩机、300兆瓦级大流量多级宽负荷膨胀机。成果应用于湖北应城和山东肥城压缩空气储能电站项目,推动我国先进压缩空气储能技术迈向新的台阶。

    十、低能耗兆瓦级质子交换膜电解水制氢装置

    质子交换膜(PEM)电解水制氢是可以实现大规模可再生能源转化为绿色氢能的关键技术。该项成果实现了催化剂、质子交换膜等PEM电解水制氢关键核心材料及部件的自主可控。基于该项成果的德令哈高海拔高寒地区光氢储一体化示范工程、长春可再生能源制加氢一体化示范工程分别于2023年9月和11月建成投运,有力推动了我国高性能质子交换膜电解水制氢装置商业化应用进程。

  • 原文来源:https://www.nengyuanjie.net/article/87326.html
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    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2025-01-21
    • 近日,国家能源局发布2024年度能源行业十大科技创新成果,来自国家电投、国家电网、南方电网、三峡集团等多家能源央企的新技术上榜。 一、“国和一号”示范工程成套技术装备 “国和一号”是依托“大型先进压水堆核电站”国家科技重大专项开发的具有完全自主知识产权的三代非能动压水堆核电技术。该项成果形成了反应堆压力容器、堆内构件、蒸汽发生器、反应堆主冷却剂泵、堆芯仪表系统、超大口径主蒸汽隔离阀等关键技术装备,填补了我国核电产业多项技术和工艺空白。基于该项成果的“国和一号”示范工程1号机组于2024年9月实现首次并网发电,为我国自主核电型号“国和一号”批量化建设奠定了坚实基础。 完成单位:国家电投 二、“海基二号”深水导管架平台 深水导管架平台是支撑我国深水海域油气资源大规模低成本开发的关键核心装备。该项成果攻克了深水超大型导管架海上平台长期服役面临的复杂设计计算、恶劣海况作业等工程技术难题,填补了超大型深水导管架平台领域多项技术空白,刷新了深水导管架高度和重量两项亚洲纪录。该项成果于2024年9月在南海流花11-1/4-1油田建成投用,为我国深水海域油气资源的经济高效开发开拓了新道路。 完成单位:中国海油 三、煤矿10米超大采高综采技术装备 超大采高综采是实现我国6~10米特厚煤层高产、高效、高回收率开采的重要途径。该项成果攻克了超大开采空间采场围岩控制、超大超重型开采设备、装备群智能协同控制等一系列关键技术难题,实现了当前特厚煤层开采一次割煤高度极限突破。基于该项成果的10米超大采高工作面于2024年3月在陕西曹家滩煤矿建成投运,为煤炭10米超大采高工作面安全、高效、绿色、智能开采提供了范本。 完成单位:中国煤炭科工、陕煤集团 四、80米级水深海上风电自升式综合勘测平台 海洋岩土勘察是海上风电建设的关键环节。该项成果集成了智能钻探、原位测试、土工试验、地球物理探测、岩土工程分析评价等功能,是当前国内适用水深最大、升降速度最快、定位精度最高的海上风电综合勘测试验平台。成果应用于山东半岛、浙江苍南和福建宁德等海上风电项目,有效提升了勘察分析效率和精度,对保障深远海风电工程的勘测设计和施工运维具有重要意义。 完成单位:中国电建 五、大容量钠离子电池储能系统 钠离子电池是支撑新型电力系统构建的新型储能技术之一,具有原材料储量丰富、易于提取、成本低廉、自主可控等优势,应用潜力巨大。该项成果突破了大容量钠离子电池储能技术和工艺难题,在核心材料体系、系统集成、安全防控等方面具有完全自主知识产权,并在广西南宁、湖北潜江钠离子储能电站项目成功应用,有力推动了我国钠离子电池储能技术规模化应用迈向新台阶。 完成单位:南方电网、中国大唐溧阳中科海钠、长江设计集团 六、高电压大容量电力电子构网型技术装备 构网型技术装备是高比例新能源电力系统的“稳定器”。该项成果建立了构网型控制特性塑造理论方法,实现了电网故障下毫秒内高倍率短路电流支撑和零延时惯量响应。基于该项成果形成的35千伏/50兆乏静止同步调相机、电网侧带超容静态无功补偿装置、±500千伏/4500兆瓦构网型柔直等系列装备,已成功应用于福建霞浦柔直、西藏电力保供专项等重大工程,为推动大规模清洁能源基地开发提供了坚实支撑。 完成单位:国家电网 七、新型高效3000标准立方米/小时碱水制氢装置 碱性电解水制氢是实现新能源大规模制取绿色氢能的关键技术。该项成果突破了高稳定低能耗电极制备、高阻气低阻抗新型隔膜制备、大尺寸电解槽结构优化、系统集成与安全防护等关键技术。基于该项成果的3000标准立方米/小时新型碱性电解水制氢装置,已于2024年11月成功应用于兴国铸业30万立方米/天绿电电解水制氢-储氢-450立方米高炉富氢冶炼示范项目,有力推动了我国绿氢全产业链贯通。 完成单位:中国船舶 八、大中型水轮发电机自主可控智能励磁系统 励磁系统用于控制同步发电机电压和抑制无功功率波动,是提升水轮发电机组运行可靠性的关键控制设备。该项成果开发了智能化励磁系统网络结构、高冗余分布式控制架构、一体化在线监测系统,提高了励磁系统智能化程度及安全可靠性,实现了大中型水轮发电机励磁系统软硬件产品全面自主可控。成果应用于葛洲坝水电站和三峡水电站,为安全运行发电提供了有力保障。 完成单位:三峡集团 九、煤直接液化制备航天煤油成套工艺 发展以煤炭为原料制备液体火箭推进剂是拓宽我国航天燃料供给的有效途径。该项成果开发了以煤炭为原料通过直接液化技术制备高热值液体火箭推进剂的成套生产工艺,产品在比冲性能、冷却特性、流阻性能、燃烧特性等方面与石油基航天煤油一致,可以实现现役石油基煤油的有效替代。基于该成果制备的煤基航天煤油于2024年11月作为主燃料成功应用于长征十二号运载火箭发射任务,对于保障我国航天煤油燃料来源多样化具有重要意义。 完成单位:国家能源集团、航天科技 十、630兆瓦燃煤机组掺氨发电技术燃煤机组 掺氨燃烧是从燃烧源头减少煤电二氧化碳排放的有效途径。该项成果解决了在大容量燃煤锅炉上掺氨燃烧存在的着火燃尽困难、锅炉受热面吸热分布变化、烟气氮氧化物排放升高等关键技术难题,系统构建了大容量燃煤锅炉掺氨清洁高效燃烧技术装备体系。基于该项成果的广东台山630兆瓦燃煤机组于2024年10月完成特定工况20%比例掺氨燃烧工业应用,为我国燃煤机组源头减碳提供了切实可行的技术方案。 完成单位:国家能源集团
  • 《科技热点 | 2023年度十大科技名词揭晓!【中国科讯】》

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    • 编译者:于彰淇
    • 发布时间:2023-12-28
    • 12月26日,“2023年度十大科技名词”在京发布。“大语言模型、生成式人工智能、量子计算、脑机接口、数据要素、智慧城市、碳足迹、柔性制造、再生稻、可控核聚变”入选。十个最具影响力和代表性的科技名词,为公众描绘出一幅科技发展的生动画卷。“2023年度十大科技名词”由全国科学技术名词审定委员会事务中心联合国家语言资源监测与研究平面媒体中心、蜜度微热点研究院、万方数据、百度百科、百度指数、《中国科技术语》杂志社等多家机构联合发起,并于今年9月启动。经过数据收集与备选词筛选、聚类分析与候选词筛选、专家评审与公众投票、综合评选与公布解读四个阶段,以确保选出的科技名词不仅具有时代意义,还反映广泛的社会共识和科技进步的真实脉络。 十大科技名词的具体解读如下:大语言模型(large language model,LLM)大语言模型是基于海量文本数据训练的深度学习模型。它不仅能够生成自然语言文本,还能够深入理解文本含义,处理各种自然语言任务,如文本摘要、问答、翻译等。2023年,大语言模型及其在人工智能领域的应用已成为全球科技研究的热点,其在规模上的增长尤为引人注目,参数量已从最初的十几亿跃升到如今的一万亿。参数量的提升使得模型能够更加精细地捕捉人类语言微妙之处,更加深入地理解人类语言的复杂性。在过去的一年里,大语言模型在吸纳新知识、分解复杂任务以及图文对齐等多方面都有显著提升。随着技术的不断成熟,它将不断拓展其应用范围,为人类提供更加智能化和个性化的服务,进一步改善人们的生活和生产方式。生成式人工智能(generative artificial Intelligence,generative AI)生成式人工智能是利用复杂的算法、模型和规则,从大规模数据集中学习,以创造新的原创内容的人工智能技术。这项技术能够创造文本、图片、声音、视频和代码等多种类型的内容,全面超越了传统软件的数据处理和分析能力。2022年末,OpenAI推出的ChatGPT标志着这一技术在文本生成领域取得了显著进展,2023年被称为生成式人工智能的突破之年。这项技术从单一的语言生成逐步向多模态、具身化快速发展。在图像生成方面,生成系统在解释提示和生成逼真输出方面取得了显著的进步。同时,视频和音频的生成技术也在迅速发展,这为虚拟现实和元宇宙的实现提供了新的途径。生成式人工智能技术在各行业、各领域都具有广泛的应用前景。量子计算(quantum computing)与经典计算不同,量子计算遵循量子力学规律,它是能突破经典算力瓶颈的新型计算模式。量子计算机,作为执行量子计算任务的设备,以量子比特(qubit)为基本运算单元。在量子计算中,基于量子叠加原理,量子比特的不同状态可被同时存储和处理。量子计算为解决某些经典计算机难以处理的复杂问题提供了新的可能性,有望在密码破译、材料设计以及人工智能等方面得到广泛应用。研制量子计算机是实现量子计算的关键,量子计算机包括离子、中性原子、光子等天然量子比特路线,以及超导约瑟夫森结、量子点等人工量子比特路线。在过去的几年中,这些系统都取了巨大的进展,且已在某些特定的采样问题上实现了量子优越性的展示。我国对量子计算机的所有路线均有布局,2023年,光学系统(“九章号”)和超导系统(“祖冲之号”)均取得了显著的进展。脑机接口(brain-computer interface, BCI)脑机接口技术是一种变革性的人机交互技术。其作用机制是绕过外周神经和肌肉,直接在大脑与外部设备之间建立全新的通信与控制通道。它通过捕捉大脑信号并将其转换为电信号,实现信息的传输和控制。2023年,科学家们开发了可以将神经信号转化为接近正常对话速度的语句的脑机接口。全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功,促进了介入式脑机接口从实验室前瞻性研究向临床应用迈进。随着脑科学、人工智能和材料学的发展,脑机接口技术的不断进步,它将在提高患者生活质量、促进个性化和精准化医疗方面发挥重要的作用。数据要素(data elements)数据作为新型生产要素,是数字化、网络化、智能化的基础,已快速融入生产、分配、流通、消费和社会服务管理等各环节,深刻改变着生产方式、生活方式和社会治理方式。数据要素是指那些以电子形式存在的、通过计算的方式参与到生产经营活动并发挥重要价值的数据资源。在数字经济中,数据要素的角色可与传统的生产要素(如劳动力、资本和土地)相提并论。数据要素是推动数字经济发展的核心引擎,是赋能行业数字化转型和智能化升级的重要支撑,也是国家基础性战略资源。2023年正式成立的国家数据局,负责协调推进数据基础制度建设,统筹数据资源整合共享和开发利用,统筹推进数字中国、数字经济、数字社会规划和建设等,不仅体现了对数据资源的战略性管理和规范化利用的需求,也体现了国家层面对数字经济发展和数据治理的重视。智慧城市(smart city)智慧城市是以发展更科学、管理更高效、生活更美好为目标,以信息技术和通信技术为支撑,通过透明、充分的信息获取,广泛、安全的信息传递和有效、科学的信息处理,提高城市运行效率,改善公共服务水平,形成低碳城市生态圈而构建的新形态城市。随着科技的飞速发展和信息化社会的到来,智慧城市已成为今后城市规划的新方向。2023年,我国智慧城市建设方面的投资持续增加,技术不断革新,主要发展领域包括智慧政务、智慧应急和智慧交通等。智慧城市不仅能够提高城市治理的效率和质量,而且在应对环境变化、提升居民生活质量方面发挥着重要作用。展望未来,以人为本,城市数智化转型、绿色低碳发展和技术创新多元化发展,包括数字孪生、元宇宙等新兴技术的深入应用,将使城市服务更加智能化和人性化。碳足迹(carbon footprint)碳足迹是用来衡量个体、组织、产品或国家在一定时间内直接或间接导致的二氧化碳排放量的指标。碳足迹的计算涵盖了产品或服务从生产、运输、最终使用到废弃处理的整个生命周期的排放。这种全面的评估方法使我们能更准确地了解和评价人类活动对环境的影响。碳足迹概念的推出,旨在提醒人们要意识到应对气候变化的紧迫性。通过计算和了解个人或组织的碳足迹,可以帮助人们识别和实施减少温室气体排放的策略,进而对抗全球变暖。2023年,我国陆续出台了一系列政策,加快提升国内重点产品的碳足迹管理水平,促进相关行业的绿色低碳转型,助力实现碳达峰和碳中和目标。随着对气候变化影响的深入理解,以及碳捕集、利用与封存技术的不断进步,人类正在采取更多的减排和碳中和措施。这些措施正深刻地影响我们的生活、工作方式,或将重塑整个社会经济结构。柔性制造(flexible manufacturing)柔性制造是指一种应对大规模定制需求而产生的新型生产模式。它能够快速适应市场需求的变化、产品设计的更新以及制造过程中的变动。柔性制造强调在生产过程中的适应性和灵活性,其核心优势包括高度定制化和出色的适应能力,这使得它能够有效应对大规模定制需求。随着工业4.0的兴起,柔性制造正成为制造业发展的一个重要趋势。工业互联网、机器人技术、人工智能改变了传统工业的生产与管理方式,让“个性定制”“一件起订”的柔性化生产模式变为现实。在面临消费者不断变化的需求和全球竞争环境的背景下,柔性制造将在定制化、响应速度和资源效率方面发挥重要作用。再生稻(ratooning rice)再生稻是一季水稻收割后,利用稻桩上休眠的腋芽重新萌发成穗,再收一季的水稻。我国种植这种水稻的历史悠久,可以追溯到1700年前的晋代。2023年,我国在中国空间站成功进行了再生稻实验,“太空水稻”获得了再生稻的种子,研究取得了重大进展。我国科学家成功克隆了全球首个水稻再生力基因,揭示了其参与调控水稻再生力的分子机理。再生稻通过提高收获指数来增加粮食产量,对确保粮食安全、促进农民增收具有重要意义。可控核聚变(controlled nuclear fusion)可控核聚变是可控的,能够持续进行的核聚变反应。在地球上建造的像太阳那样进行可控核反应的装置,称为“人造太阳”。可控核聚变的目标是实现安全、持续、平稳的能量输出,其潜在优势使其成为最理想的终极能源形式之一。与核裂变相比,可控核聚变释放能量大,原料来源丰富,产生的放射性废物少,且具有更高的安全性。2023年,我国在该领域取得了显著进展:全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)已经在多个实验中取得了重要成果;核聚变大科学装置“中国环流三号”面向全球开放,邀请世界各国科学家来中国集智攻关。目前可控核聚变的商业化应用仍然面临许多技术上和工程上的挑战,而一旦实现突破,它将为人类提供用之不竭的清洁能源。