2020年8月26—28日，由中國電工技術學會和西安交通大學聯合主辦的“2020第九屆電工技術前沿問題學術論壇暨第十三屆中國電工裝備創新與發展論壇”（FAFEE 2020）在西安盛大舉行，其主題為“智能融合電氣 創新引領發展”。

為與讀者分享FAFEE 2020的成果，本文特采擷了主題大會4位院士及12位專家報告的主要觀點，希望讀者能從中有所裨益。

1.儲熱型聚光集熱電站的發展及作用

何雅玲

何雅玲，中國科學院院士、西安交通大學教授

儲能型聚光集熱發電技術是一種有序、可調度的類常規可再生能源技術。目前，儲能型聚光集熱研究重點：聚光、集熱過程中如何構建更加高效率、低成本的新型塔式太陽能光熱系統，如何準確表征系統實時動態光學特性并揭示吸熱器非均勻能流時空特性；儲熱過程中納米復合儲熱材料性能的強化研究，多孔介質在相變除熱器中填充結構的優化，單罐填充床儲熱器的開發及設計。

當前儲熱系統面臨的“瓶頸”問題：太陽能熱發電過程中，儲熱系統是解決太陽能間歇性和波動性、調節供需不匹配問題的關鍵環節。儲熱系統領域將探索適用于高溫熔鹽雙罐儲熱技術、開發潛熱儲熱新技術、使用粒子儲熱技術等新技術。未來新型儲熱技術將重點探索分子式太陽能儲熱系統、光控相變儲熱材料、超高溫儲熱。

為進一步提高效率、降低成本，下一代光熱技術將朝著更高溫度發展；采用超臨界二氧化碳布雷頓循環替代現有水蒸氣朗肯循環。高溫給下一代聚光太陽能熱發電技術（CSP）帶來了新的挑戰，吸熱和儲熱子系統在高溫下會出現性能急劇降低和材料快速退化的問題，現有超臨界二氧化碳循環形式不能完全滿足CSP需求，且與之相關的關鍵設備還遠不成熟。

2.透明電網的技術與科學

李立浧

李立浧，中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員

當前，電力系統向透明電網演進的過程中，已發展成為結構復雜、設備繁多、技術龐雜的巨維系統。傳統的單純依靠物理建模分析的方法已經難以應對多物理場耦合系統的運行分析要求。因此，建立基于數字數據的電力系統的科學技術方法，人工智能對具體數學模型依賴程度低，并善于從數據中自學習和對源域的遷移學習，為突破上述技術“瓶頸”提供了有效解決途徑。

智能電網發展邁向高級階段，成為電氣強聯系與信息強聯系并舉的新一代透明電網。透明電網將實現自由數據采集、自由數據存儲、自由數據獲取、自由智能分析，在規則的允許下，人人可以獲取數據、使用數據。

首先，以小微智能傳感器替代傳統的互感器，逐步完善設備的智能化；其次，軟件系統逐漸構建數字數據的關系；最后，逐漸形成透明電網。因此，未來還需要開展許多相關工作，如安裝足夠的傳感器，具備安裝傳感器的條件，保證傳感器數據的準確；如透明電網的數字數據依靠小微智能傳感器以滿足上述條件；如智能設備和設備智能化也可以提供數字數據；如數字數據之間的關系需要強大的軟件系統。

3.電磁聲變換技術與應用

羅安

羅安，中國工程院院士、湖南大學教授

電磁聲變換技術在海洋水下通訊與探測應用的難題：大功率聲波的頻率降低，其磁輻射位移面積增加100倍，才能達到現在的分貝級；對裝備來說，從1000Hz到100Hz的聲波，其裝備體積需增加1000倍，體積、位移難以突破；水下實現200dB~220dB，甚至230dB將極具挑戰性等。

為實現高質量、高效的電磁聲轉換技術，需要對大功率放大器、電磁聲換能器、水質信號處理系統進行全方位的研究（從產生、基本原理、監測到試驗等），如電壓與頻率可調的放大器拓補結構、高頻率功率以及變頻調制技術來實現放大器的大功率寬頻的高可靠輸出；建立大功率放大器器件損耗模型，研究高頻率器件和開關技術以降低損耗；大功率放大器寬頻帶與換能器的可靠匹配等。

電磁變換技術與裝備在國民經濟生產及制造業領域有著非常廣泛的應用，也是國防核心領域的技術與裝備；電磁聲變換技術與裝備屬于海洋開發技術的制高點，也是國際研究的前沿技術；電磁變化技術與裝備將迎來新的發展機遇，期待其為新型基礎設施建設及海洋開發貢獻有力力量。

4.超高場核磁共振磁體系統的研究

王秋良

王秋良，中國科學院院士、中國電工技術學會理事、中國科學院電工研究所研究員

氦資源是核磁共振的“血液”，其中磁共振成像在氦使用量上占比最多（達到22%），1.5~3T磁共振系統市場占比最大，1.5T超導磁共振需要大約1500~2000L液氦，價格大概是40萬（人民幣）。

目前，全球80%以上的液氦來自美國，而2007年美國已將氦核定為戰略資源而限制氦產量，全球液氦價格迅速上漲，醫療成本急劇增加，各國都在積極研究開發無液氦磁共振成像(MRI)技術。

磁共振的核心部件是超導磁體，那么如何發展超導磁體以滿足核磁共振的需要，是我國工業部門面臨的一個挑戰。超導磁體技術20世紀60年代第II類超導體的發現，到70年代超導線材成熟。

目前，低溫超導磁體已經實現了產業化規模，滿足了科學研究、工業加工、醫學成像和大科學工程的需要，其發展還在繼續。未來，隨著液氦資源的缺乏，無液氦超導磁體技術將成為未來世界的主流技術。目前，規?；瘧玫漠a業主要有醫療、科學、大科學工程。超導磁體技術是磁共振技術實現的惟一選擇，而超高磁場強度則是永無止境的追求。

在超導MRI領域，我國已經從低端向中高端發展并進步迅速，國產1.5T及3T系統開始進入市場；在永磁共振方面，MRI公司自產設備占國內25%~35%（自銷10%）；在低端永磁共振發展領域，國內豐富的資源推動了永磁型MRI發展。

5. 現代電工裝備電磁與可靠性統一設計方法與實現

楊慶新

楊慶新，中國電工技術學會理事長、天津理工大學校長

相較于世界能源科技強國和現代電工裝備智能化發展目標，我國在自主工業設計軟件領域還存在諸多挑戰。例如，基于數據驅動的設計原理亟待突破，符合服役條件的材料特性測量方法和材料性能數據庫亟待建立，多物理場多時空尺度的全真建模方法與裝備可靠性統一設計理論亟待構建，我國基于云計算和人工智能方法的自主創新軟件理論和設計方法還亟待挖掘。

為解決我國高端工業設計軟件的“瓶頸”問題，并實現彎道超車，推動我國現代電工裝備智能制造水平的跨越式發展?，F代電工裝備制造業應全面考慮材料服役條件，基于電工材料特性先進測量方法，建立材料特性數據庫；結合材料特性數據庫，充分考慮電工裝備真實工況，建立裝備系統的全真耦合模型；綜合考慮可靠性影響因素、裝備預測壽命，利用優化模型函數關聯全真耦合模型與可靠性模型，形成電工裝備電磁綜合性能與可靠性統一設計理論；基于人工智能、云計算等先進方法實現電工裝備電磁綜合性能與可靠性統一設計理論，為現代電工裝備數字孿生技術奠定堅實基礎。

6.自適應調控電場復合材料及其應用

何金良

何金良，清華大學電機系教授

絕緣問題是高壓設備核心問題之一，電壓等級越高越顯著。當前，設備絕緣電場分布極不均勻，局部場強達到平均值數倍，這帶來了一系列設計、制造難題，甚至已發展成為技術“瓶頸”。

在高壓交直流電纜領域，面臨著電纜終端電場分布極不均勻、難于控制的問題，存在復雜的電場、溫度場、空間電荷的耦合問題，電纜附件故障導致高壓電纜事故頻發的問題。而特高壓直流套管面臨著電容均壓結構所帶來的電場分布極度不均，難于控制的問題，還有內部散熱的問題，即內外溫差加劇了電場不均勻性等挑戰。

電場自適應調控的復合材料電學參數與電場強度可形成調控閉環，均勻電場效果好使得其結構相對簡單，而絕緣尺寸的縮小進一步解決了其散熱問題。

其制備過程如下：配料-球磨-烘干造粒（控制填料形狀）-燒結（溫度控制填料晶界尺寸）-過篩（控制填料粒徑）-與復合物混合（控制填料體積分數與基體種類）-硫化-獲得ZnO復合物樣品。由于ZnO復合物介電非線性的測量范圍受其電導非線性的制約，這里通過ZnO復合物電導非線性來說明滲流特性對ZnO復合物非線性特性的影響。

7.新能源電力系統源網荷全景同步測量技術及應用

畢天姝

畢天姝，華北電力大學副校長

新能源匯集地區頻帶復雜，對基頻相量影響大，為防止頻率混疊，需用較高階數的數字濾波器提取測量頻帶，但這會導致時間的延長。因此，團隊提出了基于分級數字濾波器的測量頻帶提取方法，可在較短時延條件下，消除會引起頻譜泄漏與頻率混疊的間諧波等干擾分量。其存在的難點是靜態相量模型難以表征多擾動類型信號，多場景差異比較大。

其創新思路是建立動態相量模型，自適應構建多種場景下的時間窗長，同時兼顧測量精度與響應速度的算法。基于此，團隊研制了新能源側同步測量裝置（SMR）、負荷側同步測量裝置（SML）、控制類同步測量裝置（SMC）、測試校準系統（SMD-CAL），在重點實驗室建設了數據中心；隨著越來越多同步測量裝置的安裝與運行，源網荷全景同步測量系統將成為新能源電力系統特性研究與分析的一個開放性平臺。

8.先進儲能技術進展

李泓

李泓，中國科學院物理研究所研究員、天目湖儲能研究院院長

當前，規模儲能的實現還需要解決諸多問題，如安全（本質安全，在突發系統事故和運輸、安裝、濫用時不存在起火爆炸問題），長壽命（使用年限大于20年，循環次數過萬次），高效率（能量轉換效率高于90%），低成本大規模（實現GW·h級儲能電站，度電成本低于0.2元，滿足主要應用市場經濟需求），長時間尺度（單次能量存儲和釋放可以大于6h），可持續發展（不存在資源壓力，可梯次利用、可回收，形成綠色循環經濟）。

未來，大規模儲能技術總體發展目標如下：重點發展長時、中短時、高功率三類規模儲能技術；降低度電使用成本至0.2元/kW·h以下；延長儲能器件壽命至15~30年；發展模塊化、標準化、智能化關鍵技術；發展梯級利用，全壽命周期、可持續發展的關鍵技術；發展高度安全、高度可靠、高水平規?；圃斓年P鍵技術。