发电技术

本报告首先介绍了国家风光储输示范工程的建设与投运情况，基于现场运行数据分析了储能在新能源联合发电运行中的支撑作用；然后以英国8·9大停电事故引出新能源主动支撑电网的必要性，进而介绍国网虚拟同步发电机示范工程建设方案与实施效果；最后分析了电网失电情况下风光储站内孤网环境的建立与现场实测效果。

光伏发电效率提升是促进产业可持续发展和实现光伏平价上网的核心技术，为推进我国能源结构转型与光伏发电技术领跑的国家重大需求，本项目依托国家自然科学基金重大研究计划项目、国家863计划项目、北京市科技重大专项项目及国网有限公司科技项目，通过自主创新，突破了“关键部件发电效率较低”、“实证测试手段与平台缺失”、“技术标准体系不健全”等技术瓶颈问题，开展技术攻关与工程实践应用。 项目先进性：项目旨在研发拥有自主知识产权的光伏器件等先进光伏装备，建立覆盖我国所有典型气候区域的户外实证测试平台，增强我国光伏行业自主研发的原始创新能力，掌握国际标准的话语权，在国际光伏产业中树立“中国品牌”和“世界名牌”，实现光伏产业的中国引领。

对公司重要活动供电保障及应急工作作了介绍，内容包括保障工作方案、现场应急处置预案、应急发电技术等方面。北京市电力公司作为直接服务于首都供电保障的企业，每年大概300多天有重要政治活动保障及城市供电应急工作，特别是在刚刚过去的4月份、5月份，从“一带一路”、“纪念五四运动100周年”、“亚洲文明论坛”、“世园会”、“亚洲文明嘉年华”等等活动，密度之大、要求之高前所未有。为此，公司在重要政治供电工作保障及应急工作中也进行了探索和实践，采用了一些新的技术和新管理方法。

光伏电源是分布式发电技术中发展最迅速的部分。分布式光伏电源通过逆变器接入到配电网中,具有随机性,与传统的电站有所不同,因此有必要对分布式光伏电源对配电网的影响进行深入的研究。从对电压的影响、对短路电流的贡献等7个方面详细讨论了分布式光伏电源对配电网的影响,为后续的深入研究提供参考。

目的 作为新型电力系统的重要支撑，燃氢燃气轮机有助于降低碳排放，有利于电网调峰，是全球未来战略性新兴产业科技创新领域的焦点。燃气轮机掺氢发电技术从示范走向商业化面临诸多关键问题，亟待解决。 方法 以H级燃气轮机为研究对象，介绍了国内外燃气轮机掺氢发电的战略规划和示范项目，对比了主要燃气轮机厂商H级燃气轮机的技术路线。从氢气来源、系统改造、排放影响以及掺氢发电成本4个方面对未来燃气轮机掺氢发电技术的规模化应用进行分析并提出建议。 结果 可再生能源电解水制氢将是燃气轮机掺氢发电的主要氢气来源；开发适配掺氢不稳定燃烧的新型干式低氮氧化物燃烧器将是未来掺氢燃气轮机系统改造的重点方向；掺氢比例越高，CO2减排量越大，但NO x 排放量呈上升趋势，并有超标风险；未来掺氢发电成本可降至天然气发电成本的同等水平。 结论 随着大规模可再生能源制氢成本的降低、碳税的实施以及掺氢发电技术的成熟，燃气轮机掺氢发电将逐步进入规模化应用。

近年来，随着我国能源转型的不断深入、光伏发电技术的逐渐成熟以及发电成本的逐步降低，分布式光伏在配电网中的占比日益提高，配电网的电能质量问题愈发显著，如电压越限、电压不平衡、线路过载、闪变以及谐波超标等问题，其中，电压越限是限制分布式光伏接入容量的主要因素。该文首先总结了目前常用的含高渗透率分布式光伏的配电网电压调节方法，在此基础上，分别对每种电压调节方法进行了详细介绍。最后，对比分析了各种电压调节方法的优劣性，并对未来含高渗透率分布式光伏的配电网电压调节方法提出相关建议。

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)因具有转换效率高、无污染物排放、运行噪声低等特点被视为前景广阔的绿色发电技术之一，其被广泛应用于电力系统和交通运输等领域。针对SOFC稳态模型的参数优化设计问题，提出了一种基于混沌博弈优化(chaos game optimization, CGO)方法的SOFCs参数提取框架。同时，利用芬兰燃料电池技术公司Elcogen生产的陶瓷阳极支撑型平板式低温单体燃料电池(ASC-400B)工作于两种不同温度(即600 ℃和700 ℃)下的实验数据以及美国蒙大拿州立大学开发的基于物理模型的5 kW级管式SOFC电池堆栈模型在两种不同温度(即850 ℃和950 ℃)下的仿真数据，分别对所提框架、蒲公英优化器(dandelion optimizer, DO)、平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)、粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法和白鲨优化器(white shark optimizer, WSO)的参数提取的性能进行了深入的研究和分析。测试结果表明：相比于DO、EO、PSO和WSO，CGO能够准确、稳定且快速地提取上述各种SOFCs的模型未知参数，为SOFCs的系统建模提供了一种高效的方法。

项目属于火力发电技术中金属专业领域，经中国电机工程学会鉴定，成果居国际领先水平。 项目从火电机组调峰运行引起的高温管道失效问题出发，建立了高温管道应力实时在线监测平台，实现了高温管道应力在线测试及远程调用，掌握了调峰参数和管道焊接接头应力波动的关联性规律，用以评估调峰对机组安全运行的影响。对粗晶镍基焊缝无损检测技术及其发现缺陷后的分级评定等方面开展了系统研究，开发了镍基焊接接头的相控阵超声检测技术，实现了镍基焊缝缺陷的准确检测，并提出了裂纹动态性快速评价技术。为保障调峰机组的安全运行提供了有力的技术支撑。

2021年6月28日，世界单机容量最大的白鹤滩水电站右岸14号机组带负荷百万千瓦成功，机组运行指标全部达到精品标准，这是由哈电集团研制的全球首台并网发电的百万千瓦水电机组。百万千瓦水轮发电机组单机容量世界第一，研发的“零配重”巨型长短叶片转轮，转轮最优效率高达96.7%，国际领先；额定电压24千伏，为水电行业目前最高电压等级。 习近平总书记致信祝贺金沙江白鹤滩水电站首批机组投产发电，李克强总理作出批示。百万千瓦水电机组研制成功实现高端装备制造重大突破，代表着我国水力发电技术已经登顶世界水电之巅，迈入世界水电装备无人区，引领行业，将有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”目标，为推进经济社会发展全面绿色转型作出更大贡献。

随着固体废物产生量的逐年增加，传统的处理方法难以满足日益严格的环保要求和资源循环利用的需求。为实现固体废物资源的高效利用，提出一种基于气化和热解的医疗垃圾-废旧轮胎联合资源化利用系统。 方法 该系统充分结合等离子气化技术以及热解技术的优势，将医疗垃圾等离子气化发电技术与轮胎热解技术进行耦合，将气化和热解过程得到的合成气共同作为燃气轮机的燃料加以利用，同时，燃气透平产生的高温烟气为轮胎热解提供热源，之后再通过余热锅炉回收烟气热量。在无害化处理医疗垃圾-废旧轮胎的同时，实现了能量的梯级利用。在固定给料速率的条件下，对所提出系统进行了能量分析和经济性分析。 结果 该系统能实现23.59 MW总能量的输出，总能量利用效率达到52.56%，远高于传统的垃圾发电效率。该系统具有良好的经济收益，在20年的生命周期内，可以实现相对净现值72 797.81万元，且动态投资回收周期仅为3.13年。 结论 研究成果为固体废物资源的高效协同处理提供了新的技术路径。