2025年全球电力技术创新与应用报告

技术创新正以前所未有的驱动力推动全球能源革命进程。在“碳中和”愿景与保障能源安全供应的双重驱动下，新型电力系统的建设进程持续加速，各类电力技术不断实现创新突破并投入工程应用。本报告在跟踪分析近年来发电、输电、储能、电氢耦合、电力脱碳、数智化等全球能源互联网六大关键技术领域的最新发展动态的基础上，总结提出2025年各类技术的发展趋势。总体上看，全球电力技术的创新与应用呈现出清洁发电技术加速选代、化石能源发电低碳转型、电网互联互通与灵活性不断提升、能源技术与数智化技术双向赋能的格局。 1.风力发电机组大型化趋势显著，单机规模屡破新高。三一重能研制的全球陆上最大15MW风力发电机组SI-270150成功实现满功率运行，再次刷新全球陆上风电机组运行纪录。由中国东方电气集团研制的全球最大26MW级海上风力发电机组在福建省福清市海上风电产业园下线，该风机采用中速永磁（半直驱）技术路线，轮毂中心设计高度185m，叶轮直径超过310m，扫风面积超过7.7 万m²。 2.光伏发电技术送代加快，单结晶硅电池和钙钛矿叠层电池转换效率再创新高。隆基绿能研发的背接触晶硅异质结太阳电池（HBC）经德国哈梅林太阳能研究所（ISFH）认证，光电转换效率达到27.81%；其研制的晶硅-钙钛矿叠层电池获得美国国家可再生能源实验室（NREL）认证，光电转换效率高达34.85%。 3.特高压输电工程建设获得超高海拔突破，先进输电技术的环境适应性不断增强。全球海拨最高的金上湖北特高压直流工程全线贯通，最高塔位海拔近 4800m；海拨最高川渝特高压交流工程投运，最高塔位海拨4750m。中国国家电网公司依托羊八井高海拔试验基地和中国科学院散裂中子源大科学装置，首次掌握了超高海拔地区的空气间隙、电磁环境、宇宙射线等六大电气物理特性，攻克了超高海拔区域特高压直流工程设计和设备研制缺之准确参数的世界级难题，为全球超高海拨地区特高压直流输电工程提供了技术支撑。 4.主动支撑能力逐渐成为电力电子设备“标配”。全球首套电网侧带超容构网型静止无功发生器（StaticVarGenerator，SVG）在西藏拉萨市11OkV当雄变电站和日喀则市220kV萨嘎变电站建成投运。此技术采用模块化多电平换流器（ModularMultilevelConverter，MMC）与超级电容相结合的拓扑结构，首次在高海拔地区应用超级电容和绝缘栅双极晶体管元器件（InsulatedGate BipolarTransistor，IGBT）。全球最大的新疆克州l300MW/1200MWh构网型储能项目全容量并网。 5．新型储能技术百花齐放，设备及工程的容量、时长安全性不断提升。全球最大钠离子储能项目，中国大唐湖北100MW储能电站一期建成投运。美国最大的Edwards&Sanborn光伏+储能项目位于美国加利福尼亚州克恩（Kern）县，包括总容量875MW的光伏电站和3287MWh电池储能系统，该项自每年可为约23.8方户家庭供电，预计可减少二氧化碳排放32方t。全球最大压缩空气储能专用105MVWV同步电动发电机“储龙105”研制成功。 6.绿色氢基产业逐步进入商业化。丹麦在Ramme启动首家商业化运营的绿色合成氨工厂建设，预计每年将生产5000t绿氨，降低二氧化碳排放8200t。 德国最大PEM电制氢项自-巴斯夫路德维奇港54MW制氢项自投产，每年提供8000t绿氢用于制造化工产品。 7.碳捕集及封存技术加速走向产业化应用。全球首个跨境的独立二氧化碳运输和封存项目一一NorthernLights项目第一阶段投入运营。项目是挪威Longship项自的重要组成部分，年二氧化碳运输和封存能力可达150方t。 8.量子技术在电网中的应用取得突破。由中国南方电网公司联合中科院上海微系统所等单位联合研制的全球首套土800kV特高压直流量子电流传感器通过新产品技术鉴定。该装置解决了传感器在电网强磁高压环境下的非侵入电流测量技术难题。 9.人工智能大模型全面赋能电力行业。中国国家电网在北京发布“电力知识最全、参数规模最大、专业能力最强”的于亿级多模态行业大模型一一光明电力大模型。该模型作为能源电力领域的人工智能“专家”，为电网安全稳定运行、促进新能源消纳、做好供电服务提供“超级大脑”。中国南方电网发布输电人工智能大模型“大瓦特CV”，该模型结合实际应用场景，突破软硬件适配、预训练、模型微调等技术门槛，在输电线路运维数字化转型方面取得突破性进展。 10.电力与气象领域深度融合。中国气象局发布全球中短期预报系统“风清”、临近预报系统“风雷”、全球次季节－季节预测系统“风顺”3个人工智能大模型，为精确把握未来气候系统演变给能源系统带来的不确定性提供新工具。阿里达摩院发布的八观气象大模型在山东电网构建区域高精度天气预报模型并成功预测多次极端天气，新能源发电功率、负荷预测准确率分别提升至96%和98%以上。全球能源互联网发展合作组织发布《全球新能源发电年景预测2025》，开创了在全球范围内实现新能源发电能力年度预测的先河。 摘要2 前言5 发电技术 1.1风电技术2 1.1.1技术现状21.1.2工程动态31.1.3发展趋势12 1.2光伏技术16 1.2.1技术现状161.2.2171.2.3发展趋势22 1.3光热技术26技术现状261.3.2工程动态261.3.3发展趋势32 1.4水电技术35 1.4.1技术现状351.4.2工程动态361.4.3发展趋势40 1.5核电技术42 1.5.1技术现状421.5.2工程动态431.5.3发展趋势47 1.6火电技术50 1.6.1技术现状50 511.6.2工程动态1.6.3发展趋势56 1.7生物质及其他发电技术58 1.7.1技术现状581.7.2工程动态591.7.3发展趋势65 电网技术特高压输电技术 2.1牛70 2.1.1 技术现状7021.2、工程动态71o/2.1.3发展趋势75 77技术现状772.2.2工程动态772.2.3发展趋势84 2.3电力系统运行分析技术87 2.3.1技术现状872.3.2工程动态872.3.33发展趋势93 2.4海缆技术96 2.4.1技术现状96 2.4.2工程动态97 2.4.3发展趋势101 储能技术 储能发展概况106 3.2抽水蓄能技术107 3.2.1技术现状1073.2.2：工程动态1083.2.33发展趋势112 3.3电化学储能技术114 3.3.1技术现状1143.3.2工程动态1173.3.3发展趋势121 3.41技术现状123工程动态1243.4.3+发展趋势128 3.5飞轮储能技术1303.5.1技术现状1303.5.2工程动态1313.5.33发展趋势134 电氢耦合技术 4.1电氢协同模式138 4.2电制氢（氨、醇）技术139 4.2.1技术现状139 4.2.2工程动态141 4.2.3发展趋势145 1474.3储输氢技术 4.3.1技术现状1474.3.2工程动态1484.3.3发展趋势152 4.4氢/氨发电技术153 4.4.1技术现状1534.4.2工程动态1544.4.3发展趋势161 电力脱碳技术 5.1二氧化碳捕集利用与封存165 技术现状165工程动态166$5.1.3发展趋势172 5.2生物质碳捕集与封存174 5.2.1技术现状1745.2.2工程动态1755.2.3发展趋势176 5.3：直接空气捕集178 5.3.1技术现状1785.3.2工程动态1795.3.3发展趋势182 电力数智化技术 6.1采集量测技术186 6.1.1技术现状186 6.1.2：工程动态1866.1.3发展趋势191 6.2通信传输技术194 6.2.1技术现状1946.2.2工程动态1956.2.3发展趋势200 6.3存储计算与应用技术203 6.3.1技术现状2036.3.2工程动态2046.3.3发展趋势210 6.4人工智能技术214 6.4.1。2146.4.22、工程动态21416.4.3发展趋势219 5安全可信技术222 6.5.1技术现状2226.5.2工程动态2226.5.3发展趋势229 结论及展望 7.1发电领域232 7.2输电领域233 7.3储能领域234 7.4电氢耦合领域236 7.5电力脱碳领域237 7.6数智化领域238 发电技术 风电技术 1.1.1技术现状 历经数十年发展，风力发电技术已日臻成熟。 技术方面，一是风机大型化技术不断突破。近年来，陆上风机主流机型从5-6MVWV向10-15MW升级，海上风机进入“20MW+”时代。目前，全球陆上风电机组最大单机容量达到15MW，海上风电机组最大单机容量达到26MW并已下线，最大已并网海上风机的单机容量达到20MW?。二是高海拔深远海环境适应性持续提升。全球海拔最高风电场是西藏八宿县100MW风电场，场址平均海拨5050m，风机机位最高海拨5195m，于2024年10月31日并网发电③。全球离岸距离最远的海上风电场是英国Sofia海上风电场，总装机1.4GW，离岸距离220km。2024年2月底，全亚洲离岸最远、安装数量最多、并网容量最大的海上风电场大彰化1和2并入台湾电网发电。该风电场离岸距离约35-60km，总容量高达900MW。三是源网协调技术日益加强。自1997年构网型技术在国际上被首次提出后，英国、德国、美国、澳大利亚等已相继制定了构网型技术标准。构网型风机拥有更强的有功和无功调节能力，可以主动感知电网扰动，主动响应和主动支撑，克服新能源大规模并网带来的电力系统电压与频率稳定性问题，提高当地电网的供电质量。2024年1月，中国首个首个商业化构网型风电项目并网发电。该项目共安装5台金风科技GWH191-6.0MW机组?。2024年5月10日，全球最大容量构网型10MW级风电机组下线。中国国网电力科学研究院（南瑞集团）发布的《构网型技术白皮书2024》显示，构网型风机能够在弱电网环境下实现新能源场站与电网的耦合稳定性，并网点短路比技术边界可由1.5-1.8下探至1.2，机组仍能保持稳定运行0。 经济性方面，风电是当前最具竞争力的新能源，发电成本近年来大幅下降。2010年至2024年间，全球陆上风电平均度电成本从11.3美分/kWh降为3.4美分/kWh；全球海上风电平均度电成本从20.8美分/kWh降为7.9美分/kWh²。2024年，全球陆上风电初投资成本约为1041美元/kW，全球海上风电初投资戊本约为2852美元/kW。全球能源互联网发展合作组织（GEIDCO）统计了中国近年来风电工程投资情况。2024年，中国陆上风电初投资成本约为3500元/kW（约500美元/kW），比全球平均水平低约52%。 1.1.2工程动态 全球已并网的陆上风电机组最大单机容量达到15MW。2024年11月16日，三一重能研制的全球陆上最大15MW风电机组SI-270150成功实现满功率运行，再次刷新全球陆上风电机组运行纪录。风机设计寿命延长至25~30年，风轮直径270m，可覆盖中高风速多种应用场景。2023年，三一重能、明阳智能远景能源、中船海装、运达股份等多家整机商均已实现1OMWV以上陆上风电机组的下线。此类大容量陆上风电机型适用于中国“三北”及沙戈荒等适宜基地化开发的地区。 全球已并网的海上风电机组最大单机容量达到20MW，已下线的海上风电机组最大单机容量达到26MW。2024年9月26日，由明阳智能研制的全球单机容量最大、风轮直径最大的海上风电机组MySE18.X-20MW成功并网发电，该机组具有“模块化、轻量化、高效率、高可靠”白的特点，采用柔性功率设计，最大功率可达20MW，风轮直径可覆盖260-292m。10月12日，由中国东方电气集团研制的全球单机容量最大的26MVWV级海上风力发电机组在