2020年国网总部科技项目申报指南(基础支撑部分)

领域十二:基础支撑

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项目1:《电网密集输电通道多时空尺度电

力气象灾害预报预警技术研究》项目申报指

南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

电网密集输电通道输送功率大、空间范围小，一旦遭受

气象灾害侵袭，易造成严重电网故障，影响电网安全稳定运

行。开展密集输电通道多时间尺度数值天气预报及电力气象

灾害预警技术研究，实现雷电、大风等主要电力气象灾害未

来7天中期预报、3天短期预报、6小时短临预报，研发电

网密集输电通道电力气象灾害预报预警软件并示范应用，有

效支撑电网安全稳定运行。

三、课题设置情况

1、面向电网密集输电通道的多时间尺度数值预报技术

研究；

2、基于多时间尺度数值天气预报的电力气象灾害预报

预警技术研究；

3、电网密集输电通道电力气象灾害预报预警软件研发

及示范。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1:面向电网密集输电通道的多时间尺度数值预报

技术研究

主要研究内容：

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(1)研究基于多背景场的密集输电通道未来7天中期

数值预报技术；

(2)研究基于密集通道电力气象监测数据实时同化的

未来3天短期数值预报技术；

(3)研究基于密集输电通道电力微气象监测数据和人

工智能技术的未来6小时短临预报技术。

预期目标：

建立面向电网密集输电通道的未来7天中期预报、3天

短期预报、6小时短临预报等不同时空尺度精准数值预报系

统。

考核指标：

(1)建立面向密集输电通道的多时间尺度数值预报系

统，中期预报空间分辨率不低于9kmx9km,预报时效不少于

7天，时间分辨率不低于1h,每日至少更新2次；短期预报

空间分辨率不低于3kmx3km,预报时效不少于3天，时间分

辨率不低于15min,每日至少更新2次；短临预报空间分辨

率不低于Ikmxlkm,预报时效不少于6h,时间分辨率不低

于10min,每日至少更新4次；中期、短期及短临预报的风

速月均方根误差分别达到85%,88%和90%以上；

(2)申请发明专利2项；

(3)发表SCI或EI检索论文2篇。

课题2:基于多时间尺度数值天气预报的电力气象灾害

预报预警技术研究

主要研究内容：

(1)研究雷电、大风天气与电网设备故障的相互作用

机理，研究面向电网的雷电、大风灾害诊断预报模型；

(2)研究针对雷电、大风天气的多尺度模式系统优化

技术，研究条件非线性最优扰动技术提升灾害天气预报精度；

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(3)研究基于多时间尺度模式的密集输电通道雷电、

大风预警技术。

预期目标：

揭示雷电、大风天气导致电网灾害的形成机理，构建雷

电、大风灾害的诊断模型，在评估多尺度数值模式预报能力

的基础上，提出针对雷电、大风的数值模式优化方案，实现

基于多尺度数值模式的密集输电通道雷电、大风预警及应用。

考核指标：

(1)面向电网密集输电通道的雷电、大风预报预警误

差较公共气象预报降低20%以上；

(2)申请发明专利2项；

(3)发表SCI或EI检索论文2篇。

课题3：电网密集输电通道电力气象灾害预报预警软件

研发及示范

主要研究内容：

(1)电网密集输电通道电力气象灾害预报预警软件实

现方案研究及系统功能设计；

(2)研究面向密集输电通道雷电、大风灾害可视化展

不方案/

(3)开发电网密集输电通道电力气象灾害预报预警软

件并示范应用。

预期目标：

研发电网密集输电通道电力气象灾害预报预警软件，并

在国调中心以及密集输电通道较多、受极端天气条件影响较

大的省公司开展示范应用。

考核指标：

(1)申请发明专利2项；

(2)申请软件著作权1项；

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(3)7天中期预报处理时间不超过2小时，3天短期预

报处理时间不超过1小时，6小时短临预报处理时间不超过

15分钟。

六、成果应用与转化

项目研发的电网密集输电通道电力气象灾害预报预警

平台，实现了面向电网密集输电通道未来7天中期预报、3

天短期预报、6小时短临预报等不同时空尺度的精准数值天

气预报，基于多尺度数值模式实现了雷电、大风预报预警。

系统拟在国调中心及省公司开展示范应用，并逐步在国网其

他省公司推广应用。本项目成果可以通过承担单位自行研发

电网密集输电通道电力气象灾害预报预警平台实现应用转

化。

七、支持经费限额

468万元。

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项目2:《基于固体电解质与无机隔膜的高

安全电池技术研究及应用》项目申报指南

一、技术类别

基础性、前瞻性技术。

二、总体目标

针对目前锂离子电池储能系统安全事故频发的问题，从本

征上提升电池的安全特性，研究固体电解质与无机隔膜复合技

术，掌握复合隔膜与电极界面特性优化的方法，开发具有高安

全特性的固态化锂离子电池，从根本上提升储能系统的安全

运行水平。

三、课题设置情况

1、无机隔膜与固体电解质复合技术研究；

2、复合隔膜与电极界面特性优化技术研究；

3、基于复合隔膜的固态化锂离子电池研制及应用。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1：无机隔膜与固体电解质复合技术研究

主要研究内容：

(1)高离子电导率的聚合物固体电解质制备

筛选复合隔膜的高分子以及锂盐的种类，制备高离子电

导率的聚合物固体电解质。

(2)聚合物固体电解质材料/无机粉体复合隔膜的制备

优化无机粉体的种类及加入量，制备出基于聚合物固体

电解质/无机隔膜的复合隔膜。

(3)复合隔膜涂覆工艺的开发及优化

1107

研究复合隔膜涂覆设备工装、调整涂覆参数以及优化涂

覆工艺，提出复合隔膜配套涂覆工艺方法。

(4)复合隔膜物化特性表征

研究复合隔膜的厚度、孔隙率、机械强度、热稳定性、

电化学窗口及离子电导率表征方法。

预期目标：

掌握基于固体电解质复合无机隔膜的制备工艺、基本特

性表征与分析方法，隔膜离子电导率在与现有商用有机隔膜

要求相当的前提下，耐热温度显著提升。

考核指标：

(1)开发的固体电解质复合无机隔膜满足：单面涂覆

厚度＜20微米；离子电导率N10-3s.em-1;耐热温度〉

400℃(注：马弗炉升温至400。，保温半小时，复合隔膜无

形变)；

(2)申请发明专利1项。

课题2:复合隔膜与电极界面特性优化技术研究

主要研究内容：

(1)研究电解质、复合隔膜及电极界面特性三者之间

的耦合关系

研究固体电解质复合种类、比例及有机电解液注液量等

对复合隔膜离子电导率、电极电阻及电化学性能的影响。

(2)新型无机填料掺杂对复合隔膜及电极界面特性的

优化技术研究

研究不同形貌的MOF材料及超大片径氧化石墨烯掺杂

对固体电解质材料特性的影响。

预期目标：

掌握高离子电导率复合隔膜的最优电解液注入量；提出

基于新型无机填料掺杂的固体电解质材料改性方法。

考核指标:

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(1)开发的基于固体电解质复合无机隔膜的固态化电

池单体，电解液注液量降低50%(注：对比同容量、同规格

尺寸LiFePO4石墨体系电池的液态电解液注液量)；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)申请发明专利2项。

课题3:基于复合隔膜的固态化锂离子电池研制及应用

主要研究内容：

(1)基于复合隔膜的固态化电池单体体系设计及工艺

开发

研究电池材料选择、功能电极液用量控制，优化设计电

池体系，探索固体电解质复合无机隔膜与正负极的匹配效果

以及调整固态储能单体电池制作过程中各关键工序的环境

条件，摸索注液、化成、封口等关键工序的最优工艺。

(2)固态化单体电池安全特性实验验证

研究固态化电池针刺、短路、过充及热箱等安全实验的

验证方法。

(3)基于复合隔膜的固态化锂电池模块试制与应用

优化电芯串并联装配工艺、电池组保护功能及标准机箱

灵活配置设计，开发应用于兆瓦级储能系统的高安全固态电

池模块技术。

预期目标：

掌握基于复合隔膜的固态化锂离子电池单体及模块的

开发技术，研制固态化电池模块，满足兆瓦级储能系统应用

示范要求。

考核指标：

(1)申请发明专利1项；

(2)开发的电池单体安全性满足：电池200c热箱烘烤,

无起火、爆炸现象；电池外短路，无起火、爆炸现象；

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(3)开发的电池模块热失控扩散满足：加热触发热失

控，加热点监测温度达到300C,停止触发，观察1h,电池

模块无起火爆炸现象；

(4)应用示范：固态化锂离子电池应用于1MWh级储

能示范工程中。

六、成果应用与转化

面向储能高安全性应用重大需求，通过基于固体电解质

及无机隔膜的高安全固态化锂离子电池研究开发，可为电网

安全性要求较高的储能应用场景，如预制集装箱、建于城市

核心区变电站和配网的储能系统及保电应急及数据机房后

备电源等提供高安全的电池路线及技术支撑，从根本上保障

储能系统安全有效运行。

固体电解质和无机隔膜的固态化电池技术，属于电池基

础性、前瞻性技术，与全固态电池技术具有相通性，其主要

技术可以在固体电解质及锂离子电池相关企业进行成果转

化。

七、支持经费限额

847万元。

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项目3:《适用于预制舱储能系统的超大规

模热仿真平台开发及热管理策略研究》项目

申报指南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

针对由于现有预制舱冷却系统热设计能力不足与预制

舱系统热模型建模精度较差导致预制舱储能系统运行时电

池温差较大的问题，结合计算流体力学仿真技术，开展适用

于预制舱储能系统的超大规模热仿真平台关键技术研究，搭

建适合需求的超大规模热仿真平台，获得预制舱储能系统可

信热模型，实现预制舱储能系统的全尺寸多物理场实时仿真,

提出预制舱冷却系统设计方案与热管理策略，提升预制舱储

能系统的可靠性、安全性及适应性，为预制舱储能系统的推

广提供技术支撑。

三、课题设置情况

1、适用于预制舱储能系统的超大规模热仿真平台研究；

2、预制舱冷却系统设计及热管理策略研究；

3、预制舱冷却系统工程化应用及功能验证。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1：适用于预制舱储能系统的超大规模热仿真平台

研究

主要研究内容：

(1)预制舱储能系统可信热模型研究；

1111

(2)预制舱储能系统三维网格模型特征分析；

(3)超大规模有限元流-固耦合热仿真方法研究；

(4)超大规模热仿真平台架构设计研究。

预期目标：

搭建预制舱储能系统的超大规模热仿真平台，实现预制

舱储能系统流场与温度场实时仿真。

考核指标：

(1)搭建超大规模热仿真平台1套，该平台满足如下

功能：实现256个计算节点并行运算功能；具备40尺预制

舱储能系统全电池元件及辅助系统独立热建模、网格生成、

求解计算处理能力；具备PRO/E、SOLIDWORKS等主流三

维结构设计模型的导入；仿真结果的可视化输出，可以观察

包括温度场、流场、压力场的截面云图、等温/等压面、动态

气体/液体粒子流等，实现仿真结果后处理功能；

(2)提出的预制舱储能系统可信热模型，建模精度不

低于90%；

(3)申请发明专利1项。

课题2:预制舱冷却系统设计及热管理策略研究

主要研究内容：

(1)预制舱冷却系统瞬态热响应及预制舱内热学结构

评估研究；

(2)预制舱冷却系统优化设计研究；

(3)基于单体电池性能离散化及多环境外界热辐射强

度耦合的预制舱温度场及系统运行参数的分析。

预期目标：

提出预制舱冷却系统设计方案及预制舱热管理策略。

考核指标：

(1)完成适用于40尺预制舱冷却系统结构设计方案；

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(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)申请发明专利1项。

课题3：预制舱冷却系统工程化应用及功能验证

主要研究内容：

(1)预制舱冷却系统工程化设计；

(2)预制舱内电池冷却系统应用及方案优化研究。

预期目标：

实现预制舱冷却系统在储能系统中的工程化应用，完成

预制舱冷却系统功能验证，提出预制舱冷却系统的优化方案。

考核指标：

(1)将预制舱冷却系统设计方案应用于1MW/2MWh

储能系统中，电池实测温差工5℃,预制舱内电池温度场仿

真结果误差《10%；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)申请发明专利1项。

六、成果应用与转化

超大规模热仿真平台是预制舱储能系统散热设计的关

键技术，依靠此平台可以提升预制舱储能系统的热设计能力

与效率，对散热系统设计进行优化设计，实现更优的热管理

策略。通过向储能集成商转让设计方案，实现预制舱储能系

统在运行中使用寿命、安全性及适应性的提升。此外该平台

可作为公共设计平台向电池生产厂商提供电池结构设计服

务，也可向储能集成商提供预制舱储能系统全尺寸实时多物

理场仿真服务。

七、支持经费限额

598万元。

1113

项目4:《基于交流阻抗的储能电池状态在

线感知技术研究》项目申报指南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

围绕储能系统对长寿命和高安全性指标的需求，针对在储

能应用过程中电池组内单体电池间的差异逐渐扩大的问题，提

出基于交流阻抗的电池状态在线评价方法，明确储能电池状态

与在线交流阻抗各参量的关联关系，开发储能电池状态和一致

性在线评价装置，为储能系统的运维提供依据，从而延长储能

系统的循环寿命，降低储能系统运行过程中的安全风险。

三、课题设置情况

1、基于交流阻抗谱的电池状态在线评估研究；

2、储能电池在线交流阻抗测试及解析方法研究；

3、储能电池一致性在线评价装置研发及功能验证。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1:基于交流阻抗谱的电池状态在线评估研究

主要研究内容：

(1)典型储能工况下电池在线交流阻抗检测条件研究；

(2)典型储能工况下电池在线交流阻抗特性研究；

(3)在线交流阻抗谱与电池状态关联关系研究。

预期目标：

明确不同储能工况下电池在线交流阻抗谱的检测条件，

明确典型工况下体现电池间性能差异的在线交流阻抗参数，

1114

建立在线交流阻抗谱与电池状态的映射关联。

考核指标：

(1)模拟储能工况需包括：调频、削峰填谷等；

(2)申请发明专利1项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题2：储能电池在线交流阻抗测试及解析方法研究

主要研究内容：

(1)基于在线交流阻抗谱的电池等效电路模型研究；

(2)等效电路模型与电池不同状态的匹配性研究；

(3)电池状态在线评估模型的建立与优化。

预期目标：

建立基于在线交流阻抗谱的电池等效电路模型，明确不

同状态电池和等效电路模型的对应关系，建立电池状态在线

评估模型。

考核指标：

(1)基于在线交流阻抗谱的等效电路模型关键元件的

解析值偏差48%；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题3:储能电池一致性在线评价装置研发及功能验证

主要研究内容：

(1)储能电池一致性在线评价指标及方法研究；

(2)储能电池状态和一致性在线评价装置开发及功能

验证。

预期目标：

明确电池一致性在线评价指标，建立一致性评价体系方

法，明确评价指标的在评价体系中的作用，开发储能电池一

致性在线评价装置。

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考核指标：

(1)申请发明专利1项；

(2)储能电池一致性在线评价装置，可同时在线测试

电池簇中240只串联电芯的交流阻抗值，基于交流阻抗实现

电池容量一致性评估误差＜5%。

六、成果应用与转化

本项目形成的研究成果主要为有效的、高质量的专利技

术和储能电池一致性在线评价装置，该装置可同时在线测试

电池簇中240只串联电芯的交流阻抗值，基于交流阻抗实现

电池容量一致性评估误差45%。研究成果可应用于各储能电

站的电池管理系统。未来，一致性在线评价装置可与设备集

成商及生产商进行合作，推动产品产业化应用。

七、支持经费限额

395万元。

1116

项目5:《电动汽车集群优化虚拟储能与负

荷控制关键技术研究及示范应用》项目申报

指南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

我国新能源汽车产业已经进入高速发展阶段，产业规模、

电池技术、充电设施均实现了跨越式发展，交通电气化转型

加速推进。截至2019年6月底，全国新能源汽车保有量超

过344万辆，电池容量超过80吉瓦时，已成为电网客户侧

重要潜在储能资源。本项目基于公司储能云平台，开展电动

汽车集群优化虚拟储能与调控运行关键技术研究及示范应

用，建立城市级电动汽车虚拟储能与调控运行潜力评估模型

及互动架构，研究电动汽车集群参与电网精细化调度的聚合

管理、计划编制及执行技术，研制小功率的智能双向充放电

设备，开发电动汽车集群优化虚拟储能与调控运行平台，研

究建立多元化平台商业模式，选取典型区域电网开展示范应

用，通过电动汽车为电网提供充裕的平衡调节服务资源，促

进电网优质供电服务保障能力和运行效率提升。

三、课题设置情况

1、城市级电动汽车虚拟储能调控潜力及互动架构研究；

2、基于储能云的电动汽车集群优化与调控运行关键技

术研究及设备研制；

3、基于储能云、面向多场景的电动汽车集群优化虚拟

储能与调控运行平台开发；

4、考虑电动汽车集群优化虚拟储能的多元化储能云商

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业模式研究；

5、基于储能云的电动汽车集群优化虚拟储能与调控运

行技术示范应用。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1:城市级电动汽车虚拟储能调控潜力及互动架构

研究

主要研究内容：

(1)基于公司储能云平台数据，研究不同地区、不同

类型电动汽车用户行驶-充放电行为特性，建立城市级电动汽

车用户充放电行为特性模型；

(2)研究城市级电动汽车虚拟储能参与电网调控运行

潜力，并建立虚拟储能物理特性等效模型；

(3)研究考虑电网优化运行、清洁能源消纳、充放电

经济性的城市级电动汽车虚拟储能参与调控运行的业务体

系架构。

预期目标：

基于公司车联网数据，研究建立电动汽车用户充放电行

为特性模型，掌握电动汽车虚拟储能及参与调控运行的潜力,

建立多目标优化的调控运行互动业务架构。

考核指标：

(1)建立计及不同场景下用户收益、时空分布等因素

的电动汽车用户充放电行为特性模型；建立计及双向功率调

节裕度、可充放电量、充放电速率等运行指标的虚拟储能物

理特性等效模型；

(2)申请发明专利1项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

1118

课题2：基于储能云的电动汽车集群优化与调控运行关

键技术研究及设备研制

主要研究内容：

(1)针对居民区、商业区、办公区与集中式充放电站

等不同应用场景，研究电动汽车集群优化虚拟储能的聚合建

模技术；

(2)基于公司储能云平台，研究电动汽车虚拟储能参

与调控运行的目标协同优化分解技术；

(3)面向用户、平台、台区协同优化，研究电动汽车

集群参与电网调度的计划执行偏差管控技术。

预期目标：

面向电动汽车储能资源，基于公司储能云平台，提出电

动汽车虚拟储能适用调控运行场景的聚合建模方法，掌握聚

合目标优化执行分解与聚合对象偏差管控技术，为电动汽车

虚拟储能参与调控运行时计划分解优化、可靠执行、规范管

控提供有效技术支撑。

考核指标：

(1)提出电动汽车虚拟储能参与调控运行场景的聚合

建模、聚合目标优化执行分解、及聚合对象偏差管控方法；

(2)申请发明专利1项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题3：基于储能云、面向多场景的电动汽车集群优化

虚拟储能与调控运行平台开发

主要研究内容：

(1)研究电动汽车集群优化虚拟储能与调控平台的系

统架构；

(2)研究电动汽车集群虚拟储能参与电网调控的多主

1119

体间信息交互内容与实现方式；

(3)基于公司储能云平台，开发电动汽车集群优化虚

拟储能与调控平台。

预期目标：

基于公司储能云平台，开发电动汽车集群优化虚拟储能

与调控运行平台，实现对电动汽车储能资源的泛在互联和灵

活调控。

考核指标：

(1)提交电动汽车集群优化虚拟储能与调控平台软件,

实现对电动汽车储能资源的泛在互联和灵活调控运行，支持

接入电动汽车数量不少于1万辆，支持电动汽车集群优化虚

拟储能调节能力不小于40MW；

(2)申请发明专利1项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题4：考虑电动汽车集群优化虚拟储能的多元化储能

云商业模式研究

主要研究内容：

(1)研究电动汽车集群优化虚拟储能参与电网调控运

行的商业价值；

(2)研究基于多维数据融合应用的电动汽车集群优化

虚拟储能增值服务业务模式；

(3)研究以电网、用户、政府等多方共赢为目标的电

动汽车集群优化虚拟储能参与调控运行的市场价格或激励

机制。

预期目标：

提出电动汽车集群优化虚拟储能参与调控运行的价值

贡献认定方法与业务运营模式，研究建立产业生态多方共赢

的市场化运营机制，充分发挥电动汽车集群优化虚拟储能的

1120

商业与社会价值。

考核指标：

(1)建立电动汽车集群优化虚拟储能参与调控运行的

市场价格或激励机制；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题5:基于储能云的电动汽车集群优化虚拟储能与调

控运行技术示范应用

主要研究内容：

(1)研究电动汽车集群优化虚拟储能参与调控运行的

网络安全防护策略；

(2)研制支持电动汽车集群优化虚拟储能参与调控运

行的信息交互集成软件；

(3)选取典型区域电网，构建商业模式，开展电动汽

车集群优化虚拟储能与调控运行技术示范应用。

预期目标：

提出电动汽车集群优化虚拟储能与调控运行的网络安

全防护策略，研发相关信息交互集成软件，选取典型区域电

网，建立商业模式，开展电动汽车集群优化虚拟储能参与调

控运行的示范应用，验证关键技术研究与平台开发成果。

考核指标：

(1)选取典型区域电网，开展电动汽车集群优化虚拟

储能与调控运行技术示范应用：省级以上示范电网不少于2

个；参与电网调控电动汽车交、直流充电桩容量N40MW；

(2)申请软件著作权2项。

六、成果应用与转化

本项目研究建立城市级电动汽车虚拟储能与调控运行

潜力评估模型及互动架构，研究电动汽车集群参与电网精细

1121

化调度的聚合管理、计划编制及执行技术，研制小功率的智

能双向充放电设备，开发电动汽车集群优化虚拟储能与调控

运行平台，研究建立多元化平台商业模式，选取不少于2个

省级以上电网开展示范应用。本项目形成的电动汽车集群优

化虚拟储能与调控运行平台，可提升公司充分利用电动汽车

储能特性聚合参与电网调控能力，提升公司储能云平台的用

户粘性与流量，未来可在公司各省电动汽车公司进行推广，

推动公司战略新兴产业发展。

七、支持经费限额

470万元。

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项目6:《抽水蓄能与电化学储能联合参与

电网宽时间尺度调峰调频的关键技术研究

与应用》项目申报指南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

针对现有抽水蓄能存在的启动时间与响应速度慢、电化

学储能持续放电时长有限等不足，发挥抽水蓄能与电化学储

能在启动时间、响应速度、持续充放电时间、效率、寿命、

选址及建设周期等技术特性上的互补性，开展抽水蓄能与电

化学储能联合参与电网宽时间尺度的关键技术研究，进一步

提升新能源消纳率、电网安全稳定运行能力、以及综合储能

调峰调频性能，有力支撑公司综合储能业务协同规划、建设、

运行和科学评价。

三、课题设置情况

1、多时空尺度下抽水蓄能与电化学储能协同服务能力

量化及配置技术研究；

2、抽水蓄能与电化学储能参与调峰调频等服务的协调

控制技术研究；

3、参与电网宽时间尺度调峰调频的抽水蓄能与电化学

储能联合运营综合效能评估技术研究。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1:多时空尺度下抽水蓄能与电化学储能协同服务

能力量化及配置技术研究

1123

主要研究内容：

(1)研究抽水蓄能电站规模与提升新能源消纳量间的

量化关系；

(2)研究新能源高消纳率下引发电网调峰调频需求及

对新能源消纳率提升程度的影响；

(3)研究抽水蓄能与电化学储能多时空尺度协同服务

能力量化评估方法；

(4)研究基于多目标需求的抽水蓄能与电化学储能协

同服务的容量配置技术。

预期目标：

提出抽水蓄能电站配置规模与能够提升的新能源消纳

量间的量化关系，掌握新能源消纳提升程度对地区电网调峰

调频服务的影响机制，提出抽水蓄能与电化学储能多时空尺

度协同服务能力的科学评价方法，掌握提升新能源消纳率、

电网安全稳定运行能力、以及调峰调频等多目标需求下的抽

水蓄能与电化学储能的容量配置技术，建立电化学储能与抽

水蓄能间的功率匹配关系。

考核指标：

(1)构建基于抽水蓄能和电化学储能多时空尺度协同

服务的容量配置模型；

(2)申请发明专利2项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题2、抽水蓄能与电化学储能参与调峰调频等服务的

协调控制技术研究

主要研究内容：

(1)研究新能源高渗透下抽/储联合系统参与电网调峰

的协调运行与切换控制技术；

(2)研究新能源高渗透下抽/储联合系统参与电网调频

1124

的协调运行与切换控制技术；

(3)研究抽/储联合运行实现宽时间尺度多目标应用的

功能切换与协调控制技术。

预期目标：

掌握新能源高渗透下电网调峰、调频等应用的抽/储协调

运行与切换控制技术，探索抽/储联合系统在不同应用下的作

用机制、多目标协调运行与切换控制技术，提出以提升电网

调峰调频能力、促进新能源消纳为目标的抽/储联合系统优化

运行与控制策略。

考核指标：

(1)提出抽水蓄能与电化学储能实现宽时间尺度多目

标应用的协调控制策略；

(2)申请发明专利2项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题3、参与电网宽时间尺度调峰调频的抽水蓄能与电

化学储能联合运营综合效能评估技术研究

主要研究内容：

(1)研究建立抽/储联合储能系统参与电网宽时间尺度

调峰调频技术性能评估模型；

(2)研究建立抽/储联合储能系统实现多目标应用的效

益模型；

(3)研究抽水蓄能与电化学储能联合运营综合效能评

估技术。

预期目标：

建立宽时间尺度储能系统参与调峰调频多目标应用技

术性能、效益评估模型，提出抽水蓄能与电化学储能联合运

营综合效能评估方法。

考核指标：

1125

(1)开发抽水蓄能与电化学储能联合运营综合效能评

估软件1套，软件支持抽水蓄能、电化学储能独立应用及联

合应用综合效能评估的功能，抽水蓄能与电化学储能联合运

营综合效能水平提升5%；

(2)申请发明专利2项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(4)申请软件著作权1项。

六、成果应用与转化

研究成果面向电网公司、抽水蓄能和电化学储能产业单

位及电力调度等各部门，针对电网宽时间尺度调峰调频问题,

实现抽水蓄能和电化学储能协调服务能力的科学量化评估、

运行策略优化、综合效能评估，辅助综合储能容量配置决策、

电力调度储能运行优化决策，通过储能技术联合攻关、产业

联营等途径，推动产业融合发展规划与技术推广应用。

七、支持经费限额

350万元。

1126

项目7：《极端环境车载移动储能方舱关键

技术研究》项目申报指南

一、技术类别

实用关键技术。

二、总体目标

围绕实现移动电源车在极端环境下保障供电方面的能

源供应灵活性、隐蔽性和环境适应性需求，针对车载移动储

能方舱的环境适应性、模块化电源技术、能源管理技术、复

杂场地需求适应性等方面开展研究工作，开发满足复杂环境

下的高倍率、安全性、可靠性、抗震性要求的储能电池系统，

适应高低温、高海拔等极端环境；提出车载多功能电源系统，

满足各种国家标准要求，解决电磁兼容、功率密度和电源通

用性等技术难题；实现柴油发电机组、光伏阵列、储能系统

多种能源便捷接入和协调控制；实现声、光、热、电磁特征

最小化的复杂环境下车载移动储能方舱，具备较好的复杂环

境适应性和运行稳定性。

三、课题设置情况

1、电池储能单元极端环境适应性与容量配置研究；

2、车载移动储能方舱多功能模块化电源关键技术研究；

3、车载移动储能方舱多种能源接入控制技术研究；

4、车载移动储能方舱复杂场地环境适应性技术研究。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1:电池储能单元极端环境适应性与储能容量配置

研究

1127

主要研究内容：

研究筛选适应高低温环境的锂离子电池正负极材料和

电解液，开发电池系统的环境控制技术，提升电池系统高低

温充放电能力；研究储能单体的安全性能和抗冲击性能，面

向移动性和极端环境的针对电池组进行优化设计；在保证电

源输出功率满足负荷需求的前提下，研究储能系统电池容量

优化配置方案。

预期目标：

掌握满足高寒、高温和高海拔等特殊环境下的锂离子电

池组和电池环境控制技术，提出满足车载移动储能方舱特性,

体积小、重量轻、高倍率、大容量、耐冲击和高安全的储能

模块组，提出储能电池容量配置方案，实现满足极端环境的

新型车载储能电池系统。

考核指标：

(1)申请发明专利1项；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)开发体积小、重量轻、高倍率、大容量、耐震动

和高安全特殊的适应环境车载储能单元样机一套，结合环境

控制系统，实现适应高寒(-20C)、高热计55C)等特殊环

境，满足最高海拔高度4000米环境要求。

课题2：车载移动储能方舱多功能模块化电源关键技术

研究

主要研究内容：

开展高可靠性、高效率功率元器件的车载移动方舱电源

应用技术研究，研究满足模块化冗余设计要求的功率单元方

案，在提高功率密度的同时，减小装置的体积和重量；探索

车载移动方舱标准化功率、通信接口技术，研究功率模块的

即插即用和多方舱并联运行相关技术。

1128

预期目标：

提出即插即用的车载方舱公共直流母线方案架构，提出

满足多种能源发电电压范围的交流到直流升降压变换方案，

满足应急用电时多模块并联的N-1冗余需求，提升车载移动

方舱电源系统功率密度，实现应急电源输出容量的灵活配置。

考核指标：

(1)申请发明专利1项；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)开发多功能模块化电源样机1套，可连接柴油发

电机、光伏和储能等系统，满足即插即用要求，可在在各种

极端环境下实现短时间(10分钟)内完成热机运行。

课题3:车载移动储能方舱多种能源接入控制技术研究

主要研究内容：

针对提高电源动态性能和运行电压范围的需求，研究应

急电源针对柴发、光伏和储能等不同能源输入方式的电压控

制策略；研究应急电源系统在多能源输入情况下，各种能源

优先供电顺序，探索多种能源分配和调度的能量管理策略；

实现车载移动储能方舱的功率优化调度和能量管理最优化。

预期目标：

实现车载移动储能方舱供电电源的多种能源兼容性控

制要求，满足柴电、光伏与储能等多能源不同供电电压范围

的接入能力，提出在多能源供电情况下的能量管理优化策略,

在保证供电前提下，实现柴发、光伏和储能的功率优化调度，

实现以储能供电为主的能量管理最优化。

考核指标：

(1)申请发明专利1项；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)完成车载移动储能方舱控制系统1套。

1129

课题4：车载移动储能方舱复杂场地环境适应性技术研

究

主要研究内容：

研究复杂环境下车载移动储能方舱模块化集成及特殊

环境适应性技术，对车载移动储能方舱开展高强化、轻量化

结构设计，提升系统的通风散热、减振抗振、静音性能，并

减少红外特征；研究以负荷应急保障为优化目标的负荷管理

方法，降低负荷对柴油发电的依赖，提高系统负载的复杂环

境适应性和可靠性。

预期目标：

优化各功能单元环境适应性，改善贮存方式、搬运、快

速启动技术，通过新型材料的应用，优化部件和舱体结构；

解决噪声抑制和通风散热的矛盾，达到系统集成的小型化、

模块化、轻量化和低热特征。

考核指标：

(1)申请发明专利1项；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)完成一体化、轻量化、低噪化车载移动储能方舱

系统一套，功率损耗不大于10%~15%,平均无故障运行时

间(MTBF)不低于1000小时零下20℃环境下启动时间不

超过10分钟。

六、成果应用与转化

研究成果及其应用示范的成功，可为特殊环境下应急电

源系统的产业化发展提供技术储备并奠定技术基础。面向公

共应急保障的战略需求进行成果转化和推广，重点围绕复杂

环境下应急供电装备重点方向的车载移动储能方舱关键科

技瓶颈问题，开展基础理论研究、技术攻关、装备研制和应

1130

用示范，旨在大力提升我国车载移动储能方舱对应急供电保

障关键技术水平，为健全我国公共安全体系、全面提升我国

公共安全保障能力提供有力的科技支撑。

七、支持经费限额

817万元。

1131

项目8:《基于富产氢气的质子交换膜燃料

电池接入电网关键技术研究》项目申报指南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

明确基于富产氢气的质子交换膜燃料电池在电网典型应

用场景的需求，掌握适用于质子交换膜燃料电池的氢气杂质分

离及模块化技术方案，攻克支撑并网接入的换流器拓扑、控制

保护等关键技术，制订基于富产氢的兆瓦级燃料电池发电站技

术方案并进行百千瓦级示范，为降低工业废气污染、支撑电网

安全运行提供环保经济的解决方案。

三、课题设置情况

1、基于富产氢气的质子交换膜燃料电池并网发电应用

场景分析；

2、基于富产氢气的质子交换膜燃料电池系统模块化技

术研究及样机研制；

3、质子交换膜燃料电池并网变流器(PCS)关键技术研究；

4、基于富产氢气的燃料电池发电站技术方案及示范。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2022年12月。

五、课题内容

课题1:基于富产氢气的质子交换膜燃料电池并网发电

应用场景分析

主要研究内容：

(1)研究基于富产氢气的质子交换膜燃料电池系统并

网发电的功率和频率特性；

1132

(2)研究基于富产氢气的质子交换膜燃料电池发电系

统在电网调峰、调频等应用场景的适用性；

(3)分析不同场景下对富产氢气发电系统的性能需求，

研究基于富产氢气的质子交换膜燃料电池发电系统应用模

式。

预期目标：

掌握富产氢气的燃料电池并网发电特性，明确其在电力

系统调峰、调频等场景应用的技术适用性，并提出不同场景

下富产氢气发电系统性能需求及应用模式。

考核指标：

(1)富产氢气燃料电池并网发电典型应用场景需包括：

电网调峰、调频等，并给出调峰、调频应用场景对燃料电池

的性能需求；

(2)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(3)申请发明专利1项。

课题2:基于富产氢气的质子交换膜燃料电池系统模块

化技术研究及样机研制

主要研究内容：

(1)研究适用于质子交换膜燃料电池的富产氢气纯度

监测技术，研究副产氢气杂质分离技术；

(2)研究燃料电池在动态输出情况下气、水、电等多

物质均一化技术，研究系统电堆模块高效组合方案；

(3)研究燃料电池系统试验技术，开展燃料电池系统

样机研制与试验研究。

预期目标：

掌握适用于质子交换膜燃料电池的富产氢气纯度监测

技术与杂质分离技术，揭示燃料电池系统发电过程动态传质

机理与均一化传输机理，攻克燃料电堆模块化成组技术，研

1133

制燃料电池多模块系统样机。

考核指标：

(1)提出质子交换膜燃料电池系统电堆模块化组合方

案；

(2)研制50kW燃料电池系统样机1套，发电效率不低

于50%；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇；

(4)申请发明专利1项。

课题3：质子交换膜燃料电池并网变流器(PCS)关键技术

研究

主要研究内容：

(1)基于质子交换膜燃料电池工作特性和电气参数，

研究燃料电池并网变流器拓扑及参数配合方法；

(2)考虑系统不对称和低电压故障，研究燃料电池并

网变流器故障穿越控制策略；

(3)研究燃料电池并网变流器本体保护技术研究；

(4)研制燃料电池并网变流器样机，研究样机试验测

试技术。

预期目标：

提出质子交换膜燃料电池并网变流器(PCS)主电路拓扑，

掌握其参数设计方法；掌握系统不对称和低电压故障下的并

网变流器控制策略及穿越策略；提出燃料电池并网变流器本

体保护配置方案；研制燃料电池并网变流器样机并掌握试验

测试技术。

考核指标：

(1)确定燃料电池并网变流器的适用拓扑，制定出并

网变流器在典型故障下的穿越控制策略及本体保护配置方

案；

1134

(2)研制燃料电池并网逆变器，总容量不低于50kW；

(3)申请发明专利1项；

(4)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题4：基于富产氢气的燃料电池发电站技术方案及示

范

主要研究内容：

(1)研究基于富产氢气的兆瓦级质子交换膜燃料电池

发电站技术方案；

(2)研究质子交换膜燃料电池发电站风险安全评估，

提出氢燃爆事故的缓解与安全防护措施；

(3)开展百千瓦级富产氢气的燃料电池发电站示范及

试验。

预期目标：

提出基于富产氢气的兆瓦级质子交换膜燃料电池发电

站技术方案，掌握氢燃爆事故的缓解与安全防护措施，完成

百千瓦级富产氢气燃料电池发电站示范建设。

考核指标：

(1)提出富产氢气质子交换膜燃料电池发电站技术方

案；

(2)申请发明专利1项；

(3)完成富产氢气燃料电池发电站示范建设，发电功

率不低于200kWo

六、成果应用及转化

富产氢气包括工业副产氢和可再生能源弃电制氢。工业

副产氢成本低、分布广，我国工业副产氢产量高达数百万吨，

但总体利用率较低；可再生能源弃电制氢也是氢能的重要来

源之一。提纯富产氢气，用于质子交换膜燃料电池发电并网，

1135

作为灵活可控的发电资源，可提供上千亿度调控电量参与辅

助电网调控，既能提高资源利用效率和经济效益，又能消除

大量工业气体污染，可为支撑电网安全运行提供环保经济的

全新思路，在获得清洁能源的同时节能减排，且发展前景巨

大、预期效益显著。部分技术还可辐射到燃料电池汽车行业,

我国工业副产氢可满足约800余万辆燃料电池车用氢需求,

技术推广应用的空间巨大。

通过本项目研究，掌握基于富产氢气的质子交换膜燃料

电池接入电网关键技术，并形成自主知识产权，可面向系统

内产业单位及社会企业进行转化。可先在低压配电网开展调

峰调频试验示范，然后再在送端或受端电网调峰调频存在困

难的地区进行高电压等级电网辅助电网调控示范应用，最后

在公司系统全网推广应用。

七、支持经费限额

762万元。

1136

项目9:《面向工业领域电能替代的蒸汽型

高温相变储热关键技术研究与示范》项目申

报指南

一、技术类别

共性关键技术。

二、总体目标

面向工业领域蒸汽供热需求，开展不同应用场景下蒸汽型

高温相变储热系统容量配置方法、技术方案研究，攻克高温相

变储热高稳定性蒸汽供给关键技术，掌握蒸汽供应热•汽控制技

术最终完成蒸汽型高温相变储热MWh级方案设计和装置研

制，开展蒸汽稳定供应示范应用。可为电网消峰、缓解高峰负

荷提供技术支撑。

三、课题设置情况

1、蒸汽型高温相变储热装置容量配置方法及技术方案

研究；

2、蒸汽型高温相变储热蓄热体混合传热技术与稳定蒸

汽换热技术研究；

3、蒸汽型高温相变储热热-汽控制技术与控制装置；

4、MWh级蒸汽型高温相变储热装置研制和示范应用。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2021年12月。

五、课题内容

课题1：蒸汽型高温相变储热装置容量配置方法及技术

方案研究

主要研究内容：

(1)研究蒸汽型高温相变储热技术在化工、生物、食品

1137

等工业领域的技术需求和典型应用场景；

(2)针对典型应用场景，研究蒸汽型高温相变储热装置

配置方法；

(3)分析国内典型电价、补贴等政策，针对峰谷电价差

地区研究蒸汽型高温相变储热装置典型技术方案。

预期目标：

分析蒸汽型高温相变储热技术在化工、生物、食品等工

业领域的技术需求，掌握典型应用场景下蒸汽型高温相变储

热系统技术方案和容量配置方法。

考核指标：

典型应用场景的蒸汽温度需求不低于130℃,应用场景

地区不少于3个，提出蒸汽型高温相变储热系统典型技术方

案。

课题2:蒸汽型高温相变储热混合传热技术与稳定蒸汽

换热技术研究；

主要研究内容：

(1)研究蒸汽型高温相变储热蓄热体温度均衡分布技

术；建立描述储热/释热过程流场和温度场的数学模型，分析

热源分布方式、蓄热体结构设计、混合传热之间的影响；

(2)针对相变蓄热体高品质温区，开展对流-辐射混合

传热原理分析与数值模拟研究，探索加热方式和辐射对于相

变储热材料利用率的影响；

(3)开展稳定蒸汽的空气/水换热技术研究，提出宽温

度范围蒸汽发生器设计方案。

预期目标：

掌握蒸汽型高温相变蓄热体的结构方案和加热热源分

布方式，掌握相变蓄热体高温区混合传热模拟方法，完成宽

温度范围稳定蒸汽发生器设计方案。

1138

考核指标：

(1)高温相变蓄热体释热过程最大温差小于200c；

(2)蒸汽发生器可实现130c蒸汽的稳定供应；

(3)申请发明专利1项；

(4)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题3：蒸汽型高温相变储热热■汽控制技术与控制装置

主要研究内容：

(1)研究系统运行参数，如蓄热体温度、循环风温及

流量、给水温度及流量等与蒸汽负荷之间的影响，分析高温

蒸汽供应的热-汽控制规律，提出热-汽控制模型；

(2)研究不低于130c蒸汽供应需求下，热-汽控制策

略及控制方案；

(3)研究高温相变储热宽温度范围供汽的系统关键节

点测量、监控及保护配置方案，开发热-汽控制系统。

预期目标：

掌握系统运行参数，如蓄热体温度、循环风温及流量、

给水温度及流量等，与蒸汽负荷之间的影响，建立不低于130c

蒸汽供应的热-汽控制模型，并提出热-汽控制策略及控制方

案。掌握宽温度范围供汽的系统节点测量、监控及保护配置

方案，开发热-汽控制系统。

考核指标：

(1)建立热-汽控制模型，开发1套不低于130c蒸汽

供应的热-汽控制系统；

(2)申请发明专利1项；

(3)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题4：MWh级蒸汽型高温相变储热装置研制和示范

应用

1139

主要研究内容：

(1)研究MWh级蒸汽型高温相变储热装置技术方案，

分析系统启动、运行、停机过程的蒸汽安全防护方法；

(2)MWh级蒸汽型高温相变储热装置集成技术研究；

(3)完成1MWh蒸汽型高温相变储热装置研制，提出

蒸汽型高温相变储热装置的试验方案，开展130c蒸汽供应

的示范应用。

预期目标：

提出1MWh的蒸汽型高温相变储热装置技术方案，掌握

MWh级蒸汽型高温相变储热装置集成技术，提出MWh级蒸

汽型高温相变储热装置蒸汽供应试验方案，完成1MWh蒸汽

型高温相变储热装置示范应用。

考核指标：

(1)装置储热容量1MWh,蒸汽温度不低于130C,蒸

汽最大流量可达0.2t/h；

(2)申请发明专利1项。

六、成果应用与转化

工业领域蒸汽用热需求巨大，在施行峰谷电价的地区，

开展燃煤蒸汽锅炉电能替代工作，蒸汽型高温相变储热技术

具有较高应用价值，市场前景广阔。可作为大规模可控储能

技术用于可再生能源消纳、电网消峰，缓解电网高峰负荷，

提升电网售电量和电网资产利用效率。同时有效缓解燃煤锅

炉带来的大气污染，对于推进电能替代具有重大意义。通过

本项目研究，全面掌握面向工业领域电能替代的蒸汽型高温

相变储热装置全套技术，并形成自主知识产权，可面向系统

内产业单位及社会企业进行转化。

七、支持经费限额

730万元。

1140

项目10:《耐热型极低损耗取向硅钢及S15

型配电变压器制备技术研究》项目申报指南

一、技术类别

实用关键技术。

二、总体目标

掌握立体卷铁心用耐热刻痕取向硅钢耐热性能及耐热机

理，突破国产耐热刻痕极低损耗取向硅钢材料服役性能评价关

键技术，搭建耐热刻痕取向硅钢立体卷铁心实物模型，攻克国

产耐热刻痕立体卷铁心设计及制造技术，研制S15型硅钢立体

卷铁心变压器并实现应用，空载损耗较GB20052-2013《三相

配电变压器能效限定值及能效等级》1级能效硅钢变压器产品

降低20%以上，噪声低至42dB,推动耐热型极低损耗取向硅

钢应用及超高能效等级配电变压器技术进步，提升电网运行节

能性和环保性。

三、课题设置情况

1、耐热型极低损耗取向硅钢材料耐热机理及服役特性

研究；

2、耐热型极低损耗取向硅钢铁心设计及制造技术研究；

3、耐热型极低损耗取向硅钢S15型立体卷铁心变压器

研制及应用。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2022年12月。

五、课题内容

课题1：耐热型极低损耗取向硅钢材料耐热机理及服役

特性研究

主要研究内容：

1141

(1)耐热型极低损耗取向硅钢材料耐热性能及机理研

究；

(2)耐热型取向硅钢在正弦、谐波、过激磁等工况下

的电磁特性研究；

(3)耐热型极低损耗取向硅钢材料的服役性能研究；

(4)S15型立体卷铁心节能配电变压器用耐热型极低损

耗取向硅钢选型设计研究。

预期目标：

掌握立体卷铁心节能配变用耐热刻痕取向硅钢耐热机

理，获得耐热刻痕取向硅钢材料的服役性能，提出耐热刻痕

取向硅钢服役性能评价技术方法，获得S15型立体卷铁心节

能配电变压器用耐热型极低损耗取向硅钢产品选型原则。

考核指标：

(1)获得S15型立体卷铁心节能配电变压器用耐热刻

痕取向硅钢：铁损Pi.7/5o4O.8OW/kg、最小磁极化强度的002

1.88T、耐热温度N800c其他性能满足GB2521.2要求;

(2)提出S15型配电变压器用耐热型取向硅钢选型原

贝IJ；

(3)申请发明专利1项；

(4)发表核心期刊或三大检索论文2篇。

课题2：耐热型极低损耗取向硅钢铁心设计及制造技术

研究

主要研究内容：

(1)耐热型取向硅钢立体卷铁心模型及试验分析；

(2)耐热型取向硅钢立体卷铁心结构设计研究；

(3)耐热型取向硅钢立体卷铁心加工工艺研究；

(4)耐热型取向硅钢立体卷铁心优化技术研究。

预期目标：

1142

突破国产耐热型取向硅钢立体卷铁心设计技术，获得优

化的S15型硅钢立体卷铁心设计及加工方案，指导S15型立

体卷铁心配电变压器制造，推动国产高端取向硅钢在节能环

保型配电变压器中的应用。

考核指标：

(1)提交耐热型取向硅钢立体卷铁心结构设计方案；

(2)搭建耐热型取向硅钢立体卷铁心服役性能评价模

型；

(3)申请发明专利1项；

(4)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

课题3：耐热型极低损耗取向硅钢S15型立体卷铁心变

压器研制及应用

主要研究内容：

(1)耐热型取向硅钢立体卷铁心工艺系数研究；

(2)耐热型取向硅钢S15型立体卷铁心变压器研制及

测试分析；

(3)耐热型取向硅钢S15型立体卷铁心变压器应用。

预期目标：

掌握国产耐热型取向硅钢立体卷铁心节能配电变压器

制造技术，研制耐热型取向硅钢S15型立体卷铁心变压器并

获得应用，空载损耗较GB20052-2013《三相配电变压器能

效限定值及能效等级》1级能效硅钢变压器产品降低20%以

上，噪声低至42dB,推动高能效等级取向硅钢配电变压器技

术进步。

考核指标：

(1)研制耐热型取向硅钢S15型立体卷铁心配电变压

器样机：电压10kV,容量400kVA,空载损耗W300W,负

1143

载损耗W3615W,噪声(声压级)<42dB,短路阻抗“％,

其他性能满足10kV配电变压器型式试验要求；

(2)实现耐热型取向硅钢S15型立体卷铁心配电变压

器挂网运行；

(3)申请发明专利2项；

(4)发表核心期刊或三大检索论文1篇。

六、成果应用与转化

项目研究成果可推动国产耐热型极低损耗取向硅钢及

S15型节能配电变压器研制及应用，研究成果可在国网系统

内产业单位及省电力公司进行应用与转化，材料应用及变压

器制造技术由系统内配电变压器制造单位完成成果落地，研

制的S15型节能配电变压器产品可在省电力公司挂网应用，

后续可推广至全网的配电网新建及改造工程，具备全网推广

应用价值，可有效提升配电网节能环保水平。

七、支持经费限额

676万元。

1144

项目11:《低频声振测量用无铅压电材料及

自供能器件制备应用研究》项目申报指南

一、技术类别

实用关键技术。

二、总体目标

本项目以适配电网主要声源设备的声振频谱为目标，研发

低成本、微型化、高可靠的无铅换能材料与声振测量器件，重

点突破现有PZT材料的无铅化替代、声振传感器微机电结构设

计及微加工制造技术，并实现器件的无源自供能服役。通过本

项目的研究及应用，可以实现变电站的声振信息低成本采集，

解决每年全网噪声普测占用大量人力物力资源的矛盾，支撑声

振信息实时监测及环保信息的泛在物联。

三、课题设置情况

1、具有微纳结构的无铅压电材料与制备工艺研究；

2、声振传感换能单元及自供能单元微结构设计及制备

研究；

3、微型化自供能声振传感器件制备及应用研究。

四、项目实施期限

本项目研究的起止时间为2020年1月至2022年12月。

五、课题内容

课题1：具有微纳结构的无铅压电材料与制备工艺研究

主要研究内容

(1)研究典型电网声源设备及厂界声振工况测量技术

条件，确定主要声源设备的声振贡献频域、时程特征，提出

声振测量的目标范围；

(2)研究无铅声振压电换能材料及其机电耦合性能的

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影响机制，确定声振传感无铅压电材料最优成分，优化组分、

工艺，提升综合效能；

(3)研究无源自供能用压电纳米线阵列，确定自供能

用压电材料最优成分、微结构及制备工艺。

预期目标

掌握电网典型工况下声源设备的声振频谱特征、测