電力科技信息

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厲害了！電網(wǎng)體檢引入高科技X射線

10月31日，在合肥市220 kV竹溪變電站，工作人員成功對GIS電氣設(shè)備進(jìn)行X射線檢測，這是安徽電網(wǎng)首次運(yùn)用這種技術(shù)手段，對進(jìn)一步提高供電可靠性有著重要意義。

該技術(shù)基本原理與醫(yī)院體檢大致相同。運(yùn)行中的電力設(shè)備無需停電，工作人員只需在GIS檢測部位加裝平板探測器，通過控制器傳輸，數(shù)分鐘后，一張GIS內(nèi)部的清晰X射線圖就躍然電腦屏幕上。通過這張圖，工作人員可以直觀了解設(shè)備內(nèi)部情況。

這種電網(wǎng)高科技適用于目前幾乎所有的GIS電氣設(shè)備，在對電力用戶無任何影響的情況下，設(shè)備就能順利進(jìn)行全面的“體檢”。以這種“黑科技”為代表，近年來，合肥供電公司革新生產(chǎn)手段、推行工廠化“大檢修”新模式、引進(jìn)先進(jìn)檢測技術(shù)，這一系列工作的全面開展使得合肥市用戶平均停電時間較2014年下降高達(dá)51.7%，城市電網(wǎng)供電可靠率由2014年的99.920%提升至99.962%。

來源：合肥日報

南海島礁“充電寶”來啦！首個海上核反應(yīng)堆將建成

此前，為促進(jìn)海洋核動力裝備產(chǎn)業(yè)化，中國核電、上海電氣等5家企業(yè)擬共同出資10億元，于8月份在上海成立中核海洋核動力發(fā)展有限公司（暫定名）。隨后，多家外媒紛紛予以報道和解讀，稱“中國擬斥資10億，為南海島礁打造‘充電寶’”，分析認(rèn)為中國展現(xiàn)其增強(qiáng)海上核能力的雄心，該重大項目可能成為南海浮動核電站的孵化器。時隔近3個月，該項目進(jìn)展的如何了？英國路透社10月31日發(fā)表一篇題為“中國接近完成首個海上核反應(yīng)堆”的文章，文章援引有關(guān)技術(shù)人員透露，中國第一座海上浮動核電站即將建設(shè)完成。

在10月召開的一次會議上，中國船舶重工集團(tuán)的技術(shù)人員張乃亮稱，中國的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)“十分成熟”，并表示將在2020年前完成準(zhǔn)備工作，并且將在渤海鉆探基地進(jìn)行第一次測試。

報道稱，測試工作由CSIC（中國船舶重工集團(tuán)）、CNOOC（中國海油），以及CNNC（中國核工業(yè)集團(tuán)）和CGN（中國廣核集團(tuán)）的調(diào)查團(tuán)隊共同完成。

報道分析稱，通過建設(shè)海上浮動核電站，中國不僅可以開發(fā)新市場，還可以對南海的諸島以及石油、天然氣的開發(fā)提供穩(wěn)定的電力補(bǔ)給，進(jìn)而助力中國“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略。

中方曾在此前關(guān)于成立中核海洋核動力發(fā)展有限公司的公告中稱，新公司的設(shè)立符合國家“建設(shè)海洋強(qiáng)國”和“一帶一路”重要戰(zhàn)略，有助于推動船舶核動力軍民融合發(fā)展，有利于多元產(chǎn)業(yè)合作，整合資源，促進(jìn)公司未來經(jīng)濟(jì)增長。根據(jù)公司章程，中核海洋核動力發(fā)展有限公司的經(jīng)營范圍包括海洋核動力裝備開發(fā)、建造、運(yùn)營和管理，生產(chǎn)、銷售電力、熱力、淡化水及相關(guān)產(chǎn)品等等，經(jīng)營期限為60年。

中核集團(tuán)官方微信也曾發(fā)表一篇題為“深度能源觀察：我國將在南海島礁建造20座海上核電站”的文章，隨著中國海上民用核動力技術(shù)成熟，中國正在全力建造海上核動力平臺及破冰船。中船重工未來將批量建造近20座海洋核動力平臺。

據(jù)悉，海洋核動力平臺是海上移動式小型核電站，是小型核反應(yīng)堆與船舶工程的有機(jī)結(jié)合，可為海洋石油開采和偏遠(yuǎn)島嶼提供安全、有效的能源供給，也可用于大功率船舶和海水淡化領(lǐng)域。

海洋核動力平臺將為中國南沙島礁提供能源保障及淡水保障。長期以來，由于電力供應(yīng)問題，南沙島礁駐島官兵淡水供應(yīng)得不到保障，只能通過小船往島嶼上送桶裝水，遇上極端海上天氣，可能官兵們就得依靠雨水生活。因為缺少淡水，官兵們可能很長時間不能洗澡。

海洋核動力平臺的建造將支撐起中國對南海地區(qū)進(jìn)行實際控制、商業(yè)開發(fā)的能力。預(yù)計，未來，得益于南海電力和能源系統(tǒng)建設(shè)力度加強(qiáng)，中國將加快南海地區(qū)的商業(yè)開發(fā)。

來源：央廣軍事

風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件葉片檢測新技術(shù)問世

據(jù)最新預(yù)測，到2030年全球風(fēng)電總產(chǎn)能將達(dá)到2 110 GW，占電力總供應(yīng)量的20%。因此，需要效率更高、更可靠、壽命更長的風(fēng)電機(jī)組。葉片是風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一，其造價占整機(jī)造價的15%～20%，同時，葉片也是風(fēng)電機(jī)組中最容易受到損傷的部件之一。一旦受損，常額外造成數(shù)百萬元的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，風(fēng)電葉片的故障源頭有3個：原材料問題；制造或者工藝缺陷；設(shè)計因素。而就故障種類來看，則是以結(jié)構(gòu)脫落占主體。

“風(fēng)電機(jī)組葉片運(yùn)轉(zhuǎn)5年左右，起到外固合保護(hù)作用的膠衣已被風(fēng)沙抽磨至最低固合力點(diǎn)，原始葉片粘合縫從外觀上已清晰可見，此時葉片完全依靠內(nèi)粘合來運(yùn)轉(zhuǎn)。由于原始葉片彎曲、扭曲的內(nèi)粘合受粘合面不均勻、受力點(diǎn)不均，風(fēng)電機(jī)組的每一次彎曲、扭曲和自振，都可能造成葉片的內(nèi)粘合縫處自然開裂。尤其是葉片的迎風(fēng)面葉脊處，是葉片受損最嚴(yán)重的部位，自然開裂率最高?！币晃伙L(fēng)電場運(yùn)維人員表示，“如果風(fēng)場巡視未發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象，風(fēng)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，葉片折斷、摔落現(xiàn)象極有可能發(fā)生，造成嚴(yán)重事故。”

對于風(fēng)電葉片故障來說，最好的運(yùn)維方式就是提前預(yù)防。這不僅體現(xiàn)在風(fēng)場后期的定檢、巡檢，更重要的是要在葉片的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)就要杜絕原材料的缺陷。

德國弗勞恩霍夫應(yīng)用IAF（固體物理研究所）日前開發(fā)了1個用于葉片材料質(zhì)量控制的掃描檢測裝置，就可以更好地為葉片材料把關(guān)。

據(jù)介紹，該裝置具有3個方面特點(diǎn)：

（1）可以檢測識別復(fù)合材料的缺陷。

在葉片制造中，需將近百層玻璃纖維有序?qū)盈B，層間多用環(huán)氧樹脂粘接。質(zhì)控難點(diǎn)在于，在粘接之前，玻璃纖維層要保持平整光滑、沒有起伏。采用紅外熱成像儀可進(jìn)行大面積表面檢測，而IAF研制的裝置則可以更精確地進(jìn)行深層檢測，且可用于檢測超聲方法不適用的部位。

（2）橫截面檢測精度達(dá)到毫米級。

材料掃描器的核心是一個高頻率的雷達(dá)，專用軟件可將發(fā)送和接收信號處理為可視化結(jié)果，從而能夠識別葉片橫截面毫米范圍內(nèi)的缺陷，比傳統(tǒng)方法更準(zhǔn)確。這個雷達(dá)模塊采用砷化銦鎵半導(dǎo)體技術(shù)，重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，體積只有香煙盒大小，可通過互聯(lián)網(wǎng)輸出測量情況。

（3）通過縮短停機(jī)時間，降低維護(hù)成本。

目前，主要通過專家敲擊來判斷葉片是否受損。用這種自動化的雷達(dá)技術(shù)輔助，可以顯著減少停機(jī)時間，從而節(jié)約開支，尤其適用于人工維護(hù)難度大、耗時費(fèi)力的海上風(fēng)電機(jī)組。據(jù)稱，這種雷達(dá)掃描裝置同樣可以用于采用輕型復(fù)合材料的波音787、空客A350等新型飛機(jī)制造的檢測中。

來源：中國檢測網(wǎng)

我國重大水電裝備制造迎來歷史性跨越國產(chǎn)百萬千瓦機(jī)組領(lǐng)跑世界水電

預(yù)計2022年底投產(chǎn)的世界最大在建水電工程白鶴灘水電站，將首次采用100萬kW的水輪發(fā)電機(jī)組，并首次全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。“兩個首次”意味著，我國重大水電裝備制造將迎來歷史性跨越，“中國水電”引領(lǐng)世界水電發(fā)展。

資料顯示，在三峽工程之前，我國尚不具備制造35萬kW以上水電機(jī)組的能力。但20多年來，從三峽工程的單機(jī)70萬kW，到向家壩電站的80萬kW，再到如今白鶴灘電站“沖刺”100萬kW，中國水電裝備從跟隨到超越，現(xiàn)在實現(xiàn)全面引領(lǐng)。

“我們走了一條‘市場換技術(shù)’的道路。在三峽左岸開發(fā)階段，中國三峽集團(tuán)要求國際設(shè)備廠商簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，國外企業(yè)必須與中國企業(yè)聯(lián)合設(shè)計、合作制造，并具體明確中國企業(yè)總分包的比例，由三峽集團(tuán)向企業(yè)總分包支付技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)。”中國三峽集團(tuán)機(jī)電局有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，三峽集團(tuán)提出自己的技術(shù)需求，與設(shè)備企業(yè)聯(lián)合組成技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊，聯(lián)合攻克了多項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)70萬kW裝備國產(chǎn)化，形成了水電行業(yè)的“三峽模式”。

20多年來，三峽集團(tuán)和哈爾濱電氣集團(tuán)、東方電氣集團(tuán)攜手，依托三峽工程和金沙江溪洛渡、向家壩電站等重大項目，創(chuàng)造了一條獨(dú)具特色的“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”的成功之路，取得了我國70萬kW機(jī)組從無到有的歷史性突破，并推動我國重大水電裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型升級。

坐落于川滇交界處金沙江下游的向家壩電站，是目前世界上已投運(yùn)單機(jī)容量最大的水電站。到9月22日，電站投運(yùn)5年來已累計生產(chǎn)清潔水電1 369億kWh，為國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展注入了強(qiáng)勁的“綠色”動力。

從向家壩發(fā)電廠獲悉，8臺80萬kW機(jī)組中，有4臺由哈電設(shè)計、制造，全部實現(xiàn)“首穩(wěn)百日”，表明在這一領(lǐng)域國內(nèi)廠家的研發(fā)制造能力已處于國際“第一梯隊”，也為我國自主生產(chǎn)制造更大容量機(jī)組奠定了基礎(chǔ)。

然而，從80萬kW跨越到100萬kW并非易事。80萬kW的水輪發(fā)電機(jī)高達(dá)5層樓，旋轉(zhuǎn)部分重達(dá)3 000多t，但它有數(shù)萬個部件，一些指標(biāo)要以0.01 mm的精度來考量——那僅僅是1根頭發(fā)絲直徑的1/6?！跋啾戎?，百萬千瓦機(jī)組的技術(shù)難度和復(fù)雜性更是史無前例的?！眳⑴c百萬千瓦機(jī)組研發(fā)的東方電機(jī)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說，百萬千瓦機(jī)組的設(shè)計制造已超出了現(xiàn)有的技術(shù)水平和規(guī)范，是中國水電向世界水電“無人區(qū)”的一次探索。

對此，白鶴灘水電站的業(yè)主方中國三峽集團(tuán)，組織國內(nèi)設(shè)計院及機(jī)組廠家開展了百萬千瓦機(jī)組的全面研究工作，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)。經(jīng)過近8年努力，國內(nèi)有關(guān)企業(yè)相繼完成了100萬kW級大型混流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)、水力開發(fā)、發(fā)電機(jī)通風(fēng)模擬試驗、局部通風(fēng)及溫升模擬試驗、推力軸承、絕緣技術(shù)及機(jī)組總體設(shè)計等科研攻關(guān)。

“水輪機(jī)模型同臺對比試驗表明，國產(chǎn)百萬千瓦機(jī)組與國際廠商產(chǎn)品相比性能相當(dāng)，部分指標(biāo)甚至優(yōu)于國外廠商。”中國三峽集團(tuán)機(jī)電工程局局長張成平對記者說。

中國三峽集團(tuán)董事長盧純表示，在全球水電發(fā)展進(jìn)入新階段背景下，三峽集團(tuán)正與東電、哈電等國內(nèi)外裝備制造企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，建立平等合作、互利共贏模式，為中國水電裝備制造“走出去”創(chuàng)造良好條件，共同推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、打造世界品牌，在海外平臺實現(xiàn)中國水電、中國裝備制造的第二次飛躍。

北極星電力網(wǎng)新聞中心

國內(nèi)聚合物太陽能電池取得重大突破

11月2日，中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心與科睿唯安公司聯(lián)合向全球發(fā)布了《2017研究前沿》報告和《2017研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》報告。報告顯示，中國在25個研究前沿領(lǐng)域表現(xiàn)卓越，約占18%。其中，中國在植物基因組編輯技術(shù)、華北克拉通、聚合物太陽能電池、粲物理等前沿主題做出了突出貢獻(xiàn)。

現(xiàn)如今，能源問題已經(jīng)成為全球關(guān)注的共同話題，各國也在不斷嘗試和發(fā)展新能源及再生能源，如太陽能、地?zé)崮?、潮汐能、核聚變能等。其中，太陽能作為新能源的一種，由于技術(shù)相對成熟，廣受各國青睞，而中國已經(jīng)成為全球最主要的太陽能市場。因此，今天就來說說此次入選《2017研究前沿》的聚合物太陽能電池。

（1）聚合物太陽能電池原理。

聚合物太陽能電池基本原理是利用光入射到半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)或金屬半導(dǎo)體界面附近產(chǎn)生的光生伏打效應(yīng)。光生伏打效應(yīng)是光激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對-激子被各種因素引起的景點(diǎn)勢能分離產(chǎn)生的電動勢的現(xiàn)象。

當(dāng)光子入射到光敏材料時，光敏材料被激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴對，在太陽能電池內(nèi)建電場的作用下分離和傳輸，然后被各自的電極收集。在電荷傳輸?shù)倪^程中，電子向陰極移動，空穴向陽極移動，如果將器件的外部用導(dǎo)線連接起來，這樣在器件的內(nèi)部和外部就形成了電流。

作為關(guān)鍵器件，聚合物太陽能電池性能參數(shù)直接決定了其應(yīng)用領(lǐng)域。為此，各國研究人員在其性能改進(jìn)方面投入了大量研究，包括改善光吸收、提高遷移率、新型材料及理論探索等。

（2）聚合物太陽能電池發(fā)展歷程。

1977年，艾倫·黑格等3位科學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)碘摻雜可使聚乙炔的電導(dǎo)率提高上千萬倍，即在一定的條件下，聚合物可以像金屬一樣導(dǎo)電，從而開創(chuàng)了一個全新的應(yīng)用領(lǐng)域，并因此獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎。

1982年，溫伯格等人通過研究聚乙烯的光伏性質(zhì)，制造出了第1個具有真正意義的太陽能電池，當(dāng)時轉(zhuǎn)換效率僅為（3%～10%）。隨后，哥勒尼斯等人制作了聚噻吩太陽能電池，但都沒有突破轉(zhuǎn)化率問題。

1992年，薩利奇夫奇等人發(fā)現(xiàn)2-甲氧基-5-（2-乙基-乙氧基）-1， 4-苯乙炔（MEH-PPV）與C60復(fù)合體系中存在快速光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，隨之共軛聚合物/C60復(fù)合體系在太陽電池中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。

2004年，Alam等人利用MEH-PPV為電子供體，BBL為電子受體制作的純聚合物雙層太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到4.6%，這在當(dāng)時也是最好紀(jì)錄。

2005年，Heeger課題組采用新穎的器件制作方法，制作出的聚（3-已基噻吩）P3HT與PCBM（富樂烯衍生物）摻混的本體異質(zhì)結(jié)電池薄膜經(jīng)150℃退火后，所得電池器件轉(zhuǎn)換效率高達(dá)5%。

（3）國內(nèi)聚合物太陽能電池新進(jìn)展。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室侯劍輝課題組研究人員持續(xù)圍繞疊層有機(jī)光伏電池關(guān)鍵材料和器件制備開展了大量研究。研究人員圍繞基于聚合物-富勒烯的有機(jī)光伏電池，系統(tǒng)優(yōu)化了寬帶隙和窄帶隙的光伏活性層材料以及相應(yīng)的疊層器件制備方法，在2015年和2016年分別實現(xiàn)了10%和11%的光伏效率，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室鄭慶東課題組首次將不對稱茚并噻吩作為構(gòu)筑單元用于系列新型聚合物太陽能電池材料的設(shè)計與合成?；谒铣傻木酆衔锊牧?，該團(tuán)隊成功制備了9.14%的高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。

來源：人民日報