科技赋能 高效用电

我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。打赢低碳转型硬仗，开源节流是行之有效的办法，“开源”就是要加快清洁能源开发利用，构建以新能源为主体的新型电力系统；而“节流”则是要着力升级能源消费方式，推进重点行业领域减排降碳。对此，南方电网广西电科院牵头实施的《可再生能源并网优化与主动消纳关键技术及应用》和《城市轨道交通供电系统能效提升关键技术研究及应用》两个项目分别在开源节流高效用电，促进绿色低碳发展上，做了有益的探索与推广，并分获2020年度广西科学技术奖技术发明类和科学技术进步类二等奖。

地铁是许多城市人群青睐的绿色出行方式，但就单体交通工具而言，地铁的确也是电力消耗大户，目前包含地铁在内，全国城市轨道交通年耗电量约103亿度，占全国总耗电量的千分之1.7左右。为了合理控制轨道能耗，早在2013年，南方电网广西电科院就在广西科技厅的支持下，着手开展城市轨道交通供电系统优质高效用电方向的技术储备与研究。

城市轨道交通中，列车牵引供电能耗在轨道交通系统总能耗中占比最高，降低牵引耗电量、实现列车制动能量的高效回馈，是能效提升的关键举措。同时，电缆线路多、变频设备多带来的无功和谐波问题也对其安全稳定与优质经济运行产生重大影响。因此，有功回馈、无功补偿与谐波抑制共同构成了能效提升的三大关键环节，是项目需要重点攻关的研究方向，其中还有不少棘手的难题。

为了解决卡脖子的难题，研发团队分工协作、集思广益，提出城市轨道交通供电系统全过程的能效分析、特性和评价技术，实现从规划和运行全阶段的仿真、建模和测试分析以及效果评价。提出研发大容量混合能馈牵引供电技术，实现列车再生制动能量的优化利用，这为技术研发迎来了新转机。

  首次提出基于能馈装置的分散式无功补偿技术，开创了城市轨道交通供电系统无功补偿工程应用的新模式。

寻找到突破口，为了保证研发技术的可靠性，项目团队利用自主研制的便携式测试平台，熬夜采集大量的运行数据进行反复分析、测试。

项目团队日以继夜的工作，研发也是接连获得突破，相继攻克了有功回馈、无功补偿和谐波抑制三大关键环节，还提出了能效提升的四大关键技术，研制出“一个平台、两类装置”。通过这些技术和装备的应用，项目核心技术指标都优于国内外同类技术，能馈式牵引供电装置的单机峰值功率达到6MW；有源电力滤波器的响应时间＜1.5ms；平台的谐波分析次数达到100次，大幅提高了城市轨道交通供电系统的能效水平。鉴定专家组认为“项目成果整体达到国际先进水平”。

  项目研制的两类装置和一个平台，都通过了第三方的检测。其中，能馈式牵引供电装置，在南宁等国内的11条线路中进行了推广应用，节能率都在10%以上。有源电力滤波器投运后有效降低了系统谐波含量，提高了功率因数。以南宁地铁为例，共投运46套，每月都得到广西电网的力调电费奖励。能效测试评估与数据分析平台在南宁地铁进行了应用，实现了全阶段的能效测试分析。

这个装置实际上就是在列车再生制动时，把多余的能量反馈回交流电网，避免产生的能量在电阻上白白消耗。除此以外还能为列车提供牵引能量，稳定直流网压。自南宁地铁3号线开通以来，中压能馈装置就能够一直稳定运行，从而为南宁地铁提高了经济效益。

目前，项目获发明专利10项、实用新型专利10项、软件著作权4项，技术成果已在南宁、北京等十余条地铁线路应用，并推广至电力系统、工矿企业等多个领域，整体提升了电网科技服务水平，推动了用户节能与优质用电，社会效益显著。依托项目成果，2021年团队牵头申报的中国电机工程学会团体技术标准《城市轨道交通供电系统能效评估技术导则》也已获批立项。

南方电网广西电科院牵头实施的另一获奖项目，《可再生能源并网优化与主动消纳关键技术及应用》，是技术专家肖静带领团队针对可再生能源并网存在功率预测难、规划评估难、调度控制难、就地消纳难等四大难题进行技术攻关取得的成果。这一技术成果应用，大大促进了广西可再生能源消纳水平，实现了连续三年零弃风、零弃光。

  我们这个项目主要是围绕风电、光伏、可再生能源并网面临的精准功率预测、运行调度控制以及并网控制等方面存在的技术难题开展了系列的研究，形成了集理论装备以及应用一体的成果。在功率预测方面，我们通过全景预测技术，大大提高了风电、光电的功率预测精度。我们也通过并网同步控制技术以及防污染技术等，大大提高了光伏逆变器的并网可靠性以及输出的电能质量，让它更适合在屋顶光伏以及微电网等场景应用。

通过开展产学研用联合攻关以及应用推广工作，肖静团队最终形成了“预测-规划-调度-控制”全过程核心技术，解决了困扰相关企业多年的技术难题。目前，技术成果已应用于广西、云南、贵州等多个省份的发电企业及电网企业，所研发的高性能光伏并网逆变器还远销全球100多个国家。

科技互动

南方电网广西电科院牵头研发的“城市轨道交通供电系统能效提升关键技术”应用于南宁地铁以来，显著提升了南宁地铁节能减排和智能化水平。据统计，2019年南宁地铁应用该项技术实现节支降耗效益达到300多万元。科技观察员将带您见识这项技术的强大优势。