1、 中国工程科技知识中心 电力行业国际环境及前沿技术应用电力行业国际环境及前沿技术应用2022 年第十九期中国工程科技知识中心中国化工信息中心有限公司2022 年 3 月报告图解报告图解 注：报告图解是本报告的研究思路图解展示研究思路、重点内容、主要结论注：报告图解是本报告的研究思路图解展示研究思路、重点内容、主要结论I目 录摘 要.I1.全球宏观经济环境.1摘 要.I1.全球宏观经济环境.11.1 全球总体经济形势.1.11.2 主要经济体和区域经济形势.42.全球电力建设行业发展.6.42.全球电力建设行业发展.62.1 电力建设行业总体态势.6.62.2 重点区域电力建设行业发展态势.10

2、3.电力建设行业前沿技术与应用.13.103.电力建设行业前沿技术与应用.133.1 发电.133.2 电网.164.电力行业发展趋势展望.20参考资料.21附表：主要国家及地区相关统计数据.224.电力行业发展趋势展望.20参考资料.21附表：主要国家及地区相关统计数据.22知领报告2022 年第 19 期编辑：编辑：武丽丽执笔：执笔：蒋招梧中国化工信息中心肖甲宏中国化工信息中心白杨中国化工信息中心李潇中国化工信息中心审核：审核：蔡志勇中国化工信息中心i摘摘 要要自新冠肺炎疫情发生以来，全球宏观经济环境受到极大影响。全球约有 90%的国家经济活动收缩，引发了一个多世纪以来最大的全球经济危机。

3、尽管疫苗被认为在疫情防控中发挥了重要作用，但疫苗接种仍不均衡。大多数发达经济体都迅速有效地推广了疫苗接种计划，但许多新兴市场和发展中经济体的疫苗接种过于缓慢。疫情反复肆虐，奥密克戎变异毒株的威胁也尚未解除，通胀在 2021年下半年持续上升，但各国所承受的通货膨胀压力不同，引起通胀的因素也有所差异。各国政府为应对疫情冲击采取各类救助措施，包括直接向居民发放补助、增发货币，加之工资上涨、疫情缓解后需求释放等，导致需求侧反弹。全球经济增长仍然受到新冠肺炎疫情的显著影响，如果疫情未有好转，各国可能被迫采取更为严格、持续时间更长的限制措施，干扰经济活动。疫情造成交通运输困难和员工不足，加剧了供给链问题，

4、干扰了全球贸易活动。在经历了 2020 年小幅下降后，全球电力需求在 2021 年迎来创纪录的增长。由于供应紧张、需求上升，天然气和煤炭价格在 2021 年下半年出现飙升，并达到近年来高点。天然气和煤炭等燃料价格飙升也成为2021 年许多国家批发电价迅速上涨的主要原因。电力行业低碳化是全球气候政策的核心，支撑电力需求增长的核心要素是 2022 年全球经济的持续复苏，同时，氢能的发展、电气化水平提升和电动汽车的推广等也将促进电力消费增长。但与此同时，影响电力需求增长前景的不确定性因素还包括疫情反复带来的限制措施、能源供应状况、能源价格变动等。本报告基于电力建设行业相关技术文献计量分析，从发电、电

5、网两大领域展现电力建设行业最新前沿技术与应用案例。并从宏观环境、电力行业发展环境、电力技术发展方向等角度给出了电力行业发展趋势的几点展望。电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心11.全球宏观经济环境全球宏观经济环境1.1 全球总体经济形势全球总体经济形势1.1.1 全球经济强劲反弹全球经济强劲反弹自新冠肺炎疫情发生以来，全球社会遭受了严重的冲击，经济发展也面临陷入危机。据世界银行数据，2020 年全球经济萎缩 3.4%，特别是发达经济体经济萎缩幅度达到了 4.6%，全球约有 90%的国家经济活动收缩，引发了一个多世纪以来最大的全球经济危机。为了限制新冠肺炎疫情及其带来的经济危机，减少社

6、会家庭和企业受到的影响，各国政府迅速制定了结合财政政策、货币政策和金融政策的全面对策。随着政策的持续支持和疫情的阶段性缓和，全球经济在 2021 年迎来了强劲反弹。国际货币基金组织预计 2021 年全球经济增速将达到 5.9%，世界银行则预计2021 年全球经济增速为 5.5%。据联合国贸易与发展会议的统计数据，2021年全球贸易创下历史最高纪录，达到约 28.5 万亿美元，同比增长了 25%，相比 2019 年增长了 13%。自 2021 年第四季度以来，全球贸易仍加速增长，一方面商品贸易强劲，另一方面服务贸易也恢复到疫情前水平。纵观 2021 年全球经济发展，第一季度，得益于疫情形势放缓及

7、疫情防控措施放松，全球经济增长强于预期。然而，由于新兴市场和发展中经济体新冠肺炎感染人数增加以及供应链中断，第二季度全球经济增长势头减弱。尽管相应的经济指标显示复苏仍在继续，且各行业的复苏范围有所扩大，但第三季度有所放缓。2021 年底，新冠肺炎奥密克戎变异毒株出现，各国加强措施限制人员流动，金融市场也出现了动荡。1.1.2 新冠肺炎疫情持续蔓延新冠肺炎疫情持续蔓延新冠肺炎疫情是影响当前世界社会经济的最主要因素之一。2021 年，全球经历了多轮新冠肺炎疫情的浪潮。2021 年 5 月，世界卫生组织将最先在印度发电力建设行业前沿技术和应用2中国工程科技知识中心现的德尔塔变异毒株标记为“需要关注“

8、的新冠变异病毒。从 6 月中旬开始，德尔塔变异毒株在全球范围内持续蔓延，直到 9 月才出现放缓迹象。受北半球入冬等因素影响，由德尔塔变异毒株引发的新一轮疫情在 10 月再次肆虐全球。11 月底，南非发现新的变异毒株奥密克戎变异毒株，该毒株迅速席卷全球。奥密克戎变异毒株具有症状相对较轻但传染性更强的特点，仅用了一个月时间，就将全球新冠肺炎累计确诊病例从 3 亿例提升到 4 亿例，并成为世界各国主要流行毒株。新冠疫苗在在降低重症率、住院率及死亡率方面总体有效，可通过加快疫苗接种和阻断传播途径来遏制病毒传播。根据牛津大学统计结果，截至 2021 年底，全球疫苗完全接种率约 49.27%，有超过 55

9、%的人至少接种了一针。尽管疫苗被认为在疫情防控中发挥了重要作用，但疫苗接种仍不均衡。大多数发达经济体都迅速有效地推广了疫苗接种计划，但许多新兴市场和发展中经济体的疫苗接种过于缓慢。数据显示，低收入国家与地区中只有 8.5%的人口接种了至少一剂新冠疫苗，非洲国家的疫苗接种水平更低，与预期相差甚远。尽管疫情反复肆虐，奥密克戎变异毒株的威胁也尚未解除，疫情何时结束仍在争议中，但不少国家已放松警惕，取消了相应限制措施。鉴于许多国家目前的疫苗接种率较低，新的变异毒株可能还会出现。新冠病毒传播的时间越长、范围越广，就越有可能出现使疫苗失效的新变异毒株，导致疫情反复。1.1.3 通货膨胀大幅上升通货膨胀大幅

10、上升2021 年以来全球通货膨胀出现显著上升，被认为是威胁全球经济复苏的主要风险之一。2021 年，全球有超过 80 个国家和地区的通货膨胀水平达到近 5年新高。根据国际货币基金组织的数据，2021 年发达经济体的消费者价格同比上升 3.9%，新兴市场和发展中经济体消费者价格同比上升 5.9%。与此同时，以美国为代表的全球主要经济体实施大尺度的宽松政策，推升主要大宗商品价格普遍暴涨。石油价格在 2020 年经历超过 30%的跌幅后，2021 年油价上升了电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心367.3%，而非燃料商品的价格同比上升了 26.7%。通胀在 2021 年下半年持续上升，但各

11、国所承受的通货膨胀压力不同，引起通胀的因素也有所差异。在欧洲，化石燃料价格几乎翻了一番，推升了能源成本和通胀水平。在撒哈拉以南的非洲、中东和中亚的一些国家，由于全球粮食价格上涨以及当地粮食短缺，使得当地的粮食价格大幅上涨。在一些国家中，汇率贬值也导致了进口商品价格的上涨。在发达经济体中，美国的高通胀问题最为突出。美国通货膨胀率自 2021 年 4 月开始显著上涨，此后仍逐步攀升，在 12 月份达到近 40 年来的新高。通胀的上升反映了由于疫情引发的供需错配、大宗商品价格上涨以及部分政策的影响。各国政府为应对疫情冲击采取各类救助措施，包括直接向居民发放补助、增发货币，加之工资上涨、疫情缓解后需求

12、释放等，导致需求侧反弹。同时，2021 年反复的疫情也致使许多国家政府采取封锁措施，造成生产停滞、运力下降，从而造成供给严重短缺。供需两端同时发力是 2021 年通货膨胀的主要特殊性之一。此外，基数效应、人力资源短缺、极端天气以及地缘政治等也被认为是推高 2021 年通货膨胀水平的因素。1.1.4 全球经济复苏面临不确定性全球经济复苏面临不确定性国际货币基金组织于 2022 年 1 月将 2022 年的增速下调至 4.4%（2021年 10 月对 2022 年的增速预测值为 4.9%），全球经济复苏总体面临下行风险。一方面，全球经济增长仍然受到新冠肺炎疫情的显著影响。尽管奥密克戎变异毒株症状相

13、对较轻，但其传染力更强，仍会加剧劳动力短缺，并加大医疗系统压力。同时，如果疫情未有好转，各国可能被迫采取更为严格、持续时间更长的限制措施，干扰经济活动。疫情造成交通运输困难和员工不足，加剧了供给链问题，干扰了全球贸易活动。据国际货币基金组织等测算，供应链扰动导致 2021年全球经济增速下降了 0.5-1.0 个百分点，也导致了通胀上升了 1.0 个百分点。奥密克戎变异毒株扩散可能进一步降低港口效率，加剧运输问题，阻碍消费者需电力建设行业前沿技术和应用4中国工程科技知识中心求从商品转向服务，从而导致供需失衡进一步恶化。另一方面，通胀高位运行和货币政策预期收紧带来的压力。通胀水平预期将维持高位，国

14、际货币基金组织的数据显示，2022 年发达经济体的平均通胀率预计为 3.9%，新兴市场和发展中经济体为 5.9%。美联储在 2021 年 12 月表示将加快缩减资产购买的步伐，且很可能在 2022 年底前将联邦基准利率提高到0.75%至 1.00%，比之前指引中的加息幅度高出约 50 个基点。这预计将导致全球融资环境收紧，从而可能致使新兴市场和发展中经济体的货币、企业和财政状况过度承压。此外，地缘政治紧张（包括东欧和东亚）影响了能源供给、国际贸易和政策合作，社会动荡现象也有再度抬头的迹象，这些都可能成为全球经济复苏之路的阻碍因素。1.2 主要经济体和区域经济形势主要经济体和区域经济形势表表 1

15、-2-1 世界主要经济体和区域经济增速世界主要经济体和区域经济增速经济体和地区经济体和地区2021 年年2022 年年*2023 年年*美国5.6%4.0%2.6%德国2.7%3.8%2.5%法国6.7%3.5%1.8%英国7.2%4.7%2.3%日本1.6%3.3%1.8%加拿大4.7%4.1%2.8%印度9.0%9.0%7.1%俄罗斯4.5%2.8%2.1%巴西4.7%0.3%1.6%电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心5墨西哥5.3%2.8%2.7%欧盟地区5.2%4.0%2.8%中东和北非地区4.1%4.4%3.4%撒哈拉以南非洲地区4.0%3.7%4.0%拉丁美洲地区6.8

16、%2.4%2.6%东盟五国3.1%5.6%6.0%数据来源：国际货币基金组织注：*为预测值，东盟五国包括印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、泰国、越南2.全球电力建设行业发展全球电力建设行业发展电力建设行业前沿技术和应用6中国工程科技知识中心2.1 电力建设行业总体态势电力建设行业总体态势表表 2-1-1 世界主要电力发展指标世界主要电力发展指标项目项目2021 年数量（年数量（TWh）2021 年增速年增速2022-2024 年年复合增速年年复合增速*用电264446.2%2.7%发电284375.7%2.5%燃煤发电103374.4%0.3%燃气发电64103.6%0.7%可再生能源发电7913

17、5.6%7.8%核电27773.5%1.1%数据来源：国际能源署注：*为预测值2.1.1 电力供需显著回升电力供需显著回升在经历了2020年小幅下降后，全球电力需求在2021年迎来创纪录的增长，预计增长幅度达到 6%，增长量将超过 1500TWh，增长率为 2010 年全球金融危机以来最高值，也是有史以来最大的绝对增长量。电力需求的显著增长主要得益于 2021 年全球快速的经济复苏，同时相比 2020 年更加极端的天气条件也推动了全球电力需求的增长。据国际能源署分析，对电力需求增长贡献最大的为工业部门，商业和服务部门的需求贡献次之，最后是居民用电需求贡献。在电力供应端，2021 年全球发电量超

18、过 28000 TWh，同比增长 5.7%。其中火力发电（包括燃煤发电、燃气发电、燃油发电等）增长量达到了 980 TWh，发电量同比增长了近 6%，为 2010 年以来最高。在火力发电中，燃煤电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心7发电增长尤为抢眼，同比增长了约 9%，创历史新高。2021 年，燃煤发电增量满足了超过一半的需求增量，增速也自 2013 年以来首次超过可再生能源发电。2021 年，尽管天气条件不利，但可再生能源依旧保持高速增长，发电量同比增长 6.2%，为有史以来最高值，发电量占所有低碳能源发电总量的 83%。此外，受全球油价上涨的影响，2021 年燃气发电量增长较为温

19、和，但也足以弥补 2020年的下降幅度。2.1.2 燃料与电力价格快速上涨燃料与电力价格快速上涨由于供应紧张、需求上升，天然气和煤炭价格在 2021 年下半年出现飙升，并达到近年来高点。在需求方面，意外天气原因叠加经济强劲复苏导致天然气和煤炭等燃料需求高于预期水平；在供应端，燃料生产设备维护率高，部分产能意外中断，同时北半球夏季市场供应紧张导致库存增加放缓，给 2021 年下半年的能源供应带来影响。在美国，2021 年下半年亨利港天然气平均价格达到了 4.6 美元/百万英热单位，两倍于 2020 年同期价格，是 2008 年以来的同期最高值。包括出口在内的总需求增长超过了产量增长，支撑了天然气

20、价格。不同于天然气的价格飙升，煤炭价格上涨相对温和。2021年下半年，美国燃煤发电的燃料成本增长不到6%，提升了燃煤发电相对于燃气发电的成本竞争力，从而导致了发电侧从气到煤的倾斜。在欧洲，被视为“欧洲天然气价格风向标”的 TTF 基准荷兰天然气期货价格在 2021 年下半年飙升至历史最高水平，煤炭价格也随之上涨，欧盟和英国碳排放价格也录得历史新高。高昂的燃料价格和不断上升的碳排放价格，推高了欧洲地区的火电发电成本，从而给电价带来上行压力。天然气和煤炭等燃料价格飙升也成为 2021 年许多国家批发电价迅速上涨的主要原因。2021 年主要发达经济体的批发电价较近五年（20162020 年）平均水平

21、上涨超过 50%。其中，法国、德国、西班牙和英国等国家 2021 年第四季度批发电价较近五年平均水平上涨了 300%-400%；美国 2021 年第四季电力建设行业前沿技术和应用8中国工程科技知识中心度批发电价较近五年平均水平上涨了 75%。2.1.3 电力行业低碳化是全球气候政策的核心电力行业低碳化是全球气候政策的核心全球各国政府愈发重视应对气候变化带来的威胁，这也使得气候政策成为影响电力行业长期发展的重要因素。作为巴黎协定的重要组成部分，国家自主贡献（Nationally Determined Contribution，NDC）是各方根据自身情况确定的减缓温室气体排放、应对气候变化的行动目

22、标和政策。围绕电力行业的气候目标和政策是国家自主贡献的核心组成部分。根据联合国发表的关于国家自主贡献的汇总报告，截至 2021 年底，在联合国气候变化框架公约所有 192 个参与方中，已经有超过 165 个国家自主贡献覆盖到了电力行业，其中 2021 年有超过 110 个新的或更新的国家自主贡献涉及到电力行业。在所有国家自主贡献中，有超过 85%设定了到 2030 年提高可再生能源发电比例的目标。同时，电力行业也是全球脱碳事业的关键部分。全球已有超过 45 个经济体（包括欧盟）向联合国气候变化框架公约提交了长期温室气体低排放发展战略，有十余个经济体（包括欧盟）立法设定了到 2050 年前实现碳

23、中和的目标。电力部门脱碳是以上所述减排承诺的重要组成部分，如挪威、丹麦、奥地利、美国和德国等国已表明在2050年前甚至2030年前实现电力行业碳中和。近年来，在全球范围内不断有国家承诺逐步淘汰煤电。自 2016 年巴黎协定生效至 2021 年底期间，总计有 21 个国家将逐步淘汰煤电的时限设定在 2040 年前，其中比利时、奥地利、瑞典和葡萄牙已经实现了无煤电化。但值得注意的是，这些承诺 2040 年前“退煤”的国家主要以欧美发达经济体为主。围绕“退煤”，以印度等国为代表的发展中国家并不积极，也反映出发展中国家平衡发展和气候两大议题所面临的困难。尽管如此，全球能源体系低碳化转型潮流势不可挡。2

24、021 年，有 70 多个国家与组织在联合国气候变化框架公约第 26 次缔约方大会签署了支持全球煤炭向清洁能源转型声电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心9明（Global Coal to Clean Power Transition Statement），签署国中包括了印度尼西亚、菲律宾、波兰、越南等燃煤发电大国。2.1.4 电力建设与电力需求增长将逐渐放缓电力建设与电力需求增长将逐渐放缓在 2021 年录得电力需求、电力生产大幅度上涨后，2022 年的电力需求将持续增长，但增长比例预期将回落至 3%左右。支撑电力需求增长的核心要素是2022 年全球经济的持续复苏，同时，氢能的发展、

25、电气化水平提升和电动汽车的推广等也将促进电力消费增长。但与此同时，影响电力需求增长前景的不确定性因素还包括疫情反复带来的限制措施、能源供应状况、能源价格变动等。总体来说，全球电力需求增长将在未来短期内有所放缓，预计 2023 年全球电力需求增长率将低于3%，而2024年将略高于2%。在电力建设方面，从2022年起，全球电力装机容量增长率将逐渐回落并保持平稳。根据惠誉的预测数据，2022 年全球电力装机容量将同比增长 3.5%左右，2023 年下降至 3.0%左右，而 20242025 年将进一步回落并保持在 2.5%附近，进入相对平稳期。推动减少碳排放是电力行业的一个关键趋势。受此推动，非水可

26、再生能源装机增长将继续主导全球电力行业发展。据国际能源署数据，20222024 年，可再生能源将成为电力装机增长的主要来源，每年增长可达 8%。到 2024 年，可再生能源发电量占比将从 2021 年的 28%提升到 32%。可再生能源发电的大力发展，特别是风电和太阳能发电等间歇性发电方式的发展将推动储能行业快速增长。未来 10 年，包括液化空气储能、压缩空气储能、非锂电池技术等储能技术可能会得到相应的资金支持，从而支撑可再生能源进一步发展。随着可再生能源发电的增加，对火电项目的支持将继续减少。考虑到排放审查和投资安全，燃煤发电和燃气发电都面临着越来越大的挑战。预计 20222024 年期间，

27、以化石能源为燃料的发电类型增长空间极其有限，在总发电量中的比重将从 2021 年的 62%下降到 2024 年的 58%。其中，燃煤发电在 2021年录得历史性增长之后将回归平稳，发电量占比也将逐步降低。在天然气价格回电力建设行业前沿技术和应用10中国工程科技知识中心归到较低水平之前，燃气发电的增长空间也较为有限，预计到 2024 年前将以平均每年 1%的速度增长。2.2 重点区域电力建设行业发展态势重点区域电力建设行业发展态势表表 2-2-1 2021 年重点区域电力供需情况年重点区域电力供需情况电力需求电力需求电力供应电力供应区域区域用电量（用电量（TWh）增速增速发电量（发电量（TWh）

28、增速增速亚太地区132398.1%140447.7%欧洲地区36094.4%38654.1%中东地区11603.6%13123.2%非洲地区7575.6%8784.5%数据来源：国际能源署2.2.1 亚太地区亚太地区在中国和印度需求大幅增长带动下，亚太地区2021年电力需求增长约8%，相比 2020 年的 2%有较大的提升。在供应方面，亚太地区 2021 年总发电量预计上涨 5.7%，与需求增长幅度相比较低。电力结构方面，亚太地区 2021 年约有 57%的发电量来自燃煤发电。在 2021 年，尽管遭遇了煤炭价格大幅上涨，但中国和印度的燃煤发电仍大幅增长，带动了整个地区燃煤发电量实现了 8%的

29、增速。与此同时，可再生能源发电量录得超过 10%的增速，在所有发电形式中位列第一。在 2021 年大幅反弹后，亚太地区绝大多数国家的电力需求将持续增长至2024 年，整个地区的电力需求年复合增长率将稳定在 4%左右。尽管 4%的增电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心11长率仍达不到疫情前水平，但也显著高于全球平均水平（不到 3%）。在电力供应方面，预计 20222024 年期间，亚太地区将有三分之二左右的电力供应增量来自可再生能源发电。2.2.2 欧洲地区欧洲地区在 2019 年和 2020 年连续两年电力需求下降之后，欧洲地区 2021 年电力需求上升超过 4%。推动欧洲地区用电量

30、回升的因素包括经济强劲复苏带动工业用电增加、更低的冬季气温提升了供暖需求负荷等。在电力供应端，欧洲地区燃煤发电迎来显著反弹，发电量上涨超过 11%，与 2020 年下降接近 20%形成鲜明对比，同时也满足了欧洲地区 40%的新增电力需求。作为全球可再生能源发电比例最高的地区之一，欧洲地区 2021 年可再生能源发电量仅增长 0.6%，这主要是受到天气因素的影响。2022 年电力需求进一步增长是可以预见的，但预计此后或将回落至一定水平并保持稳定。20222024 年，欧洲地区发电量增长也将随着需求放缓有所下降，预计年复合增长率将回落至 1%左右。预计此期间可再生能源发电将恢复强劲增长，年复合增长

31、率可达 7%，并进一步挤压化石燃料发电增长空间。2.2.3 中东地区中东地区受人口增长、制冷和海水淡化需求增长、能源密集型产业扩张等因素推动，中东地区 2021 年用电量增速将超过 3.5%。得益于突出的油气资源禀赋优势，中东地区电力供应长期依靠化石燃料发电。2021 年，燃气发电量约占中东地区总发电量的 70%，并录得超过 3%的增长率。中东地区另有超过 20%的电力供应来源于燃油发电。尽管可再生能源发电在中东地区的电力能源结构中占比较小（2021 年约为 3%），但 2021 年发电量上升了 36%，显示了强劲的增长势头。中东地区的电力需求将在 20222024 年继续以 2%左右的年复合

32、增速持续增长，居民和商业用电需求是用电需求增长的主要驱动力，将占需求增量的一半以上。电力供应将保持与用电需求相近的增速，20222024 年期间年复合电力建设行业前沿技术和应用12中国工程科技知识中心增速将维持在 2%左右，其中可再生能源发电量将以 15%左右的年复合增速快速扩张。2.2.4 非洲地区非洲地区在全球大宗商品价格上涨和全球贸易回升的刺激下，2021 年非洲地区经济也大幅增长，并带动用电量增长达 5.6%。得益于发电装机容量和电力接入水平提升，整个非洲地区的电力供应短缺将得到一定程度的缓解。2021 年，非洲地区总发电量录得 4.5%的增速，除燃煤发电外，各类发电形式的发电量都取得

33、较大的增长。其中可再生能源发电量增速为 7.4%，燃气发电量增速为 4.6%，两者占非洲地区总发电量的 60%份额。在经济增长的助推下，非洲地区电力需求将持续增长，预计 2022 年的用电量增长仍将接近 5%，但 20222024 年期间用电需求的年复合增速将放缓至3.5%左右。未来几年，非洲地区大部分新增电力装机为燃气发电和可再生能源发电。其中，燃气发电仍是非洲地区最主要的电力供应来源，将占据稳定的市场份额（约 38%）。相比燃气发电，可再生能源发电将以更高的增速持续提升在电力供应结构中的份额，预计 20222024 年年复合增速将接近 8%。电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心1

34、33.电力建设行业前沿技术与应用电力建设行业前沿技术与应用本报告基于电力建设行业相关技术文献计量分析，从发电、电网两大领域展现电力建设行业最新前沿技术与应用案例。3.1 发电发电在全球发电领域研究最新前沿与应用主要围绕传统发电技术、新能源发电技术和发电领域智能技术等三个方面。3.1.1 传统发电技术传统发电技术1火电机组能效优化系统与技术2019 年，全球设计最低能耗火电机组华润电力河北唐山曹妃甸 3 号机组两台 105 万千瓦超超临界燃煤锅炉顺利完成 168 小时满负荷试运行，顺利投产。机组规以世界最先进煤电机组为建设目标，采用一系列国际先进的高效清洁燃煤发电技术，并完成了多项核心技术创新突

35、破，刷新全球行业数据。该机组设计供电煤耗低于 263 克/千瓦时，在国内煤电项目中，该项目首次选用了五缸六排汽汽轮机、超低背压、机炉热力深度耦合、综合辅机变频节能、低负荷高效运行、汽轮机保效、锅炉快速启动等先进技术。项目还采用 11 级回热系统，以解决全负荷段高效运行和长期持续保效运行两个重大难题，实现空预器不堵塞、汽机不降效、催化剂不失效、受热面不结焦，从而化解长期困扰煤电企业的难点问题，提高机组可靠性。2F 级 300MW 重型燃气轮机发电装备2021 年 2 月，西门子能源将向位于广东省肇庆市的鼎湖天然气热电联产项目提供 2460MW 级燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，包括两台 SGT5

36、-4000F 燃气轮机、两台蒸汽轮机、四台发电机和相关辅助设备。该项目是西门子能源全球首次在 F 级燃气-蒸汽联合循环机组中采用中位大平台布置及燃机进气系统采用侧进气镜像布置方案的项目，全厂无需配置氢系统，可大大提高整厂电力建设行业前沿技术和应用14中国工程科技知识中心运行管理的安全性、可靠性与检修维护的便利性，同时显著降低运维成本，预计电厂年发电量近 35 亿度，机组联合循环效率超过 60%，可实现二氧化碳减排将近 60%。3碳捕捉利用及存储技术2021 年 4 月，中国石油化工集团公司旗下华东石油局与南京化学工业有限公司(以下简称南化公司)合作建设的碳捕集、利用与封存（CCUS）示范基地，

37、年捕集二氧化碳超 10 万吨。华东石油局回收南化公司合成氨装置和煤制氢装置的二氧化碳，用于华东石油局、江苏油田等上游企业油田压注驱油。CCUS 技术是把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。其作为重要的减排技术，是碳达峰后实现碳中和的重要技术支撑。3.1.2 新能源发电技术新能源发电技术1大单机容量风电机组2021 年 2 月，维斯塔斯（Vestas）宣布推出 V236-15.0 MW 海上风电机组，单机容量 15MW，风轮直径 236 米，该机型将为海上风电机组树立新的行业标杆。V236-15.0 MW 风电机组具有超过 43000 平方米的叶轮扫风

38、面积，携带 115.5m 长叶片，具有行业领先的性能，发电量可高达每年 80 GWh。对于一个 900MW 的风电场而言，可以在减少 34 台风机的同时，还能将发电量提升 5。V236-15.0 MW 风电机组具有出色的部分功率发电能力，可实现更稳定的功率曲线输出。根据特定场址条件，该风机的容量系数可望超过60。2海上风电最新装备及安装技术挪威第一个海上风电项目 HywindTampen 项目建成后（预计将于 2022年第三季度投入运营）将成为首个为油气装置平台供电的漂浮式海上风电项目。该项目采用了大容量的机组、混凝土基础结构以及新技术和装配工艺，预期成本将低于苏格兰海上风电项目 40%左右。

39、上海振华重工（集团）股份有限公司打造的 1200 吨自升式风电安装船“三电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心15航风和号”是集大型设备吊装、风电基础打桩、设备安装、运输于一体的新型风电安装船。该船型长 90 米，型宽 40.8 米，型深 7.2 米，桩腿总长 90 米，作业水深 50 米，吊高 130 米，为国内最高吊装高度。其 2400 平方米的甲板面积，可变载荷约 3200 吨，可容纳 3 套 6 兆瓦级风机或 2 套 8 兆瓦级风机。该船配备振华重工自主研发的打桩精度最高的液压驱动式抱桩器，艏艉分别配备 2台1000千瓦和2台1800千瓦电力推进全回转舵桨，具备DP-1动力定位

40、功能，满足国际航区调遣与作业要求。此外，该船最大可满足 10 兆瓦风机的塔筒吊装和风机安装，在 5 米浪高及 16 级台风的恶劣海况下亦可实现高精度安装作业。3副产氢燃料电池发电技术2020 年 7 月，韩国大山燃料电池发电站正式竣工。该发电站是全球首个使用工业副产氢作为燃料的，也是全球最大规模的氢燃料电池发电站。电站设置安装了斗山 114 台 M400 型号产品，总装机容量为 50MW，单台功率为440kW，单体尺寸为 8.3mx2.5mx3.0m。副产氢发电是利用石油化学生产过程中的副产氢气作为原料直接供应到燃料电池系统进行发电的过程，对比传统发电过程不会产生任何硫化物及环境污染，同时对比

41、风力和光伏发电的更加的稳定，可以持续发电。韩国大山燃料电池发电站整套系统全年的开动率为 95%以上，除更换滤芯及检修外设备持续开动，产品使用寿命 20 年以上。4含光热发电的多能互补集成发电技术含光热发电的多能互补集成项目中可以弥补其他可再生能源发电的波动缺陷，提升电力系统调节能力。目前海外有迪拜 950MW 光伏光热混合发电项目（含 1*100MW 熔盐塔式+3*200MW 槽式光热发电）、摩洛哥 Noor Midelt I 800MW 光 热 光 伏 混 合 项 目（含 190MW 槽 式 光 热 发 电）以 及 智 利CerroDominador 光伏光热混合电站（含 110MW 塔式光

42、热发电）等多个多能互补项目。国内有已并网运行的鲁能海西格尔木多能互补集成优化示范工程、玉门光伏光热多能互补电站项目（含光热装机 200MW）、张北风光热储输多能互电力建设行业前沿技术和应用16中国工程科技知识中心补集成优化示范工程（含光热装机 50MW）等等。通过将光热发电与风电、光伏、储能、储热等合理搭配，不仅能够在保障新能源高效消纳利用的同时，为电力系统提供一定的容量支撑和调节能力，还能够为电站寻得更多降本空间。3.1.3 发电领域智能技术发电领域智能技术1智能化现场作业美国海上风电站 Block Island Wind Farm 使用无人机进行航测。该飞机配备了高分辨率数码单反相机，可以

43、捕捉到涡轮机支撑结构和焊缝的详细图像。开发该无人机的 ULC Robotics 公司已经在建造更先进的垂直起降无人机系统。该无人机系统将对风力涡轮机进行从选址和环境监测到施工调查和应急响应的全套服务。2风电群组智能管控系统2020 年 9 月，江苏南通海上风电智能监管平台正式上线投入使用。该平台通过动态感知、气象监测、视频监控、移动互联、智能分析等手段，实现实时掌握风电场施工作业中的船舶、人员信息以及环境安全信息，对参与施工、运维的船舶和周边船舶实施动态监控预警，对施工、运维作业过程进行综合管控。3.2 电网电网在全球电网领域研究最新前沿与应用主要围绕电网设备物联网技术、智能技术、区块链与网络

44、安全等方面。3.2.1 电网设备物联网技术电网设备物联网技术1变压器油阀内置式智能传感装置2021 年 4 月，世界首个变压器油阀内置式超声波、特高频一体化智能传感装置在宁夏固原瓦亭 110 千伏变电站 1 号主变成功安装。该智能传感器在变压器安装投运后，利用配套研制的超声波、特高频监测系统对变压器内部局放信号进行实时监测、分析处理和综合判断，并对变压器绝缘状态进行评估，进而避免电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心17由于主变压器绝缘缺陷故障导致的重大电网事故发生，实现了对该变压器健康状况的实时管控。2特高压交流变压器套管运行监测及预警技术由中国电力科学研究院自主研发的套管状态感知及

45、预警系统于 2021 年 2月在 1000 千伏特高压泉城变电站成功投运，其中套管介质损耗因数的实验室测量误差小于0.0003。该系统不改变末屏接地方式，有效屏蔽强磁场影响，并具有高精度分析算法，硬件可靠性高，可以实时精确感知特高压交流变压器套管的介质损耗因数、电容量和末屏泄漏电流等绝缘状态参量。3.2.2 基于智能技术的电网技术基于智能技术的电网技术1输电线路巡视图像智能分析国家电网公司于 2019 年 2 月建成输电线路巡检图像智能分析云服务系统，将新一代人工智能技术和高性能异构计算技术相结合，包含了输电线路本体巡检图片和输电线路通道可视化监拍图片智能分析两大业务模型。该系统基于深度学习技

46、术，针对直升机、无人机、机器人等发回的巡检图像，实现了复杂环境中多种电力监控目标及其位移、状态识别。系统共具有导地线、绝缘子、异物、线夹及均压环、防振锤、细小金具、基础、附属设施、通道环境 9 大类缺陷识别能力，可对 94%的输电线路常见缺陷进行智能检测。应用该系统，直升机巡检作业销钉缺失检出率达到 89%。2电网故障智能诊断技术E.ON 公司旗下 Schleswig-Holstein 电网公司在其运营的中压电网中利用机器学习的人工智能进行电网故障预测。该公司的解决方案使用各种内部和外部数据来检测模式和不一致性，包括电力线路的年龄和类型，维护和天气数据以及实时电网信息。将全面的数据分析与自学习

47、算法相结合，可以在故障发生之前预测故障。国网福建电力依托大数据平台，研发了配变重过载风险预警分析系统。该系统通过挖掘分析用电采集、营销管理、生产管理等系统数据，构建适合福建地域、电力建设行业前沿技术和应用18中国工程科技知识中心气候、经济发展特点，基于单体配变的配电网重过载风险预警模型，挖掘客户用电特征及气候特征对配变重过载的影响规律和趋势，开展配变重过载预警分析。3电力听诊系统科大讯飞电力听诊系统是一套“云+端”的分布式实时声音监测预警系统。通过在变压器等电力设备附近部署麦克风阵列，实时采集设备声音。云端对声音进行算法分析，建立设备声纹模型，对异常声纹发出预警。该系统已在多地变电站完成部署，

48、涵盖 110kV、220kV、500kV、800kV、1100kV 等不同电压等级，实现前端采集云端识别判定应用端全链条展示。此外，科大讯飞已研发成功面向局部放电故障检测场景下的手持式讯飞声学成像仪，并在研发固定式多麦克风阵列监测终端，通过声源定位算法和声学成像技术，进一步实现对变电站内设备声音（包括可听声和高频声）的全域可视化在线监测。4智慧售电云电力负荷预测亦云智慧售电云的电力(电量)负荷预测系统，对售电量的影响因素进行全面、精确的分析，选取行业、用户类型、季节、温湿度、节假日、市场变化、企业的生产状况等指标，构建用电量因素影响模型，形成了包含多种模型算法的售电量预测模型库。采用互联网云模

49、式，及时完成算法模型更新迭代，提供云计算、云储存服务，实现售电量的精准预测，为售电公司在电力交易中进行售电量申报提供重要依据。该系统综合考虑各个气象因子之间的相互作用，详细地描述了综合气象因子和负荷指标间的回归方程。定性分析了综合气象因子与负荷值之间的关系，并且通过回归理论绘制出拟合曲线，建立回归模型，进一步定量分析综合气象因素与负荷之间的相关性。3.2.3 区块链与网络安全区块链与网络安全1能源区块链平台荷兰 PowerPeers 公司在当地构建数字化、互动式的能源区块链平台，不电力建设行业前沿技术和应用中国工程科技知识中心19仅可以通过连接荷兰数家太阳能、风力与水力发电企业，让社区的住户自

50、由选择电力供给渠道，组成自己的能源社区；同时可以让社区的住户分享或交易他们多余的太阳能电力。PowerPeers 的区块链平台并不只是让住户直接进行电力的交易，还能够强化使用者之间的交流，透过 PowerPeers，消费者可以轻松的邀请他人来使用自己生产的电力，消费者可以自由的选择要购买哪些人的电力，同时他自己也可以成为一个生产者。2基于区块链的电动汽车点对点充电德国能源巨头Innogy和物联网平台企业Slock.it合作推出基于区块链的电动汽车点对点充电项目。用户无需与电力公司签订任何供电合同，只需在智能手机上安装 Share&Charge APP，并完成用户验证，即可在 Innogy 广布

51、欧洲的充电桩上进行充电，电价由后台程序自动根据当时与当地的电网负荷情况实时确定。由于采用了区块链技术，整个充电和电价优化过程是完全可追溯和可查询的，因此极大地降低了信任成本。3配网网络安全监测平台2020 年 12 月，国网常州供电公司配网网络安全监测平台正式投入运行。该平台采用多线程并发扫描技术，能够在不影响终端业务的情况下进行漏洞扫描，监测出配电终端存在的高危端口，低危端口和弱口令。作为处理安全事件的技术手段，该平台实时监测终端交互流量，一旦短期流量超过设置的阈值，平台会在第一时间弹出告警信息。同时，平台对流量中 101、104、ssh、ftp、http 等各种协议进行深度解析，监测非法协

52、议交互情况。电力行业发展趋势展望20中国工程科技知识中心204.电力行业发展趋势展望从宏观环境看从宏观环境看，全球社会经济发展前景受到新冠肺炎疫情持续不退、通货膨胀大幅上升等限制，复苏进程预计受阻。也就是说，全球经济复苏前景预期风险偏向下行。在新冠肺炎疫情方面，疫情走势存在较大不确定性，这主要是受到新冠病毒变异、防疫政策、疫苗接种进程等因素影响。同时，全球通胀将持续更长时间，影响面波及金融市场、劳动力市场、能源市场等，给全球经济发展和贸易运行带来深远影响。与此同时，国际地缘政治关系并不稳定，尤其是在东欧地区，这都可能给全球经济复苏带来障碍。总体来说，全球经济在经历了 2021 年的强劲反弹后，

53、经济增长将进入逐渐放缓的阶段。从电力行业发展环境看从电力行业发展环境看，全球经济复苏进程的推进（尽管预期逐渐放缓）是电力行业增长的根本驱动力。后疫情时代，全球社会运行逐步恢复，工商业用电回升带动电力需求稳步回升。同时，电气化进一步提升也是支撑电力需求增长的重要因素。用能端电气化水平不断提升，结合高密度的政策支持、持续下降的发电成本等因素，造就了可再生能源快速发展。本报告认为，可再生能源发电将领涨电力行业，预计可再生能源发电在未来几年年均增速可达近 8%。可再生能源发电的发展，不仅带动电力装备制造业、电力建设运营等产业增长，也将促进储能技术、电网建设等领域发展。在此背景下，传统能源企业要顺应潮流

54、进行电力转型和绿色转型，电力企业参与产业链的作用将更加明显，要在电力销售、承包建设、电网运营等方面开展多元化业务，这也表明电力市场参与端竞争日趋激烈。从电力技术发展方向看从电力技术发展方向看，报告分析认为传统发电技术的前沿技术方向在于发电效率优化和减排水平提升等，环保升级、清洁化利用、转型等成为热点。同时，新能源技术发展呈现多元化特征，提升成本竞争力、保证输出稳定性等是可再生能源抢占电力市场的关键支撑。此外，对于电网领域技术，、电网系统将在移动互联网、大数据、云计算、物联网等数字信息技术的驱动下，朝着数字化、智能化发展。电力行业发展趋势展望中国工程科技知识中心2121参考资料参考资料1世界银行

55、.2022 年世界发展报告：金融为公平复苏护航R.华盛顿，2022.2World Bank.Global Economic Prospects,January 2022 R.Washington,DC,2022.3FitchSolutions.Global Power Report Includes 10-year forecasts to 2030 R.London,2022.4国际货币基金组织.世界经济展望更新R.华盛顿,2022.5IEA.Electricity Market Report R.France,2022.6International Renewable Energy Age

56、ncy.World Energy Transitions Outlook R.Abu Dhabi,2021.7BloombergNEF.Energy Transition Investment Trends 2022 R.New York,2022.8European Commission.Energy,transport and GHG emissions-Trends to 2050 R.Brussels,2021.版权声明版权声明版权所有，未经中国工程科技知识中心许可，不得以任何形式或任何方式（电子、机械、影印或其他方式）复制，传播本报告的任何部分，不得将其存储在检索系统中或进行传播。免

57、责条款免责条款本报告中部分观点和数据采集于公开信息，中国工程科技知识中心对该等信息的准确性、完整性或可靠性作尽最大努力的追求，但不作任何保证。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的观点均不构成任何建议。本报告中发布的调研数据采用样本调研方法，其数据结果受到样本的影响。由于调研方法及样本的限制，调查资料收集范围的限制，该数据仅代表调研时间和人群的基本状况，仅服务于当前的调研目的，提供基本参考。受研究方法和数据获取资源的限制，本报告只提供给用户作为参考资料，本中心对该报告的数据和观点不承担法律责任。定制服务定制服务知识中心可根据政府、企业、智库等组织的需求提供公益性深度分析报告服务详情联系我们联系电话：邮箱：; 本报告可扫描下载 二维码地址：北京市西城区冰窖口胡同 2 号电话：86-10-59300004网址：http:/E-mail：科技智库，大国工程创造科技价值，服务大国工程携科技利器，创大国伟业科技智库，大国工程创造科技价值，服务大国工程携科技利器，创大国伟业