辽宁省推荐度国家科技奖项目公示电气工程及自动化学院.docx

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辽宁省推荐度国家科技奖项目公示电气工程及自动化学院

附件：

沈阳市科学技术局拟提名的2018年度省科技奖励项目

项目1：

固态储热源网荷调度提升清洁能源消纳技术与应用

项目名称

固态储热源网荷调度提升清洁能源消纳技术与应用

提名者

沈阳市科学技术局

提名意见

该项目提名材料齐全、规范，符合辽宁省科学技术奖提名条件。

该项目针对北方冬季供暖环境污染和风电弃风现象严重两大问题开展攻关，攻克清洁供暖和弃风消纳世界性难题。

突破电储热高温高压绝缘接引技术，开发出66kV电储热装置，使电储热单台容量提高10倍，容量世界最大；突破电网多源控制技术，研制出国际首套协调弃风电与电储热的自动发电系统，使储热装置直接由弃风供电，建成世界首套大规模消纳弃风电系统，供暖成本大幅度下降。

电储热装置实现了产业化，推广应用至11省市171台套，并实现了产业化，近三年产值9.88亿元，共消纳电量29.05亿千瓦时。

该项目获授权发明专利28项，发表论文50篇，著作5部。

由院士主持的鉴定委员会一致认为项目技术达到国际领先水平。

综上，提名该项目为2018年度辽宁省科学技术进步奖一等奖。

项目简介

北方冬季因燃煤锅炉供暖造成严重空气污染，而热电联产机组大量并网运行，降低电网调峰能力，清洁能源消纳愈加困难，几乎70%弃风电发生在冬季供暖期。

因此，既能解决清洁供暖，又能提高电网调峰能力，低成本、规模化消纳清洁能源是急需解决的重大技术难题。

项目依托国家能源局等五个上级科技项目，包括国家能源局科技项目“火电灵活性改造试点项目”和“国电奈曼巴彦塔拉风电供热项目”、国家粮食局科技项目“辽宁省粮食科学研究所粮食干燥研究”、国家电网公司科技项目“面向电力系统调峰调频需求的储能系统优化配置及运行方法研究”和“大规模风电协调控制系统”，聚焦高电压、大容量、高可靠、高适应性和低成本的电加热高温固态储热技术，针对电加热储热装置结构体优化设计体系、传热速率平衡与加热丝寿命匹配、高温蓄热体电源接引与炉体内电场绝缘技术开展攻关，解决清洁供暖技术难题，实现电加热通过储热和供热解耦；聚焦电网多源协调规模化消纳清洁能源，针对大规模弃风电评估、多源调度策略与大容量电储热负荷协调调度技术瓶颈开展攻关,解决规模化利用弃风电供暖技术难题，实现弃风电通过电网自动发电控制与电储热耦合；项目制定了先弃风，再弃核，最后弃光伏的清洁能源消纳策略，电网自动发电控制软件可以根据电网清洁能源消纳需求对储热负荷进行直接控制，构建了一体化利用弃风电供暖的具有完全自主知识产权的技术体系。

项目开发了10kV分布式、66kV集中式高温固态储热装置，其中10kV分布式在11个省市投运355台，总容量540MW；66kV集中式在东三省投运16台，总容量1180MW，66kV单台容量达到90MW，整套容量达到320MW，是目前世界上电压等级最高、单台（套）功率最大、消纳清洁能源能力最强的储能装置。

项目成果应用共消纳电量29.05亿千瓦时，并具有年消纳电量25.8亿千瓦时能力；项目开发了三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台，在东北三省调控中心应用，充分调控区域内弃风电和电储热负荷，是目前世界上唯一实现多源协调直接调控大规模负荷和弃风电提升清洁能源消纳的系统软件，解决了严寒地区低成本、清洁化供暖和规模化消纳清洁能源的世界性难题。

项目建设了国电奈曼巴彦塔拉风电供热示范工程、辽宁省粮食科学研究所粮食干燥示范工程、火电灵活性改造试点工程、三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台5个示范工程；项目成果具有完全自主知识产权并实现产业化，三年累计产值达9.88亿元。

在辽宁应用共消纳弃风电量6.98亿千瓦时，其中2017年5.56亿千瓦时，使弃风率下降3.7%，对清洁能源的大规模消纳和高比例并网提供了一种大容量、高可靠和低成本的规模化技术解决方案。

项目获授权发明专利28项、软件著作权3项，发表SCI、EI、核心论文50篇，出版著作5部。

客观评价

1.鉴定意见

2018年1月26日，中国电机工程学会组织了对项目成果的鉴定，由王天然院士等9位专家组成的鉴定委员鉴定意见如下：

该项目攻克了固态电储热的高压大容量、高效率、长寿命、绝缘等技术难题，研发了三态自动化发电控制和清洁能源全过程监控平台，研究成果实现了电网稳定运行和电网清洁能源消纳的双提升，解决了北方地区冬季供暖环境污染严重和电网清洁能源消纳困难的突出问题，具有良好的经济、社会效益和推广应用前景。

通过电网清洁能源消纳，解决北方地区清洁供暖问题，达到国际领先水平。

2.测试结论

2015年，东北国家计量测试中心对项目研发的10kV分布式电热储能炉的绝缘、耐压、温升等储热性能进行测试，测试结论显示该10kV电热储能炉各项性能指标满足各类标准和实际应用的要求。

2016年，机械工业高压电器设备质量检测中心对项目研发的66kV集中式热电联产高压大容量电热储能装置及其绝缘部件进行了绝缘测试，测试结论显示66kV电热储能炉各项性能指标满足GB21/T2018-2012《电热储能炉工程应用技术规程》和实际应用的要求。

2018年，辽宁软件测试中心对项目研发的三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台进行了功能测试，测试结论显示项目研发的软件实现了火电、电池、储热和清洁能源的多方式实时自动控制。

3.验收结论

2017年9月，国家电网公司组织召开了“面向电力系统调峰调频需求的储能系统优化配置及运行方法研究”科技项目验收会，以李继红专家为组长的项目验收专家组认为，该项目完成了国网科技项目任务要求研究内容，研发出高比例风电接入电网的电源储能联合调频的运行控制策略，同意通过验收；

2014年5月，国家电网公司组织召开了“大规模风电协调控制系统”科技项目验收会，以夏清专家为组长的项目验收专家组认为项目完成了合同规定的研究内容，该项目研发多能源AGC协调控制策略、分区域风功率预测方法、考虑储能发电计划等方面达到国际先进水平，同意通过验收。

4.查新结论

2017年12月，辽宁省科学技术情报所对该项目的查新结论为：

该项目开展的固态储热源网荷调度提升清洁能源消纳技术与应用，在国内外文献检索中，未见相同研究文献报道。

2018年2月，教育部科技查新工作站对该项目的查新结论为：

该项目开展的大容量固态储热消纳清洁能源关键技术与应用的技术要点，储委托单位或合作单位完成的相关文献外，在所检出的国内外相关文献中未见报道。

5.媒体报道

2017年12月28日，中央二台经济信息联播报道辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司通过应用项目研发的高压大容量固态储热装置，进行火电灵活性改造，取得了显著的经济效益和社会效益。

2017年11月14日，中央二台第一时间报道大连枫叶职业技术学校通过应用项目研发的分布式电储热装置进行供暖，实施电能替代，助力“蓝天工程”，取得了显著的经济效益和社会效益。

2018年2月22日，人民日报报道辽宁大厦应用了项目研发的分布式储热装置进行供暖，为“电化辽宁”提供有力支撑，取得了显著的经济效益和社会效益。

推广应用情况

项目研发的10kV分布式固态储热装置示范应用于国电奈曼风电有限公司和辽宁省粮食科学研究所，66kV高压大容量高温固态储热装置示范应用于丹东金山热电有限公司，三态AGC和清洁能源全过程监控平台示范应用于国网辽宁省电力有限公司，截止2017年底，装置运行稳定可靠，实现无人值班，故障率为零。

项目研发的10kV分布式固态储热装置推广应用至辽宁大厦、大连棒棰岛宾馆等11个省市的119个单位，共352台，66kV高压大容量高温固态储热装置推广应用至辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司、华能吉林发电有限公司长春热电厂和黑龙江华能伊春热电有限公司，三态AGC和清洁能源全过程监控平台推广应用至国网黑龙江电力有限公司、国网吉林电力有限公司和国网内蒙古东部电力有限公司，截止2017年底，装置运行稳定可靠，实现无人值班，故障率为零。

项目研发的10kV分布式固态储热装置和66kV高压大容量高温固态储热装置在沈阳世杰电器有限公司实现产业化，三态AGC和清洁能源全过程监控平台在北京科东电力控制系统有限责任公司实现产业化，三年累计产值达9.88亿元，发展前景良好。

主要知识产权证明目录（不超过10件）

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

超高压电热储能装置

中国

ZL201210159123.0

2014-09-17

1484851

朱建新

朱建新

有效

发明专利

分布式高压电热力网蓄热系统

中国

ZL201510168059.6

2017-11-14

2699150

朱建新

朱建新

有效

发明专利

基于直流母线网状结构的智能风电场控制方法

中国

ZL201410697033.6

2016-08-24

2206836

沈阳工业大学

杨俊友；王海鑫；白殿春；邢作霞；崔嘉；马一鸣；李连富；杨轶

有效

计算机软件著作权

三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台V1.0

中国

2018SR075870

2017-11-30

2404965

国家电网辽宁省电力公司；北京科东电力控制系统有限责任公司

/

有效

发明专利

高效固体电蓄热锅炉

中国

ZL201410016784.7

2016-04-13

2030788

朱建新

朱建新

有效

发明专利

带电网模型拼接功能的测控装置

中国

ZL201510155502.6

2017-12-29

2756143

王顺江

王顺江；南贵林；吴伽玲；高凯；刘金波；句荣滨；赵军

有效

发明专利

高电压固体电热储能炉支撑结构

中国

ZL201510017688.9

2017-02-08

2374915

朱建新

朱建新

有效

发明专利

高温固体电热储能炉

中国

ZL201510082349.9

2016-09-21

2241787

朱建新

朱建新

有效

发明专利

一种固体电蓄热装置

中国

ZL201610253185.6

2017-09-29

2640757

朱建新

朱建新

有效

发明专利

一种适用于分散式风电场的组合风电功率预测方法

中国

ZL201310071897.2

2017-09-29

2642748

辽宁省电力有限公司电力科学研究院；东北电力科学研究院有限公司；沈阳工业大学

杨俊友；崔嘉；刘劲松；王刚；张涛；朱钰，邢作霞；井艳军

有效

完成人情况

1.葛维春：

第1完成人，主任，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4做出贡献，负责电储热消纳电网清洁能源策略研发工作，发明了多区域电网清洁能源消纳区域控制策略。

2.朱建新：

第2完成人，董事长，高级工程师，工作单位沈阳世杰电器有限公司，完成单位沈阳世杰电器有限公司。

对项目创新点1、创新点2和创新点3做出贡献，负责储热装置的研发，设计了高温、高压、大容量、固态电储热装置。

3.王顺江：

第3完成人，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4有做出贡献，负责三态AGC软件和清洁能源监控平台软件开发工作，将多区域电网清洁能源消纳区域控制策略实际应用于电网自动发电控制，并优化了其他电网调度高级应用软件。

4.邢作霞：

第4完成人，教授，工作单位沈阳工业大学，完成单位沈阳工业大学。

对项目创新点4做出贡献，参与风储电站经济性评估软件和储热系统建模协调控制的研究，制定了风储联合供热技术方案。

5.谭洪恩：

第5完成人，董事长，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4做出贡献，参与了源网荷协调调控方法研究，以及储能调度协调系统和三态AGC与清洁能源监控平台的软件研发，提出了风储联合系统运行和控制优化方案。

6.葛延峰：

第6完成人，处长，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4做出贡献，参与储能调度协调系统和三态AGC与清洁能源监控平台软件研发，参与风储联合系统经济性优化研究。

7.杨俊友：

第7完成人，院长，教授，工作单位沈阳工业大学，完成单位沈阳工业大学。

对项目创新点4做出贡献，负责研发了源-网-荷协调控制系统，能够对风电场弃风电量进行日前评估和实时评估，以最大化利用弃风和最大化多方利益为目标，实现电热协调控制。

8.李家珏：

第8完成人，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4做出贡献，参与源网荷模型分析与控制方法研究，参与分布式孤岛功率平衡方法的研究。

9.高凯：

第9完成人，副主任，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4做出贡献，参与储能调度协调系统和三态AGC与清洁能源监控平台软件研发与应用，参与储能协调控制策略和经济性评估的研究。

10.李媛：

第10完成人，副院长，副教授，工作单位沈阳工业大学，完成单位沈阳工业大学。

对项目创新点4做出贡献，参与利用时间序列建模方法建立储热量预测模型，实现分布式储热系统储热量的估计和调峰电站储热负荷预测。

11.杨万清：

第11完成人，主任，高级工程师，工作单位国网辽宁省电力有限公司，完成单位国网辽宁省电力有限公司。

对项目创新点4做出贡献，参与实时控制策略研究，参与储能调度协调系统和三态AGC与清洁能源监控平台软件研发与应用。

完成单位

及创新推广贡献

1.国网辽宁省电力有限公司：

第1完成单位，2008年组织成立项目研发团队，负责项目的管理、设计、开发和示范应用。

负责项目总体管理，2008年-2017年，共组织项目协调管理会议一百多次，保证了整个项目安全、高效、正确的运转。

负责项目总体规划设计，确保项目能沿着解决北方供暖、解决供暖环境污染、解决清洁能源发电消纳难三大难题的方向，负责项目的开发工作，协同沈阳世杰电器有限公司研发电储热系统，组织北京科东电力控制系统有限责任公司研发三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台，组织沈阳工业大学进行仿真、验证和科研攻关，实现项目研发设备和系统的安全、稳定、可靠、高效和先进，解决供暖环境问题，提高辽宁电气化水平，提升清洁能源消纳能力。

负责项目的示范应用，主要负责三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台的示范应用。

2.沈阳工业大学：

第2完成单位，负责高温固态储热、高效传热和大容量高电压电热绝缘等技术研发。

针对高温高压固态储热系统结构体的整体情况，提出高温固体储热系统的热平衡设计与建模方法，建立基于热-流-固多物理场传热机理耦合下的加热、储热、取热、换热四部分热力参数计算规则，完成储热体结构设计参数、风阻力参数、传热系数等的关键参数计算；针对高温高压固态储热系统的材料特性，提出一种基于特制氧化镁热物性和高温加热合金相图特性的内置电阻式加热与储热材料的选型适配方法，提出传热速率平衡法来优化加热元件的表面负荷，实现长寿命优化配置；针对高温高压下电加热绝缘设计问题，提出一种弱电磁耦合的加热元件形状与布局设计方法，加热导体回路分压使炉内场强均匀分布，实现10kV—110kV交流工频电场下加热回路高温绝缘，增加抗击穿能力和爬电距离。

配合国网辽宁省电力有限公司参与成果的推广应用。

3.沈阳世杰电器有限公司：

第3完成单位，主要承担超大容量储热负荷的高压绝缘技术研究与设备应用示范。

完成高温固态和流体储热材料及器件试验、高温高压热质的交换试验和高电压应用安全性、可靠性绝缘实验。

开发了10kV-66kV系列超大功率电热转换及热储能设备，首创单机最大功率9万kWh，储热能力90万kWh；项目最大功率32万kW，储热能力320万kWh。

截至2017年底，累计安装设备超过170万kW，对提高可再生能源利润率与清洁能源消纳，实现城市压煤减霾做出重要贡献。

4.北京科东电力控制系统有限责任公司：

第4完成单位，协助第一完成单位进行三态AGC控制策略的制定及软件开发工作，基于D5000系统采集电网运行状态相关量测，获取电网运行数据，并根据上述电网运行数据计算功率调节需求，结合电网负荷的峰谷情况，确定各类型能源参与区域调节的启动条件和调节策略。

建立以火电调节为主，电储热电储能为辅的调控机制，对电厂中的各类型能源机组进行调控，降低电网负荷的峰谷差，减少不必要的开停机，实现削峰填谷，并最大化接纳清洁能源。

5.国网黑龙江省电力有限公司：

第5完成单位，协助第1完成单位进行负责项目的示范应用，主要负责三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台的示范应用，并通过三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台，对分布式电储热示范项目和火电厂高压大容量固态储热系统示范项目进行监视控制。

6.国网吉林省电力有限公司:

第6完成单位，协助第1完成单位进行负责项目的示范应用，主要负责三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台的示范应用，并通过三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台，实现了储能与电网消纳新能源的协调调度控制。

7.国网内蒙古东部电力有限公司：

第7完成单位，协助第1完成单位进行负责项目的示范应用，主要负责三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台的示范应用，并通过三态AGC软件和清洁能源全过程监控平台，实现了储能与电网消纳新能源的协调调度控制。

完成人合作关系说明

1.项目“固态储热源网荷调度提升清洁能源消纳技术与应用”第1完成人葛维春（国网辽宁省电力有限公司）与第2完成人朱建新（沈阳世杰电器有限公司），从2008年开始，合作开始研究固态储热装置，共同进行各电压等级固态储热装置了设计、研发、试验和试用，攻破了高压接引、炉体风热交换平衡和电热丝电热平衡等多项技术难关，共同申请并获得了2017年大连科技进步奖一等奖1项。

2.第1完成人葛维春与第3完成人王顺江、第5完成人谭洪恩、第6完成人葛延峰、第8完成人李家珏、第9完成人高凯、第11完成人杨万清属于一个单位（国网辽宁省电力有限公司）研发团队，从2011年开始，合作研究智能电网调度控制和电网清洁能源接纳等技术，共同申请并获得了2017年辽宁省政府科技进步二等奖1项，2017年中国电子学会科技进步二等奖1项，2017年大连科技进步奖一等奖1项，第1完成人葛维春与第5完成人谭洪恩合著专著1部（专著2），第1完成人葛维春与第8完成人李家珏合著论文1篇（论文1）。

3.第1完成人葛维春与第4完成人邢作霞（沈阳工业大学）、第7完成杨俊友（沈阳工业大学）、第10完成人李媛（沈阳工业大学）同属于一个工程研究中心（辽宁省多能源系统优化运行与控制技术工程研究中心），从2012年开始，合作研究电网储热消纳清洁能源技术，对项目研发的固态储热装置进行了多项实验室仿真，为项目研发成果的应用奠定了坚实的理论基础。

项目2：

光学电流互感器关键技术与工程应用

项目名称

光学电流互感器关键技术与工程应用

提名者

沈阳市科学技术局

提名意见

该项目提名材料齐全、规范，符合辽宁省科学技术奖提名条件。

该项目实现了电力系统光学电流传感领域多项理论、技术和工程的重大突破，解决了光学电流互感器的地电位安装、不停电检修以及抗外磁场与机械振动干扰等技术难题。

发现了光学电流传感单元在正反向通光时响应度不等的“等价非互易性破缺现象”，提出了等价非互易光学电流传感技术，消除了磁场空间分布不均匀对测量准确度的影响，提高了光学电流互感器的准确度；提出了多传感器多点对称布置的多点零和抗扰技术，消除了外磁场和机械振动对测量精度的影响，提高了抗干扰能力；设计了双半圆咬合对接的外卡式结构，实现了光学电流互感器在GIS及罐式断路器的地电位安装和不停电检修。

该项目经中国电机工程学会鉴定，整体达到国际领先水平。

研制的光学电流互感器在辽宁何家220kV变电站整站应用6年，运行稳定可靠，后续在多个网省公司的到推广应用，经济、社会效益显著，具有良好的市场前景。

综上，提名该项目为2018年度辽宁省科学技术进步奖二等奖。

项目简介

该项目基于法拉第磁旋光效应原理，研究采用磁光玻璃作为传感材料的电力系统光学电流传感技术。

项目发现了光学电流传感单元在正反向通光时响应度不等的“等价非互易性破缺现象”，提出了等价非互易光学电流传感技术，消除了磁场空间分布不均匀对测量准确度的影响，提高了光学电流互感器的准确度。

提出的多点零和抗扰技术消除了外磁场和机械振动对测量精度的影响，提高了抗干扰能力，能够满足电力系统的高可靠性要求。

同时为满足智能变电站一次设备集成设计和运维便利性要求，提出了外卡式光学电流互感器结构，由两个半圆环对接形成独特的卡扣结构，不改变GIS、罐状断路器等一次设备结构，安装在壳体外部，与GIS本体组合方便灵活又层次分明，巧妙地解决了设备高集成度与检修更换便利两者的矛盾，改变了过去互感器与GIS的依附关系，实现不停电的情况下检修或更换。

该项目研制的光学电流互感器具有理想的暂态测量品质，型试试验与性能检测表明在-40℃至+70℃的温度范围内，稳态测试精度达到0.2级、暂态精度达到5TPE。

2012年率先在辽宁何家220kV智能变电站实现了光学电流互感器的整站工程示范应用，后续推广应用于黑龙江、河南和新疆多地。

客观评价

1、中国电机工程学会关于“光学电流互感器关键技术与工程应用”项目技术鉴定会鉴定意见：

项目研究成果解决了光学电流互感器的地电位安装、不停电检修以及抗外磁场与机械振动干扰等难题，具有良好经济、社会效益和推广应用前景，达到了国际领先水平。

2、中国电力科学研究院电力工业电气设备质量检验测试中心检测结论：

项目成果中的光学电流互感器所进行的例行试验、型式试验和特殊试验均满足标准要求；项目成果中容性小电流条件下的抗干扰测试等10项试验，所检测项目符合标准要求。

3、国网电力科学研究院科技查新结论：

该项目“光学电流互感器关键技术与工程应用”的各技术要点，除查新项目委托单位公开成果外，在所检出的国内外相关文献中未见报道。

推广应用情况

该项目成果2012年率先在辽宁何家220kV智能变电站实现了光学电流互感器的整站工程示范应用，后续推广应用于黑龙江、河南和新疆多地。

投运以来，经历长期的高温（30℃）、低温（-30℃）和雨雪天气变化考验，该设备运行稳定安全，提供电气参量可靠正确，计量准确度达到0.2S级，可全保真地传受一次电流数据，且无饱和，抗电磁干扰能力强，到目前为止，与之配合的全站保护正确动作率100%，应用于继电保护，可简化保护判据，提高继电保护的快速性、灵敏性和可靠性。

通过对系统及计量器件投运前、运行中的现场测试，充分反映了该系统及相关计量器件通过一年时间运行考核，系统电能计量运行稳定，计量器件（互感器）变差很小，满足要求。

该方法可以应用在目前已经投运的数字化变电站中，作为评价数字电能计量系统的依据。

主要知识产权证明目录（不超过10件）

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

外卡式光学电流互感器及其抗外磁场干扰方法和温漂抑制方法

中国

ZL201310062943.2

2015-05-20

1670567

哈尔滨工业大学

张国庆、于文斌、郭志忠、申岩、王贵忠、李深旺、路忠峰

有效

发明专利

光学电流互感器及其实现抗外磁场干扰的方法

中国

ZL201210307755.7

2014-11-26

1523874

哈尔滨工业大学

郭志忠、于文斌、张国庆、申岩、李深旺、王贵忠、路忠峰

有效

发明专利

电子式互感器整体检测与评估系统

中国

ZL201210591944.1

2015-12-02

1863482

辽宁省电力有限公司；中国电力科学研究