／ 机械工业北京电工技术经济研究所 亢荣／
电工行业覆盖国民经济分类4个大类，10个中类，41个小类，产品涉及发电到输变电设备再到用电等多个领域。随着我国经济进入新常态和新发展理念的全面推行，高投入、高消耗、高污染、低效益的电力装备粗放型发展路子已走到了历史尽头，产业转型显得更加紧迫。
（续）
（1）煤电
开展超超临界高端阀门、汽轮机高温高压部件、满足高参数燃煤锅炉用材料等零部件及材料攻关，火电厂远程运维控制技术研发。
（2）气电
重点突破重型燃气轮机自主设计、控制系统等关键瓶颈技术，开展重型燃气轮机透平叶片毛坯自主设计、铸造及检测技术攻关。
（3）水电
重点开展1000MPa级高强度磁极磁轭钢板，超大型铸锻件，电机绝缘材料，高导热绝缘材料、高场强主绝缘材料等关键材料研究。
（4）输变电
加速大容量开断设备、环保型输变电设备等关键产品研发；
开展高性能绝缘材料、电容器薄膜材料、低频变压器用超高导磁材料、环保型绝缘介质等关键材料攻关。
（5）核电
积极推进压水堆核级阀门、泵、控制系统、传感器等“卡脖子”环节的国产化和自主化工作；
开展压水堆核级焊材、焊剂、核级锻件、绝缘材料、发电机护环等原材料攻关。
（6）风电
重点开展包括主轴承、超长柔性叶片、变流器功率模块、大容量高压变流器、芯片、控制器、设计仿真软件等国产化研究；
风电叶片回收利用研究。
（7）光伏
实现变流器功率模块、芯片、控制器、设计仿真软件国产化；
研发低成本的组件回收设备；
研发可应用在不同场景下的跟踪支架，可形成完整的跟踪支架系统解决方案，助力光伏系统高效发电。
（8）新型储能
开展十兆瓦时级固态储能锂离子电池系统、吉瓦时级锂离子电池储能系统、百兆瓦时级液流电池储能系统、高容量、高比能和低成本优势的室温钠硫电池、高压大功率一体化PCS产品研发。开展高能量型、混合型和功率型锂离子电池，高工作电流密度、低成本、长寿命的液流电池研发。
（一）输变电领域
（1）创新型产品推广应用难度大
对于输变电设备行业设备创新成果特别是“卡脖子”产品，如直流套管、发电机断路器、有载开关等，技术难度大、投资金额大、研发周期长，推广应用的难度更大，在示范成功后仍然面临规模化推广应用的难题。
虽然国家已经出台了一系列支持首台套示范应用的政策，但首台套示范应用成功后，规模化推广应用仍有很大困难。一方面，国际竞争对手利用其先发优势，在国内突破后，会通过恶意降价等手段打压国内企业；
另一方面，业主/用户对国内产品的信任不够、支持力度不够，存在利用国内企业压价的情况。国家和制造企业大量的投入得不到回报，进而会严重影响企业的持续创新能动性，长此以往，产业又会面临“卡脖子”问题。
开展试点示范，鼓励有条件的地区或重点行业开展碳达峰碳中和试点示范建设，实施能源零碳化、交通电气化、居民生活电气化。
（2）关键基础材料对外依存度偏高
在输变电设备的核心零部件和某些工业软件领域严重依赖进口，存在“卡脖子”现象，这些问题涉及整个产业链。为了加快适应“双高”电网需求的输变电设备研制，急需提升产业链、供应链自主可控能力。
需要进行产学研用联合和组成跨行业的联合体进行攻关。系统聚集内外创新资源，积极开展行业重大关键核心技术攻关，打造更高层面的协同创新能力。实施电力装备产业链锻长补短、强链备链计划，提升产业链供应链自主可控能力。制定产业地图，利用市场化机制，培育具有较强国际竞争引领力的低碳零碳电力装备和再电气化设备骨干企业和产业集群。
（3）面临标准不完备的挑战
在“碳达峰、碳中和”目标下，电力系统的结构形态发生变化，构建新型电力系统出现各种各样的新的应用场景，对研发新的输变电设备提出各种严格要求。在需求紧迫、要求严格条件下，对输变电装备产业的技术创新能力带来了挑战。
一是，输变电产业公司对新型电力系统的融入度、研究不够深入，新能源发电具有很强的波动性、不稳定性、随机性、新能源高比例发展和进入将对电力系统安全稳定运行造成巨大影响。对新型电力系统的研究不深导致提出的技术需求可能不全面，研发方向面临挑战。
二是，未来几年，受风、光等新能源建设成本大幅度下降带动，分布式新能源开发利用将呈现出快速发展的趋势。随着越来越多的分布式新能源接入配用电系统就地消纳，对配电网发展将产生广泛深远的影响，配用电系统将逐步向供需互动的有源网络发展，伴随配用电系统结构形态的变化将产生一系列型的特征。
三是，双碳要求绿色低碳，分布式电源将高比例接入配用电系统会对配用电系统安全可靠运行产生影响，分布式电源多种多样，包括光伏，风电，储能，冷热电三联供等多种类型，每种分布式电源的结构型式以及特性也有很多种，例如储能，分为化学、机械等，化学储能还会利用不同类型电池，因此双碳目标下如何在保证系统安全可靠运行前提下实现多电源优化互补、协同管理，还需较多的技术研究和产品开发，会需要新标准及认证体系引导和规范新技术新产品发展。
四是，随着社会发展，复杂多样的应用场景会出现，每种场景之间、新应用场景与现有场景之间对供用电要求不同，对于新应用场景供用能规范和标准需要进一步研究，例如新能源在农业的应用场景、直流系统在建筑中的应用场景等。
五是，配用电的新商业模式的变化。未来电能和信息是双向互动的，用户既是电能消费者又是供给者，电价机制会更加灵活，会产生新的供用电新模式，需要新的标准和认证体系进行引导和规范。
以上这些面临的挑战，会导致输配电设备相关的标准、试验检测方法、认证体系等缺失或不全，不能支撑未来产业的发展需求。
针对电力装备低碳降碳前沿技术研究缺位，标准、检测、认证体系不完善的问题，建议设立国家级公共服务平台，牵头组织绿色低碳技术评估、共性技术研究，开展碳达峰碳中和相关标准制修订，提供检测、认证服务，引导行业规范化发展，强化全生命周期的检验检测能力，为构建以新能源为主体的新型电力系统奠定基础。
（4）能源结构与布局变化给行业带来挑战
传统输变电装备产业面临生产管理、技术产品等多方面的转型抉择，而企业是否应该转型、转型方向是否正确、转型方案是否经济可行等均关乎企业生存问题。
能源布局的变化对现有超、特高电压，大容量，远距离传输的发电设备和输变电线路影响深远，企业在规划相关产品生产能力时需对能源转型发展政策有充分的研究。
（二）水电领域
（1）现有常规水电技术不足以支撑特殊应用场景
中国水电技术已经进入世界第一梯队，但在适应超高水头的冲击式机组，适应宽负荷运行变速机组等领域，技术水平和国际先进水平相比还有很大差距。国内还未开发的常规水电资源，大多数在高海拔地区，远离用电负荷高峰区，具有水头高、空气稀薄的特点，地质条件复杂，开发难度相对较大。提高单机容量，减小机组体积，是降低开发成本的有效途径。这就要求现有水电设计、制造、运输、安装技术进一步提升，特别是适用于超高水头的大容量冲击式机组，国内技术积累还比较欠缺。
（2）抽蓄电站建成投产规模无法满足电力系统发展需要
国内大型变速抽水储能技术刚刚起步，适用于水头变化较大蓄能电站的变速抽蓄机组，国内企业还处于起步阶段，和国外先进水平相比还有很大差距。通过以前引进技术快速实现自我提升的模式十分困难，不仅需要主机制造企业自身加大研发投入，还需业主、设计院等相关单位加强互信，相关科研院所积极参与合作，政府推动，方可打破国外垄断，实现变速抽蓄机组全面国产化。
（3）超高水头大容量水轮发电机组
超高水头大容量水轮发电机组设计制造是引水发电系统最难的问题。分两条线路研究两种机组，分别是1000米级水头大容量冲击式和600米级水头大容量混流式。1000米级水头的冲击式水轮机，目前世界上最大容量42万千瓦，现在要做到70万千瓦，设计制造难度很大，而且每个厂房装几十台，布置难度也很大。混流式机组，我国现在能做到100万千瓦，但水头只有300米级，国外600米级混流式机组的最大单机容量35万千瓦，要做到70万千瓦难度也很大。混流式机组可借鉴抽水蓄能机组，抽水蓄能600米水头做70万千瓦单机是可行的。该领域研究要坚持自主创新与国际合作相结合。
（三）光伏领域
我国光伏制造核心器件也向着高效率、低能耗、低成本方向发展。近期工信部、市场监管总局、国家能源局联合印发的《关于促进光伏产业链供应链协同发展的通知》有关要求，为深入引导光伏产业上下游协同发展，有利于为光伏行业引导完全竞争格局，促进产业链协同发展，加强产业链协同创新和产业链供求适配，共同推动产业降本增效。
（四）煤电领域
突破煤电“卡脖子”技术，进一步提升自主化水平。设立煤电国产化国家重大专项，在受热面耐高温材料、阀门等关键配套件方面加强技术研究和应用，进一步提升煤电装备国产化率，实现高端煤电装备完全自主，确保能源安全。
（五）风电领域
我国风电产业发展基于学习、跟随欧洲先进国家风电技术，原创性、引领性、颠覆性技术偏少。在基础性的风资源评估软件、风电机组整机动力学仿真软件、叶片设计软件等行业通用软件平台方面均严重依赖于国外。这些基础软件集中在逆全球化潮流下存在“卡脖子”风险。
风电专用的大型轴承、大功率变流器功率单元、叶片专用碳纤维材料和巴沙木材料、风电用海缆等集中在国外几个大供应商，存在明显的“卡脖子”风险。世界前八大的轴承厂商均为国际品牌，占据了中国50%以上、全球70%以上的市场份额。我国只能设计生产部分轴承，大尺寸轴承的研发主要依赖国外厂商，风电行业齿轮箱中应用的小型轴承大部分也依赖国际品牌。在行业需求旺盛时，往往成为行业产能短板。
风电机组“大尺寸”趋势对上游最直接的影响之一，就是轻质高强度的碳纤维将逐步取代玻璃纤维，成为制造风机叶片、叶梁的主要材料。2019年全球碳纤维超过四分之一的需求来自风电叶片的制造，达到了2.55万吨，而国内同期的需求也有1.38万吨，占整体碳纤维需求市场的37%。随着全球对清洁能源的需求增长，到2025年，风电碳纤维需求量将达到9.73万吨，未来国内风电碳纤维需求的缺口将会非常大。
（六）核电领域
我国核电装备制造行业经过几十年的发展，在生产水平和技术能力等方面取得了很大的进步，产能满足我国核电市场发展需求。
部分国产的关键原材料和部件，如大型铸锻件、高精度仪表仪器、焊材等存在质量不稳定、成品率低等问题，与国外先进国家相比仍然存在较大差距，质量、工期、成本等方面还不能完全满足核电发展的需求。
在推进核电成套设备自主化方面，相关设计、制造企业及上游原材料供应商之间没有形成充分的经验反馈和协同攻关机制，产业链还不够完整，存在缺项和短板。
（七）气电领域
燃料成本高和天然气储备不足影响我国气电市场竞争力和可持续发展能力。天然气价格高，没有补贴情况下天然气发电缺乏竞争力。另外，我国天然气储量低，大部分依靠进口，页岩气等非常规天然气储量虽然丰富，但开发程度有限，产量增长存在不确定性。天然气的匮乏导致不少燃机电厂年运行小时数较低，电厂经济性不好。
燃气轮机核心技术国产化程度低，制约了产业发展。我国燃气轮机装备自主设计、制造及维修体系与欧洲、美国和日本等国外先进水平相比有很大差距。燃机自主设计起步晚，燃烧室、透平叶片等热部件制造能力不足，使得中国燃机市场基本被国外机组垄断，后续检修维护费用居高不下。技术落后设备无法改造升级，有的机组因为检修费用太高直接报废。
（八）政策建议
大中小企业融通发展是产业集群升级的高端形态，现在的大中小企业融通发展突破了地域限制，通过互联网等信息技术手段，更强调业务的协同、资源的共享和利益的共赢。要着重发挥产业链龙头作用，带动大中小企业融通发展。大企业是产业链的核心和龙头，要树立良好的产业生态观念，围绕主导产品核心业务产业关联环节做优做强，牵引带动上下游中小企业共同固链强链延链补链，形成创新链共享，供应链协同，数据链联动，产业链协作的融通发展模式，提高产业链、供应链的稳定性和竞争力。
一是发挥行业龙头企业的带动作用。大力实施创新驱动“强链”，整合提升配套中小企业。二是通过专项政策有效激发企业数字化改造的积极性，切实发挥其示范企业引领作用，带动电力装备企业整体数字化水平和智能制造水平的提升。三是鼓励企业加大技改力度。支持重点企业瞄准前沿技术，加快装备升级改造，推动关键领域的技术装备达到国内先进水平。引导和鼓励企业积极应用新技术、新工艺、新设备、新材料等对生产设施进行改造更新，提升装备水平、提高产能产量、改进生产工艺，促进产品升级换代，推动结构优化调整，引导企业走高效益、低耗能、高附加值的工业化道路，推动传统产业提档升级。四是培育骨干龙头企业，坚持投入拉动、创新驱动，集群、集聚、集约发展，加快推进工业化发展步伐。鼓励和支持中小配套企业做专做精，提供专业化产品，为行业骨干企业配套，形成产业链条。集约高效利用现有资源，增强制造业发展的可持续性，逐步实现由传统制造向高端制造的转变。
下一步，我们要按照党的二十大报告精神，勇于担当，以科技报国的决心、自立自强的信心、坚持坚守的恒心，加快实现高水平科技自立自强，为全面建成社会主义现代化强国，实现中华民族伟大复兴中国梦提供科技支撑。
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