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第 1 页共 25 页 发电零碳技术讲解
目录
1. 水力发电技术 .............................................................. 2 1.1. 基本特征 ............................................................................................................................ 2 1.2. 技术现状 ............................................................................................................................ 3 1.3. 专栏 1 ................................................................................................................................. 3 1.3.1. 案例：长江三峡枢纽工程——2019 年度国家科学技术进步奖特等奖 ............... 3 1.4. 专栏 2 ................................................................................................................................. 4 1.4.1. 案例 1：数字化碾压混凝土坝建设技术 ................................................................. 4 1.4.2. 案例 2：水泥灌浆智能控制灌浆技术 ..................................................................... 4 1.5. 专栏 3 ................................................................................................................................. 5 1.5.1. 案例：重大工程滑坡动态评价、监测预警与治理关键技术——2019 年度国家科学技术进步奖二等奖 .......................................................................................................... 5 1.6. 发展趋势 ............................................................................................................................ 5 1.6.1. 更加注重移民和生态问题 ........................................................................................ 5 1.6.2. 优化配置电力资源 .................................................................................................... 5 1.6.3. 阶梯开发建设水电基地 ............................................................................................ 6 1.6.4. 加强我国水电技术的改造 ........................................................................................ 6 2. 生物质能发电技术 .......................................................... 6 2.1. 基本特征 ............................................................................................................................ 6 2.2. 技术现状 ............................................................................................................................ 7 3. 核能发电技术 .............................................................. 8 3.1. 专栏 .................................................................................................................................... 9 3.1.1. 案例：国内核电机组数量最多、堆型最丰富、装机容量最大的核电基地——秦山核电站 ............................................................................................................................. 9 3.2. 技术现状 .......................................................................................................................... 10 3.2.1. 四代核电技术 .......................................................................................................... 10 3.2.2. 智能核电技术 .......................................................................................................... 12 3.2.3. 先进核燃料技术 ...................................................................................................... 12 3.2.4. 核能供热技术 .......................................................................................................... 13 4. 光伏发电技术 ............................................................. 14 4.1. 光伏发电技术发展现状与趋势 ...................................................................................... 14 4.1.1. 世界光伏发电技术发展现状 .................................................................................. 14
第 2 页共 25 页 4.1.2. 世界光伏发电技术发展趋势 .................................................................................. 15 4.1.3. 我国光伏发电技术现状 .......................................................................................... 16 4.1.4. 我国光伏发电技术发展趋势 .................................................................................. 16 4.2. “十四五”光伏发电技术发展方向及发展目标 .......................................................... 17 4.3. 光伏发电技术“十四五”科技发展展望 ...................................................................... 18 4.3.1. 发展高效低成本光伏电池技术 .............................................................................. 18 4.3.2. 加强高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术研究 .............................................. 19 4.3.3. 推动光伏发电并网性能提升 .................................................................................. 19 4.3.4. 推进光伏建筑一体化等分布式技术应用 .............................................................. 19 4.3.5. 加强光伏智慧制造与设备国产化 .......................................................................... 20 4.3.6. 发展光伏组件回收处理与再利用技术 .................................................................. 20 5. 风力发电技术 ............................................................. 20 5.1. 国外风力发电发展现状 .................................................................................................. 20 5.2. 国内风力发电发展现状 .................................................................................................. 21 5.2.1. 风电系统的控制技术 .............................................................................................. 21 5.2.2. 风力发电机及其风电系统 ...................................................................................... 22 5.3. 风力发电中的关键技术 .................................................................................................. 23 5.3.1. 并网技术的研究和最大风能的捕获 ...................................................................... 23 5.3.2. 低电压穿越的研究 .................................................................................................. 24 5.4. 结论 .................................................................................................................................. 25
1. 水力发电技术 1.1. 基本特征 水力发电技术是开发河川或海洋的水能资源，将水能转换为电能的工程技术。其原理是利用水体由上游高水位，经过水轮机流向下游低水位，以其重力做功，推动水轮发电机发电。水力发电具有水能是可再生能源；水里发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和废渣等污染物；发电效率高，常规水电站水能的利用率在 85%左右；可同时完成一次能源开发和二次能源转换；生产成本低廉、机组启停灵活等特点。
第 3 页共 25 页 1.2. 技术现状 在 20 世纪 70 年代，我国建成第一座装机容量超过 1000MW 的刘家峡水电站，80 年代建设的葛洲坝水电站，之后三峡水电站；中国水电建设规模从小到大的不断扩大发展。经过几十年的建设开发，我国的水电技术已达到国际水平。目前，我国在高坝拱坝技术、大流量高水头泄洪消能技术、大型地下洞室群建设技术、复杂地基处理技术、高边坡治理、施工导截流、金属结构与机电设备制造，以及抽水蓄能建设技术总体达到世界先进水平。
对于水力资源较少的地区，为适应电力系统的调峰，我国开展抽水蓄能发电，并且取得了较大的进步。比如:广州抽水蓄能电站、江天荒坪抽水蓄能电站、西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站、河北潘家口抽水蓄能电站、山东泰安抽水蓄能电站等。其中，广州蓄能水电厂，是目前世界上最大的抽水蓄能电厂，抽水蓄能电站的总装机容量达到 2400MW；西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站是世界上海拔最高的抽水畜能电站。
水电工程施工技术：在枢纽总体布置和枢纽工程、巨型水轮发电机组设计制造、工程运行和生态环境保护、工程管理等方面取得一系列重大技术突破，将我国水电工程施工技术提升到了新高度，实现了“高峡出平湖”的民族夙愿，助力中国从水电大国成为水电强国。
1.3. 专栏 1 1.3.1. 案例：长江三峡枢纽工程——2019 年度国家科学技术进步奖特等奖 研究比选确定多目标、多功能、多需求的枢纽总体布置方案；大坝采取深孔、表孔、导流底孔三层孔口相间布置，解决了枢纽高水头超大泄量泄洪消能技术的难题。
突破并掌握了巨型水电机组研发、设计和制造的核心技术，攻克了三峡巨型水电机组水头变幅大、技术复杂、尺寸巨大等一系列重大技术难题。
建立了规模最大和功能最全的水情测报系统，建立了综合性的三峡工程生态与环境监测系统。
水电开发生态环境保护技术：辨析了复杂水域交汇区的动力特征，优化了紊流模型和物质输移模型的模型参数；系统剖析了水温、溶解氧的变化机制及
第 4 页共 25 页 其与水动力的双向耦合关系，创建了河流-水库系统的水温-溶解氧模型；创建了藻类和微生物的运移和光资源竞争模型，揭示并阐明了复杂水域中藻类和微生物空间演替的水动力调控机制；提出并革新了分层取水和运行调度并行的水温调控技术，首次创建了控时削峰的溶解氧调控技术，协调了水电开发和生态保护的关系。
智能化建造关键技术：高碾压混凝土重力坝建设一系列关键技术取得重大突破，迈向优质高效的数字化建设新阶段；研发了水利水电工程水泥灌浆智能控制成套装备，实现了灌浆全过程数字化、可视化和动态优化管理。
1.4. 专栏 2 1.4.1. 案例 1：数字化碾压混凝土坝建设技术 首次在高碾压混凝土重力坝坝身表孔采用新型燕尾坎，基于“云、大、物、移、智”的前沿技术，创建了高碾压混凝土坝全坝“全过程全环节全要素”数字化管控体系；首次提出综合性、闭环反馈控制的高度集成的信息化管控平台，确保了工程高质量建设；首次在 200 米级高坝成功建成了升鱼机系统，实现了诱鱼、捕鱼、运鱼、放流的全流程自动化，创新实施了全面陆生生态保护和水土保持措施。
1.4.2. 案例 2：水泥灌浆智能控制灌浆技术 首次建立了水泥灌浆工艺三区五阶段六参数联动智能控制模型与方法，实现了水泥灌浆路径智能寻优及全工况一体化智能控制；发明了集成式智能灌浆系统，研发了水泥灌浆智能控制成套装备，实现了一键启动，智能灌浆；研发了集端网云技术为一体的灌浆管理云平台系统 iGM，实现了复杂环境峡谷、边坡和洞室等灌浆数据、灌浆设备、灌浆成果等在线协同管理。
水电工程滑坡预测和防治关键技术：以锦屏一级、溪洛渡等一批水电工程中涉及的重大滑坡为依托，在滑坡演化评价、监测预警与治理设计等方面开展研究，研究成果达到国际领先水平。
第 5 页共 25 页 1.5. 专栏 3 1.5.1. 案例：重大工程滑坡动态评价、监测预警与治理关键技术——2019 年度国家科学技术进步奖二等奖 该技术研发了滑坡灾变模式判识、稳定性评价技术，研发了滑坡大型原位原型精细试验技术，研发了滑坡多场动态关联监测与智能预测预警技术。
该技术提出了滑坡失稳-涌浪-堰塞-溃决全灾变过程数值预测仿真技术，构建了基于多场信息的滑坡动态评价方法体系。
该技术建立了涉水重大工程边/滑坡介质的力学模型和锚固计算方法，揭示了重大工程边/滑坡岩土体演变及其与锚固协同作用机理。
1.6. 发展趋势 1.6.1. 更加注重移民和生态问题 随着我国经济的发展、社会的进步，人们越来越重视可持续发展，人口、资源、环境的协调发展成为目前社会发展的首要课题。而水资源问题则是各国科学家、社会各界人土和政府领导人广泛关注的焦点。但水力发电工程的建设离不开流域规划。这就需要我们进行综合开发、科学管理，时刻注意把水资源、国民经济和社会发展紧密联系起来。结合我国的实际情况，应优先开发具有防洪抗旱...