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盘点我国国家电网的创新专利技术

发明科技控中国仪表网2016年01月28日 11:20人气:21012

  【中国仪表网 发明科技控】1月14日,国家知识产权局发布了2015年我国发明专利有关情况,我国年度受理发明专利申请首次超过100万件,连续5年位居世界首位。发明专利占比不断提高,专利创造重心继续向技术水平较高的发明专利倾斜,表明发明专利引领创新发展作用更加明显。
  
  国家电网公司也有一个关于这5年的数据,从国家电网公司2016年“两会”上得到的消息显示,2015年国家电网新增专利10022项,获国家专利金奖1项、优秀奖12项,获奖数量居全国第一。累计拥有专利50165项,比2010年增长6.7倍,连续5年居央企首位。
  
  从跟随到超越,实现“中国引领”总有秘诀。
  
  如果说,只能选择一样必杀技作为国家电网公司的制胜法宝,应该就是强大的创新基因。国家电网公司在重视创新、推动创新、依靠创新、参与创新的热潮中,不断出招,刷新一项项纪录,科技创新工作取得了显著成效。世人给国家电网公司贴上了“自主创新”和“敢为人先”的标签。今天就来数说一下,究竟是如何的成就,让人如此称许。

  


 
  一种模块化多电平换流器阀保护方法
  
  2015年“一种模块化多电平换流器阀保护方法”获专利金奖,也是电力行业唯一获金奖的专利。模块化多电平换流器阀是柔性直流输电系统最核心的装备,其保护方法可实现换流器阀快速处理故障,避免换流器阀失效或损坏,保障系统安全稳定运行。该专利首次完整提出柔性直流换流器阀的保护方法,在保护系统架构、算法执行周期、故障响应速度等方面具有显著优势,可将换流阀故障信息处理化繁为简,有效解决换流阀保护在数据处理、故障定位分析方面的难题,降低故障对换流阀的危害,极大提升柔性直流换流阀运行的可靠性。此前,该技术在世界范围内处于空白。
  
  电力系统暂态稳定在线监视和预防控制的方法
  
  2013年“电力系统暂态稳定在线监视和预防控制的方法”获中国专利金奖。“电力系统暂态稳定在线监视和预防控制的方法”是大电网控制领域的自主创新成果,填补了国内外该领域的技术空白。根据这一专利研制成功的广域监测分析保护控制系统WARMAP,可实现电网多类安全稳定问题的统一量分析与综合优化决策,具有预警、预防控制、紧急控制和校正控制等多种防御手段,为防御大停电事故提供了核心技术装备,提升了我国电网的安全运行控制能力。

  
 
  青藏电力联网工程等5项成果获得国家科技进步二等奖
  
  1月8日,中共中央、国务院在人民大会堂隆重举行2015年度国家科学技术奖励大会。国家电网公司组织申报的青藏电力联网工程、电网雷击防护关键技术与应用、预防交直流混联电网大面积停电的快速防控与故障隔离技术及应用等3项成果荣获国家科学技术进步二等奖,大功率特种电源的多时间尺度精确控制技术及其系列产品开发和特大型水轮机控制系统关键技术、成套装备与产业化等2项参与成果获国家科学技术进步二等奖。
  
  青藏电力联网工程是世界上海拔最高、高寒地区规模最大、穿越多年冻土区最长、施工难度最大的输变电工程,沿线平均海拔4650米,最高5300米,穿越多年冻土地段550千米。项目攻克直流外绝缘与电磁环境高海拔修正、多年冻土区输电线路杆塔基础建设、“强直流、弱交流”电网系统条件下的运行控制和安全防御等关键技术难题,建立了高海拔电网工程迹地植被恢复技术体系,取得了高海拔长距离输电线路建设高原疾病临床救治技术的突破,实现了零死亡、零伤残和零鼠疫传播。工程的成功建设,结束了西藏电网孤网运行历史,解决了西藏电网长期缺电问题,在维护边疆稳定、国家安全和保护生态环境等方面发挥了重要的作用。
  
  电网雷击防护关键技术与应用项目,系统完成了雷电地闪监测、雷击放电机理、架空线路差异化防护及雷击故障监测四方面关键技术攻关,创新形成集理论模型、监测系统、防护装置和标准为一体的电网雷击防护技术体系,全面提升了电网雷击防护水平,整体技术水平国际领先。近三年,国网输电系统雷击故障率下降50%,指导处置雷击故障6800余次,电网雷击防护效果显著。成果还在京-沪高铁,京、津等城市轨道交通牵引系统推广应用,雷击故障率降低70%以上,经济和社会效益显著。
  
  预防交直流混联电网大面积停电的快速防控与故障隔离技术及应用项目,创建了交直流混联电网故障传播分析理论,开发了成套防控决策支撑软件;发明了基于耦合度匹配的交直流多目标协调控制技术,研发了交直流协调控制系统;提出了电网振荡中心精准定位方法,研制了快速故障隔离装置;构建了集主动预防、优化协调、快速响应控制于一体的交直流混联电网快速安全防控系统。项目成果为保障我国电网安全提供了坚强支撑,实现了特大型交直流混联电网快速安全防控技术的国际引领。

  
 
  “国家电网智能电网创新工程”项目
  
  “国家电网智能电网创新工程”项目,荣获2014年度国家科学技术进步奖一等奖。
  
  智能电网可极大提升电网接纳新能源的能力,实现大范围的资源配置,满足客户多样化用电需求,已成为世界各国促进经济发展和保障能源安全的必然选择。公司于2009年正式启动坚强智能电网建设,旨在加快建设具有国家电网特色的创新体系,突破智能电网前沿技术和关键工艺,推动我国能源革命,引领全球智能电网技术发展。
  
  电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备
  
  “电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备”项目,获得2013年度国家科学技术进步奖一等奖。
  
  该项目攻克了导线覆冰厚度自动识别难题,开发了输电线路覆冰自动监测系统。发明的新型高效直流融冰装备,有效减少了装置谐波及发热影响,大幅降低了装置体积和造价。项目研制并建立了从高压到低压、从固定式到移动式、从导线到地线、从主网到农配网的全方位融冰体系,有效防止倒塔断线,提高了电网防冰减灾能力。项目研发的防冰闪复合绝缘子显著提高了线路抗冰闪电压,攻克了电网防冰闪停电关键技术。
  
  特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用
  
  “特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”荣获2012年度国家科学技术进步奖特等奖。
  
  2013年1月18日,在国家科技进步奖颁奖仪式上,评奖委员会这样介绍创新的试验示范工程:项目涉及180项关键课题攻关、9大类40余种关键设备研制,通过产学研用协同攻关,在电压控制、外绝缘配置、成套设备研制、电磁环境控制、系统集成和试验能力6大方面实现创新突破。
  
  这样一段评价,是国家电网公司联合科研、设计、制造、高校等100余家单位连续几年奋斗,攻克一项项世界级难题换来的。
  
  项目第二完成人、公司交流建设部副主任陈维江说,研发特高压交流输电技术,既面临高电压、强电流的电磁与绝缘技术世界级挑战,又面临重污秽、高海拔的严酷自然环境影响,创新难度极大。
  
  以电磁环境控制为例。电磁环境包括工频电场、工频磁场以及由电场导致的可听噪声和无线电干扰。特高压的电压、电流强度远大于500千伏,意味着电磁环境更复杂;加上特高压线路、变电站构成的多导体系统结构复杂、尺度大,进一步加大了电磁环境控制难度。
  
  科研人员通过建立特高压复杂多导体系统模型,首次开展全场域电场分析,提出了导线布置方案、线路对邻近输油输气管道的电磁影响防护措施。这些创新工作,使特高压工程的电磁环境控制水平与常规500千伏工程相当。
  
  相关资料显示,工程项目在电压控制上的创新研究,在国际上首次实现了特高压系统电压优化控制;在外绝缘配置上的创新,在世界上首次实现了复杂环境下特高压系统外绝缘优化配置,确保线路铁塔重量降低64%、造价降低60%;在成套设备研制上的创新,改变了中国电气设备制造领域长期从发达国家“引进技术、消化吸收”的发展模式,首次实现了中国创造;电磁环境控制研究实现了特高压工程环境友好目标;系统集成研究形成了工程全套技术规范;试验能力研究形成了国际上可试参数最高的高电压、强电流试验检测能力,建立了完整的特高压试验研究体系。
  
  目前,试验示范工程共获专利授权279项,其中发明专利96项,出版技术专著13部,发表论文370余篇;建立7大类77项国家和行业标准,为推广特高压交流技术奠定了基础。
  
  “可以说,依托项目,我国电力科技和输变电装备制造水平大幅提升,创新能力显著增强,改变了我国输变电行业长期跟随西方发达国家发展的被动局面,确立了在高压输电领域的国际领先地位。”项目第三完成人、中国西电集团副总工程师宓传龙说。
  
  从行业跟随者变为引领者,这一为多少人所梦想着的事,首先在特高压技术领域实现。在突破的过程中,公司明确的科技发展战略、完善的科技创新体系发挥出巨大作用。
  
  电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用
  
  “电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用”项目获2009年度国家科技进步奖一等奖。
  
  “电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用”是可应用于电网规划、设计、运行多个专业领域的基础性研究项目。项目组8年攻关,研制出世界上首套可模拟规模达1000台发电机、1万条母线,可同时进行大电网动态仿真和局部电网快速电磁暂态过程仿真的大型电力系统实时仿真装置,为新的大型装备接入电网研究、电力系统事故分析、实际电网背景下的电气控制设备测试、电网运行和规划研究(特别是交直流混合输电大系统安全稳定运行及控制策略研究)等提供了工具,为电网安全运行作出了突出贡献。项目成果拥有自主知识产权,近3年累计销售收入3000万元,节省国家投资1亿元以上;预计进一步推广应用可节省国家投资10亿元以上。

  
 
  输电系统中灵活交流输电(可控串补)关键技术和推广应用
  
  “输电系统中灵活交流输电(可控串补)关键技术和推广应用”项目,被授予2008年度国家科学技术进步奖一等奖。
  
  以可控串补技术为代表的灵活交流输电技术,代表世界最先进输电技术的发展方向。它利用电力电子等先进手段提高电网输电能力、提升电网安全稳定水平,适用于220千伏、500千伏、750千伏和特高压等各电压等级电网。本项目的成功创新,有力推动了我国交流输电技术的创新进程和产业升级。截至2008年年底,我国自主研发的串补装置已在国内外25条输电线路上应用33套,总容量超过1087万千乏。因采用该技术节省投资约40亿元、节省线路走廊长达3200多千米。本项目成果在推广应用的短短4年间,国内市场占有率已超过50%。
  
  750kV交流输变电关键技术研究、设备研制及工程应用
  
  “750kV交流输变电关键技术研究、设备研制及工程应用”荣获2007年度国家科学技术进步奖一等奖。
  
  750千伏输电技术是长距离、大容量、经济高效输送电能的高端技术。该项目已申请专利78项,已获专利25项。其中,发明专利6项,实用新型专利17项,外观设计专利2项;另有53项专利已获受理。还形成了20项相关标准。
  
  应用研究成果建成的世界海拔最高、长度为140.7千米的750千伏输变电示范工程,设备国产化率达到了92%,通过了满负荷试验,运行安全可靠,被评为中国电力优质工程。该项目的研究与实施,标志我国输变电系统的科研、试验、施工和装备制造技术达到了国际先进水平。
  
  750项目的关键技术全部为自主研发完成,节省技术引进费约1.3亿美元。后续750千伏工程规划投资达639亿元,全部采用国产设备,将为我国电网和装备制造业带来巨大经济效益。随着电网的升级,供电可靠性不断提高,正推动着国民经济又好又快发展,带来了巨大社会效益。同时,将为我国电网和装备制造业带来巨大经济效益。

  


 
  新能源与储能运行控制国家重点实验室
  
  新能源与储能运行控制国家重点实验室:拥有30个风电机组试验机位,是世界上唯一具备风电机组全部性能试验和风光储联合运行技术研究的试验基地。近5年来累计获得国家科技进步奖3项,主持和参与制定国际标准21项、国家和行业标准32项。
  
  电网安全与节能国家重点实验室
  
  电网安全与节能国家重点实验室:以电网安全与节能为重点,深入开展电力系统仿真分析与规划技术、大电网安全运行及控制技术、电力电子及输配电节能、电网安全运行及其自动化等方向的研究工作。
  
  先进输电技术国家重点实验室
  
  先进输电技术国家重点实验室:涵盖控制、装备、试验、器件和材料五大研究方向,取得了丰硕成果:灵活交流输电技术成果已全面占领国内并打入国际市场;特高压直流输电技术成果彻底打破国外对直流核心装备的垄断;柔性直流输电技术成果成功应用于世界首个五端柔直工程,实现国际引领。
  
  电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室
  
  电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室:拥有国际最大的综合人工气候室、精度达0.001度极轨卫星数据接收系统、户外自然灾害试验场等世界领先的研究条件,人才结构合理。实验室成果居国际领先水平,防冰减灾技术成果获国家科技进步奖一等奖。
  
  电网环境保护国家重点实验室
  
  电网环境保护国家重点实验室:攻克了三峡工程船闸电磁干扰、特高压交流输电技术电磁环境控制等一系列核心技术,综合科研能力处于国内领先、国际先进水平。近五年,共制订、修订标准40多项,获得国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项,省部级奖20项。
  
  智能电网保护和运行控制国家重点实验室
  
  智能电网保护和运行控制国家重点实验室:在基础理论研究、关键技术攻关和应用技术推广等方面拥有领先优势,形成了行业内最强大的全产业链能力,获国家科技进步奖一等奖1项、二等奖3项,拥有2位中国工程院院士。
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