“十三五”电力科技重大方向及关键技术

一、发展现状

   

(一)燃煤发电技术领域

   

发电技术和设备不断向高参数、大容量、高效、低排放方向发展，锅炉和汽轮机的制造和运行控制技术取得了巨大进步，整体技术接近国际先进水平，部分技术达到国际领先水平。

   

国际先进水平：1000MW级和600MW级600℃超临界燃煤机组数量和装机容量居世界第一，拥有自主知识产权并出口国外，发电效率可超过45台%，已达到国际先进水平；二次再热发电技术具有自主开发制造能力，技术水平相当于国际先进水平。

   

国际领先水平：我国循环流化床燃烧技术、设备研发和运行控制技术。例如：四川白马600MW世界上第一台600台超临界机组MW超临界循环流化床锅炉蒸汽参数达25.4MPa/571℃/569℃，机组效率达到43.2%。

   

接近国际先进水平化联合循环发电技术接近国际先进水平GCC第一个发电技术示范电站。

   

(二)输配电技术领域

   

特高压交流1000kv、直流±800kv系列成套设备已国产化，在电压等级、输电距离、传输能力、关键设备等方面不断刷新世界纪录，达到国际领先水平。

   

(三)新能源发电技术领域

   

我们的新能源发电技术起步较晚，但发展迅速。随着风电单机容量和关键技术的不断进步，形成了4个MW以下风电机组及关键部件设计制造系统，初步掌握5～6MW风机制造企业在国际上占有重要地位。

   

我国海上风电综合实力较弱，机组容量为3MW～4MW为主，6MW机组处于样机试验阶段，我国严重缺乏海上风电施工经验、运行维护和专业监测。

   

在太阳能发电方面，形成了以晶硅太阳能电池为主的产业集群，部分生产设备国产化，薄膜太阳能电池技术产业化步伐加快。目前，多晶硅电池的平均转换效率已达到18%，单晶硅电池的平均转换效率接近20%薄膜电池效率最高达21%，均处于世界领先水平。太阳能热发电技术取得了重要成果，其中塔式和槽式发电项目已得到示范应用。

   

在生物质能发电方面，基于纯生物质原料的直燃发电是我国生物质发电成熟的主流技术。生物质气化发电规模仍然较小，生物质直燃发电已初具工业规模。

   

在海洋能源发电方面，整体处于示范应用向工业化转型的重要阶段。其中，潮汐能发电技术已经成熟，多个潮汐电站已经建成投产；波浪能和海流能技术研发和小型样机示范取得进展，温差能源发电仍处于实验室试验阶段。

   

在地热能发电方面，中低温地热发电技术基本成熟，但关键材料设备国产化程度较低；高温地热蒸汽发电技术与国外差距较大；相关技术储备尚未形成。

   

(四)水利发电领域

   

大坝大库、大容量、长引水洞、大型地下洞室等总体技术处于国际领先地位。

   

在水电机组和金属结构技术方面，通过引进、消化、吸收和再创新，实现了跨越式发展，具备自主开发大型水电机组的能力。核心技术的开发和关键部件的制造已达到国外同等水平。

   

在金属结构制造方面，泄洪控制闸门和启闭机技术达到国际水平，制造安装技术处于国际领先水平。

   

(五)核电技术领域

   

第三代核电技术(压水堆)水平达到世界先进水平。在高温气冷堆技术方面，世界上第一台大功率电磁轴承主氦风机工程样机已经成功开发，处于世界领先水平。在快堆技术方面，(快堆技术将提高铀资源利用率50%～60倍)，发电20倍MW试验快堆已并网发电，部分安全指标已达到第四代先进核能系统的安全目标，接近国际先进水平。它已成为继俄罗斯之后掌握快中子堆技术的第二个国家。

   

(六)燃气轮机发电领域

   

重型燃气轮机的引进和自主研发，使我国在燃气轮机设计、制造、燃烧等基础领域取得了进展，但燃气轮机技术水平与发达国家差距巨大，国内发电燃气轮机设备严重依赖进口，国际先进G/H、J重型燃气轮机初温已达1500台～1600℃，简单循环发电效率达40%～41%，联合循环发电效率已达60%。

   

微型燃气轮机主要用于冷热电联供系统，属于分布式能源系统。从目前的使用情况来看，设备系统可靠性高，维护成本低，使用寿命长(20年)能源利用率高(热电综合利用率75%—90%)。仍处于发展和推广阶段。

   

二、十三五电力技术的重大方向和关键技术

   

从实施国家能源发展战略、解决能源支持中国经济社会发展、促进全球能源可持续发展等重大问题出发，十三五期间，在电网方面，以逐步提高可再生能源发电在总用电量中的比例为核心目标，智能电网重大技术研发，提前部署新一代能源系统和全球能源互联网关键技术研究；在发电方面，优化能源结构，提高非化石能源在一次能源消费中的比重，重点发展水利发电和核电技术的安全发展。十三五期间，中国电力科技领域将重点研究9个重大技术方向的38项关键技术。

   

智能电网技术

   

智能电网已成为全球电网发展和进步的总体趋势，欧美等发达国家已将其提升为国家战略。中国在智能电网关键技术、设备和示范应用方面具有良好的发展基础和国际竞争力。智能电网技术系统涵盖发电、输电、变电站、配电、用电和调度等环节。

   

大规模可再生能源并网调控技术

   

目前，我国新能源发电的并网容量已走在世界前列，风电和光伏发电的累计并网容量分别跃居世界第一和第二。然而，风电和光伏发电的间歇性和随机性特征难以满足电力生产和消费的同时性要求。我国部分时期存在弃风弃光问题，需要在大容量储能技术的核心指标上取得重大突破。

   

重点突破大规模可再生能源基地电力输送调控、大规模分布式能源灵活并网运行控制、常规/供热机组调节能力提升和弹性控制、新型大容量电力储存、海洋平台电力系统互联稳定控制、海上风电/光伏发电接入输出等一批核心关键技术。

   

大电网柔性互联技术

   

具有一定的技术基础和工程经验，主要问题是大容量、远程输电能力仍然不足。适用于特殊场合的新型输电技术和电压水平较高的柔性DC输电技术仍有待突破。

   

重点突破500KV以下基于架空线的柔性直流输电技术，重点开发大容量柔性直流转换器等先进输变电设备；2020年，开发了超高压柔性直流输电和成套组网设备。

   

现代配电网多用户供需互动用电技术

   

随着配电网可再生分布式能源发电的高比例接入和大容量电动汽车充电设施的普遍建立，电网负荷峰谷差更难调整。传统的被动配电网将难以适应这些新的需求和变化，需要采用主动配电网技术来解决现代配电网建设中遇到的新问题。

   

重点突破主动配电网规划技术、配电网与用户互动技术、大功率电动汽车充电配电网适应性技术等。智能用电、电动汽车充电、电池梯级利用工程和新型电能替代设备的示范应用。

   

新的储能技术

   

目前，抽水蓄能电站是电力系统大规模储能的主要形式。但由于地理位置和水资源的限制，随着新型储能电池研究的深入运行，十三五期间，新型化学储能技术将逐步向大容量、高效率、长寿命发展，有望进入商业化阶段。

   

重点研究新型化学储能技术:大规模可再生能源消耗的新型化学储能系统应用技术；功率为兆瓦级的新型电能和其他能源形式的转换设备；重点突破百兆瓦级新型化学储能系统集成监控关键技术。

   

(二)我国新一代能源系统技术

   

能源开发实施清洁替代，能源消费实施电能替代，是人类能源利用模式的发展趋势和最终目标。要构建新一代能源系统，需要重点解决源、受、传的一系列重大科学工程技术问题。

   

1.源端综合能源电力系统关键技术

   

我国国民经济和能源电力发展面临严峻形式，化石能源带来严重雾霾，迫切需要大规模、高比例的可再生能源开发利用。需要寻求间歇性、随机的可再生能源消耗综合解决方案，构建以可再生能源为主的源端综合能源电力系统。

   

重点研究覆盖大规模可再生能源的综合能源电力系统仿真技术；可再生能源制氢工程的示范应用。

   

2.综合能源电力系统的关键技术

   

传统电力系统不支持各种一次和二次能源的相互转换和互补，难以支持高比例分布式清洁能源电力接入电力系统，不适应大量分布式光伏发电、小型风电、冷热电、电动汽车、电池、氢能等即插即用设备的接入。

   

重点研究受端综合能源电力系统的规划和运行技术，掌握2020年受端各种能源网络整合规划、高渗透分布式能源接入和利用的一系列关键技术。构建受端综合能源电力系统模拟平台。建设多个冷热电综合能源电力系统示范项目。

   

未来我国西部直流电网技术

   

目前，中国西部的直流电网只是一个概念概念。利用前沿输电技术，将西南地区的水能、三北地区的太阳能和风能收集并连接成多个区域性直流电网，利用输电技术和直流电压转换技术送至中东负荷中心。提高电压水平和输电容量是直流网络需要解决的关键问题。

   

重点研究直流网络的理论和技术，2020年开展西部多可再生能源基地直流网络示范应用及送出工程前期工作。

   

(3)全球能源互联网技术

   

全球能源互联网技术是基于清洁能源主导、能源消费电气化和全球能源资源配置的理念，解决空间和时间可再生能源大规模利用的前瞻性技术问题。十三五期间，需要研究全球能源互联网战略规划技术；重点突破大容量、远程输电技术、大电网安全稳定运行控制技术。

   

全球能源互联网战略规划技术

   

全球能源互联网规模大，结构复杂，需要重点关注规划分析理论、市场空间预测、电力流模式规划和特大型电网结构设计。

   

2020年，建成全球风能、太阳能、海洋能等可再生能源资源数据库，客观准确地掌握全球可再生能源资源储量、分布和可开发规模。

   

2.大容量、远输电技术及设备

   

中国在特高压交流直流输电技术方面普遍处于国际领先水平。国内尚未完全掌握特高压直流换流变压器、直流穿墙/换流套管、直流场开关设备等少数核心设备的制造技术，需要在十三五期间重点关注。

   

2020年，研制成功±1100kV特高压直流穿墙套管提高了主要直流输电设备和核心部件的国产化水平，核心部件自制率达到70%%～90%，建立特高压直流受端分层接入示范工程，建成±1100kV特高压直流输电示范工程。

   

(4)高效清洁火力发电技术

   

发展高效、清洁、低碳的燃煤发电技术和清洁的燃气发电技术是我国经济社会发展的迫切要求，也是维护国家安全的重大战略需要。其发展方向是提高煤炭能源利用率；二是降低发电机组污染物排放浓度和总量；三是降低CO2.排放强度。

   

1、700℃超临界关键技术

   

700℃超临界发电技术的发电效率接近50%，可比600℃超临界发电技术高4%。目前，欧洲、美国、日本等国家已基本完成材料筛选和性能测试、大型铸件试验生产、高温零件验证平台制造、大型耐热合金零件验证。中国起步较晚，关键技术与国外存在差距。

   

我国将继续开发低成本、高强度、高温的自主知识产权合金材料，锅炉加热面管已在华能南京热电厂挂网运行。到2020年，将形成具有核心竞争力的自主知识产权700℃超临界燃煤发电技术，完成关键材料和关键部件的开发，完成600MW等级700℃先进的超临界发电系统方案设计，选择示范项目。

   

超临界循环流化床发电技术2./

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随着白马600MW超临界CFB锅炉示范工程的成功运行标志着我国大型超临界CFB锅炉的设计和制造能力。但与煤粉锅炉相比，循环流化床锅炉设备的利用率和效率较低，很难实现火电厂污染物的超低排放。

   

重点突破CFB锅炉烟气污染物超低排放技术，C进一步提高FB机组发电效率，到2017年掌握CFB锅炉烟气污染物超低排放技术；2020年完成600MW等级超过临界CFB初步设计发电机组，效率和设备利用率达到煤粉锅炉水平。

   

联合循环发电及煤基多联产技术

   

联合循环发电和煤基多联产系统是一种综合考虑资源、能源和环境效益的系统，是未来主要技术之一，是煤炭利用的发展趋势。

   

目前第三代I是联合循环发电GCC已建立的技术正在研发中GCC示范电站技术达到国际先进水平，但经济性和可靠性是影响其商业化的关键因素；国内外对煤基多联产进行了大量的生产工艺和产品生产模式创新研究。技术的关键和难点仍然是煤的热解和气化装置的开发。

   

重点研究以空气为气化剂的气化炉及其对应的IGCC2017年，系统突破低级煤干馏关键技术和设备，完成IGCC CCUS技术与煤基多联产IGCC电站可行性研究。2020年建成以褐煤低温干馏为基础的煤电化工一体化示范工程。

   

特种煤发电技术

   

中国一些地区有大量含有特殊成分的燃煤，如新疆准东煤田金属含量高、内蒙古褐煤含量高等。目前还没有100个大机组%600需要研究燃烧准东煤和褐煤的可靠技术方案MW应用等级机组并积累经验。

   

继续开展特种煤燃烧、结渣、污染等特性参数研究和锅炉适应性研究。重点开发适用于燃烧高钠钾煤的燃烧技术和设备、预干煤燃烧技术和设备、粉末制造系统。掌握低成本棕煤干燥和水回收技术，建设示范装置；2020年建设高钠钾煤发电示范工程；掌握大型棕煤干燥发电技术，建设示范工程。

   

5.燃煤电厂烟气污染物一体化去除及二氧化碳捕集技术

   

煤电烟气污染物的处理和处理是煤电可持续发展的关键因素，但传统的烟气净化技术一般针对单一污染物处理，工艺链长，投资和运行成本高。二氧化碳捕集技术对降低温室效应、提高电厂综合效益具有重要意义。我国对污染物一体化控制技术进行了大量研究，目前还没有示范项目；降低能耗和成本是二氧化碳捕集技术的关键研究内容。

   

重点研发湿法一体化脱除系统和活性焦一体化联合脱除系统。重点研究新一代高效低能耗二氧化碳捕集吸收剂和捕集材料，示范各种源汇组合C的应用CUS全过程系统，CCUS全过程技术示范。

   

6.燃气轮机联合循环和微型燃气轮机冷热电联供发电技术

   

燃气轮机联合循环(NGCC)已成为我国清洁能源发电技术的重要分支，但我国燃气轮机技术水平与发达国家差距巨大，核心部件和专业技术服务由外国制造商控制，价格居高不下。中国拥有100个独立的知识产权kW微型燃气轮机的开发取得了重大突破。

   

重型燃气轮机重点开展H型燃气轮机系统集成研究，加快项目示范应用，在F级燃气轮机关键部件和技术自主化方面取得突破。重点开发重型燃气轮机试验验证平台。

   

7、超临界CO循环发电技术

   

超临界CO2透平是一种超临界CO基于布雷顿循环原理的动力发电设备是一种比传统蒸汽轮机更先进的发电设备。作为一种外燃机，它也可以使用太阳能作为热源，从而诞生了基于超临界C的发电设备O2循环光热发电技术。美国目前处于世界领先地位，并得到了美国能源部的支持，因为该技术在提高发电效率和降低成本方面具有巨大的潜力，超临界CO2.透平技术用于地面发电厂。除了体积小、重量轻外，它还不能使用水。适用于沙漠缺水地区。它在太阳能光热发电系统中的应用可以显著提高效率，是太阳能光热发电的理想选择。该系统只需低热量启动发电机，快速调整负荷变化，支持快速启停，这是普通发电系统无法比拟的。

   

目前国内电力系统超临界CO循环技术研究处于起步阶段，但超临界CO循环发电技术的研发和应用将是一种可能带来发电系统变革的技术。科技部今年也发布了重点研究课题。

   

(五)可再生能源发电及利用技术

   

可再生能源是世界各国科技创新部署的重点，是未来能源电力技术发展的方向。目前，以新能源为支点的中国能源转型体系正在加速变革，大力发展新能源已上升到国家战略高度，未来中国新能源将大规模发展。

   

海上风力发电技术

   

欧洲海上风电起步早，发展快，全球海上风电上风电90%位于欧洲，截至2014年，欧洲海上风电总装机容量已达805万千瓦，分布在欧洲11个国家的74个海上风电场(其中英国、丹麦、德国装机容量最高)。欧洲6MW8.海上风电机组已形成工业化和批量安装MW海上风电机组进入样机试运行阶段。

   

我国海上风电综合实力较弱，机组容量为3MW～4MW为主，6MW机组处于样机试验阶段，我国严重缺乏海上风电施工经验、运行维护和专业监测。

   

到2020年，形成8MW以上大型海上风机制造能力；突破海上风电建设建设和并网运行的关键技术；构建海上风电全景监控和综合控制系统。

   

中外海上风电厂家及项目介绍

   

2016年6月，西门子与歌美莎签署约束性协议，合并双方风电业务，打造全球风电市场领先企业，特别是海上风电项目，引领全球海上风电市场。西门子提出到2025年，通过数字化和基础创新，将海上风电成本降至8欧分/千瓦时以下，提高能源供应竞争力，加强气候保护。

   

丹麦是世界上发展最快、最好的国家。1991年，它建成了世界上第一个海上风电场。拥有20多年的海上风电场运营经验和完整的产业链，走在世界前列。

   

目前，欧洲三家公司有8家生产MW海上风电机组能力：丹麦维斯塔斯Vestas公司V164-8MW;Adwen公司(歌美莎公司与阿海珐集团合资)AD-180-8MW;西门子的第一个SWT-8.0-154机组将于2017年初安装，预计2018年初获得机组型式认证。

   

2013年7月4日，世界上最大的近海风发电场-英国伦敦阵列(London Array)，开始在英国东南海岸运营，装机容量630兆瓦，采用德国西门子SWT-3.6-120涡轮机(3.6MW)，安装地点是离海岸20公里的海面。伦敦阵列已经耗资15亿英镑，持续了20公里，配备了175台涡轮机，增强了英国在全球近海风力发电领域的主导地位。

   

2016年5月，西门子将是苏格兰Beatrice提供、安装和调试84个风力发电机组，每个转子直径154米，发电量可达7兆瓦。

   

目前，金风科技、华锐风电、联合动力、湘电股份、海装风电等国内厂家已完成5项工作MW以上大型风电机组的吊装和试运行。

   

亚洲第一个海上风电场——上海东海大桥102MW海上风电示范项目34台风机全部由华锐风电提供，已顺利运行5年，成功走出保修后运维服务阶段；

   

华能如东300兆瓦海上风电场项目是中国最大的海上风电场。该项目计划建设50个4兆瓦和20个5兆瓦海上风电机组。北区选用西门子4兆瓦风机和中船重工海上风电5兆瓦风机，南区为远景风机。5兆瓦海上风机在中国首次大规模使用，预计2016年底实现首批机组投产发电。

   

2016年6月26日，金丰科技近海第一个三峡响水项目第一台机组成功吊装。响水项目是三峡集团首个海上示范商业运营项目，采用18台金丰科技121台/3000KW项目离岸垂直距6海里，水深5--9米。

   

太阳能光热发电技术

   

我国太阳能热发电起步较晚。与国外相比，我国太阳能光热发电在核心设备上存在较大差距，导致转化效率低。如果使用国外产品，成本会更高，投资成本会导致进展缓慢。

   

重点突破光热电厂系统集成技术和机组运行技术，重点开发熔盐吸热介质槽式集热管、线性菲涅尔集热系统和太阳能超临界CO2布雷顿循环发电系统及设备；推广太阳能光热发电系统，2020年建成西部多个太阳能光热发电示范项目。

   

国家能源局刚刚批准了20个示范项目

   

(1)槽式太阳能热发电技术

   

槽式太阳能热发电技术是目前商业化程度最高的太阳能热发电技术。导热油主要用作传热工质，通过油水换热器产生过热蒸汽，促进汽轮机发电。

   

在国际上，意大利于2003年开始进行连续测试研究，2010年底，5MW阿基米德熔融盐抛物面槽式太阳能发电站建于意大利西西里岛，2011年10月投入商业运行，集热器出口熔融盐温度为560℃汽轮机入口蒸汽参数10MPa/545℃。

   

2014年7月，中国首个商业化槽式光热发电项目，中广核青海德令哈50MW槽式太阳能热发电工程正式启动，已完成早期试验回路工程。

   

塔式太阳能发电技术

   

塔式太阳能热发电系统具有性高，聚光率高，能获得更高的系统运行温度和发电效率。

   

西班牙 Gemasolar 2011年5月，电站投入商业运行，装机容量19.9兆瓦是世界上第一个使用熔融盐作为传热和储热介质的商业塔式电站。Gemasolar熔盐蓄热系统可在没有阳光的情况下连续发电15小时，夏季电站可实现24小时连续供电，是世界上第一家实现全天供电的商业太阳能光热电站。

   

2016年2月22日(2014年10月建成调试)，美国SolarReserve公司装机110MW新月沙丘塔熔盐光热电站已正式并网发电，达到110MW全功率输出。这标志着世界上最大的塔式熔盐光热电站正式实现商业运行。由于采用领先的塔式熔盐技术和10小时储热系统，电站首次成功验证了10兆瓦规模塔式熔盐技术的可行性，成为光热发电发展史上的重要里程碑。(2016年5月SolarReserve与神华集团宣布，双方已签署谅解备忘录，在中国合作建设1000MW太阳能光热发电项目)。

   

浙江中控青海德令哈102013年7月MW塔式太阳能热发电工程成功并网发电(采用太阳能预热和天然气过热)。这是中国第一个商业太阳能热发电示范工程。

   

2014年8月，首航光热科技有限公司敦煌100MW 10MW熔盐塔式电站正式开工。一期建设容量为 1×10MW本工程采用高温高压冷凝汽轮发电机组，采用蓄热系统，建成后可实现 24 连续发电时间为50小时MW以上开始反映规模效益。项目一期10MW示范电站规模小，投资相对较大，仍难以产生规模效益。

   

(3)碟式太阳能热发电技术

   

光盘式太阳能热发电系统是通过斯特林或布雷顿循环发电的太阳能热发电系统，光学效率可达90%吸热器的工作温度可达800℃以上，系统峰值光--电转化效率可达29.4%。盘式太阳能热发电系统可采用空冷技术，只消耗少量水清洗聚光镜，降低水资源消耗，更适合沙漠、戈壁地区。

   

2010年，世界上第一个碟式光热示范电站Maricopa该电站在美国亚利桑那州投产，该项目由T投产essera Solar采用现已破产的S进行开发ES斯特林能源系统公司公司unCatcher碟式发电设备，装机1.5MW单个系统发电功率25KW，共60个SunCatcher碟式斯特林发电机。

   

2016年3月，中国首个碟式太阳能发电示范电站落户铜川，中航工业Xi航空发动机(集团)有限公司投资建设了50个碟式太阳能实验基地

碟架发电设备主体安装到位。作为中国第一座兆瓦级碟式斯特林太阳能发电示范电站，项目建成后年发电量可达126万度，为建立碟式太阳能热发电行业标准提供依据，促进碟式太阳能热发电产业化。

   

(4)线性菲涅尔太阳能热发电技术

   

线性菲涅尔太阳能热发电是通过吸收太阳能加热传热流体和热循环发电的。(线性菲涅尔太阳能热发电技术以其成本低、易于与传统火电结合的优点，成为国内外企业争相专利布局的热点领域。

   

2008年10月，法国AREVA太阳能公司完成了美国第一个商业化的线性菲涅尔太阳能热发电系统，产能25MW驱动汽轮发电机组产生5个热能MW的电力。

   

2012年10月5日，西班牙Puerto Errado 2菲涅尔光热电站并网发电，装机30MW(2*15MW)菲涅尔光热电站已成为最大的菲涅尔电站。

   

印度信实电力公司于2014年11月在Rajasthan邦投建的100MW菲涅尔光热电站项目正式并网发电，成为目前世界上最大的菲涅尔光热发电项目。

   

华能集团于2012年10月在海南三亚南山电站完工.5MW线性菲涅尔示范项目（华能清能研究所是中国华能集团直属的清洁能源技术研发机构，主要关注线性菲涅尔太阳能热发电技术的研究）。

   

2015年3月，中国首个10MW甘肃敦煌落户线性菲涅尔聚光太阳能发电示范项目，将成为我国首家采用线性菲涅尔聚光太阳能发电的大型集中电站。

   

2016年7月，青海盐湖佛照蓝科锂业公司太阳能集热供水项目建成投产。项目建成后，将成为中国乃至世界上最大的线性菲涅尔太阳能集热站，也是第一个将太阳能集热技术应用于大型工业供热的项目。

   

新能源发电功率高精度预测技术

   

风电、光伏发电等新能源发电的输出具有随机性和波动性的特点。大规模新能源并网将影响电网的安全稳定运行，不利于新能源的消耗。我国新能源发电预测能力不足，处理复杂多变的资源条件、大规模新能源集群发电、极端天气事件等因素的准确性不高。

   

重点突破新能源资源的数值模拟和气象预报技术，开发具有自主知识产权的高精度新一代新能源功率预测系统，显著提高新能源功率预测的精度，广泛应用于电力调度机构、风电场和光伏电站。

   

4、 优化新能源发电调度技术

   

由于我国电力和电网结构的特点，弃风弃光现象将在一段时间内继续存在，高比例新能源调度运行技术需要进一步优化，各种不确定新能源联合优化调度技术需要进一步突破。

   

(六)水力发电技术

   

我国大坝设计建设、大型地下洞室设计建设、大型水轮发电机制造等技术已跻身世界先进水平。未来水电发展的重点将是高坝工程防震抗震技术、超高坝建设技术、大型地下洞室集团关键技术、流域梯级水电站联合调度运行技术、环保、移民安置生态恢复技术、数字化、智能化等。

   

超高坝建设技术

   

我国200m上述超高坝建设仍处于起步阶段，发展滞后国外20～五十年。我国发展200年m上述超高坝主要面临复杂条件、缺乏技术标准、成套技术部成熟等挑战，需要联合协调。

   

2020年，全面掌握超高坝建设关键技术。制定超高坝安全评价方法和安全标准、高压混凝土坝施工技术要求和质量控制标准、超高土心墙堆石安全评价方法和安全标准。

   

大型地下洞群的关键技术

   

中国西部独特的环境使地下洞群成为水电工程枢纽布局的最佳选择。地下洞群正朝着单机容量大、洞室跨度大、施工规模大、安全要求高的方向发展。

   

2020年，预计将掌握大型地下洞群系统的关键技术，解决地下洞群工程建设中面临的关键科技问题。

   

3.环境保护、移民安置和生态恢复技术

   

水电开发和生态环境保护已成为我国水电可持续发展的重要制约因素。梯级开发、鱼类繁殖和栖息地保护技术的积累直接影响水电开发。

   

2020年，掌握环境保护、移民安置、生态恢复等关键技术，提出相应的环境保护措施，妥善处理水电建设与环境保护的关系，合理开发水资源，维护河流生态系统功能。

   

高性能大容量水电机组技术

   

根据规划和我国水电建设现状，2030年-2050年，随着西藏水电的发展，四个千瓦水电站的运行水头将超过400米，最大水头将达到830米。超高水头和超大容量水电将成为我国水电发展的主要方向。实现高性能、大容量水电机组及相应配套设施的独立设计、制造和安装，满足2050年前后水电开发特别是西藏水电开发的需要。新型超高水头和超大容量高性能水电机组的开发将成为我国水电设备科研制造的主要方向。

   

5.数字化、智能化水电及研发

   

国家防汛抗旱总指挥部组织建设了七大流域的三维电子河流系统。中国水电工程咨询集团公司开展了中国数字水电基础信息工程建设。2020年，掌握了数字化、智能化水电站研发的一系列关键技术，建成了大量的空间数据处理和基础、专业数据库系统和基础信息平台。

   

(七)先进的核能发电技术

   

核能发电是中国能源战略的重要选择。核能技术是世界上为数不多的具有核心竞争力的高新技术领域之一。核电走出去作为国家战略部署的趋势已逐渐明确。十三五期间，我国核电技术需要重点关注和完善第三代压水堆核电技术和设备，研发第四代核电技术和模块化小型核反应堆技术。

   

第三代大型先进核电技术及设备

   

第三代核电已逐渐成为国内外核电发展的主流。国压水堆的设计、建设和运行管理水平走在世界前列，具备独立设计和建设第三代核电机组的能力。例如，中国正在开发具有独立知识产权的华龙一号，已获得国家批准；CAP1400正在等待国家批准；正在建设的山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程是我国重大核电项目的重要成果之一，为第四代核电技术的发展奠定了基础。2020年，中国将完善大型先进压水堆的各个环节，实现自主化和本地化，不受他人控制。拥有完全自主知识产权的中国核电品牌将进入国际市场，彻底解决核废物安全处置问题。

   

第四代核电技术

   

第四代先进核反应堆共确定了六种堆型，其中三种是快中子反应堆，钠冷快堆是技术最成熟的，技术先进，具有大规模工业发展的基础。

   

俄罗斯是最早发展快堆的国家之一，也是世界上运行快堆电站数量最多的国家；法国建造了三个快中子反应堆，是世界上第一个建造和运行过大型商用快堆的国家，处于国际领先水平；中国快堆正处于实验阶段，整体示范应用、运行经验和建设水平低于俄罗斯、美国、法国和日本。到2020年，掌握第四代核电关键技术和先进反应堆的方案设计。

   

模块化小核反应堆技术

   

小型堆具有安全性高、适用性广、占地面积小、建设周期短、投资低等特点。在发电的同时，可以为工业汽车供应、城市供热和海水淡化提供蒸汽，实现电、热、水联产；也可用于岛屿、海洋平台和大型船舶。

   

在发展大型核电机组的同时，世界核能发达国家正在积极开发多用途模块化小型反应堆。美国、俄罗斯、韩国和阿根廷在小型模块化反应堆技术方面处于领先地位，但世界上没有小型模块化反应堆核电站投入商业运营。

   

自20世纪80年代以来，中国一直在研究小型反应堆技术，但一些关键设备的制造与国外仍存在一定差距。2020年，掌握小型模块化反应堆动态运行控制技术，示范应用于北方城市集中供热和沿海海水淡化。

   

(八)系统能效提升技术

   

1能源超大系统协同增效及综合能源管理技术

   

能源系统应充分利用信息时代处理大数据的优势，努力最大限度地实现能源系统的协同优化设计，提高能源利用效率。一方面，未来能源系统的分布式和小规模开发利用已成为重要方向；另一方面，消费者也可能是生产者，一般能源服务将成为可能。在城镇、农村和偏远地区的公共设施、公共建筑、住宅等领域，大力发展分布式光伏、水电、太阳能、天然气冷热电力供应、余热余压发电等资源的综合利用，实现多渠道能源供应和多层次发展。

   

2.优化火电厂余热利用和海水淡化

   

高成本是制约海水淡化推广应用的瓶颈，热法海水淡化抽汽成本占40%%大约，火力发电的许多低品位余热能和海水淡化能都是互补的。两者的整合是国内外大型海水淡化工程建设的新模式。但存在温度合理匹配问题和对环境变化和机组负荷变化的响应特点，需要进一步优化设计。2020年，掌握海水淡化装置与火力发电机组余热利用耦合设计，开展低温多效蒸馏海水淡化技术基础研究，推广应用低温热源企业低成本生产优质淡水。

   

(九 )基础、前瞻性技术研究

   

电工新材料

   

电气工程新材料是电气工程学科发展的基础。电气工程新材料的电磁特性直接决定了各种电气设备的性能和水平。传统电气设备受电气材料电磁参数的限制，限制了其发展。未来新一代电气材料的发展将对电气工程学科的发展产生革命性的影响，对国民经济的发展、科学进步和国防建设能力的提高具有重要意义。

   

无线输电技术

   

无线输电距离越长，输电效率越低，技术难度越大。对于中短距离无线输电技术，基于电磁感应的无线输电技术是研究最多、应用最成熟的一种；对于长距离无线输电，微波输电已成为解决长距离输电问题的主流技术。长距离无线输电技术在空间电站电力传输、偏远地区重要负荷供电和移动负荷供电方面具有应用前景。未来研究方向重点研究提高各种无线输电效率的技术优化措施，提出技术解决方案和工程方法；无线输电的原型试验装置或示范系统应用于不同的应用场合和应用方法。

   

3、超导技术

   

超导体的特性在电力方面具有重要的应用价值。十多年来，随着高温超导技术的发展，超导电力技术的研发取得了很大的进步。国际上，超导电缆和超导限流器的示范已达到输电电压水平。我国高温超导材料制备与国际仍存在较大差距，主要体现在高温超导带的电磁性能和单个超导带的长度上。