中 国 制 造 20 25 》 重 点 领 域 技 术 路 线 图—七、电力装备

7.1 发电装备7.2输变电装备七、电力装备 7.1 发电装备 发电装备是将化石能源、核能、水能、风能、太阳能等一次能源转换为电能的

7.1 发电装备

7.2输变电装备

七、电力装备

7.1 发电装备

发电装备是将化石能源、核能、水能、风能、太阳能等一次能源转换为电能的装备，包括大型先进煤电、核电、水电、气电和可再生能源装备，是国家实现能源结构调整和节能减排战略的 重要保障。

7.1.1 需求

清洁高效发电设备将成为我国发电领域主流技术，预计到2020 年，煤电装机容量约达到11.2 亿千瓦，约占总发电装机容量58%；核电装机容量达到 5800万千瓦，在建容量达到 3000万 千瓦以上约占总发电装机容量4%；天然气燃气轮机发电装机容量达到1.2亿千瓦，约占总发电装机容量 6%;常规水电装机达到3.5亿千瓦左右，约占总发电装机容量 17.5%；风电装机达到2 亿千瓦，约占总发电装机容量10%。

7.1.2 目标

2020 年目标：先进发电装备产业规模达到每年 1 亿kW，满足我国能源结构调整和重大工程建设需求，技术水平总体达到国际先进水平，进入世界强国行列。国产发电装备国内市场占有率 达到90%，出口比重占到年产量的 30%。2025 年目标：形成 3 家具有资金、规模、技术、质量、品牌优势和核心竞争力的国际化企业集团。具备持续创新能力，大型火电、水电、核电等成套装备达到国际领先水平，具有自主知识产权的新能源和可再生能源装备及储能装置市场占有率超过80%。

7.1.3 发展重点

1.重点产品

（1）清洁高效煤电成套装备

——1200MW 等级超超临界机组

25-28MPa/ 600℃/620℃，发电效率 45%；32-35 MPa/ 600℃/620℃/620℃（二次再热），发电效率 48%。

——更高参数先进超超临界机组

38-40MPa/700℃/700℃，发电效率52%。

——600MW-1000MW 超（超）临界循环流化床锅炉

高煤种适应性，清洁燃烧，低排放。

——1000MW 等级超（超）临界空冷机组

适用于富煤缺水地区。

——烟气高效超净排放装置及碳捕捉成套装备

烟尘低于 10 mg/Nm3，二氧化硫低于 35 mg/Nm3，氮氧化物 排放低于50mg/Nm3。

——大型煤气化燃气-蒸汽联合循环发电装置（IGCC）

F 级燃气轮机 IGCC 联合循环出力460MW，净效率48％。 （2）重型燃气轮机发电装备

——50-70MW 燃气轮机发电装备

用于分布式发电，联合循环效率不低于 45%。

——F 级300MW 重型燃气轮机发电装备

联合循环出力 450MW,发电效率58%。

——G/H级 400MW重型燃气轮机发电装备

联合循环出力 600MW,发电效率60%。

（3）大型先进核电成套装备

——第三代大型先进压水堆核电成套装备

形成具有自主知识产权的 1000MW 、1500MW、2000MW 等级系列成套设备。设计使用寿命60年，可用率不低于93%。

——高温气冷堆、快堆、钍基熔盐堆核电成套装备

高温气冷堆功率 200MW；快堆功率 600MW、钍基熔盐堆功率 100MW。

（4）大型先进水电成套装备

——大容量抽水蓄能机组

容量150-400MW，调速范围±10％可变速抽水蓄能机组；700m 水头段定速抽水蓄能机组。

——1000MW 等级水轮发电机组

国际领先的超大型水轮发电机组，额定水头 202m，机组最 高效率96%。

——高水头大容量冲击式水轮机组

600-2000m 水头段、容量400-1000MW 级冲击式水轮机组。 （5）可再生能源发电装备

1）大型风力发电装备及智能控制系统

——5MW等级风电机组

先进高可靠性风力发电机，风能转化效率（CP 值）0.48， 可用率97%。

——大型海上风电机组

先进的超导风电机组，功率为 10MW等级。

——风电群组智能管控系统

具备远程数据传输及故障诊断、风电群组智能管理及控制等 功能的系统。

2）先进太阳能发电装备

——大型光热发电机组

太阳能单塔功率 50-150MW，熔盐蓄换热蒸汽发电系统。 3）生物质能和分布式（可再生）能源装备

——生物质和垃圾清洁燃烧及气化成套装备

生物质和垃圾高效清洁焚烧发电成套装置；生物质和垃圾气 化发电成套装备。

2.关键零部件

（1）重型燃气轮机高温部件及控制装置。

（2）大型核电压力容器、蒸汽发生器、冷却剂主泵、控制棒驱动机构、堆内构件，大型核电汽轮机焊接（整锻）转子，2000mm 等级末级长叶片，大型半速汽轮发电机转子。

（3）可变速抽水蓄能机组发，可变速水泵水轮机转轮，大 容量发电机保护断路器。

（4）大型风力发电机组的超长叶片、智能控制系统。

3.关键共性技术

（1）清洁高效煤电技术

准东高碱煤煤质、煤灰和煤燃烧特性的判定和评价；准东高碱煤结渣、沾污和积灰机理；准东高碱煤结渣、沾污和积灰的控 制和清除技术。

（2）核电共性技术

核岛及常规岛主设备设计、验证、制造技术。

（3）燃气轮机技术

先进燃气轮机高温部件高温高强超级合金材料研制；高压比大流量压气机设计制造技术；干式低NOx燃烧室设计制造技术； 高温透平叶片冷却技术。

（4）大型先进水电装备技术

抽水蓄能可变速电动机、水泵水轮机设计、验证技术；大型水轮发电机组总体设计及水力设计、验证，高效冷却技术；高水 头大容量冲击式水轮机组水力设计、验证技术。

（5）可再生能源发电装备

5MW以上等级风力发电机组叶片设计技术，风力发电机智能控制技术；10MW等级超导风力发电机组技术及总体结构设计。太阳能高效集热、储换热系统及设备研制，智能控制技术， 系统集成技术。生物质和垃圾气化工艺，二恶英脱除以及灰渣玻璃化处理技 术。

7.1.4 应用示范工程

1.清洁高效发电应用示范工程

1200MW 等级超超临界机组、600MW-1000MW 超（超）临界流化床锅炉、1000MW 等级超（超）临界空冷机组、高效超超临界机制示范工程。50-70MW 级、300MW 等级 F 级重型燃气轮机等自 主品牌燃气轮机示范工程。

2.大型先进核电应用示范工程

1000M、1500MW、2000MW 等级核电成套设备及200MW 高温气 冷堆、600MW 钠冷快堆示范工程。

3.抽水蓄能及大型水电应用示范工程

150-400MW 可变速抽水蓄能机组、1000MW 等级水轮发电机组 示范工程。

4.新能源应用示范工程

50MW 、100MW 等级光热发电示范工程，5-10MW 风力发电示 范工程。

7.1.5 战略支撑与保障

1.完善政策措施，积极营造支持清洁高效发电装备产业发展 的环境充分利用税收、金融等市场经济手段和必要的行政手段，研究和制定有利于产业健康发展的财税政策，支持清洁高效发电设 备技术进步和产业化。

2.建设清洁高效发电技术国家重大创新基地

以现有国家工程研究中心为创新载体基础，优化和集成创新资源，进一步发挥创新链各类创新载体的整体优势，以新的组织形式，跨领域、跨部门、跨区域集中组织实施面向国家目标的协 同创新。

7.2 输变电装备

输变电装备是实现电能传输、转换的及保障电力系统安全、可靠、稳定运行的设备。包括特高压输变电设备、智能输变电设 备、智能电网用户端设备。

7.2.1 需求

2014 年我国全社会用电量 5.52 万亿千瓦时，预计 2015 年至2020年将保持5.5%以上、2020至2030年将保持3%以上的年均增长率。输变电装备发展将呈现出智能化、集成化、绿色化的特点，并为实施“一带一路”发展战略提供输变电装备支撑。 7.2.2 目标2020 年输变电行业产值达到 2.2 万亿元；国产关键零部件国内市场占有率达到 80%以上;输变电成套装置出口比重超过 20%；特高压输变电技术国际领先，进入世界强国行列。2025 年输变电行业产值达到 3.0 万亿元；形成以我国为主导的国际特高压交直流输电成套装备标准体系；国产关键部件国内市场占有率达到90%以上；输变电成套装置出口比重超过 25%； 产品可靠性及技术指标达到国际先进水平。

7.2.3 发展重点

1.重点产品

（1）特高压输变电成套设备

——特高压交流输变电成套装备

现场组装式变压器：电压 1000kV，容量1000MVA -1500MVA。并联电抗器系列产品（包括可控电抗器）：系列化产品涵盖电压1000kV、容量 120Mvar-400Mvar 全系列。

——特高压直流输电成套装备

现场组装式换流变压器：容量 200MVA-560MVA。换流阀：±800kV/6250A 换流阀，±1100kV/5000A 换流阀。 流控制保护系统。

——发电机保护断路器成套装置

SF6发电机保护断路器：适合 CAP1000 核电机组，额定短路开断电流 210kA；适合 CAP1400 核电机组，额定短路开断电流 250kA。真空发电机保护断路器：适合抽水蓄能，额定短路开断电流 120kA。

（2）智能输变电成套设备

——智能变电站成套装置

智能变压器：电压 110kV-1000kV，容量50MVA-1000MVA。

智能开关设备：126kV-1100kV 气体绝缘金属封闭智能开关 设备。

智能变电站监控系统：实现全站信息智能共享，提供设备全 寿命周期的管理与运维支持。

——智能配电网成套装置

智能配电开关、智能配电变压器、智能组件及电力电子装置。 微电网设备：微网控制管理设备及能量转换设备。

储能系统：针对新能源并网及分布式微电网的发展需求，开 发电池储能装置、高温超导储能装置及电池管理系统。

——柔性直流输变电设备

±100kV-±500kV变压器。

±500kV/3000MW 换流阀。

500kV/6kA 高压直流断路器。

——节能环保型输变电设备

环保型高压开关：选择环保型气体替代SF6作为绝缘、开断 介质。

低损耗环保变压器。

超导输变电设备：超导变压器、超导限流器等设备。 （3）智能电网用户端设备

——用户端电器元件

1）智能配电电器

智能框架断路器 7400A/150kA。

智能微型断路器 100A/15kA。

智能塑壳式断路器 1600/200kA。

自动转换开关电器 6300A/176kA。

2）智能控制电器

接触器2600A。

电动机控制与保护开关电器 125A。

电弧故障保护电器：63A/10kA/GFCI=5mA。

电涌保护器 Iimp/In=30Ka/If=50kA。

——用户端电气成套装置

具有实时网络通信与远程监控、恶劣环境自运行、自愈等功能，能优化能耗分配、均衡负载、减少设备维护和检修时间。

——用户端系统解决方案

支持各种形式的分布式电源、EV充电等系统的接入，支持多种通信协议和网络化远程监控软件，具有电能消耗统计和分析、需求响应与需量控制、多电源投切协调控制和用电量预测等微电 网管理功能。

2.关键零部件

（1）特高压用关键零部件套管。

变压器出线装置。

（2）智能输变电装备用零部件

高压大功率 IGBT 模块：3.3kV/1500—2000A 、 4.5kV/1200-2000A、6.5kV/1000-1500A 及以上。

大容量真空灭弧室： 110~220kV。

（3）用户端零部件

执行机构：6A～7500A；机械寿命大于 50000 次操作循环； 可耐受大于135kA/1s 短时耐受电流的电动冲击力。

触头及灭弧系统：Icu=Ics 大于（400/690V) 200kA/100kA。

控制器：具有全电流范围选择性保护、故障预警、寿命指示 等功能。

用户端电气成套装置母线系统：具有安全可靠的防触电保护设计。

用户端系统远程监控软件：具有系统监控及电能管理功能。

3.关键共性技术

（1）智能化技术

重点是传感技术、控制技术、在线监测技术及综合诊断专家 系统应用技术。

（2）可靠性技术

通过对设备的可靠性研究，建立设计、制造、试验和使用全 过程的管理、评估及标准体系。

（3）数字仿真技术

重点是电弧、电磁、结构、流体、运动等仿真技术。

（4）新型电工材料应用技术

纳米技术在电工绝缘材料中的应用技术；轻质高强、高导电电工合金材料的研究和应用技术；先进功能材料领域——开展碳材料和高温超导材料应用技 术

（5）标准及试验检测技术

建立完善的标准体系，搭建与关键性能指标相关的试验研究 及检测平台。

（6）高效配电变压器技术

宽幅非晶合金带材制造、植物绝缘油应用的技术经济性及适 用性研究、立体卷铁心变压器自动化生产工艺等。

7.2.4 应用示范工程

1.±1100kV 特高压直流工程用成套装备示范应用 ±1100kV 特高压直流输电关键技术及成套设备研制及示范应用，包括换流阀、换流变压器、平波电抗器、直流避雷器、直流测量装置、直流旁路开关、直流转换开关、直流隔离开关、接 地开关以及干式套管。

2.1000kV 特高压交流成套装备工程现场组装示范应用

根据特高压工程要求提供使用产品；通过精细化管理以及工艺改进、不断提高产品质量与可靠性；通过实验室认证工作的 开展，提升套管试验能力。

3.用户端设备在智能微电网、分布式电源系统中的示范应 用

开展农网、城网、新一代通讯基站供电系统等的技术改造和设备更新，建立远程监控系统，减少供电设备维护和检修时间， 提高用电安全性、可靠性。

4.用户端设备三化融合工程及示范应用

开展用户端产品设计、生产、销售、物流等价值链环节的精细化、信息化、自动化建设，全面提升产品智能化制造水平。 7.2.5 战略支撑和保障

1.打造完整的输变电装备研发、制造、试验、检测和认证体 系，实现与国际实验室互认。

2.组件行业中央研究院，围绕产业发展提供规划、标准、试验认证、产品故障分析诊断、可靠性评价、行业管理、信息化咨询，以及基础性、前瞻性、共性的技术研发和服务。

3.建立输变电产业政产学研用创新联盟，重点突破智能电网 关键共性技术和重大应用技术方面的瓶颈。

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