南方電網(wǎng)：瞄準(zhǔn)前沿技術(shù) 鍛造電力重器

2022年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出，“加快新能源、人工智能、生物制造、綠色低碳、量子計(jì)算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣”。近年來(lái)，中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱：南方電網(wǎng)公司）深化落實(shí)國(guó)家能源科技重大戰(zhàn)略部署，重點(diǎn)瞄準(zhǔn)能源電力前沿引領(lǐng)技術(shù)，聚焦數(shù)字電網(wǎng)、柔性構(gòu)網(wǎng)、人工智能、新型儲(chǔ)能等領(lǐng)域，加大前沿技術(shù)攻關(guān)，舉全網(wǎng)之力，為國(guó)鍛造“電力重器”。2024年7月，南方電網(wǎng)公司發(fā)布《關(guān)于組織開(kāi)展公司科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方向?qū)嵤┓桨妇幹乒ぷ鞯耐ㄖ?，聚焦無(wú)線電通信、量子精密測(cè)量、電力機(jī)器人等35個(gè)戰(zhàn)略技術(shù)方向，推動(dòng)前沿領(lǐng)域理論和技術(shù)創(chuàng)新。南方電網(wǎng)公司一路砥礪奮進(jìn)，在探索量子技術(shù)、具身智能、新型儲(chǔ)能等前沿技術(shù)方面取得了亮眼成果，技術(shù)創(chuàng)新范式儼然成形。

攻關(guān)量子技術(shù)，開(kāi)辟電力設(shè)備創(chuàng)新賽道

行業(yè)發(fā)展的“燃眉之急”，亟須前沿科技創(chuàng)新成果紓解。以精準(zhǔn)的業(yè)務(wù)需求痛點(diǎn)，作為前沿技術(shù)研發(fā)的靶點(diǎn)，成為近年來(lái)南方電網(wǎng)公司加速前沿技術(shù)攻關(guān)的重要路徑。

2023年12月，南方電網(wǎng)公司積極響應(yīng)國(guó)家發(fā)展量子科技號(hào)召，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等多家外部單位，依托國(guó)家重大項(xiàng)目“寬溫域高精度量子電流敏感元件及傳感器”，率先向量子電流傳感器發(fā)起攻關(guān)。項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用鉆石系綜氮一空位（NV）色心磁測(cè)量技術(shù)，充分利用金剛石內(nèi)部獨(dú)特的量子特性，通過(guò)檢測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)非接觸電流測(cè)量，并針對(duì)電力系統(tǒng)寬溫域、強(qiáng)電磁場(chǎng)、高電壓的復(fù)雜環(huán)境開(kāi)展工程化設(shè)計(jì)與改造。經(jīng)過(guò)一年的研制，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)掌握了全國(guó)產(chǎn)化鉆石系綜NV色心材料的制備技術(shù)，并基于鉆石系綜NV色心的磁測(cè)量系統(tǒng)，研制出世界范圍內(nèi)最小尺寸1立方厘米的量子電流傳感芯片用于電流測(cè)量。南方電網(wǎng)傳感科技（廣東）有限公司先進(jìn)傳感研究中心研究員呂前程介紹：“該傳感器是世界首個(gè)可以應(yīng)用到±800 千伏特高壓直流輸電線路的量子電流傳感器，解決了傳感器在電網(wǎng)強(qiáng)磁高壓環(huán)境下的非侵入電流測(cè)量技術(shù)難題。\"

2025年4月，在昆柳龍直流工程廣西柳州換流站內(nèi)， ±800 千伏特高壓直流量子電流傳感器完成掛網(wǎng)試運(yùn)行?！傲孔蛹夹g(shù)能為電流測(cè)量提供新思路。”據(jù)呂前程介紹，通過(guò)調(diào)控和觀測(cè)微觀粒子系統(tǒng)，量子測(cè)量可以提升物理測(cè)量和信息獲取的精度、分辨率、穩(wěn)定度等性能指標(biāo)。相較于傳統(tǒng)電流傳感器測(cè)量精度不足、量程受限、抗干擾能力差等短板，量子傳感器在面對(duì)寬溫域、大量程的復(fù)雜電力應(yīng)用場(chǎng)景更具優(yōu)勢(shì)。

這僅僅是南方電網(wǎng)公司探索量子技術(shù)的冰山一角，關(guān)于量子傳感項(xiàng)目的研發(fā)還在持續(xù)精進(jìn)?！艾F(xiàn)有傳感器的調(diào)理電路不是一體化的，相當(dāng)于將各個(gè)模塊已有的成熟芯片組裝在一塊板卡電路上。這種非集成式的構(gòu)造，體積大、功耗高，響應(yīng)速度也會(huì)相對(duì)較慢?！辟F州電網(wǎng)電力科學(xué)研究院辛明勇說(shuō)。

在貴州電網(wǎng)電力科學(xué)研究院，量子電流敏感元件的閉環(huán)調(diào)理ASIC芯片技術(shù)也在同步加緊研發(fā)，研制的芯片將在0.1立方厘米內(nèi)實(shí)現(xiàn)多功能模塊的高度集成，實(shí)現(xiàn)芯片帶寬調(diào)頻范圍性能比國(guó)內(nèi)外同類芯片高 50% ，為量子電流傳感器的量程、帶寬等核心指標(biāo)提供有力支撐。目前，項(xiàng)自團(tuán)隊(duì)已完成調(diào)理芯片內(nèi)部數(shù)字電路、模擬電路和鎖相環(huán)、混頻器等獨(dú)立模塊的版圖設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證工作。辛明勇介紹：“2025年起，量子電流傳感器計(jì)劃在南方電網(wǎng)公司昆柳龍直流、新東直流等工程項(xiàng)目相繼投運(yùn)，將為芯片研發(fā)提供更多的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)反饋，進(jìn)一步指導(dǎo)調(diào)理芯片的突破性發(fā)展。\"

搶占具身智能前沿，拓展機(jī)器代人作業(yè)新領(lǐng)域

當(dāng)今世界已進(jìn)入大科學(xué)時(shí)代，緊跟具身智能等前沿技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，深度探索未來(lái)科技與能源行業(yè)的結(jié)合點(diǎn)，成為南方電網(wǎng)公司以科技創(chuàng)新尋求高質(zhì)量發(fā)展的主陣地。

人形機(jī)器人打開(kāi)柜門(mén)進(jìn)行箱體內(nèi)部檢查，手握紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度，在變電站巡視巡檢在南方電網(wǎng)，這些曾經(jīng)遙不可及的場(chǎng)景正在逐步變成現(xiàn)實(shí)。它們身高1.71米，擁有強(qiáng)壯的四肢、靈巧的雙手，“與其他形態(tài)的機(jī)器人相比，人形機(jī)器人具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。理想情境下，人能做的事情它也能順利完成?！睆V東電網(wǎng)機(jī)巡管理中心經(jīng)理張英說(shuō)，“因此，在復(fù)雜的電力作業(yè)場(chǎng)景下，人形機(jī)器人具有更好的通用性，能實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的機(jī)器代人。\"

近年來(lái)，以電機(jī)、電控、電池及具身智能為基礎(chǔ)的人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅猛。如何實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人在電力行業(yè)的深度應(yīng)用，是南方電網(wǎng)公司探索具身智能技術(shù)的重要課題。2024年初，廣東電網(wǎng)公司組建跨專業(yè)、跨部門(mén)、跨層級(jí)的柔性研發(fā)團(tuán)隊(duì)，就人形機(jī)器人在電力行業(yè)的應(yīng)用展開(kāi)探索。

目前，市面上生產(chǎn)的人形機(jī)器人多是通用型產(chǎn)品，一般只具備基本的下肢行走及上肢活動(dòng)能力，不具備在具體場(chǎng)景中作業(yè)能力。張英介紹，以“上臺(tái)階”這一個(gè)動(dòng)作為例，電力場(chǎng)景中基本是工業(yè)臺(tái)階，高度高于民用臺(tái)階，那么在民用場(chǎng)景可以完成該動(dòng)作的機(jī)器人，一旦進(jìn)入電力場(chǎng)景，便顯得有些吃力。同時(shí)，目前市面上的人形機(jī)器人以下肢訓(xùn)練為主，對(duì)于上肢訓(xùn)練存在不足。對(duì)此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了近一年的時(shí)間，根據(jù)電力場(chǎng)景作業(yè)任務(wù)需求，開(kāi)展首代電力場(chǎng)景人形機(jī)器人全身運(yùn)動(dòng)控制、適用于電力作業(yè)的靈巧手及末端執(zhí)行器技術(shù)研究。目前，該人形機(jī)器人已經(jīng)可以完成開(kāi)柜門(mén)、轉(zhuǎn)旋鈕、撥空氣開(kāi)關(guān)等電力場(chǎng)景的基礎(chǔ)性操作。

以上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從一名機(jī)器人“小白”成長(zhǎng)為專業(yè)的“電力人”，需要開(kāi)展大量的電力場(chǎng)景任務(wù)訓(xùn)練。目前，廣東電網(wǎng)公司正在著手打造行業(yè)內(nèi)首個(gè)電力作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行為具身數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)訓(xùn)練進(jìn)一步提升機(jī)器人對(duì)電力場(chǎng)景及任務(wù)的感知、認(rèn)知、決策及執(zhí)行能力。2025年，廣東電網(wǎng)公司還將建成專門(mén)的電力機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，更好地支撐電力垂直領(lǐng)域機(jī)器人技術(shù)研發(fā)及人才培養(yǎng)，爭(zhēng)取在2025年11月第十五屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)召開(kāi)前，完成電力場(chǎng)景人形機(jī)器人技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)在變電站保供電工作中的示范應(yīng)用。

破局新型儲(chǔ)能，發(fā)展鈉離子儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)集群

技術(shù)發(fā)展的根本在于落地，切實(shí)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。南方電網(wǎng)公司以前沿技術(shù)突破引領(lǐng)戰(zhàn)略性、展鈉離子電池的商業(yè)價(jià)值?！备吡⒖苏f(shuō)。

規(guī)模加大，困難也在加倍。在無(wú)人耕耘的領(lǐng)域持續(xù)前進(jìn)，并不是一件易事?！靶疫\(yùn)的是，在平衡系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率和系統(tǒng)可用率、熱失控安全防控設(shè)計(jì)等方面，一期工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)讓我們少走了不少?gòu)澛?，加快了研究進(jìn)展?！备吡⒖私榻B，二期工程的電芯制備和鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)研究已接近尾聲，電站預(yù)計(jì)將于2025年7月底完成增容迭代。

引領(lǐng)性、前瞻性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以場(chǎng)景為牽引，貫通研發(fā)與應(yīng)用，加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

隨著新能源接入比例不斷提升，長(zhǎng)壽命、寬溫區(qū)、高功率、低造價(jià)的鈉離子電池作為新型儲(chǔ)能技術(shù)之一，備受?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)注。在廣西伏林鈉離子電池儲(chǔ)能電站，一臺(tái)臺(tái)白色“集裝箱”樣式的電池艙、變流器艙和升壓艙排放整齊。這是全國(guó)首個(gè)大容量鈉離子電池儲(chǔ)能電站，由廣西電網(wǎng)公司牽頭建設(shè)，隸屬國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“百兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)”項(xiàng)目一期示范工程。

“廣西伏林鈉離子電池儲(chǔ)能電站基于我們研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鈉離子電池制備及儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)建成。我們成功開(kāi)發(fā)了210Ah大容量高性能的鈉離子電池，首次將應(yīng)用于電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池容量提升20倍以上?！睆V西電網(wǎng)電力科學(xué)研究院副總經(jīng)理高立克介紹，自2024年5月投運(yùn)以來(lái)，廣西伏林鈉離子電池儲(chǔ)能電站已累計(jì)充電放電近1GWh，參與電網(wǎng)調(diào)峰近200次，標(biāo)志著鈉離子電池已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用階段。

“集中式儲(chǔ)能只是技術(shù)應(yīng)用的其中一個(gè)場(chǎng)景。在國(guó)內(nèi)，還存在大量來(lái)自生產(chǎn)一線中低壓配電網(wǎng)運(yùn)行的儲(chǔ)能需求?！备吡⒖苏f(shuō)。對(duì)此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)緊扣新能源接入受限、配網(wǎng)運(yùn)行不透明等堵點(diǎn)，面向新型配電系統(tǒng)開(kāi)展分布式鈉離子電池儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)的針對(duì)性改造。目前，快速部署、少維護(hù)、移動(dòng)分布式的鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已在廣西南寧賓陽(yáng)、桂林兩地相繼并網(wǎng)應(yīng)用，有效解決了配電網(wǎng)重過(guò)載、低電壓、分布式光伏反向過(guò)載、中低壓轉(zhuǎn)供電等難題，驗(yàn)證了此項(xiàng)技術(shù)在不同工程環(huán)境下的優(yōu)良性能。

“我們同步在對(duì)廣西伏林鈉離子電池儲(chǔ)能電站進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)，目標(biāo)是將電站規(guī)模從10兆瓦時(shí)擴(kuò)容至50兆瓦時(shí)，更好應(yīng)對(duì)激增的電力、新能源消納需求，拓

國(guó)家重大項(xiàng)目只是南方電網(wǎng)公司關(guān)于鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)研究的一個(gè)開(kāi)端。下一步，廣西電網(wǎng)電力科學(xué)研究院還會(huì)進(jìn)一步研發(fā)更低成本、更高性能的鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，持續(xù)探索鈉離子電池在分布式儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車(chē)、戶用儲(chǔ)能、“光 + 儲(chǔ)”等場(chǎng)景的應(yīng)用價(jià)值，加速鈉離子儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。

能源電力行業(yè)集成了新能源、新材料、新一代信息技術(shù)等諸多變革性技術(shù)，在技術(shù)迭代持續(xù)加速、風(fēng)口周期顯著縮短的當(dāng)下，電力企業(yè)在前沿技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用和商業(yè)轉(zhuǎn)化上，面臨著比其他行業(yè)更大的挑戰(zhàn)。未來(lái)，南方電網(wǎng)公司將緊盯世界能源科技前沿，緊抓制約能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的深層次矛盾，在事關(guān)未來(lái)發(fā)展、可能顛覆行業(yè)的戰(zhàn)略性領(lǐng)域，部署更多顛覆性變革性技術(shù)，持續(xù)發(fā)掘新的科技賽道，在“換道超車(chē)”和“錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)”領(lǐng)域進(jìn)行突破，搶占新興技術(shù)領(lǐng)域先機(jī)，以科技硬實(shí)力支撐公司高質(zhì)量發(fā)展，加快建設(shè)世界一流企業(yè) （責(zé)任編輯：楊梅）