深入學習貫徹黨的二十大精神加快推進電力裝備科技自立自強（上）

／ 機械工業(yè)北京電工技術經(jīng)濟研究所 亢榮 ／

電工行業(yè)覆蓋國民經(jīng)濟分類4個大類，10個中類，41個小類，產品涉及發(fā)電到輸變電設備再到用電等多個領域。隨著我國經(jīng)濟進入新常態(tài)和新發(fā)展理念的全面推行，高投入、高消耗、高污染、低效益的電力裝備粗放型發(fā)展路子已走到了歷史盡頭，產業(yè)轉型顯得更加緊迫。

科技立則民族立，科技強則國家強。當今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個關鍵變量。加快實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強，以國家戰(zhàn)略需求為導向，集聚力量進行原創(chuàng)性引領性科技攻關，堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)。

黨的十八大以來，我國電力行業(yè)以“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略為根本指引，發(fā)力求解清潔低碳和安全保供課題，交出了一份碩果累累的發(fā)展答卷。這十年，我國能源綠色低碳轉型取得重要進展，供給能力和質量顯著提升，產業(yè)結構持續(xù)優(yōu)化，產業(yè)鏈供應鏈穩(wěn)定性不斷提高，發(fā)電設備制造取得舉世矚目的成績，具備1.4億千瓦以上的年生產能力（不含光伏設備），輸變電設備特高壓工程累計線路長度從2016年的1.7萬公里快速提升至2021年的4.6萬公里。可再生能源裝機規(guī)模和煤電超低排放機組規(guī)模均超10億千瓦，“綠水青山就是金山銀山”的理念深入人心。

電工行業(yè)覆蓋國民經(jīng)濟分類4個大類，10個中類，41個小類，產品涉及發(fā)電到輸變電設備再到用電等多個領域。隨著我國經(jīng)濟進入新常態(tài)和新發(fā)展理念的全面推行，高投入、高消耗、高污染、低效益的電力裝備粗放型發(fā)展路子已走到了歷史盡頭，產業(yè)轉型顯得更加緊迫。

一些關鍵核心技術、標準、基礎材料仍掌握在發(fā)達國家手中，部分重要關鍵裝備還依賴國外引進，國際知名電工裝備品牌建設不夠，產業(yè)轉型之路雖然已經(jīng)走過滾石上山、爬坡過坎的關鍵階段，但依然是任重道遠，未來如何取得關鍵性領域重大突破，進一步縮小同國際先進水平的差距，顯然是無法回避的重大挑戰(zhàn)。

本文以圍繞黨的二十大報告，從以下三個方面，涉及電力裝備，總結成功經(jīng)驗，分析面臨的問題，提出下一步舉措及建議。

一、實施產業(yè)基礎再造工程、重大技術裝備攻關工程

（一）發(fā)電設備

（1）煤電裝備

技術創(chuàng)新助力我國發(fā)電設備技術水平實現(xiàn)大跨越，發(fā)電技術研發(fā)和裝備制造水平邁上新臺階。截至2021年底，我國煤電裝機規(guī)模超過11億千瓦，占我國電力總裝機的46.7%。截至2022年9月，全國供電煤耗率已降至304.2克/千瓦時。

我國先進超超臨界煤電機組數(shù)量、裝機容量均居世界第一，關鍵設備生產制造均可立足國內。百萬千瓦級空冷發(fā)電機組、大型循環(huán)流化床發(fā)電技術世界領先，多臺超超臨界二次再熱煤電機組相繼投產。以哈電集團、東方電氣、上海電氣為代表的煤電裝備制造業(yè)年生產能力超過1億千瓦。

我國是世界上循環(huán)流化床鍋爐裝機容量最多的國家，大型循環(huán)流化床（CFB）鍋爐生產能力和技術水平世界領先。2012年至2022年9月，國內企業(yè)已設計制造出30萬千瓦級以上CFB鍋爐93臺。

下一步：煤電裝備技術創(chuàng)新主要聚焦進一步提升效率、提升靈活性和減少排放3大目標，重點包括8個方向：

在提升效率方面，包括老舊煤電機組高效靈活性改造、更高參數(shù)（650~700℃）超超臨界發(fā)電和超臨界CO2發(fā)電三個技術方向。

在提升靈活性方面，包括數(shù)字化智能化燃煤發(fā)電、抽水蓄能發(fā)電兩個方向。

在減排降碳方面，包括高效超低排放循環(huán)流化床（CFB）發(fā)電、燃煤耦合生物質發(fā)電、整體煤氣化燃料電池發(fā)電三個方向。

（2）氣電

截至2021年底，我國氣電裝機容量9972萬千瓦，占我國電力總裝機的4.2%。

我國已經(jīng)掌握了高溫透平葉片、壓氣機、燃燒室、高溫涂層等關鍵核心技術，實現(xiàn)了核心技術從無到有的轉變。大部分部件可在國內制造，本地化率已達85%，并成功自主研制了國內首臺F級50兆瓦重型燃機，于2020年實現(xiàn)滿負荷穩(wěn)定運行。

我國重型燃氣輪機還沒有形成自主的設計體系，熱部件仍然依賴進口，維修服務依靠國外，自主控制保護系統(tǒng)尚未得到廣泛驗證；中小型燃氣輪機產品設計經(jīng)驗不足，設備還沒有形成系列化，工業(yè)領域應用經(jīng)驗積累不夠，低排放燃燒室、多種燃料燃燒室等技術還在研發(fā)中，面對我國能源電力領域的廣泛需求還有一定差距。

下一步，燃氣輪機裝備技術創(chuàng)新重點包括三個方面：一是燃氣輪機非常規(guī)燃料燃燒技術，開展合成氣、高爐煤氣、伴生氣等低熱值氣燃燒器、輕柴油和天然氣雙燃料燃燒器和摻氫燃機攻關；二是突破中小型驅動燃機設計和制造技術，研發(fā)分布式能源系列燃機，完善關鍵部件和整機的試驗驗證能力，推進中小型燃機示范應用；三是重型燃氣輪機關鍵技術，突破重型燃氣輪機自主設計、燃燒室、透平熱端部件、控制系統(tǒng)、壽命評估及運維檢修服務等關鍵瓶頸技術，研制具有完全自主知識產權的300兆瓦等級的 F 級燃氣輪機，開展運維檢修服務創(chuàng)新示范及工程驗證。

（3）水電

（a）常規(guī)水電

截至2021年底，中國水電總裝機容量達到3.91億千瓦，占可開發(fā)總量的57%，抽蓄在運裝機容量約3600萬千瓦，全國新增水電并網(wǎng)容量2349萬千瓦，為“十三五”以來歷年之最。

我國水電設備經(jīng)過引進再創(chuàng)新，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，并依托國家重大工程具備了自主研制大型水電機組的能力。我國混流式、軸流轉槳式和燈泡貫流式水電機組的設計制造水平已達到世界先進水平，已經(jīng)實現(xiàn)了中低水頭百萬級巨型混流式水電機組的自主研發(fā)和生產制造。白鶴灘水電站1000兆瓦水電機組，是世界上單機容量最大的水電機組，在機組設備研制、設計、制造、材料等領域推動了我國特大型水電設備設計制造技術的全面發(fā)展。2020年10月17日，由東方電氣集團東方電機有限公司研制的國內最高水頭抽水蓄能電站——浙江長龍山抽水蓄能電站首臺機組轉子順利吊裝就位，該機組的設計開發(fā)難度屬世界最高等級，挑戰(zhàn)抽水蓄能技術研發(fā)的極限，其中最高水頭達到756米。2020年6月，哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司自主研制的陽江抽水蓄能機組核心部件——首臺座環(huán)蝸殼成功發(fā)運，標志著國內單機容量最大的400兆瓦、700米超高水頭段的抽水蓄能機組研制取得階段性成果，為后續(xù)產品順利制造提供了寶貴經(jīng)驗。

從水電發(fā)展來看，從國家能源局印發(fā)的《2022年能源工作指導意見》來看，下一步水電重點是有序推進雅魯藏布江下游以及金沙江旭龍、雅礱江孟底溝、黃河羊曲等水電站開發(fā)建設，對已建、在建水電站增容改造，充分發(fā)揮水電支撐風電、光伏規(guī)模化開發(fā)的調節(jié)作用。

水電技術裝備發(fā)展的下一步重點：雅下水電開發(fā)單機70~90萬千瓦、700~1000米水頭的沖擊式水電機組做技術儲備。另外，水電裝備需要圍繞已建、在建水電站的增容提效、調節(jié)能力提升等開展研發(fā)和技術準備。

在水能發(fā)電技術來看，國家能源局、科學技術部2022年4月，聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》列出了3項重點任務：藏東南水電開發(fā)關鍵技術；水電基地可再生能源多能互補協(xié)同開發(fā)運行關鍵技術；水電工程健康診斷、升級改造和災害防控技術。

（b）抽水蓄能裝備

下一步重點是圍繞大容量、高水頭、可變速抽蓄成套和關鍵設備開展攻關，突破變速電機勵磁、軸承等關鍵零部件瓶頸。

（二）輸變電設備

截至2021年底，我國已建成投運33條特高壓線路。其中，15條交流特高壓，18條直流特高壓。特高壓工程累計線路長度從2016年的1.7萬公里快速提升至2021年的4.6萬公里，年復合增長率超過10%。

我國輸變電設備制造業(yè)通過技術引進及合作生產，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，三峽輸變電工程的國產化制造，徹底結束了我國重大輸變電設備依賴進口的歷史，全面掌握了1000千伏交流、±1100千伏直流及以下等級的輸電技術，輸電裝備技術水平、設備規(guī)模、試驗能力等均領先世界。具備1000千伏特高壓變壓器、320兆乏及以下容量系列電抗器、特高壓氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）、特高壓氣體絕緣金屬封閉母線（GIL）（除高容差觸頭外）、特高壓串聯(lián)補償裝置等特高壓交流輸變電裝備研制能力；特大功率晶閘管器件、±1100千伏換流閥、換流變壓器及其關鍵零部件、特高壓直流輸電控制保護系統(tǒng)等特高壓直流輸變電裝備研制能力。同時在多端柔性直流輸電、異步聯(lián)網(wǎng)直流輸電等領域，裝備制造企業(yè)依托示范工程，自主攻關了一批如換流閥、直流斷路器核心裝備研制?？傮w看來，我國特高壓技術與設備制造領域現(xiàn)已形成了功能齊全、綜合指標居世界領先水平的實驗研究體系。

在電網(wǎng)投資方面，國家電網(wǎng)2022年度工作會議上，國家電網(wǎng)公司董事長辛保安指出，2022年國家電網(wǎng)發(fā)展總投入目標為5795億元，其中，計劃電網(wǎng)投資5012億元。明確提到，要高質量推進白鶴灘-浙江特高壓直流、川藏鐵路施工供電二期等重點工程建設。年內建成投運白鶴灘-江蘇、荊門-武漢等特高壓以及閩粵聯(lián)網(wǎng)、500千伏雄安東等重點工程。因地制宜推進地區(qū)網(wǎng)架優(yōu)化和配電網(wǎng)建設改造，建設堅強智能城市配電網(wǎng)，實施農網(wǎng)鞏固提升工程，加快新型電力系統(tǒng)示范區(qū)建設。

從行業(yè)當前發(fā)展來看，輸變電設備下一步重點放在以下幾個方面：一是戰(zhàn)略性、前瞻性輸變電設備核心技術攻關，支撐建設適應大規(guī)?？稍偕茉春头植际诫娫从押貌⒕W(wǎng)、源網(wǎng)荷雙向互動、智能高效的先進電網(wǎng)；二是強化短板技術攻關，推進關鍵核心部件國產化替代，保障產業(yè)鏈安全；三是加強數(shù)字技術融合，推動輸變電設備數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型。

（三）新能源與新型電力系統(tǒng)裝備

（1）核電

截至2021年底，全國核電裝機容量5326萬千瓦，比上年增長6.8%，占我國電力總裝機的2.2%，發(fā)電量4075億千瓦時，占全國發(fā)電量的4.9%。

截至2021年底，我國商運核電機組達到51臺，總裝機容量為5327.5萬千瓦，僅次于美國、法國，位列全球第三，核電總裝機容量占全國電力裝機總量的2.27%；在建核電機組裝機容量十余年保持全球第一。

“華龍一號”國內外首堆——福建福清核電5號機組標志著我國在三代核電技術領域躋身世界前列，成為繼美國、法國、俄羅斯等國家之后，真正掌握自主三代核電技術的國家，我國核電技術水平和綜合實力已躋身世界第一方陣。石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程——全球首個并網(wǎng)發(fā)電的第四代高溫氣冷堆核電項目，標志著我國成為世界少數(shù)幾個掌握第四代核能技術的國家之一，意味著在該領域我國成為世界核電技術的領跑者。大型先進壓水堆重大科技專項“國和一號”示范工程建設進展順利，示范快堆1、2號機組于2017年、2020年先后開工建設，多功能模塊化小型堆“玲瓏一號”示范工程開工建設，陸上小型壓水堆及海洋核動力平臺的研發(fā)持續(xù)開展，液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆工程建設正在穩(wěn)步推進，鉛基快堆等研發(fā)取得重要進展。在聚變堆研發(fā)方面，世界首個全超導大型托卡馬克裝置東方超環(huán)（EAST）不斷刷新在一億度超高溫度下運行時間記錄，新一代“人造太陽”裝置中國環(huán)流器二號M（HL-2M）置建成并實現(xiàn)首次放電。

下一步工作將圍繞提升核電技術裝備水平及項目經(jīng)濟性方向，加強戰(zhàn)略性、前瞻性核能技術創(chuàng)新關鍵核心技術攻關方向，推進核能全產業(yè)鏈上下游可持續(xù)發(fā)展方向重點展開。

（2）風電

截至2021年底，風電裝機容量達3.3億千瓦，同比增長16.6%；其中，陸上風電3.0億千瓦，海上風電2639萬kW。裝機容量連續(xù)11年保持世界第一。

風電裝備制造通過自主研發(fā)、引進消化、吸收再創(chuàng)新等已形成較為完整的產業(yè)集群，從北方平原到南方高原山地、到潮間帶、海上實現(xiàn)了裝機范圍的全面覆蓋，現(xiàn)階段海上13.6兆瓦機組成功下線，陸上6.7兆瓦機組成功吊裝，大功率風電機組已逐漸成為市場主流。我國“三北”地區(qū)的陸上風電新建項目度電成本可以達到0.16元/千瓦時、中東南部區(qū)域可以達到0.34元/千瓦時，大部分新建陸上風電項目已經(jīng)具備平價上網(wǎng)的條件。

目前形成了葉片、機艙、齒輪箱、鋼結構件等完整產業(yè)鏈。發(fā)電機、齒輪箱、主軸、變槳偏航軸承、驅動電機等大型機械元件已實現(xiàn)國產化，國產變槳系統(tǒng)可靠性能逐漸提升，風電連續(xù)多年新增裝機居全球首位，成為全球第一風電大國。

下一步行業(yè)發(fā)展重點將放在裝備大型化發(fā)展、海上風電向深海遠海轉移以及退役風電機組循環(huán)利用這三個方向；除短板技術突破外，在技術創(chuàng)新方面，開展提升風電機組發(fā)電功率技術研發(fā)。

（3）光伏

2021年，我國光伏累計裝機量、新增裝機量、多晶硅產量、光伏組件產量，已分別連續(xù)7年、9年、11年、15年位居全球首位，國內累計裝機量從2012年底的650萬千瓦增至2022年9月的3.58億千瓦。光伏全產業(yè)鏈通過自主創(chuàng)新、降本增效，產業(yè)及服務體系已具成果，晶硅電池、薄膜電池最高轉換效率多次創(chuàng)造世界紀錄，量產單/多晶電池平均轉換效率分別達到22.8%和20.8%。我國光伏產業(yè)已實現(xiàn)每3年一次技術和產線升級迭代，多晶硅生產綜合電耗已降到66.5千瓦時/千克多晶硅，單爐致密占比為70%~80%；182毫米、210毫米大尺寸硅片正在逐步進入市場；組件主流功率超過450瓦，此外在晶硅電池技術方面領先全球，鈣鈦礦、有機電池等實驗室效率也在世界前列，有機疊層電池和薄膜電池保持著世界紀錄。從多晶硅、硅片、電池、組件主要制造環(huán)節(jié)，到漿料、背板、光伏支架、逆變器等原輔材與配套設備，我國已形成全球最完整的產業(yè)生態(tài)圈，并且供應鏈基本自主可控，總體看來，我國光伏引領著全球光伏技術進步。

“十四五”期間，光伏產業(yè)聚焦重點放在降本增效光伏電池技術、與其他可再生能源互補技術以及光伏回收再利用技術等。

（4）新型儲能

2021年底新型儲能累計裝機超過400萬千瓦，新型儲能的累計裝機規(guī)模為2540萬千瓦，同比增長67.7%，其中，鋰離子電池占據(jù)絕對主導地位，市場份額超過90%。新型儲能中，鋰離子電池和壓縮空氣均有10萬千瓦級項目并網(wǎng)運行，特別是后者，在2021年實現(xiàn)了跨越式增長，新增投運規(guī)模17萬千瓦，接近2020年底累計裝機規(guī)模的15倍 。

在能源轉型的背景下，推動儲能規(guī)?；l(fā)展，技術攻關和突破是關鍵，主要包括多元化技術、全過程安全技術、智慧調控技術、創(chuàng)新智慧調控技術等領域，加快核心技術自主化，提升新型儲能領域創(chuàng)新能力等。

（未完待續(xù)）