四项目名称考虑动力电池梯次利用的多类型储能系统关键技术与设备.docx
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四项目名称考虑动力电池梯次利用的多类型储能系统关键技术与设备
技术发明奖(1项)
项目名称:
离网型框架圆风电机组型风光互补路灯技术
提名单位:
张家口市科技局
项目简介:
目前传统“风光互补路灯”光伏发电因自身技术特点限制发电效量很难达到使用需求,而小型三叶片风机启动风速一般在4~5m/s之间,最大的居然达到5.9m/s,这样的启动性能显然是不能令人满意的,超速风速一般为23~25m/s之间,风资源浪费巨大。
其次传统三叶片风机叶片有自由端,长时间应力疲劳损耗容易产生叶片断裂、飞离等安全事件。
这样的市场现状对于推动可再生能源的发展具有非常不利的影响。
“离网型框架圆风电机组型风光互补路灯”应用而生。
项目主要技术内容及发明点:
(1)叶片数量多。
本风机可以安装9~30个叶片;
(2)单片做功多。
船桨复合形叶片是现有条形叶片做功的2倍以上;
(3)单机功率多。
与同直径其它风电机组功率相比,现有条形叶片做功的2-3倍以上;
(4)风轮寿命多。
与传统三叶风轮相比,本多叶风轮的叶片无自由端,叶片有支撑体,叶角可调,故超速故障率极低,叶片无吹断可能;
(5)年用小时多。
现有风机折合满负荷年利用1800-2600小时左右,本机将达3500-5500小时;
(6)经济收入多。
同样投资,发电量增加1.5-2倍,利润增加3-4倍。
投资回收周期会大大缩短;
一强:
防雷效果强。
现有风机叶片接闪点难以合理布局,防雷效果有限,常被击坏;本机有金属框架圆全方位防雷导雷系统,足以满足避雷需要。
一化:
调节智能化。
叶片角度可跟据来风风速、风向进行智能调节,微风、飓风都能旋转发电。
启动风速在1.5m/s,风速可利用范围巨大。
技术经济指标:
(1)启动风速在1.5m/s,风速超过25m/s继续发电;
(2)年用小时将达3500-5500小时;
(3)与同直径其它风电机组相比发电量增加1.5-2倍;
(4)同样投资利润增加3-4倍。
授权专利情况:
发明专利:
具有门扇形叶片及可伸缩风轮的水平轴风力发电机,授权时间为2016年3月23日。
发明专利:
具有船桨形叶片及鼓状可伸缩风轮的水平轴风力发电机,授权时间为2016年3月23日。
主要完成单位及创新推广贡献:
本项目推广应用是一个风能领域颠覆性创新技术,是一个系统性工程,项目要有被认知、接收、生产需求、尝试应用然后得到推广。
项目积极参加国内外各种比赛、展会大力宣传以及交流科技成果,使项目技术得到各界同行的认可。
已获得获得国际发明铜奖。
获得河北省创新创业大赛一等奖,入围中国创新创业大赛行业总决赛,参加第八届创新使命部长级会议等。
项目小批量生产建立示范区、师范路增强实际应用效果。
张家口市为全国可再生能源示范城市,项目已在城郊道路、河流两岸,草坪、广场等不易架设线路或架设线路昂贵的区域安装使用。
项目技术目前已的到社会各界的广泛认可,并已与北京交通大学等院校高级学者建立技术开发合作。
推广应用及社会效益情况:
本项目在风能利用率领域创新技术显著,“微风启动、飓风发电”的特点大大推动了风能领域的技术进步。
项目为离网型安装施工时不用挖沟埋线破坏植被,风能为可再生能源对于节能减排保护自然资源和生态环境起到巨大作用。
项目还可用于边防、海岛用电困难地区照明,为国家边防安全起到项目应有的义务。
本项目全产业链不但能够招商引资、招才引智,还能够带动本地就业,项目预计在原有人员结构基础上增加80%岗位培养更多可再生能源领域的人才,盘活现有产业,促进过剩产能转化升级。
把贫困的失业人员扶持起来进行再就业,还可增加本地税收。
主要知识产权证明目录:
1、具有门扇形叶片及可伸缩风轮的水平轴风力发电机,发明专利,专利号201410061485.5,专利权人:
张效新;
2、具有船桨形叶片及鼓状可伸缩风轮的水平轴风力发电机,发明专利,专利号201410061454.X,专利权人:
张效新;
3、鼓状可伸缩风轮以及采用该风轮的水平轴风力发电机,发明专利,专利号201410231027.1,专利权人:
张效新;
主要完成人情况表:
排名
姓名
技术职称
工作单位
完成单位
本项目中的贡献
1
张效新
高级工程师
清新张家口能源科技有限公司
清新张家口能源科技有限公司
1、项目创始人、课题主持人,负责课题总体研究思路的设计、各单项研究技术方案的制定;负责协调各单项研究方案的进展与进度、督导各项试验研究工作的开展与落实。
2、负责撰写各种申报材料、课题验收、成果鉴定等工作,协调成熟技术的示范推广。
3、共同提出创新点,参与完成了发明专利、实用新型专利。
4、本人在本项目研究中的工作量占个人总工作量的70%。
2
张导宇
助理工程师
清新张家口能源科技有限公司
清新张家口能源科技有限公司
1、离网型框架圆风电机组型风光互补路灯技术研发与成果的科技创新工作。
2、共同提出本项目的技术创新点。
3、参与完成发明专利、实用新型专利。
4、本人在本项目研究中的工作量占个人总工作量的60%。
3
杨飞
助理工程师
清新张家口能源科技有限公司
清新张家口能源科技有限公司
1、离网型框架圆风电机组型风光互补路灯技术研发与成果的示范和推广工作。
2、共同提出本项目的技术创新点。
3、参与完成实用新型专利。
4、本人在本项目研究中的工作量占个人总工作量的50%。
完成人合作关系说明
2010年1月—2016年4月,项目完成人张效新/1、张导宇/2、杨飞/3、等共同参与完成了“离网型框架圆风电机组型风光互补路灯技术”项目,于2016年11月25日通过张家口市新能源行业协会组织的科技成果鉴定。
张效新/1、张导宇/2、杨飞/3、共同完成发明专利:
具有门扇形叶片及可伸缩风轮的水平轴风力发电机,专利号201410061485.5;
张效新/1、张导宇/2、杨飞/3、共同完成发明专利:
发明专利:
具有船桨形叶片及鼓状可伸缩风轮的水平轴风力发电机,,专利号201410061454.X;
完成人合作关系情况汇总表
序号
合作方式
合作者/
项目排名
合作时间
合作成果
证明
材料
备注
1
项目合作
张效新/1、张导宇/2、杨飞/3、
2014年9月-
2016年12月
科技成果鉴定证书。
证书
2
专利授权
张效新/1、张导宇/2、杨飞/3、
2014年9月-
2016年12月
具有门扇形叶片及可伸缩风轮的水平轴风力发电机,专利号201410061485.5
3
专利授权
张效新/1、张导宇/2、杨飞/3、
2014年9月-
2016年12月
具有船桨形叶片及鼓状可伸缩风轮的水平轴风力发电机,专利号201410061454.X
4
专利授权
张效新
2014年9月-
2017年1月
鼓状可伸缩风轮以及采用该风轮的水平轴风力发电机,发明专利,专利号201410231027.1
知情同意报奖证明:
本项目涉及的论文已征得第一作者和通讯作者知情同意,并开具了知情同意报奖证明,不存在争议;涉及的专利均已征得所有发明人知情同意,并开具了知情同意报奖证明,不存在争议。
(附知情证明)
科技进步奖(12项)
一、项目名称:
外卡式光学电流互感器关键技术研究与工程示范
提名单位:
张家口市科技局
项目简介:
我国智能变电站已进入第三代发展阶段,对电子式互感器提出了集成化、高可靠和带电运维的要求。
目前,国内智能变电站使用的光学电子式互感器主要是基于法拉第磁旋光效应的光纤环电流互感器,在测量和输出的精确度上达到了运行要求,但在光回路抗震动、熔接工艺、光源可靠性方面存在提升空间。
基于法拉第磁旋光效应原理的磁光玻璃型光学电流互感器具有理想的暂态测量品质,成本低寿命长,采用的多点零和抗扰技术消除了外磁场和机械振动对测量精度的影响,提高了抗干扰能力,能够满足电力系统的高可靠性要求。
同时为满足智能变电站一次设备集成设计和运维便利性要求,结合磁光玻璃型光学电流互感器的结构特点,提出了外卡式光学电流互感器结构,由两个半圆环对接形成独特的卡扣结构,不改变GIS、罐状断路器等一次设备结构,安装在壳体外部,与GIS本体组合方便灵活又层次分明,巧妙地解决了设备高集成度与检修更换便利两者的矛盾,改变了过去互感器与GIS的依附关系,实现不停电的情况下检修或更换。
项目主要创新成果包括:
(1)提出了光学电流互感器的外卡式结构技术,利用两个相同的半圆环传感结构,实现了光学电流互感器与GIS、HGIS、罐式断路器等一次设备的灵活集成安装和不停电检修目标;采用铝质气密性封装工艺,大大提高了光学电流互感器的环境适应性和运行可靠性。
(2)提出了离散环路磁场积分理论,给出了在特定条件下离散环路磁场积分与安培环路定律的等价关系,建立了多边形离散环路模型,并在此基础上,提出了光学电流互感器的多点零和抗扰技术,利用多个相同结构的光学电流传感单元形成多点传感,利用几何对称性解决了光学电流互感器外磁场干扰问题和振动干扰问题。
(3)发现了光学电流传感单元在正反向通光时存在响应度不等出现的“等价非互易性破缺现象”,从理论上解释了磁场的不均匀性是导致出现此现象的机理,从而提出了等价非互易光学电流传感技术,消除了磁场不均匀对电流传感的影响,实现了光学电流传感单元的等价非互易输出目标,提高了光学电流互感器的准确度。
项目研制了外卡式光学电流互感器样机,通过了中国电科院电力工业电气设备质量检验测试中心型试试验与性能检测测试,在-40℃至+70℃的温度范围内,稳态测试精度达到0.2级、暂态精度达到5TPE。
在辽宁何家220kV智能变电站实现了光学电流互感器的整站工程示范应用,为光学电流互感器的大规模推广起到了积极的作用,实现了光学电流互感器与国内主流厂家的继电保护设备的良好配合,保护正确动作率百分之百。
主要完成单位及创新推广贡献:
(1)哈工大(张家口)工业技术研究院负责光学电流互感器理论和实用化关键技术研究,提出项目总体解决方案。
提出了光学电流互感器的外卡式结构,研究了光学电流互感器的多点零和抗扰技术和等价非互易光学电流传感技术等。
同时配合完成外卡式光学电流互感器样机的研制和试验工作,配合项目成果在辽宁朝阳何家220kV电站的工程应用和安装调试工作。
(2)国网辽宁省电力有限公司负责调研智能变电站对互感器的应用需求,制定项目总体实施方案。
负责分析光学电流互感器现场应用的实用化技术问题,研究了光学电流互感器现场应用的可靠性及运维技术。
同时负责落实项目成果在辽宁220kV电站的应用,组织完成项目成果落地的安装调试工作,以及现场运行系统的运维管理工作。
(3)哈尔滨工业大学负责外卡式光学电流互感器样机的研制、产品设计和试验工作。
研究了光学电流传感器的封装工艺,同时负责相应的试验研究工作,完成产品型式试验等试验工作。
参与光学电流互感器理论和实用化关键技术研究,参与项目总体解决方案的提出。
配合完成项目成果落地的安装调试工作和运维工作。
推广应用及经济社会效益情况:
课题组在研究过程中一直密切结合挂网运行实际。
2011年三台220kV外卡式光学电流互感器在国网技术学院实训220kV智能变电站投入运行,三台220kV外卡式光学电流互感器在延安750kV智能化变电站投入运行,2012年完成了辽宁省电力有限公司何家220kV智能变电站的整站工程,以此为标志进入了工程实用化阶段。
何家智能变电站全站220kV侧采用基于法拉第磁旋光效应的磁光玻璃型外卡式光学电流互感器,全站共有42台外卡式光学互感器。
外卡式光学互感器是安装于GIS筒体外,光学互感器二次采集器放置于户外柜内,合并单元机柜放置于户内。
这也是国内首次进行的外卡式光学电流互感器的工程应用,2012年11月通过省公司验收并投入运行,运行时间5年。
本项目技术陆续推广应用到河南省电力有限公司鄢陵220kV智能变电站、新疆电力公司乌鲁木齐供电公司安宁渠110kV智能变电站以及黑河市供电公司西岗子110kV智能变电站,投运以来,经历长期的高温(30℃)、低温(-30℃)和雨雪天气变化考验,该设备运行稳定安全,提供电气参量可靠正确,计量准确度达到0.2S级,可全保真地传受一次电流数据,且无饱和,抗电磁干扰能力强,到目前为止,与之配合的全站保护正确动作率100%,应用于继电保护,可简化保护判据,提高继电保护的快速性、灵敏性和可靠性。
通过对系统及计量器件投运前、运行中的现场测试,充分反映了该系统及相关计量器件通过一年时间运行考核,系统电能计量运行稳定,计量器件(互感器)变差很小,满足要求。
该方法可以应用在目前已经投运的数字化变电站中,作为评价数字电能计量系统的依据。
课题组研制的外卡式光学电流互感器与国内主流厂家的电能计量、保护控制以及录波器等二次装置多次配合应用,表现出了理想的测量准确性、运行可靠性和设备互联的友好性,性能指标符合系统设计及相关规程规定的要求,满足工程应用要求。
光互感器的应用,实现了电流、电压量的数字采集,并通过光纤传输,具有很宽的动态频率采集范围、较高的测量精度,实现了一、二次系统电气上有效隔离,解决了常规互感器绝缘、过电压、散热、短路容量限制、动热稳定限制、爆炸危险等问题,有效改善保护的暂态特性,避免了快速保护可能的误动,提高保护的速动性与可靠性,保障电网安全稳定运行。
代表性论文专著目录
序号
论文(专著)名称
发表刊物(出版社)
年卷页码
发表时间
通讯
作者
第一
作者
全部国
内作者
影响因子
他引总次数
SCI
他引次数
EI他引次数
所支持创新点
知识产权是否归国内所有
1
Researchonzero-summagneticfieldintegraltechnologyofopticalcurrentsensors
OpticalEngineering
2013年52卷104105页
2013年10月17日
于文斌
李深旺
李深旺,于文斌,张国庆,郭志忠,申岩
1.082
1
1
0
2
是
2
一种提高差分式光学电流互感器磁场抗扰度的新方法
中国电机工程学报2013年33卷157页
2013年12月25日
李深旺
李深旺
李深旺,张国庆,于文斌,郭志忠,申岩
4.505
11
0
4
2
是
3
不均匀磁场的Faraday旋光效应研究
中国电机工程学报2017年37卷2426页
2017年4月20日
肖智宏
肖智宏
肖智宏,郭志忠,张国庆,于文斌,于同伟,李籽良
4.505
0
0
0
3
是
4
光学电流互感器的抗干扰分析
电力系统保护与控制2012年40卷8页
2012年6月16日
于文斌
于文斌
于文斌,张国庆,路忠峰,王贵忠,郭志忠
3.936
18
0
13
2
是
5
集磁环式光学电流互感器的结构优化
电力自动化设备
2011年31卷23页
2011年9月
王佳颖
王佳颖
王佳颖,郭志忠,李洪波,张国庆,付海艳,索寒野
2.533
15
0
9
1
是
6
正多边离散环路磁场积分问题分析
哈尔滨工业大学学报2013年45卷57页
2013年12月
张国庆
李深旺
李深旺,张国庆,郭志忠,于文斌,宋平,黄华炜
0.971
0
0
0
2
是
7
基于加速老化试验的磁光玻璃型光学电流传感器的寿命评估
电力自动化设备
2012年34卷139页
2014年12月23日
于文斌
肖智宏
肖智宏,于文斌,张国庆,郭志忠,申岩,张祥龙
2.533
3
0
1
1
是
8
自愈光学电流互感器现场运行稳定性试验
电力自动化设备
2012年32卷44页
2012年4月
于文斌
于文斌
于文斌,江波,张国庆,王贵忠,申岩,郭志忠
2.533
6
0
4
1
是
主要知识产权证明目录
序号
已授权专利名称
国家
授权号
专利权人
发明人
授权公告日
专利有效状态
所支持发明点
1
电子式互感器振动性能的测试方法
中国
ZL201210464715.3
哈尔滨工业大学
于文斌、张国庆、郭志忠、申岩、王贵忠、路忠峰、李深旺
2014-12-24
有效
2
2
光学电流互感器及其实现抗外磁场干扰的方法
中国
ZL201210307755.7
哈尔滨工业大学
郭志忠、于文斌、张国庆、申岩、李深旺、王贵忠、路忠峰
2014-11-26
有效
2
3
外卡式光学电流互感器及其抗外磁场干扰方法和温漂抑制方法
中国
ZL201310062943.2
哈尔滨工业大学
张国庆、于文斌、郭志忠、申岩、王贵忠、李深旺、路忠峰
2015-05-20
有效
1
4
一种混合式光学电流互感器及其实现自校正测量的方法
中国
ZL201310092207.1
哈尔滨工业大学
郭志忠、李深旺、张国庆、于文斌、王贵忠、申岩、路忠峰
2015-06-10
有效
2
5
电子式互感器整体检测与评估系统
中国
ZL201210591944.1
辽宁省电力有限公司;中国电力科学研究院;国家电网公司
王芝茗;葛维春;张延鹏;王化鹏;杨威;许智
2015-12-02
有效
1
6
数据采集器检测与评估系统
中国
ZL201210591919.3
辽宁省电力有限公司;中国电力科学研究院;国家电网公司
王芝茗;葛维春;张延鹏;王化鹏;杨威;许智
2015-12-02
有效
1
7
特高压悬挂式光学电流互感器
中国
ZL201210131101.3
哈尔滨工业大学;北京许继电力光学技术有限公司
郭志忠、张国庆、于文斌、郭亚强、李深旺、王贵忠、雷军
2014-05-07
有效
1
8
金属化封装的磁光传感器
中国
ZL200910072494.3
哈尔滨工业大学;北京许继电力光学技术有限公司
郭志忠、张国庆、于文斌、路忠峰、申岩、王贵忠、孙如京
2012-06-27
有效
1
9
自愈光学电流互感器
中国
ZL200910072863.9
哈尔滨工业大学;北京许继电力光学技术有限公司
郭志忠、于文斌、张国庆、路忠峰、申岩、王贵忠、孙如京
2012-06-27
有效
1
10
一种电子式互感器校验装置
中国
ZL201210093094.2
哈尔滨工业大学;四川电力科学研究院;北京许继电力光学技术有限公司
郭志忠,于文斌,江波,张国庆,杨华云,王贵忠
2014-05-07
有效
1
主要完成人情况
完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表
本项目是由哈工大(张家口)工业技术研究院牵头,合作单位为国网辽宁省电力有限公司及哈尔滨工业大学。
前三完成人中郭志忠是哈工大(张家口)工业技术研究院人员,葛维春是国网辽宁省电力有限公司人员,张国庆是哈尔滨工业大学人员,均是外卡式光学电流互感器关键技术研究与工程示范研发团队的核心成员,从2009年开始已进行长期合作。
郭志忠作为本项目的第一完成人主要负责多点零和抗干扰理论以及自愈算法技术的研究,并参与了外卡式光学电流互感器结构技术和等价非互易电流传感技术研究。
葛维春主要负责光学电流互感器实用化技术、运行可靠性及运维技术研究,并指导完成了光学电流互感器在辽宁的示范应用。
张国庆也是本项目骨干,主要负责光学电流互感器外卡式结构技术和多点零以及抗振动干扰技术研究,并参与了光学电流互感器样机的研制和试验研究。
郭志忠、张国庆、于文斌、王贵忠、路忠峰和李深旺共同合作完成专利“电子式互感器振动性能的测试方法”、“光学电流互感器及其实现抗外磁场干扰的方法”、“外卡式光学电流互感器及其抗外磁场干扰方法和温漂抑制方法”、“一种混合式光学电流互感器及其实现自校正测量的方法”、“特高压悬挂式光学电流互感器”、“金属化封装的磁光传感器”、“自愈光学电流互感器”以及“一种电子式互感器校验装置”的申请。
葛维春完成专利“电子式互感器整体检测与评估系统”、“数据采集器检测与评估系统”的申请。
第二完成人葛维春和第六完成人于同伟主要负责光互感器实用化技术及运维技术研究,负责制定现场运维维护方案。
第四完成人于文斌、第五完成人王贵忠、第七完成人路忠峰及第九完成人李洪波参与了外卡式光学电流互感器样机的研制,并完成了外卡式光学电流互感器研发测试、出厂测试、型式试验测试及性能检测测试。
第一完成人郭志忠,第三完成人张国庆,第四完成人于文斌共同完成“Researchonzero-summagneticfieldintegraltechnologyofopticalcurrentsensors”、“一种提高差分式光学电流互感器磁场抗扰度的新方法”、“不均匀磁场的Faraday旋光效应研究”、“光学电流互感器的抗干扰分析”、“集磁环式光学电流互感器的结构优化”、“正多边离散环路磁场积分问题分析”、“基于加速老化试验的磁光玻璃型光学电流传感器的寿命评估”以及“自愈光学电流互感器现场运行稳定性试验”等论文的发表。
其中第八完成人肖智宏参与完成“不均匀磁场的Faraday旋光效应研究”,“基于加速老化试验的磁光玻璃型光学电流传感器的寿命评估”论文的发表。
第十完成人李深旺参与完成“Researchonzero-summagneticfieldintegraltechnologyofopticalcurrentsensors”、“一种提高差分式光学电流互感器磁场抗扰度的新方法”、“正多边离散环路磁场积分问题分析”论文的发表。
完成人合作关系情况汇总表
序号
合作方式
合作者
合作时间
合作成果
证明材料
备注
1
共同立项
郭志忠/1,葛维春/2,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,于同伟/6,肖智宏/8,李洪波/9
2011.01-2017.12
外卡式光学电流互感器关键技术研究与工程示范
附件3.3.1、附件3.3.2
鉴定证书
2
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,路忠峰/7,李深旺/10
2009.01-2014.12
电子式互感器振动性能的测试方法
附件2.1.1
3
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,路忠峰/7,李深旺/10
2009.01-2014.11
光学电流互感器及其实现抗外磁场干扰的方法
附件2.1.2
4
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,路忠峰/7,李深旺/10
2009.01-2015.05
外卡式光学电流互感器及其抗外磁场干扰方法和温漂抑制方法
附件2.1.3
5
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,路忠峰/7,李深旺/10
2009.01-2015.06
一种混合式光学电流互感器及其实现自校正测量的方法
附件2.1.4
6
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,李深旺/10
2009.01-2014.05
特高压悬挂式光学电流互感器
附件2.1.7
7
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,路忠峰/7
2009.01-2012.06
金属化封装的磁光传感器
附件2.1.8
8
共同知识产权
郭志忠/1,张国庆/3,于文斌/4,王贵忠/5,路忠峰/7
2009.01-2012.06
自愈光学电流互感器
附件2.
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