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[成果] 1700470341 北京
TM2 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:新型铁基超导材料由于具有上临界场高、各向异性小、制备成本低等优点,被《科学》杂志誉为最有发展前景的新型高温超导体之一,有望在医疗、能源、交通等领域获得广泛应用。在国家杰出青年科学基金、973课题等资助下,该项目围绕新型铁基超导线材的制备、结构、性能及其应用基础开展了深入系统的研究,取得了一系列原创性成果。主要科学发现如下: 在国际上率先制备出第一根铁基超导线材;解决了包套材料与超导芯易反应的难题,首次通过四引线法检测到传输电流,奠定了实用铁基超导材料制备的基础。相关工作被评价为“第一个制备出铁基超导线材”、“原创性工作”。首根线材成果被选作Supercond. Sci. Technol.的2008年第11期封面文章,还被英国物理学会评选为2008年的亮点文章,并入选科技部“国家十一五重大科技成就展”。 发现了铁基超导材料晶界中的富氧非晶层并阐明了其形成机制。据此首创了先位法-化学掺杂-轧制织构新方法,有效解决了制约铁基材料发展的晶界弱连接难题,打破了当时铁基超导线材载流性能停滞不前的局面。该方法已成为国际上制备高性能铁基线材的通用手段。获邀在Supercond. Sci. Technol.上撰写第一篇关于铁基线材的综述论文。 提出了铁基材料致密度和晶粒取向的协同调控机制,发展了冷压-热压等制备工艺,大幅度提高了铁基超导线材的临界传输电流,在10T强磁场下率先突破了10<'5> A/cm<'2>的实用化门槛,证明了其强电应用方面的巨大潜力。该成果已被国际同行作为铁基超导材料的“性能最高、最具代表性的”结果而广泛引用。 率先研制出低交流损耗的多芯铁基线材、低成本铜包套铁基线材和世界首根百米量级铁基超导长线,使中国牢牢占据了铁基超导应用研究的制高点。百米长线成果被国际同行誉为铁基超导材料实用化研究中的里程碑,美国《超导周刊》,国际IEEE超导分会和中央电视台新闻联播、人民日报等进行了报道。 以上系统性的原创工作使得中国在铁基超导材料的实用化研究方面一直处于世界的最前沿,并引领着该领域的发展。项目成果产生了重要国际影响,被写入Nature Materials, Rev. Modern Phys., Rep. Prog. Phys., SuST等10多个权威综述文献和进展报告。在美国应用超导大会、欧洲应用超导大会、国际低温材料大会等大型国际会议上做邀请报告28个;发表SCI论文79篇,SCI他人引用680次,10篇代表性论文SCI他人引用261次;获授权发明专利11项;项目成果有力推动了铁基超导材料的应用进程。
[成果] 1700600005 北京
R44 应用技术 医院 公布年份:2017
成果简介:高场核磁共振技术作为临床医学成像方法,可获得诊断所需组织影像,成像信息丰富,已经广泛应用于解剖学和生理学研究以及医疗诊断。为了实现疾病的早期诊断与在线手术等,需要发展高稳定度的异形结构超导核磁共振成像设备。在该项目实施前中国超导核磁共振成像设备长期受制于国外技术限制,普遍存在磁场强度低、开放度较差、涡流、剩磁干扰及系统昂贵等问题,而高端诊断与治疗一体化在线手术核磁共振技术是国际上尚未解决的技术难题。 该项目历时多年,攻克了超导磁共振整体设计与制造的关键技术,突破了极低温非稳态力学机械结构的全分裂与短腔高场超导磁体、非对称匀场与梯度、旋转射频等国际公认技术难题,研制成功高性价比、少液氦、诊治一体化超导核磁共振设备。其关键技术是: 发明了超短腔和电磁铁磁混合分裂结构的高场磁体及高压氦环流冷却技术,开放度接近物理极限,液氦用量为传统的1/15。研制出不同磁场强度(0.7-3T),孔径(330-930mm)等不同规模的核磁共振成像系统与微成像系统。 发明了复杂多构型线圈建造与装配技术,研制出电阻。创造性地建立了开域逆问题混合求解算法和极端条件下强磁装备设计的跨尺度(微米-毫米-米)非线性多场耦合理论,解决磁共振系统的关键设计技术难题。 实现上千铁片精确定位的非对称成像区,铁片用量是常规方法的1/2,设计指纹形匀场线圈,解决被动与主动超导磁体磁场测量与均匀场技术难题。 发明了非对称结构梯度线圈的设计方法,其线性度、功耗和均匀度等与传统结构相比大提升,研制出130-400mT/m/s切换率高场梯度系统。 提出了涡流场分析理论与抑制方法,获得了硅钢带叠加并将匀场环、弧板分割为多段圆弧等抗涡流电磁结构,减少了成像伪影、提高了成像质量。 该项目获得发明专利授权54件,其中美国专利授权6件,软件注册权18件。成果突破高场超导磁共振成像磁体技术瓶颈问题,主要性能达到了国际领先水平。打破了国外的技术封锁,国内外用户达150家,高场超导磁体技术占据中国整体厂近70%市场,近年来整机市场占有率以每年10%左右速度增长,并出口到日本及欧洲等地,近三年获得直接经济效益达到14.94亿元。该成果对于中国发展独立自主医疗成像产业具有重大推动作用,获得2014年国际发明博览会金奖、产学研合作创新一等奖及2015年中科院科技成果转化一等奖等,提升了中国医疗设备的水平,首次实现诊断与治疗一体化的在线手术系统,其介入精度优于0.5mm,极大减少手术风险,对于提升中国高档医疗器械具有重要的意义。
[成果] 1700470077 北京
TP2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:湿度作为环境监测的基础测量量,涉及国民生产十几个领域,但是湿度测量,尤其是低湿、高湿测量存在测不准问题,影响了包括气象、环保、文物等多个领域高精度湿度测量。 该成果成功研制基于激光调制吸收水气检测传感器,采用可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)实现了气体中水气绝对含量的测量,达到了从低湿到高湿(几ppm至几十万ppm)绝对湿度的测量,克服了传统湿度传感器低湿测不准、高湿测量迟滞误差大的问题。 该成果采用光学测量方式,响应速度快、准确性高、非接触式测量、本质安全。该技术优化了激光器的封装工艺,保证了激光器的稳定可靠运行;针对低湿测量,进行了低湿度下本底扣除、信号滤波等算法,大大提高了测量低湿灵敏度,提供了在不同压力、温度下的补偿方法,提高了系统在不同环境下的测试精度,针对工况环境设计多种探头,最后通过分布式测量方式降低成本,提高了系统的可靠性和适用性,提升了系统的应用推广价值。 (1)采用自主耦合封装的半导体激光器,结合激光器波长控制和温控技术实现了水气的高精度、稳定测量。系统具有非接触、高精度、大量程、快速响应等优点。 (2)建立温度、压力修正的谱线模型,采用大动态湿度自适应检测算法、温度压力补偿算法、吸收谱线线型拟合算法等,实现了大动态范围水气测量,提高了该系统在不同环境的测量准确度和环境适应性。 (3)架构基于时分复用式TDLAS气体传感系统,将气室分布于需要测量气体浓度各个测量点,实现多点、远程气体分布式检测。设计该系统应用的光学耦合探测气室,优化气室器件固定工艺,提高气室测量可靠性。 (4)提出了基于饱和水气的高湿标定装置,能够提供50℃至95℃的高温湿度标定,实现了大动态范围的湿度标定环境。 该成果在气体传感领域,尤其是水气方面,具备20余项核心自主知识产权,其中授权发明专利9项。已在气象领域、文物领域、环保领域应用,并逐步开拓电力、石油化工等领域。应用在气象领域,提高中国气象预报水平,替代国外进口;应用在环保领域将提高污染物排放测量能力,填补中国高温高湿高精度测量空白;应用在石油化工等工业过程监控领域,提高工艺控制水平,优化反应控制,实现节能减排。 该成果覆盖产学研用全链条,包括核心器件、技术、应用、产业化,提升中国高端传感器研发和产业化水平。围绕该成果已实现直接经济效益1.46亿。
[成果] 1700470134 北京
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2017
成果简介:大规模储能技术在电力系统发输配用各个环节均有广泛用途,备受国内外业界人士高度关注。近年来,国家利好政策频出,在强有力的政策引导下,储能技术获得了迅速发展。MW级化学储能技术已进行了多种示范运行,其中锂离子电池、铅酸电池在中国已开始商业化运行。储能技术正逐步从试验示范迈向商业化推广,大规模储能系统的广泛应用需重点突破高安全、低成本、长寿命、高能量转换效率等关键技术,基于各储能类型间的技术经济互补性,以提高新能源接入能力为目标,开展多类型储能系统的选型、容量优化配置和分层协调控制技术研究具有重要的意义。 该项目建立典型风/光电站实际出力及负荷运行数据库,借助数学方法挖掘数据之间的内在规律,研究间歇电源出力波动在时间尺度、幅值上的分布规律,提取风/光电站功率波动多时间尺度特性参量,研究间歇式电源与储能系统容量配置、储能系统间容量配置与优化选择方法,建立多类型储能系统容量配置及优化选择准则。研究多类型储能的多约束分级协调控制方法,依据多类型储能系统的多约束条件,研究功率型和能量型储能系统动态寻优的补偿输出分配方法。研究并构建能量型储能系统的经济运行函数和优化运行管理模型,确定各种电池储能单元的运行区间、功率和能量分配序列。开发多类型储能系统协调控制软件,实现多类型储能系统的能量优化管理。实施多类型储能系统用于平抑间歇式电源发电出力波动的示范工程以及多类型储能系统用于微网的示范工程。验证多类型储能协调控制方法,评估运行效果,形成多类型储能协调控制的评估方法和标准。该项目形成多类型储能在容量配置、优化选择准则以及协调控制等方面的理论与方法,开发优化配置和协调控制应用软件,分别完成多类型储能应用于间歇式电源发电出力波动平抑与独立电网系统的工程示范。 创新点:1.不同应用场景下,计及储能自身工况特征,提出了基于区间层次分析法的复合储能选型方法;2.基于时域能量状态优先级控制策略和Bloch球面量子遗传算法,提出了多目标多约束条件的复合储能系统容量配置方法;3.提出基于模型预测控制、变时间常数低通滤波和储能度电成本经济优化模型的多类型储能分层协调控制方法。 通过该项目的实施为分布式发电接入系统和微电网运行积累了丰富的技术经验;应用该项目成果,提高了分布式电源接入系统的工作效率,大幅度提高清洁能源利用效率;通过开展大规模多类型电池储能电站控制技术的研究,培养了一批经验丰富的技术人员和科研工作者。
[成果] 1700470232 北京
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2017
成果简介:电能质量关系到电力系统的安全稳定和节能降耗,是国民经济发展和人民生活水平提高的重要保障。无功补偿设备是电能质量控制的关键组成部分,其质量控制的短板将直接影响电能输送的可靠性和稳定性。近年来,绝缘缺陷已经成为引发无功补偿设备运行故障的主要原因,电抗器烧毁、电容器击穿等故障时有发生,亟需研究有效的绝缘检测技术。该项目对电能质量控制设备中核心元件电抗器、电容器的关键检测技术及评估方法进行了研究,形成了完善的电能质量控制设备绝缘性能检测技术体系。 (1)创新性的提出了串联电抗器交流电压-高频振荡联合局部放电检测技术;建立了基于振荡频率、衰减系数及其标准离差率的电抗器匝间过电压试验判断标准;研制了基于高压高频无弧开关技术的交流电压-高频振荡联合局部放电试验系统。(2)首次提出大容量电容器低频局部放电检测技术,研究了局部放电试验在低频(最低5Hz)和工频下的等效性;突破了大容量电力电容器脉冲电流法局部放电现场检测技术瓶颈,首次实现了集合式电容器脉冲电流法局部放电现场检测。(3)研制了首套可模拟现场运行工况的串联电容器耐受过负荷及摇摆电流能力检测装置,实现了试验电压从0到达2.3pu的时间小于3个周波,形成的检测方法列入电力行业标准。(4)研制了适用于干式并联电抗器的RLC型大电流(300A)检测阻抗装置,优化了并联电抗器局部放电检测回路,提高了局部放电信号检测灵敏度(<10pC),实现了干式并联电抗器局部放电的现场检测。 项目成果填补了电能质量控制设备关键检测技术的空白,形成了完善的现场检测技术体系。成果应用于国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》、电力行业及公司企业标准等相关文件。已经在京津冀、宁夏、湖北等地区累计开展了624台电抗器、2610台电容器的绝缘检测,先后检测出存在绝缘缺陷的电抗器48台、电容器287台,有效提升了电力设备的质量管控和首都电能质量水平。 项目成果具有自主知识产权,中国电机工程学会组织业内知名专家对项目成果进行技术鉴定,鉴定委员会认为项目成果应用于无功补偿设备的交接试验、性能抽检、诊断性试验,具有良好的经济、社会效益和推广应用前景,达到国际领先水平。
[成果] 1700470394 北京
[R44, TP3] 应用技术 数据处理 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 感染性疾病的暴发和流行是中国乃至全球的公共卫生威胁,感染性疾病占全部死因的25%以上[1],而微生物快速准确鉴定是感染性疾病治疗的关键因素。国家卫计委关于全国食物中毒事件情况的通报中,微生物性中毒事件及中毒人数均居首位。2010年美国沙门氏菌感染, 2015年肉毒杆菌污染奶粉等生物安全公共事件,都突显出致病菌的严重危害。 微生物国标的生化培养鉴定方法,鉴定时间超过72小时、鉴定范围在600种菌以内。该项目在重大科学仪器设备开发专项和传染病重大专项的支持下,攻克离子聚焦与双场加速、脉冲延迟与离子推斥等质谱技术难题;研发了微生物全细胞蛋白组提取试剂;历时5年,经过3万株菌的蛋白组生物信息分析,开创了非线性相似性度量的人工智能算法,建立2200种,7900株的微生物蛋白指纹图数据库及全球首个微生物质谱云中心,实现了2200种微生物在培养后5分钟内快速鉴定的飞行时间质谱系统。 主要技术创新点: 1.2200种微生物蛋白指纹图谱数据库: 开发了基于飞行时间质谱仪的微生物蛋白指纹图谱数据库及分析软件,涵盖了370属2200种7900多株菌,包括国内临床主要流行病原菌。 2. Clin-ToF质谱仪及微生物鉴定系统: (1)创新了离子透镜,脉冲延迟高压电源等关键核心部件;开发了国内首台微生物鉴定质谱系统,于2012年通过了CE IVD认证,2014年通过了CFDA认证。 (2)开发了微生物蛋白指纹图谱的动态非线性比对算法,实现了微生物的准确鉴定。 (3)开发了微生物蛋白指纹图谱深度学习和人工智能分析算法,进行基于蛋白指纹图谱的微生物同源性分析。 (4)建立微生物样本处理,仪器操作,信号处理及数据分析的SOP流程。 (5)开发了可高效萃取特征性蛋白的微生物全细胞蛋白组提取试剂。 (6)开发了用于微生物质谱鉴定系统单个样该校准的内标试剂。 3.全球首家微生物质谱鉴定云中心: 研发质谱数据即时通讯协议,图谱数据归一化及图谱数据交互/存储,实现了实时动态数据报告。 成果产生的价值: 该项目建立了符合国内微生物流行情况的2200种微生物蛋白指纹图谱数据库,掌握了飞行时间质谱系统在微生物鉴定领域的核心技术,该系统的临床鉴定准确率98%以上,达到国际领先水平,已在超过30家医院及科研单位开展应用。获得相关专利10余项,软件著作权6项,发表相关论文20余篇。该项目产生直接经济效益累计超过6000万;多家著名投资公司已对企业累计投资过亿元,企业估值超过20亿。
[成果] 1700470468 北京
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 北京延庆区是国家绿色能源示范区,分布式能源种类多样、发展迅速。随着分布式发电规模和容量不断增大,如何实现多种分布式电源之间的信息互动,如何实现多种分布式电源和电网之间的互济,如何实现多种分布式电源的安全接入、合理消纳、稳定运行,是关系到分布式能源大规模可持续发展的关键问题。该项目分析延庆地区电网分布式能源接纳能力、提出基于卫星数据同化的新能源功率预测技术,研制智能微电网关键装备及系统集成,开发太阳能热发电站仿真机、生物质耦合光伏发电新能源互补系统。建立间歇式新能源优化调度手段,实现多种分布式能源的综合接入,提高电网的接纳能力,对于促进风电、光伏、光热、生物质发电产业的发展具有重要意义,为大规模分布式能源接入提供技术支持。 主要技术创新点: (1)基于分布式能源发电信息建模特性,提出了多约束条件下局部电网分布式能源接纳能力分析方法,研发了考虑分布式能源调管模式的新能源运行监测分析平台并实现示范应用。 (2)基于多种数据源的风电集合预测技术和基于精确云过程的光伏发电功率预测算法,开发了风电/光伏功率预测系统并实现示范应用。 (3)研发了微电网接入网关柜和微电网稳定控制器,实现了微电网孤、并网模式的平滑无缝切换。采用光伏、储能、微电网稳定控制三合一一体化逆变器,集中式储能与分散式储能相结合布置,通过微电网中央控制和微电网能量管理系统的控制及调度,满足多类型分布式能源接入和公共电网调度的需求,为接入公网、满足能源互联网即插即用技术提供解决方案。 (4)开发了塔式太阳能热发电站全工况动态仿真机,实现了对电站系统的动静态特性以及电站系统的启动、停运和典型故障的模拟。 (5)开发了基于B/S结构的能量互补控制调度系统,通过对用电负荷的远程控制和自动均衡,实现了多种分布式能源发电的互补和峰谷调节。 成果产生的价值: 项目的研究成果实现了对新能源场站及分布式能源的运行状态监视,节约了电网运行投资,提高了分布式能源发电利用效率,可为后续持续并网的分布式能源提供基础数据平台,避免了相关自动化系统的重复性建设。集成示范应用为推动北京乃至全国“多类型分布式能源”接入和运行提供参考依据,对多种分布式能源的综合利用具有非常重要和深远的意义。项目申请发明专利2项,发表SCI和EI收录的论文10篇,研发产品带来直接经济效益4415.75万元,还带来了增加就业、降低碳排放、节约能耗等多种社会效益。
[成果] 1700470457 北京
TM91 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 国家大力推动电动汽车产业发展,截止2016年底全国已有各类型电动汽车共95.8万辆。据财政部及北京市相关文件,至2020年北京地区电动汽车保有量将达到60万辆,全国将超过500万辆,如此规模的电动汽车接入电网必然对电网的安全稳定运行产生影响。如何定量分析大规模电动汽车接入后对电网的影响,如何实现电动汽车便捷、可靠接入电网,如何实现有序充电实践应用,成为亟待解决的技术难题。 主要技术创新: (1)基于充电需求分析、充电负荷预测等核心理论,定量分析了电动汽车充电对电网的影响。基于核密度函数和Copula理论,建立了考虑关键因素耦合特性的电动汽车充电需求分析模型;提出了基于最优组合权重的充电负荷预测方法;基于多核并行计算技术开发了电动汽车充电半实物仿真平台,定量分析了大规模电动汽车充电对北京电网的影响。 (2)基于用户需求、电网承载能力、充电设施利用率等关键因素,开发了电动汽车灵活接入电网的关键技术。基于充电需求、负荷预测、分时电价和配电网实时状态,提出三层级三目标三维度有序充电控制策略;基于有序控制策略、分享充电理念,开发了电动汽车用户与电网及用户之间的互动技术,开发了适用于不同车辆充电电压、自动组网的非车载智能充电技术,实现了电动汽车灵活接入电网。 (3)基于电动汽车灵活接入电网关键技术,开发了电动汽车有序充电的关键装备和系统。开发了智能充电机、有序充电控制器和控制单元、站级监控单元;首次建成包含充电需求分析、充电负荷预测、充电实时集中监控和配电信息自动监测等4个子系统的有序充电控制管理系统,兼顾了电网安全与用户充电双重需求。 成果产生的价值: 截至2016年底,有序充电技术已覆盖北京地区468座充换电站、7000余个充电桩,基于电动汽车灵活接入电网技术开发的优易充手机APP,仅在北京地区注册用户已达27520人,活跃用户达12102个。成果节省了配电网建设投资,有效解决了电动汽车充电带来的变压器过载问题,在保障电网安全的前提下,实现了电动汽车用户的灵活接入,最大限度地满足用户充电需求。成果已成功推广应用至天津、重庆、山东、浙江、福建等地,已取得显著的经济社会效益。据统计,近三年成果已经取得直接经济效益2.1亿元。 成果共获得授权专利7项,其中发明专利6项,发表SCI、EI、核心论文11篇,申请软件著作权3项。经陈清泉院士等专家鉴定:研究成果整体达到国际先进水平,其中在集中充电模式下的有序充电实践方面达到国际领先水平。
[成果] 1600420123 安徽
TM4 应用技术 输配电及控制设备制造 公布年份:2016
成果简介:该项目产品铁芯采用非晶合金带材,低压绕组采用铜导线的圆筒式结构和新组装方法,线材采用耐180℃以上漆包线或F级以上NOMEX纸包线、其它绝缘材料达到F级以上,绝缘油采用高燃点生物质油,保证高负载运行时的绝缘性能。该产品过载能力强、损耗小、机械强度高、抗短路能力强、散热性好,技术水平处于国内领先。产品经用户使用,反映良好,市场前景广阔。
[成果] 1600320120 福建
TK5 应用技术 输配电及控制设备制造 公布年份:2016
成果简介:日射法一级参考太阳能装置属于计量科学技术领域为光伏产业提供光辐照度量值溯源的科技创新方法和装置;包括校准一级、二级WPVS(World Photovoltaic Scale)光伏参考电池的装置,以及测量太阳直接辐照度、总辐照度和散射辐照度的装置。日射法一级参考太阳能装置主要技术内容:采用国际最高精度的世界辐射基准的技术原理、结构的绝对辐射计,测量日盘及其周围非常狭窄的环日天空(地面点对应的视场角2°)的阳光直接辐照度。研究双轴双模式太阳跟踪技术,研究绝对辐射计与太阳跟踪仪同步运动、入射光中心轴线连续、动态地瞄准太阳中心的技术,达到准确测量阳光直接辐照度的目的。研究WPVS光伏参考电池与双轴双模式太阳跟踪仪同步运动,保证受光面连续、动态地准确垂直于与太阳中心连线的技术;研究在绝对辐射计测量阳光直接辐照度的瞬间,准确测量阳光直接辐射在太阳电池上产生的短路电流的技术。研究在绝对辐射计测量阳光直接辐照度的瞬间,太阳跟踪仪准确测量太阳中心相对地面点的高度角和方位角的技术。研究连续遮挡照射在总辐射表的直接辐射的自动运行遮挡机构、实现在总辐射表上测量散射辐照度的方法;研究散射辐照度与绝对辐射计测量的高精度直接辐照度合成得到高精度总辐照度的方法。研究采用光谱辐射计测量阳光的光谱辐照度分布、采用总辐射表测量一般精度要求的总辐照度、采用温度测控装置来测控测量光伏参考电池温度的技术。研究测量过程控制和数据采集处理系统,对上述测量过程进行连续、自动控制,对多因素相关测量数据进行综合分析、修正、优选和剔除,得到的准确的WPVS光伏参考电池在STC下的短路电流。技术经济指标:一级WPVS光伏参考电池校准装置:校准一级WPVS光伏参考电池的校准结果不确定度1.1%;测量太阳直接辐照度的测量结果不确定度0.54%。二级WPVS光伏参考电池校准装置:校准二级WPVS光伏参考电池的校准结果不确定度2.0%;测量太阳直接辐照度的测量结果不确定度1.0%。测量太阳总辐照度的测量结果不确定度2.0%。应用推广及效益情况:应用结果表明,在多种技术路线进行STC下光伏参考电池短路电流校准/检测的验证、比对/对比中达到国内领先水平,部分达到国际先进水平;在全光谱、宽辐照度范围校准/检测光伏参考电池短路电流等参数方面具有最适合新材料、新结构电池性能测量需要的显著特征和优势;测量太阳直接辐照度达到光伏领域领先水平。技术路线最接近、最符合光伏电池在阳光下使用的特点和需要。该项目在检测机构、气象系统以及光伏企业的应用,都产生良好的经济效益与社会效益。该项目开创、完善了中国光伏产业辐照度、短路电流等量值传递体系,具有重要的、越来越显著的社会效益和经济效益。
[成果] 1700320089 北京
U46 应用技术 汽车制造 公布年份:2016
成果简介:汽车用汽柴油消费占全国汽柴油消费的比例已经达到55%左右,汽车节能减排需求迫切。汽车制动时,其动能通过制动器摩擦变成热能白白浪费。特别是城区运行时,交通拥堵,加减速频繁,制动消耗的能量约占汽车运行总能量的40-50%。电动汽车制动时,整车拖动电机发电,将浪费的制动能量回收至蓄电池,用于驱动车辆运行,明显增加续驶里程。另外制动能量回收与行车安全息息相关,新增的回馈制动力处理不当会引发交通事故。制动能量回收已成为多种形式电动汽车节能安全关键技术和全球电动汽车厂家整车设计技术竞争的焦点。为突破电动汽车的核心技术,提高中国电动汽车的国际竞争力,在国家863和自然科学基金项目持续支持下,采取不同于国外的技术思路,经过十多年深入研究,取得如下发明。1)揭示了制动能量回收效率与制动舒适性的冲突机理,首创了通过主动增压抑制制动压力冲击的技术和多工况机电耦合制动力动态协调控制技术,发明了回收效率与舒适性协调的新型制动能量回收系统,大幅改善了多种形式电动汽车的能量回收效率。整车能耗的降低幅度达23.7%,优于国际纯电动汽车标杆日产LEAF20.5%的技术水平。2)发明了基于频率特性的机电耦合制动力动态协调防抱死控制技术和多源主动增压回馈制动失效保护技术,提高了附着系数利用率和应急状态切换速度,保证了系统在湿滑路面和回馈制动失效危急时刻安全可靠运行。回馈制动失效时摩擦制动恢复时间120毫秒,优于国际同行德国Continental产品150毫秒的水平。3)首创了极端行驶工况动态负载模拟控制与滑移率控制的解耦方法,发明了回馈制动系统动态负载高精度模拟实验装备,解决了车轮滑移和滑移率变化过程中地面纵向力精准模拟的难题。地面纵向力随滑移率变化率的模拟误差为0.1%,优于国际主流实验装备日本HORIBA0.7%的技术水平,为制动能量回收节能与安全核心技术的突破提供了必要的实验条件。获授权国家发明专利31项,发表SCI/EI论文32篇,成果在德国西门子公司产品开发仿真工具AMESim中得到应用。牵头制定行业标准2项,牵头建立能量回馈式电动汽车制动防抱死系统研发与产业化技术攻关创新联盟。近3年,成果在宇通、中通、北汽、奇瑞等龙头客车企业与核心轿车企业的混合动力、插电、纯电动汽车上实现了规模化应用,累计装车5.6万余辆,新增销售额超10亿元。成果应用占宇通电动汽车总销量的80%、北汽新能源电动汽车总销量的67%,国内市场占有率超过国外同类产品,应用该成果的宇通新能源客车创造了全球第一的销量并实现出口,显著增强了中国电动汽车产品竞争力。教育部组织的科技成果鉴定委员会认为该成果“技术难度大、创新性强,总体达到国际先进水平,其中制动能量的高效率回收、系统安全失效保护、动态负载高精度模拟实验等技术达到国际领先水平”。成果获2015年度中国汽车工业技术发明奖一等奖和北京市科学技术奖一等奖。
[成果] 1600500090 北京
TM6 应用技术 电力供应 公布年份:2015
成果简介:该课题研制的大型并网光伏电站现场测试平台为国内首创,该平台可以对不同形式、结构、容量的光伏电站进行现场测试,能实时采集、显示、处理和分析数据,并且可以通过软件计算得到电站的各项性能指标,并可以进行远程传输和监测,满足不同电站的测试需求。该平台不但具有数据采集准确、传输速率高、同步性好、测试容量大和兼容扩容等技术特性,还具有移动灵活、安装便捷的特点,可以根据需要进行短期或长期测试。该平台采用的设备具有宽温、抗冲击、稳定性好等优点,环境适应性强。该平台填补了光伏电站测量领域的空白,对并网光伏电站的发展起到了技术支持和促进作用。该成果可以为科研院所、电站设计单位、电站集成单位、电站施工单位、电站业主、用户等提供检测数据支持和服务,还可以为国家金太阳示范工程、科技部MW级光伏电站的验收提供检测服务。该课题为聚光组件的标称功率定义了切实可行的标准条件,解决了聚光组件绝对功率测量关键技术。在装备研制方面,该课题研制的双极电源式I-V测量系统,解决了大多数电容性负载的测量时间不可调整,电压扫描速率及方向受限等关键问题;通过对实时辐照度与温度的计算及修正,极大的提高了聚光组件室外I-V特性测量的准确度。所研制的设备通过了第三方检测机构的计量与校准,其电压、电流的测量不确定度等级均处于国际领先水平。希望与相关企业合作,将成果转化成光伏产品和光伏电站可移动测试平台,满足日益增长的光伏电站检测需求。
[成果] 1600500078 北京
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2015
成果简介:该课题最终在西藏羊八井建设完成10MWp和高压并网的荒漠集中式光伏示范电站,掌握了MW级并网光伏电站系统的模块化及集成技术、MW级并网光伏电站运行安全控制技术和MW级和高压电网并网的光伏电站系统设计技术,为在荒漠推广大型及超大型并网光伏系统奠定技术和实践基础。该光伏示范电站寿命期为25年,寿命期内累计发电将达43250万度。与火力发电相比,相当于累计节约标准煤约142725吨,减排27万吨二氧化碳、143吨二氧化硫、1270.3吨氮氧化物、64吨粉尘和22021.3吨灰渣。从长远看,随着技术的进步,太阳能将在2030之后成为主流能源利用形式,有着不可估量的发展潜力。随着观念的转变、标准规范的成熟和相应鼓励政策的出台,太阳能光伏产业将进入高速发展阶段,并将带来大量的就业机会。太阳能发电技术呈现出规模化发展趋势,国家“十二五”可再生能源发展规划中提出了太阳能发电的发展目标,2015年中国太阳能发电的累计装机将达到35GW,到2020年达到50GW。
[成果] 1600060090 北京
U46 应用技术 汽车制造 公布年份:2015
成果简介:城区运行的汽车,制动过程消耗能量一般占直接驱动汽车运行能量的40-50%,能够回收制动能量的回馈式制动系统是决定电动汽车能效和制动安全性的整车核心技术,是各大汽车厂商整车自身技术竞争的焦点。突破制动能量高效、安全回收的技术瓶颈对提升中国电动汽车市场竞争力、改善大气环境和保障能源安全具有重大意义。该项目在国家863、北京市科技计划等课题支持下,针对制动能量高效、安全回收技术涉及的制动力耦合装置设计、安全性能控制、动态实验装备等国际性难题,提出了多项技术发明,形成了具有自主知识产权的系列核心技术,实现了规模化应用。主要技术发明点如下:提出具有轮缸压力补偿和制动踏板感觉模拟双重功能的协调式技术方案,发明了一种全新能量回馈式制动系统,解决了能量回收效率与制动舒适性难以兼顾的行业难题。实车测试表明系统对整车能量经济性改善贡献率达到23.74%,优于国际标杆日本LEAF水平。针对能量回馈式制动系统引发的整车制动安全问题,提出基于相平面理论的分频动态耦合制动防抱死控制方法和系统失效保护控制方法,解决了系统在极端行驶状态制动安全难题,保证了系统安全可靠运行。在安全失效保护状态,系统最大制动力建立时间为120毫秒,优于国际同行德国Continental公司产品。在回馈制动系统动态负载模拟实验装备研制方面,提出基于车辆与实验系统耦合动力学模型的预估补偿前馈解耦控制方法,解决了回馈制动过程电机动态模拟加载与车轮滑移率控制的耦合难题,实现车辆极端行驶状态地面纵向力的高精度模拟,地面纵向力对滑移率梯度的模拟误差≤0.1%,优于国际主流实验装备日本HORIBA技术水平。授权发明专利22项,发表SCI/EI论文31篇,其中1篇获国际权威期刊IMechE,Journal of Automobile Engineering优秀论文奖。企业支付成果转化费用630万元,在北汽、奇瑞、宇通、中通等整车企业的混合动力、插电式、纯电动等25种车型上实现了规模化应用,应用单位产生经济效益达5.9亿元,国内市场占有率超过国外同类产品。年节电近2.1亿度,年二氧化碳减排近18万吨。教育部组织的科技成果鉴定委员会认为“系统技术先进、性能优良,产业化效果突出。制动能量的高效率回收、系统的安全失效保护、动态负载模拟实验等技术达到国际领先水平”。成果显著增强了中国电动汽车产品竞争力,为宇通新能源客车销量全球第一、北汽步入世界纯电动轿车销量前四、解决首都和全国环境污染与能源安全问题提供了关键技术支撑。
[成果] 1500210044 北京
TH4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:该成果属于新能源及节能技术领域。压缩空气储能(CAES)是最具发展潜力的大规模电力储能技术,但传统CAES存在依赖大型储气室和化石燃料的技术瓶颈。该成果针对不依赖大型储气室、不需要化石燃料的先进压缩空气储能系统面临的关键科学问题,开展了深入系统地研究。主要创新点包1.揭示了先进压缩空气储能系统的过程耦合与能量转换机理,建立了先进CAES能量综合利用与优化方法,构建了先进CAES设计和分析体系;首次提出了基于超临界过程的新原理压缩空气储能系统,该系统综合了超临界工质特性、储热/冷和液态空气存储的优点,可同时解决传统CAES的主要技术瓶颈。2.揭示了压缩空气储能系统限制空间尺度内的气液固及超临界流体的多相流动、传热和储热特性与机理,获得了多种超临界流体和功能流体的流动、传热和蓄热/冷特征关系式及其机理,并提出了提高超临界工质蓄热/冷性能的新方法。3.揭示了压缩空气储能系统高负荷压缩机和透平内部流动与损失发展的规律,揭示了高负荷压缩机和透平内部流动与传热耦合机理,建成了高负荷压缩机和透平全三维设计方法。4.建立了集基础理论、关键技术和系统集成为一体的先进压缩空气储能系统研发与设计体系;攻克了宽负荷压缩机、高负荷透平、超临界蓄热/冷換热器等关键技术,建成了国际首套1.5MW级先进压缩空气储能示范系统。该成果发表英文专著4部,学术论文166篇,SCI/EI收录141篇。论文被Nature-Nanotechnology等国际知名杂志引用,单篇最高SCI他引173次,10篇代表性论文SCI他引544次,其中4篇论文被ScienceDirect统计为期刊最受关注论文。
[成果] 1500520244 北京
TP2 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:运动座载设备协调控制旨在控制运动基座及其搭载的仪器设备装置共同完成特定的协作任务。航天器、飞机、陆基发射车辆等是典型的运动基座,而完成任务的执行机构及控制系统,如空间对接装置、空中加油装置、陆基发射装置等则是相应的座载设备。这种“运动基座+搭载设备”型系统的协调控制不仅是一项在航空航天、国防,以及工业控制等领域有着重大国家需求的共性技术,也是国际尖端技术的竞争焦点。该项目主要困难在于:机动性限制与信道容量限制导致基座难于实现同轨同速运动,基座的变速运动导致目标座载设备位姿难于精确测量,以及外部扰动与通信时滞等导致协调优化设计难度极大。掌握该技术的西方国家对中国实施了严密封锁,中国空间探索研究迫切需要自主创新,打破其技术垄断。为此,该项目经多年的深入研究,尤其在高精度高可靠性协调控制方面,发明创造突出。授权一批核心专利,研制地面验证技术平台。综合技术水平处于国际先进,非全连接定位技术等达到国际领先水平。主要发明如下:1.针对机动性限制和信道容量限制下运动基座的同轨同速实现难题,提出系统机动性与鲁棒性折中的控制器优化设计方法,发明了拟线性化抑制解耦轨迹跟踪技术和非全连接分布式多模型定位技术,突破了全连接融合方式难于扩展的瓶颈。与全连接情况相比,计算时间减少50%,跟踪精度提高30%。2.针对变速运动目标位姿的视觉精准测量难题,提出了改进粒子滤波方法与跨尺度去噪方法,发明了快速自适应视觉测量技术。相比已有的Studentized Dynamical等方法,追踪误差平均减少40%,单周期运行时间平均降低30%;相比已有的WT-SURE-LET等方法,在噪声级别为20时峰值信噪比提高0.92dB-2.85dB。3.针对外部干扰与通信时滞条件下运动基座之间、座载设备之间、运动基座与座载设备之间的多性能约束协调控制难题,提出了干扰抑制与迭代学习相结合的优化方法,发明了鲁棒智能协调控制技术,有效地保证了多约束条件下控制系统的精确性、快速性和可靠性。总体性能优于美国TAMU,日本JAXA,以及欧空局交会对接地面试验系统。4.针对现有地面试验系统无法开展全过程可信验证的难题,提出了基于相似原理的验证方案,设计了协调控制系统的集成结构,发明了模拟运动座载系统协调控制装置,搭建了全系统模拟认证平台,仿真相似度提高了30%。该项目共申请国家发明专利40余项,授权27项;软件著作权登记10项;SCI论文20余篇,并得到了IEEE Fellow A. Farina等多位国际著名同行专家的高度评价。成果已成功应用于中国“XXX型号”GNC分系统、空间机械臂伺服控制系统、“XXX型号”飞行控制系统,以及多轴机床联动控制系统、综合采煤协调控制系统等设计中,有力地支撑了中国空间在轨服务、空中加油,以及工业控制的发展,大幅度提升了中国制空制天能力与工业生产效率,具有广泛的社会效益和经济效益,近三年累计经济效益过2亿元。2014年获教育部技术发明一等奖。
[成果] 1600500015 北京
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2015
成果简介:技术特点:可耐受非均匀、非稳定太阳光高倍聚集辐射能流密度加热,高效率获得800℃以上热空气。主要进展:突破了长期耐受1400℃高温使用的碳化硅泡沫陶瓷制备技术、吸热体单元拼接技术和空气吸热器系统设计技术。应用状况:完成了1MW热功率中试实验,有待推广应用;投资规模:对于100MW电站用空气吸热器及系统在5000万元以上;效益预期:毛利润率可在30%以上,年产1GW太阳能热发电站用空气吸热器可创造利润1.5亿元。合作方式:技术转让或合作开发,拓展市场。
[成果] 1600060310 北京
TM4 应用技术 输配电及控制设备制造 公布年份:2015
成果简介:随着电力系统的发展,系统短路电流水平逐年增大,导致中国有数百台大型变压器承受短路冲击的能力不足。尤其对于人口密集、负荷密集的北京电网,短路电流的不利影响日益增大,存在突发短路造成变压器损坏并引发电网事件的风险。研究认为,电动力在短路发生的10ms内即达到峰值,在5ms内限制短路电流能保护变压器不损坏,3ms内限制短路电流能保护变压器不受累积效应影响。3ms内限制短路电流被称为“超高速限流”,这是国内外现有技术未能解决的难题。针对该问题,该项目创新性地将爆破学科先进技术“导爆管-非电雷管系统”应用于超高速限流,突破了国内外现有技术在限流速度、电压等级、抗干扰性方面的技术瓶颈。项目研制了国内外首套110kV超高速无损限流装置,并通过了国家高压电器质量监督检验中心的型式试验。该项目为防范变压器抗短路能力不足风险提供了优势显著的技术手段,可以超高速、无损耗的限制变压器短路电流,彻底防止变压器因短路冲击而损坏,从而保障电网安全稳定,有力地推动电力行业的技术变革和进步。该项目的创新点及技术突破主要有:创新性地将“导爆管-非电雷管系统”技术应用于超高速无损限流装置中,使该装置实现了高可靠性的超高速点火,突破了变压器超高速限流的技术瓶颈,获得发明专利受理1项,实用新型专利授权1项。综合研究了超高速开关、熔断器、避雷器和电抗器的参数配合,首次提出了超高速限流装置的设备选型原则。研制了国内外首套基于导爆管的变压器110kV超高速无损限流装置,该装置具有限流速度快(<3ms)、预期开断电流大、电压等级高、抗干扰能力强及短路电流判断准确快速等特点,获得发明专利受理1项,实用新型专利授权1项。冀北电网具有“环首都”的特点,北京市70%以上的电力通过冀北电网输送供应,保障冀北电网的稳定是首都保电的一大重点。该项目成功应用于张北220kV主变,用于治理该变压器中压侧抗短路能力不足的问题,已节支1383.3万元。针对冀北电网校核出的32台抗短路能力不足的变压器,已制定计划进行推广应用,预计节支1.8亿元。如将该技术在北京及周边地区全面推广,经济效益可达数亿元。
[成果] 1300390107 北京
O48 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:该项目所属强磁场工程领域及特种电磁装备,特别涉及医学成像与科学仪器领域。高场核磁共振装备是现代医学影像和科学仪器领域所采用的主要设备之一。为了实现疾病的早期诊断与提供舒适诊断、在线手术及作为高性能结构检测仪器,需要发展特种结构的高场、高稳定度的核磁共振成像磁体系统。中国高端医疗与科学仪器等使用的高性能磁体与集成技术长期受制于国外技术封锁。项目组通过多年自主创新,解决了高磁场、均匀度、梯度和高磁场稳定度静磁结构的设计基础理论,已形成装备,满足医学成像和高档科学仪器的需要。该项目攻克的关键技术:1、针对核磁共振系统需要极高均匀度和超高场以及复杂的梯度、射频与低温和常温均匀场等磁场形态的特点,首次建立3D开域问题线性/非线性静磁结构参量和激励源物理模型,解决了超高磁场静磁结构逆问题的不适定性。以不同的算法实现解耦,揭示超高场磁体内部复杂非线性电磁与流体耦合机理。2、建立了极端高场静磁结构内多物理场耦合理论体系,发明了复杂静磁结构的线圈与永磁结构建造技术与工艺,解决包括大型超薄壁线圈、马鞍型线圈、双圆弧、抗高应力线圈和双曲线圈制备及不同磁化方向永磁块粘接工艺,达到主磁场和匀场稳定运行。3、发明了具有主动冷却高均匀和稳定度磁共振谱仪实现了在接近材料极限条件下稳定运行的磁共振系统;发明了自平衡电磁力的分离电磁结构,具有消除吸引力,形成磁极可自由移动,全开放式结构,适合于材料制备及特殊医学应用。4、提出了特殊设计均匀磁场线圈与极板抑制涡流产生加上软件和序列上的补偿手段获得成像系统高质量的图像。采用傅利叶编码成像技术,通过梯度场切换实现按需要随时间在三维正交方向迅速线性变化。5、发明了相对论强磁电子回旋共振磁体系统。以热感应流动自激发闭环制冷机驱动的热交换冷却高压氦气封闭系统,两相流传热实现高效传热。解决了特种装备实用化的技术瓶颈问题。该项目发表SCI收录论文134篇,论文SCI总引1285次,他引1087次,CSCD他引141次。国内公开专利56件,授权31件,国际PCT公开专利9件,美国授权发明专利1件,软件注册权3件。形成中文专著二部和英文专著四部。突破了高场核磁共振成像与仪器系统,并解决了特殊回旋共振装备使用技术瓶颈,主要性能达到了国际领先水平,具有自主知识产权,打破国外技术封锁,国内外用户达40家,并已转化到三家公司产业化,近三年获得直接经济效益达到1.5亿元,成果转化到企业产生经济效益7亿。该项目提升了中国医疗、仪器和国防特种装备的水平。
[成果] 1600500013 北京
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2015
成果简介:该项目建成的太阳能热发电实验示范电站是中国自行研发、设计和建造的MWe级塔式太阳能实验示范电站。它采用了自主知识产权的高精度低成本太阳能聚光技术、直接过热蒸汽吸热器技术、高低温两级蓄热技术、定日镜场优化布置技术、多模式复合控制技术和系统集成技术,并在逐步建立行业规范和标准体系,引领中国塔式太阳能热发电技术的商业化发展。在核心装备方面,自行研制的定日镜可以在6级风下达到好于3.5mrad的控制精度,并具有成本低和安装便利等优点,性价比可与国际同类机型竞争;高低温两级蓄热技术能够满足系统全天候稳定运行,并且符合能量梯级利用的原理,具有很高的能源利用效率;定日镜场优化布置技术考虑土地综合利用,在国际上独具一格;创新性的提出了水/水蒸气工质吸热器过热段的保护方法,可以在高密度不均匀热流密度下安全工作,直接发生过热4MPa,400℃的过热蒸汽;系统能够采用了吸热、储热以及发电单元模块耦合和解耦运行模式相结合的11种运行模式,可以宽参数滑压运行,使系统具有更高的安全性、稳定性和灵活性。系统已经工作350小时以上,并成功实现发电。这一集核心装备、协调控制、系统集成多项高科技技术与一体的技术突破,使中国成为能够独立设计和建设规模化太阳能热发电站的4个国家之一(西班牙、美国、德国、中国)。该项目成果对于国家的节能减排可持续发展具有重要意义,按照延庆当地的太阳直射辐射资源计算,电站的年发电量达到约195万度。相比较传统的火力电站,每年可以节约标准煤663吨,减少排放:CO<,2> 2336.6吨、SO<,2>17.5吨、NOx7.8吨、粉尘颗粒136.3吨。该项目完成了中国第一部太阳能热发电方面的国家标准《聚光型太阳能热发电术语》GB/T 26972-2011,完成了太阳能热发电技术的标准体系《塔式太阳能热发电系统技术标准体系》的研究,为产业发展做出了重要贡献。中国在国际太阳能热发电界的地位显著提高。
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