近日，國(guó)家電投集團(tuán)公布2024年度集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單，共有45個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)，其中一等獎(jiǎng)7個(gè)。

三代大型先進(jìn)壓水堆核設(shè)計(jì)軟件（cosNU）開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

為提升我國(guó)核電軟件的整體技術(shù)水平，中央研究院依托國(guó)家能源核電軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合上海核工院，自2011年起，在多項(xiàng)國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)防科工局核能開(kāi)發(fā)等課題的支持下，經(jīng)過(guò)十四年的科研攻關(guān)，通過(guò)精密的軟件開(kāi)發(fā)和全面深入的測(cè)試驗(yàn)證，成功研發(fā)了我國(guó)先進(jìn)的壓水堆核設(shè)計(jì)軟件—cosNU。

cosNU軟件包含三款核心軟件：組件參數(shù)計(jì)算軟件cosLATC、堆芯物理分析軟件cosCORE以及中子動(dòng)力學(xué)軟件cosKIND，用于大型先進(jìn)壓水堆核電站堆芯燃料管理與核設(shè)計(jì)分析。該軟件的設(shè)計(jì)、編碼、驗(yàn)證確認(rèn)與評(píng)估等環(huán)節(jié)嚴(yán)格遵循了國(guó)內(nèi)外核安全法規(guī)與軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)保管理體系，并通過(guò)國(guó)家核安全局審查，軟件代碼自主化率達(dá)100%。

cosNU軟件在三維燃料組件信息跟蹤技術(shù)、核設(shè)計(jì)軟件不確定性分析、“核—熱”耦合、基于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)與設(shè)備的軟件研發(fā)等方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新突破，并已通過(guò)中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)組織的技術(shù)鑒定。鑒定結(jié)果表明，軟件整體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，部分核心功能處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

低能耗碳捕集成套技術(shù)及工程應(yīng)用

▲上海長(zhǎng)興島電廠(chǎng)10萬(wàn)噸級(jí)燃煤燃?xì)馓疾都c利用項(xiàng)目

遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保與上海電力聯(lián)合完成的“低能耗碳捕集成套技術(shù)及工程應(yīng)用”項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了反應(yīng)熱低、溶解度高、吸收負(fù)荷高、腐蝕性低的新型吸收劑；建立了多元混合胺體系下的多效節(jié)能工藝過(guò)程仿真、多相流動(dòng)模擬、熱質(zhì)傳遞計(jì)算等多維交互機(jī)制及設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)了貧液分流工藝和富液塔外調(diào)質(zhì)工藝，形成了產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)與裝備，完成了百?lài)?萬(wàn)噸/十萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模裝備建設(shè)，并實(shí)現(xiàn)寬負(fù)荷、長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

該項(xiàng)目成果擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，申請(qǐng)了23項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利（已授權(quán)9項(xiàng)），并編制了10項(xiàng)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的院士專(zhuān)家鑒定，項(xiàng)目整體技術(shù)被認(rèn)定為“達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。

項(xiàng)目成果可廣泛適用于燃煤、燃?xì)獾然痣娨约颁撹F、水泥等行業(yè)的煙氣碳捕集領(lǐng)域，已成功在國(guó)內(nèi)最大且首個(gè)碳捕集用于氣體保護(hù)焊的CCUS全流程項(xiàng)目—上海長(zhǎng)興島電廠(chǎng)10萬(wàn)噸級(jí)燃煤燃?xì)馓疾都c利用項(xiàng)目推廣應(yīng)用，項(xiàng)目建成投運(yùn)后，已成為目前國(guó)內(nèi)火電行業(yè)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行周期最長(zhǎng)的CCUS項(xiàng)目，項(xiàng)目運(yùn)行每年合計(jì)減少碳排放約10萬(wàn)噸，相當(dāng)于種植約500萬(wàn)棵樹(shù)。

智慧礦山綜合管控技術(shù)與示范應(yīng)用

▲國(guó)家電投集團(tuán)南露天煤礦生產(chǎn)調(diào)度指揮中心

內(nèi)蒙古公司南露天煤礦與中央研究院聯(lián)合申報(bào)的《智慧礦山綜合管控技術(shù)與示范應(yīng)用》項(xiàng)目作為國(guó)內(nèi)行業(yè)首個(gè)露天礦山各環(huán)節(jié)全要素融合、全流程聯(lián)動(dòng)、全數(shù)據(jù)管控的“三全”數(shù)字化平臺(tái)，有效協(xié)同生產(chǎn)鏈條，對(duì)未來(lái)智慧化礦山建設(shè)體系提供了標(biāo)準(zhǔn)示范。

作為礦山“智慧大腦”，該平臺(tái)圍繞生產(chǎn)管理、檢修服務(wù)、安全環(huán)保、運(yùn)營(yíng)管理、產(chǎn)業(yè)生態(tài)五大中心任務(wù)需求，構(gòu)建一個(gè)技術(shù)支撐體系、五大業(yè)務(wù)中心、N個(gè)智能應(yīng)用的“1+5+N”模式，與無(wú)人駕駛、地面系統(tǒng)無(wú)人值守等智慧化項(xiàng)目深度融合，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警、一體化系統(tǒng)控制、智慧化運(yùn)維檢修、全方位安全感知與智能分析決策。

通過(guò)三維地質(zhì)建模、礦山一張圖實(shí)時(shí)更新、自主研發(fā)短期計(jì)劃編輯器等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建礦區(qū)智能調(diào)度模型與仿真工具，提升露天煤礦生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)指標(biāo)的透明化、可視化，實(shí)現(xiàn)穿、采、排及工程輔助三維任務(wù)書(shū)在線(xiàn)設(shè)計(jì)、自動(dòng)下發(fā)、精準(zhǔn)執(zhí)行，并依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化平臺(tái)，將全礦海量生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)匯聚整合，統(tǒng)一規(guī)范，打通數(shù)據(jù)壁壘，消除“信息孤島”現(xiàn)象，形成系統(tǒng)級(jí)閉環(huán)賦能體系。

火電機(jī)組“全域—協(xié)同—在線(xiàn)”全息可視化運(yùn)檢關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

▲中國(guó)電力中電華創(chuàng)汽輪機(jī)數(shù)字孿生平臺(tái)

“火電機(jī)組‘全域—協(xié)同—在線(xiàn)’全息可視化運(yùn)檢關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目旨在解決火電機(jī)組在安全生產(chǎn)中的智能化水平低、應(yīng)用場(chǎng)景單一、數(shù)據(jù)孤島等問(wèn)題。作為電網(wǎng)深度調(diào)峰、調(diào)頻的主力電源，火電機(jī)組在頻繁變負(fù)荷過(guò)程中，面臨安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性大幅降低的挑戰(zhàn)。因此，推動(dòng)智能化與安全生產(chǎn)深度融合，提升火電設(shè)備的可靠性和運(yùn)行效益，成為項(xiàng)目的核心目標(biāo)。

自2019年起，中國(guó)電力中電華創(chuàng)組織研發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)力攻堅(jiān)并取得顯著成果。首先，構(gòu)建了全域數(shù)據(jù)—?jiǎng)討B(tài)過(guò)程—多維建模數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵參數(shù)的動(dòng)態(tài)閾值異常波動(dòng)超前預(yù)警，建立了850多個(gè)預(yù)警模型和1500多條規(guī)則知識(shí)庫(kù)，能夠在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備故障的位置、類(lèi)型、程度及發(fā)展趨勢(shì)，并提供快速診斷；其次，提出了全域信息的機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備故障診斷方法及優(yōu)化策略，能夠?qū)崟r(shí)獲取設(shè)備故障征兆，系統(tǒng)診斷準(zhǔn)確率超過(guò)90%，尤其在加熱器故障預(yù)警方面，系統(tǒng)能提前3—5天超前人工判斷；最后，開(kāi)發(fā)了“運(yùn)—檢”一體化全息可視化云邊協(xié)同平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組三維數(shù)字孿生與運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化映射，借助遠(yuǎn)程診斷專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，顯著提升了火電廠(chǎng)運(yùn)維工作的效率和質(zhì)量，推動(dòng)了從計(jì)劃?rùn)z修向精準(zhǔn)檢修的轉(zhuǎn)變。

壓水堆核電站燃料包殼關(guān)鍵性能試驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用

▲失水事故工況下包殼材料雙軸載荷試驗(yàn)臺(tái)架

“壓水堆核電站燃料包殼關(guān)鍵性能試驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目旨在提升我國(guó)壓水堆核電站燃料包殼的關(guān)鍵性能試驗(yàn)?zāi)芰?，確保燃料組件的運(yùn)行安全性。該項(xiàng)目依托國(guó)家科技大型先進(jìn)壓水堆重大專(zhuān)項(xiàng)，中央研究院聯(lián)合國(guó)核鈾業(yè)和上海核工院，成功攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括反應(yīng)性引入事故模擬下的燃料棒快速升溫、薄壁整管軸向拉（壓）和內(nèi)壓組合動(dòng)態(tài)加載疲勞性能測(cè)試、雙軸蠕變高溫小應(yīng)變?cè)诰€(xiàn)測(cè)量、瞬態(tài)爆破性能測(cè)試等。通過(guò)這些技術(shù)突破，項(xiàng)目建設(shè)了反應(yīng)性引入事故、失水事故雙軸載荷、雙軸疲勞、雙軸蠕變、快速升壓內(nèi)壓爆破等一批先進(jìn)的試驗(yàn)臺(tái)架。經(jīng)中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)鑒定，項(xiàng)目屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

該項(xiàng)目成果入選國(guó)家能源局核電重大專(zhuān)項(xiàng)科研設(shè)施及驗(yàn)證開(kāi)放共享平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。首先，為國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“國(guó)和一號(hào)”自主化鋯合金包殼的入堆輻照考驗(yàn)及工程化應(yīng)用提供了有力支持；其次，為重水堆燃料棒束用國(guó)產(chǎn)化鋯合金包殼的入堆安全審查提供了條件，突破了國(guó)外技術(shù)封鎖，滿(mǎn)足了國(guó)家戰(zhàn)略需求；此外，項(xiàng)目推動(dòng)了鉻涂層鋯合金、碳化硅復(fù)合材料等抗事故先進(jìn)燃料包殼的研發(fā)，也為其他堆型核電燃料材料的研發(fā)及性能驗(yàn)證提供了技術(shù)保障。

全自主燃料電池發(fā)電成套裝備

▲“氫騰”燃料電池發(fā)電成套裝備

目前，燃料電池發(fā)電成套裝備在全球仍處于小規(guī)模示范推廣及驗(yàn)證階段，國(guó)內(nèi)技術(shù)與國(guó)際水平存在一定差距，面臨自主化程度低、核心材料依賴(lài)進(jìn)口、耐久性差等問(wèn)題和挑戰(zhàn)。近年來(lái)，國(guó)氫科技通過(guò)加強(qiáng)自主化技術(shù)攻關(guān)，攻克了包括抗毒化、高耐久發(fā)電膜電極關(guān)鍵技術(shù)、高可靠電堆設(shè)計(jì)技術(shù)及基于本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的多級(jí)安全控制技術(shù)在內(nèi)的六項(xiàng)核心技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)了自主化燃料電池發(fā)電成套裝備，并獲得19件授權(quán)專(zhuān)利。經(jīng)鑒定，該裝備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中膜電極抗毒化、系統(tǒng)發(fā)電效率及綜合利用效率等關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

目前，“氫騰”燃料電池發(fā)電成套裝備已在濟(jì)南綠色工業(yè)園區(qū)、山東氯堿化工園區(qū)等多地多場(chǎng)景得到應(yīng)用。在濟(jì)南綠色工業(yè)園區(qū)，該裝備已運(yùn)行一年，累計(jì)發(fā)電超過(guò)2萬(wàn)千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放20余噸。此外，該裝備還可適用于應(yīng)急/備用電源、城市綜合供能等場(chǎng)景，為燃料電池在發(fā)電領(lǐng)域的多場(chǎng)景應(yīng)用與推廣提供了有力支撐。

高效隧穿氧化層鈍化背接觸晶硅太陽(yáng)電池工藝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

▲多功能BIPV項(xiàng)目建筑立面光伏實(shí)景圖

“高效隧穿氧化層鈍化背接觸晶硅太陽(yáng)電池工藝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目是基于黃河公司西寧分公司國(guó)內(nèi)第一條N型IBC電池量產(chǎn)示范線(xiàn)的技術(shù)積累，瞄準(zhǔn)單結(jié)晶硅電池的終極技術(shù)路線(xiàn)—隧穿氧化層鈍化背接觸晶硅太陽(yáng)能電池（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“TBC電池”）技術(shù)，以高效率、低成本、產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，開(kāi)展核心技術(shù)攻關(guān)，完成電池轉(zhuǎn)換效率跨越式提升。項(xiàng)目授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利5件，實(shí)用新型專(zhuān)利7件。

本項(xiàng)目技術(shù)研究成果成功突破了TBC電池的技術(shù)壁壘，形成了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效TBC電池產(chǎn)業(yè)化工藝技術(shù)方案，助力零碳社會(huì)的到來(lái)開(kāi)發(fā)出全新的TBC電池技術(shù)，引領(lǐng)光伏行業(yè)進(jìn)入了單結(jié)晶硅的技術(shù)極限時(shí)代，促進(jìn)了N型IBC電池技術(shù)迭代與升級(jí)?；谠摮晒a(chǎn)制造的建筑光伏組件已成功應(yīng)用在多個(gè)項(xiàng)目上，包括西藏開(kāi)投能源基地綜合智慧能源項(xiàng)目、青海省首例多功能BIPV項(xiàng)目等。同時(shí)，項(xiàng)目研究成果中的p型poly工藝，與現(xiàn)有電池生產(chǎn)線(xiàn)兼容性強(qiáng)，應(yīng)用后電池轉(zhuǎn)換效率提升約0.6%。