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1 固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术 - 摘要

固体氧化物燃料电池（SOFC）是清洁、高效的天然气分布式热电联供技术，也是解决我国日益突出的能源与环境问题的关键技术之一。该项目——固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术在863计划、中科院知识创新工程领域前沿项目、工信部稀土专项等项目支持下，针对SOFC在实际应用中急需突破的技术难题，开展了从关键材料、核心部件、电池堆到系统集成的全链条研究，取得了一系列发明创造和创新成果。在单电池方面，发展了国内独具特色的“流延-层压-共烧结-丝印”电池生产技术，开发出100mm×100mm、130mm×130mm和200mm×200mm等不同规格的阳极支撑型SOFC单体电池产品；在电池堆设计与集成方面，开发出具有完全自主知识产权的微晶玻璃密封材料与柔性密封件设计以及双极板抗氧化涂层的低温烧结技术，形成300瓦、1千瓦和2.5千瓦等不同规格的电池堆产品；在系统集成方面，攻克天然气重整器、燃烧器和换热器等高温部件与电池堆的集成技术，成功研制出5千瓦SOFC热电联供系统原型机，并实现现场独立自热的演示运行，系统输出功率4.76 kW，发电效率为36.5%，综合能量利用率达74.6%，承担的“十二五”863计划课题“5kW级中低温平板型SOFC独立发电系统集成技术”顺利通过科技部组织的技术验收，技术水平处于国内领先地位。该研究成果“固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术”在SOFC关键材料、部件、电池堆和系统设计等方面申请国家发明专利51件（已授权17件），申请实用新型专利4件。成果创新性：（1）发明了基于超薄多孔氧化钇稳定氧化锆（YSZ）薄膜的电解质表面粗糙度调控方法以及纳米阴极流延贴膜技术，解决了阳极支撑半电池高温烧结扭曲变形和电解质穿孔以及阴极结构纳米化等关键技术难题，成功应用于200mm×200mm大面积电池的批量生产，提高了电池生产合格率、放电性能及冷热循环稳定性；（2）创新性地提出了高电导率MnCo₂O₄尖晶石材料的A、B位复合取代组成设计方法及纳米粉末的还原-氧化烧结技术，解决了电池堆中双极板抗氧化涂层的低成本制备与低温烧结等技术难题，成功应用于千瓦级电池堆，提高了电池堆输出功率的稳定性；（3）发明了基于调控热膨胀系数、耐水性以及金属界面润湿性能的SiO₂-CaO-B₂O₃-Al₂O₃微晶玻璃材料组成设计新方法以及柔性玻璃密封件制备技术，开发出SOFC专用玻璃陶瓷密封材料，解决了电池堆组件热膨胀系数匹配问题，在国内率先实现了电池堆的多次冷热循环运行，并取得了低于2%/1000小时（累计运行3140小时）的电池堆输出衰减率。成果独占性：（1）单电池是SOFC发电系统最核心的基础单元，YSZ是最广泛应用的电解质材料，目前SOFC大多0.5-1mm厚的NiO-YSZ阳极作为支撑体，而YSZ电解质薄膜的厚度一般在10-20微米。多孔NiO-YSZ阳极和致密YSZ电解质生坯具有不同的烧结机制和热膨胀系数，这就极易导致NiO-YSZ阳极支撑YSZ电解质复合膜在共烧结过程中扭曲和开裂。而“固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术”通过筛选粉体的颗粒尺寸和堆积特性以及阳极造孔剂，提高两者的烧结收缩匹配性，尽可能地消除因收缩率不同而产生的应力；其次，该项目发明了基于超薄多孔氧化钇稳定氧化锆（YSZ）薄膜的电解质表面粗糙度调控方法，也就是在致密电解质薄膜上引入5微米厚的多孔YSZ薄膜，该薄膜既可以增加半电池生坯在烧结过程中的气体通透性，提升半电池的平整度和良品率，又可以增强GDC阴极阻隔层与电解质隔膜的结合强度，提升电池在冷热循环中的可靠性；此外，该项目发明了纳米GDC粉末与纳米阴极粉末的流延技术，提升了GDC阴极阻隔层的均一性，增强了阴极电化学活性位密度及催化性能，所开发的200mm×200mm大面积电池在750℃和氢气/空气运行条件下的峰值输出功率达到160瓦，最大发电效率突破60%；（2）电池堆是由单电池在垂直方向上通过双极板（含气体流场）、密封件、阳极集流件、阴极集流件等串联而成的，是SOFC发电技术迈向实际应用的关键。在常温集成过程中，连接板与阴极集流件、阳极与阳极集流件之间并未形成有效接触；在高温和加压条件下，玻璃密封件软化并适当收缩，一方面达到封接的目的，阻止燃料气泄漏和阴阳极之间相互串气，另一方面要确保相邻部件之间紧密接触，形成有效的串联结构。高的玻璃密封件收缩固然可以获得良好的界面接触，但是会导致密封失效；相反，低的玻璃密封件收缩可以获得有效封接，但是不能获得紧密的界面接触，因此，为保证电池堆组装的质量和重复性，提高密封和界面接触的可靠性，优化玻璃密封件材料和厚度、阴极集流件厚度、阳极集流件厚度以及封接温度和压力等参数。固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术创新性地提出了高电导率MnCo₂O₄尖晶石材料的A、B位复合取代组成设计方法，通过自主发明的尖晶石粉末还原法与空气喷涂技术或浆料涂覆技术相结合制备合金连接板涂层，在800℃和空气中氧化1017小时，并经过10次热循环，其面比电阻稳定在3mW×cm²左右，表现出优异的高温电导性能及较好的稳定性；而未经涂膜的合金样品，采用银浆作为集电层，面比电阻却由最初的3mW×cm²升至22mW×cm²左右。此均匀可控的合金涂膜的制备，不仅可有效降低合金高温工作环境下的面比电阻，进而降低电堆内阻，更重要的是可有效的阻止合金氧化皮中Cr向阴极的扩散、挥发及沉积，从而提高电堆长期运行稳定性。此合金涂层技术方法简便，涂层质量和效率高，成本极其低廉。高温密封材料与密封结构是保证电池堆性能的关键。该项目发明了基于调控热膨胀系数、耐水性以及金属界面润湿性能的SiO₂-CaO-B₂O₃-Al₂O₃微晶玻璃材料组成设计新方法以及柔性玻璃密封件制备技术，开发出SOFC专用玻璃陶瓷密封材料，该密封材料在2500小时的长期稳定性考察中，平均热膨胀系数在11.5-11.8×10-6/K（室温～750℃）之间，表明该密封材料可以解决电池堆组件之间的热膨胀系数匹配问题，而且在SOFC工作温度下具有优异的热稳定性。该技术开发的15片、30片和50片200mm×200mm电池堆在750℃和氢气/空气运行条件下的峰值输出功率分别为1500瓦、3200瓦和3800瓦，低功率运行条件下的最大发电效率分别为55%、52%和51%。这些电池堆进一步与天然气重整器、燃烧器和换热器等高温部件集成，形成独立自热运行的SOFC热电联供系统，系统输出功率4.76 kW，发电效率为36.5%，综合能量利用率达74.6%。成果盈利性：SOFC是清洁、高效的天然气分布式热电联供技术，一次发电效率可以达到50%-60%（传统火力发电技术的电效率一般在24%-35%），综合能量利用率更是高达80%以上，可以应用于家庭热电联供、优质供电电源、楼宇电站和大型固定式电站等，其成功应用对于解决电力供给与环境保护等问题具有重大意义。SOFC膜电极材料主要有钇、铈、钆、镧等稀土元素构成，SOFC热电联供系统的规模化应用也将极大地推动稀土资源在高端零部件和元器件领域的应用。此外，SOFC的产品制造还可带动上下游产业发展，包括材料、电子、制造、制氢、煤气和天然气等产业的发展，提供新的社会经济增长点和就业机会，社会和经济效益显著。成果持续性：该项目执行期间，建立了一支从材料设计优化到工程化应用开发的年轻有活力、具备自主创新能力的高水平SOFC研发团队，不仅在第二代阳极支撑SOFC发电技术工程化开发取得重要进展，而且针对前瞻性的第三代高效低温（低于600℃）SOFC和第四代高强度金属支撑SOFC等进行了卓有成效的探索研究。提出了第三代LSGM薄膜电解质单体电池的一体化结构设计，开发出高效率、高性能LSGM薄膜电解质低温SOFC，钮扣电池在600℃和0.7V下的峰值输出功率为1.2 W/cm²，并进一步实现了LSGM一体化电池的尺寸放大，开发出100*100mm²的LSGM一体化电池，并组装了百瓦级的低温电池堆，在650℃和氢气/空气条件下获得了85-100瓦的功率输出。发展了高强度、高功率的金属支撑一体化电池，采用多孔合金（430L）作为电极催化剂载体有效弥补了高活性催化剂材料电子电导偏低的短板，以Ni-SDC-430L为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co₂O₅-430L为阴极，YSZ为电解质的单电池在600℃时峰值输出功率达到1.2W/cm²。
1800120674 上海 TM911.4 应用技术国内领先电池制造

2 本安型常温水系钠基储能电池 - 摘要

储能是开发太阳能、风能等可再生能源以及实现智能电网的瓶颈技术，也是提高电能质量的重要技术，在国家战略需求布局中对国家能源结构优化、国家电网安全运行起到核心和支柱作用。在中科院、上海市科委节能减排等项目的支持下，围绕储能技术发展现状与趋势，中国科学院上海硅酸盐研究所研制出具有自主产权、用于分布式发电的低成本、安全型水系钠基电池储能系统样机，取得了系列发明创造和创新成果。项目申请中国专利18项，其中授权实用新型1项，发表论文11篇。项目总体达到国际先进、国内领先水平。研制成果创新性：（1）形成国内首个具有完全自主产权的水系钠基储能电池系列技术，初步贯通核心正负电极材料制备、电极设计、模块电池组装和模块检测的工艺技术路线，并研制出工程化样机；（2）提出本安型水系钠基电池储能系统的分布式能源的组网方案，建立国内首个KW级储能系统样机并应用于太阳能分布式能源储能系统中；同时实现本安型水系钠基储能系统在电力企业的实际挂网运行；（3）明确水系钠基电池储能系统应用于分布式储能中的技术经济性能、节能减排效应，建立可行的商业创新模式。成果独占性：本安型水系钠基储能电池作为近几年出现的新型电化学储能电池，比能量相对锂电池、钠硫电池较低，目前实际应用及推广储能规模与锂电池、钠硫电池、钒液流电池存在一定差距；但能够在成本、安全、稳定性三方面同时兼顾且具有显著优势，常温运行，充放电效率高，原材料安全、环保，非常适用于静置型规模电力储能领域应用，是最具发展潜力的规模储能技术。该项目从大容量本安型水系钠基储能电池单体设计的角度出发，贯通了核心正负电极材料制备、电极设计、模块电池组装和模块检测的工艺技术路线，解决了单体电池设计与制备、电池模块与系统设计等关键技术问题，所制备的单体电池循环寿命达到3000次以上，能量效率>85%。1. 电极材料设计与批量制备：锰基氧化物正极材料和磷酸盐类负极材料是目前文献中水系电池研究较多的材料，本安型常温水系钠基储能电池从实际应用角度出发，进一步对正、负电极材料进行掺杂等组分设计，降低合成成本，提出了电极材料采用多球堆积的微球形的微观结构设计，该设计具有较大的比表面积，从而电池具有较高的功率特性和电容，实现电池的预期复合特性。2. 多孔陶瓷结构电极的高粘性物料均匀分散、自动成型和连续制备：基于水系电池的特性，本安型常温水系钠基储能电池采用多孔陶瓷结构电极，通过对正、负电极的尺寸厚度等参数的设计制备，优化电极的正、负极有效配比、填充密度、孔隙率、强度等条件，提高电极的储能密度特性的同时保证电极的一致性，从而通过电极实现电池在充放电工作中，正负极的pH独立控制，防止腐蚀反应，以及实现电极的高堆积能量密度和电极在工作时离子浓度的独立性，抑制电池的水解反应。同时建立粘性粉体的干压成型技术路线，建立粉体自动称量、自动注料、自动成型的工艺路线。设计建立符合电极要求的材料配比、强度、孔隙率的控制技术，制备的极片在重量、强度等条件上具有长循环充放电和电池装配一致性的能力。3．积木化模块设计与组装：该项目独立设计了用于水系钠基电池储能系统样机的独立式、多层积木化的电池成组技术，由多个单体电池成组构成。在多层积木化电池模块结构中，通过一个电池壳体的盖子与另一个电池壳体的底槽的相互嵌套实现电池的集成成组，具有成本低、空间利用率高、安全性高和易于成组安装方便等特点，实现了电池模块样机的示范应用；4. 电池活化与快速检测技术：按照水系钠基电池的特点，该项目设计建立了特殊的活化技术。针对电池的一致性，建立电池在线检测技术，形成了完整的批量化检测系统与标准，实现可批量化在线检测。技术的难点在于，需要通过电池的型式试验项目清单，建立可量化的快速测试（尤其寿命）技术。建立在电池单元组装后可同步进行充放电策略，筛选不合格电池。使得电池通过设计的活化过程，在正常的运行中保持有效性能。成果盈利性：本安型常温水系钠基储能电池产品测算成本1500元/KWh，除铅酸电池外，低于其他电池产品，本安型水系钠基电池循环寿命（现阶段5年）远高于铅酸电池（2-3年），该电池产品具有良好的经济性。通过技术突破和产业提升后，储能产品价格在满足规模除能的基础上，产品成本接近或者低于抽水蓄能，将极大地推动我国储能产业的发展，提高我国储能技术的核心竞争力，产生巨大的社会和经济效益。成果持续性：基于已推出的第一代产品，目前研制团队聚焦于第二代本安型水基（钠）离子电池。关键技术中集中解决两大问题，首先要通过电解质改性升级、电极材料结构和理化性能优化升级，电池结构设计优化，集成成组模块的结构优化等方案，提升电池循环性能、能量效率等，压缩产品成本；其中核心电极材料和电解质对于电池产品容量的提升起到关键作用，尤其对提高电池容量和长循环性能。其次通过电池关键材料的低成本化和稳定性制备，通过工艺设计及路线优化，提高电池部件和电池组的一致性，提高电池材料利用率，降低产品成本。
1800120673 上海 TM912 应用技术国际先进电池制造

3 基于先进能效管理的智能微电网关键技术 - 摘要

随着社会的发展，能源消耗不断增加，可再生能源的开发利用成为各国可持续发展战略的重点。其中，以分布式形式接入的清洁能源成为配电系统中可再生能源的主要形式。微网技术的兴起主要是为了解决分布式电源并网带来的技术和管理上的问题，是分布式供电技术的重要发展方向。由国网天津市电力公司牵头承担的国家863计划课题“基于先进能效管理的智能微电网关键技术研究与示范”，针对微网发展需求，重点研究微电网规划评估、运行控制、接入计量、家庭能效、运维支撑、运营政策等领域关键技术，解决当前新能源高效、经济、可靠利用的技术难题，为能源优化利用提供坚强的技术保障。主要创新点如下：在微电网规划评估研究方面，提出了计及区域综合能效、分布式能源消纳、用户分布式能源自用率等多种目标的区域多微电网协调规划方法，建立了微电网综合性能评价指标体系及量化评估方法，并开发了区域多微电网规划设计与综合性能评价软件，为工程项目前期规划和后期评估提供了理论依据和实践指导。在微电网运行控制研究方面，提出兆瓦级微电网并网/孤岛运行控制技术，研制了兆瓦级混合储能系统，并网/孤岛双模式切换暂态过程时间≤10毫秒，实现了重要负荷不间断供电；建立了基于高精度数值天气预报的光伏网格化预测模型和负荷预测模型，提出了多尺度微电网能源供需预测技术及能量管理策略，提出了楼宇负荷参与电网调峰的主要控制模式，完成了区域分布式光伏网格化预测与调度运行控制系统和基于能效管理的微电网能量优化控制系统开发；提出了区域多微电网动态组网和多能源协调优化控制技术，开发了区域多微电网能量协调优化控制系统。在微电网接入计量研究方面，建立了考虑合同电价、实时电价和竞争电价的计量体系，提出分布式电源双向计量解决方案；提出了基于频率自适应算法的双向计量方法，实现分布式电源畸变、扰动下的电能准确计量，研制了三种微电网双向计量电能表。在微电网家庭能效研究方面，提出了单户家庭的微电网电能消纳策略和基于负荷聚集商的区域家庭的微电网电能消纳策略，确定了微电网与家庭能效管理应用整体组网方案，研制了含分布式电源的家庭用能采集终端；研发了具有家庭微电网能源消纳管理特征的能效管理系统，提高了家庭能效管理节能效率。在微电网运维支撑研究方面，提出了基于直接和间接观测量的微电网关键设备状态评估方法和评分原则，实现了基于状态评估和风险评估的微电网状态检修优化策略；研发了微电网互动服务支撑平台，研制了基于对称加密授权技术的可授权现场服务终端和基于多无线通讯接入技术的区域多微电网智能终端，构建了完整的互动服务支撑技术装备体系。在微电网运营政策研究方面，搭建了基于分布式能源的微电网推广关键影响因素体系，分析了不同类型用户对微电网的需求，建立了不同类型微电网收益计算模型，提出适用于多种典型微电网应用模式的产业政策建议，构建了可推广、可复制、可运营的微电网典型应用模式。
1800120622 天津 TM727 应用技术电力供应

4 基于生物体触电电流的自适应RCD保护技术 - 摘要

剩余电流保护装置（RCD）在我国低压配电网中得到了广泛的应用，对于防止触电伤亡事故以及避免因漏电而引起的电气火灾事故具有非常重要的作用。但是我国目前在线运行的剩余电流保护装置，其动作电流的整定值与生物体触电电流无关，通常是将总剩余电流的有效值作为是否动作的唯一判据。理论研究和大量运行经验表明，这类判据无法有效识别可能对触电者构成生命危险的触电支路电流信号，在动作原理上存在先天不足和缺陷，经常导致误动或拒动现象的发生，大大降低了剩余电流保护装置的可靠性和正确投运率。针对上述问题，在国家自然科学基金和国家电网公司重点专项课题的支持下，由中国农业大学、中国电力科学研究院、新疆农业大学、黑龙江八一农垦大学、河北农业大学等单位组成联合科研团队，经过多年深入研究和探索，设计和构建了生物体触电物理实验平台，确定特定生物体实验对象、触电方式及触电路径，试验获取不同场景生物体触电信号的原始数据波形，积极开展生物体触电暂态信息快速提取与识别方法研究，取得了一批先进的理论研究成果，为我国新一代剩余电流保护装置的研究和开发奠定了坚实的理论和技术基础。主要创新点如下：1.设计和构建了生物体触电物理实验平台，模拟不同场景生物体触电实验，获取批量动/植物触电实验数据，完善生物体触电波形数据。在此基础上，创新性地建立了我国低压电网生物体触电实验波形数据库。2.基于降噪和滤除高次谐波的不同要求，设计了窗函数FIR数字滤波器和基于消除相位延迟的FIR触电信号数字滤波器，可分别用于生物体触电剩余电流保护的整体优化计算模型和生物体触电多端口等值阻抗模型的信号预处理，满足快速动作和高精度滤波的不同需求。3.采用快速傅里叶变换和最小二乘法，对批量实验样本数据进行数值分析和数据拟合，建立了工频条件下，以触电电压和典型体重为输入量，以触电电流为输出量的生物体触电多端口阻抗电路模型，为定量分析和评估生物体触电电流提供了有效的技术手段。4.采用信号统计量方法，分析了生物体不同触电周期剩余电流的均值、标准差、方根幅值等统计特征，掌握了暂态剩余电流的不同统计特征的变化规律，提出了基于统计特征的剩余电流暂态普适特征量的度量方法。5.提出了基于剩余电流幅值突变特征的触电故障时刻检测方法、基于暂态普适特征量与支持向量机的触电故障类型识别方法、以及基于最小二乘支持向量机的触电支路电流分量提取和计算方法。上述三种配套的系列方法，为新一代基于生物体触电电流分量而动作的自适应型剩余电流保护装置的开发提供了可靠的技术方法。6.建立了基于生物体触电电流关键特征和瞬变微增量而动作的自适应剩余电流保护的“幅值-时间”边界特性及综合动作判据，为开发基于生物体触电电流动作的新型剩余电流保护装置，进而为提高剩余电流动作保护装置的选择性、灵敏性和可靠性奠定了良好的基础。所提出的综合边界特性和动作判据，不仅可以自动识别生物体触电进而切除事故电源，也可同时监测和预警电气设备泄漏电流的异常变化。
1800120621 北京 TM771 应用技术电力供应

5 现代配电网健康指数理论与工程实现体系 - 摘要

从基础理论、应用方法、数据平台和示范应用四个方面开展研究，结合我国配电系统的实际情况，建立了配电网的健康指数理论，提出了内嵌专业知识和经验的引导学习方法，开发了统一、全面、可共享的配电网健康指数评估数据平台，提出了基于健康指数理论的现代配电网规划方法与检修策略。主要创新点如下：1.建立了配电网健康指数理论，为解决配电网状态检测和健康预测难题奠定了基础。（1）定义了设备和网络的健康指数及其划分标准，将健康指数理念从单一设备扩展到群体设备和网络；（2）提出了表征健康指数的最小关键特征量集，全面考虑了内外部影响因素，综合反映了安全、可靠、经济、环保多元目标；（3）提出了自下而上的配电设备和自上而下的配电网络健康指数计算方法，建立了融合模糊集理论、证据理论和层次分析法的配电网健康指数计算模型和基于分组logistic回归方法的同类群体设备健康指数评价模型，可实现设备和网络健康的实时评估与预测；（4）提出了随机性和确定性相结合的蒙特卡洛小样本抽样方法，解决了“最大程度逼近量大面广配电设备真实状况所需最小样本”的问题。2. 提出了内嵌专业知识和经验的引导学习方法，开拓了人工智能在“知识资产”传承与管理领域应用的新方法。（1）提出了一种嵌入“知识函数单元”机器学习方法，采用专家知识与经验引导学习，提高了机器学习的速度和精度；（2）提出了融合数据驱动和知识经验的学习范式，解决了开放、动态、随机环境下的多模态非线性分类问题；（3）建立了结合专业知识和经验的自适应改进学习模型，修正传统机器学习算法中的代价函数为知识函数，解决了传统机器学习过程中的欠学习、过学习和泛化能力不高的问题；（4）提出了引导学习的算法架构，采用“单元”模块和“拼图（jigsaw）”方式，便于不同领域专家独立、并行地完成相关任务，从微观到宏观、从定性到定量，全面提升机器学习的效益。3．开发了统一、全面、可共享的配电网健康指数评估数据平台，为配电网有形资产与无形资产的协同管理和知识自动传承提供了有力工具。（1）设计开发了配电设备与网络健康指数计算平台，融合了理论模型评价模块和专家在线综合研讨模块，有机结合了机理分析、数据驱动和专家经验，实现了理论知识和专家经验的获取、沉淀、共享、推理、分析及系统性存储；（2）提出了基于独立分量分析的配电网健康状态信息的有效数据筛选与辨识技术，解决了数据的不确定性、不完整性、模糊性和冗余性问题；（3）编制了配电网健康指数评价规范和数据规范，促进了配电网资产管理向更加科学化、精益化、系统化的方向发展。4．提出了基于健康指数的配电网优化规划方法和综合检修策略，提高了配电网规划、检修技术的科学性、经济性、精准性和实用性。（1）探索了基于健康指数的配电网规划方法，建立了以安全、可靠、经济、绿色为目标的配电网多目标优化规划模型及遗传算法与生成树算法相结合的求解方法，解决了现有规划方法未考虑设备健康状况和规划目标单一的问题；（2）提出了基于全寿命周期健康指数的设备故障率模型及全状态集成法的模型参数求解方法，提高了设备可靠性评价精度；（3）提出了计及健康指数和运行风险的配电网优化检修策略，实现了配电网的精准检修；（4）开发了基于健康指数理论的配电网规划、检修辅助决策系统，实现了健康状态评价与配电网规划、检修的紧密结合。
1800120620 北京 TM715 应用技术工程和技术研究与试验发展

6 锂离子液流电池电极悬浮液的性能与制备技术研究 - 摘要

该项目采用逾渗理论分析电极浆料的团簇导电性问题，初步建立了电极活性颗粒在电极浆料中电子导电网络的统计模型，并计算了电极浆料电子电导率随电极颗粒含量的变化规律。获得了高导电高分散电极浆料的制备方法。锂离子液流电池的电极浆料是同时具有离子传输和电子传导性质的固液两相混合浆料，主要问题是粘度高、导电性差，提高电极浆料的导电性和颗粒分散均匀性是提高电池系统的比容量和倍率性能的主要途径。电池反应器是发生电化学反应的主要场所，其反应腔高度、结构、密封性能等均会影响电池功率密度的发挥。电池反应器中电极浆料的厚度、面积和流速均可根据使用要求进行调节，或采用不同的串、并联结构，电池的功率和容量也可根据使用需求灵活设计。该项目结合电极浆料的粘度、流动性等特点，对集流体、隔膜、反应腔尺寸、密封性、可操作性等内容均进行综合考虑，设计了多种电池反应器。
1800120516 北京 TM912 应用技术电池制造

7 高压电机能效计量技术与检测装置介绍 - 摘要

平台的整体设计主要包括硬件和软件，系统硬件主要部件为数字电源、宽频智能传感器、数字电源串并联控制设备、工业总线控制网络及自动化试验台组成。软件主要依据前述系统对试验控制软件的要求和软件的设计思路，通过对试验、控制系统的抽象化来形成共用的试验软件包，系统平台。电机系统测量不确定度综合评定方法是通过分析电机在试验过程中各个影响量，并根据不同影响量的性质定量地对其开展不确定度评定，综合评定得到扩展不确定度，根据该方法对电机系统测量不确定度进行综合评定，测量不确定度优于5×10-3。
1800120513 湖北 TM306 应用技术工程和技术研究与试验发展

8 全海深高能量密度锂电池 - 摘要

根据全海深载人潜水器设计和建造要求，从材料科学的角度解决锂离子电池应用于全海深环境稳定性与安全可靠性问题。通过对高液压正、负电极的设计与工艺研究，控制电极在电化学过程中的变形量，研制出适用于全海深压力的锂离子电池单体。研发全海深环境下具备监测电压、电流、温度、形变等参数与各项保护功能的电池组管理系统，实现对电池组的智能管理与综合评估。采用充油耐压自平衡电池组结构、耐高液压锂离子电池分选与配组技术、充油热均衡设计、高强度轻质化结构技术、总体优化技术等，完成全海深高能量密度锂电池组的成组与结构设计；从宏观和微观角度深入研究电池能源系统全寿命周期的安全因素，建立深潜器电池能源系统的全寿命周期安全性能科学评估体系与控制策略。最终提供适用于全海深载人潜水器的电池组系统，完成海试验收。
1800120485 湖北 TM912 应用技术电池制造

9 高压大功率SiC材料、器件及其在电力电子变压器中的应用示范 - 摘要

课题以掌握国产6英寸高压碳化硅材料和6.5kV/400A SiC MOSFET模块核心技术，研制全碳化硅电力电子变压器，实现其在柔性变电站中的示范应用为目标，打通基础原材料-核心电力电子器件-高端电力电子装备及示范应用的全产业链条，实现关键原材料及核心元器件的国产化和自主化，构建全创新链的碳化硅研发平台和产业化基地，带动行业快速发展。将开展基于6英寸碳化硅衬底的厚膜外延技术、SiC MOSFET和IGBT器件设计仿真及制备工艺技术、高压大容量碳化硅功率器件和模块封装关键技术、碳化硅器件及模块测试检验全套技术、全SiC器件电力电子变压器研制及其在柔性变电站的示范应用五方面的研究。拟解决碳化硅材料缺陷产生与转化机理、材料缺陷与器件性能耦合机理两个科学问题及五大关键技术问题：①6英寸碳化硅单晶生长、厚膜外延及缺陷控制技术；②碳化硅器件高耐压技术及低界面态栅极氧化层制备技术；③快速开关多芯片并联动态均流技术；④高压高频模块快速开关测试技术；⑤高效紧凑型电力电子变压器主电路。
1800120428 北京 TM41 应用技术电机制造

10 灾害救援用电缆快速架设系统的合作研究 - 摘要

作为生命线工程的重要组成部分，电力系统的正常运行对灾区人民群众的生产生活自救及灾后重建具有重要的意义。架空线路的快速恢复的关键是快速架起支撑高压电缆的电塔，一般情况下电塔的架设需要大型起升设备辅助，需较长架设时间。灾后由于道路桥梁等破坏，大型起升设备无法快速到达现场，因此，无需大型起升设备辅助的灾害救援用电缆快速架设系统必将成为灾后高压输电线路快速恢复的专用设备。引进荷兰STS技术，并进行了优化和改进，产品所有零部件重量均不超过140公斤，与国外的STS项目，具有更高的结构，已经完成了产品设计、样机的加工制造、样机场内实验、第三方的检测等工作，开发了平原型、山地形、河滩型及软基础型4种型式以适应我国复杂多样的地质情况，已经具有了产业化条件。可用于架空线路的快速架设、通讯塔等领域。项目成果简述：（1）灾害救援用电缆快速架设系统中的结构件和工具重量均不大于140公斤，最大长度不超过2.9米，可人工搬运；利用发动机带动液压泵站提供所需的驱动力，无需大型吊车辅助安装，无需电力供应，12～15人5小时内可完成48米快装架空塔的安装。（2）灾害救援用电缆快速架设系统中的快装架空塔采用的标准节，使用圆钢管代替了STS产品采用的角钢形式，增强了架空塔整体抗弯、抗扭和抗压能力；标准节两端面采用法兰盘形式，同时在主弦杆端部安装了锥形导向柱，标准节链接方便、准确、快捷。（3）采用“Y”行抱杆组立架空塔基础塔段（与底座连接的3节标准节），组立快速便捷、过程稳定。（4）在架空塔顶部双侧设计安装了吊架，方便了架空塔绝缘子等的安装；采用组合连接框安装横担等快装架空塔搭载的辅助零部件，对主塔结构适应性强，安装使用方便，连接强度和刚度好。（5）可以采用液压卷扬机起升已安装的快装架空塔段，也可以采用液压油缸起升已安装的快装架空塔段。（6）进口的地锚结构新颖，利用液压振动锤打入方便，连接可靠，利用拉拔器可直观地显示地锚的承载能力，地锚已经实现了国产化。（7）发表学术论文10余篇，撰写研究报告1篇，起草相关标准1部，取得检测合格报告1份。（8）培养硕士3人，工程技术人员36人，组建了快装架空塔加工制造、实验、安装团队1个。
1800120396 黑龙江 TM726.3 应用技术建筑安装业

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