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2018年国家技术发明奖提名公示
 
 
 
[ 作者:佚名    来源:本站原创    点击数:144    更新时间:2018-1-9 13:40:56 ]
 

2018年国家技术发明奖提名公示

 

根据国家科学技术奖励工作办公室《关于2018年度国家科学技术奖提名工作的通知》(国科奖字〔201744号)要求,现对中车株洲电力机车有限公司杨颖、阮殿波、刘友梅、范晓云、张彦林、陈中杰等6位主要完成人共同申报的国家技术发明奖项目情况进行公示。公示内容如下:

一、项目名称:全程无网储能式城市轨道交通系统关键技术及应用

二、提名者及提名意见

1、提名者:詹天佑科学技术发展基金会

2、提名意见:

我单位认真审阅了项目推荐书及附件材料,确认材料真实有效。

该项目全球首创了全程无网储能式城市地面轨道交通系统,建立了储能式城市轨道交通系统的标准体系;与有网受流方式相比,储能式轨道车辆再生制动能量循环利用率大于85%,牵引能耗降低30%;突破了国外对大容量炭基双电层超级电容的技术封锁,发明并研制了全球最大容量、循环充放电寿命高达100万次的3V/12000F动力型炭基双电层超级电容器;发明了储能式轨道车辆牵引控制方法和最低能量运行控制方法,发明了主动均衡方法和全球最大的均衡电路;研制了轨道交通车用最大功率充电装置和受电器,静态下30s内可输出2400A电流,充电功率高达2MW以上。

该项目已获得授权发明专利35项(其中:中国专利金奖2项),实用新型专利38项,外观设计专利6项,发表学术论文29篇,专著1本,编制标准规范21项。

目前,该型产品已应用于广州、淮安、武汉、深圳等城市,累计获得市场订单15.66亿元,近三年累计实现销售收入10.47亿元,有力拉动了电器、材料、储能器件等多个相关产业的技术发展;开启了地面轨道交通车辆无接触网时代,实现了储能式城市轨道交通技术的颠覆性创新,引领了现代有轨电车的升级换代,完善了我国城市轨道交通行业的产品谱系,为我国城市轨道交通装备技术发展、市民出行提供了重要支撑。同时,进一步提升了中国轨道装备制造业在国际上的地位和市场竞争力,为国家“一带一路”战略的有力实施提供了技术支撑。

 

提名该项目为国家技术发明等奖。

            

 


三、项目简介

地下轨道交通运能大,造价高(610亿元/公里),建设周期长(46),运营成本高。地面轨道交通造价约1亿元/公里,建设周期仅12 年,填补了公交车与地铁间的运量空白,已成为城市公共交通中小运量线路的首选模式。目前,全球已有60多个国家240多个城市拥有地面轨道交通,欧美发达国家占比超60%,而我国占比不足5%。当前,我国正迅猛发展地面轨道交通,预计到2020年将建成线路里程约1000公里,规划总里程超6000公里,市场空间巨大。

地面轨道电车于19世纪80年代由西门子发明,依靠架空电网提供电能、轨道提供回流,不仅破坏城市景观,增加沿线土地占用,轨道泄漏的杂散电流还对地下管线和建筑基础的金属物带来严重的电腐蚀。架空电网供电方式传输损耗大、车辆制动能量再生利用低(<30%),多余制动能量只能通过车载制动电阻耗散转化为热能排放到大气中,运营电能消耗较高。

当前,我国正大力推进新型城镇化和绿色生态建设,急需发展城市地面轨道交通系统。为打破一百多年来地面轨道交通有网供电方式的束缚,本项目历时七年攻关,创新采用车载储能方式取消车站间架空电网,利用停站乘客上下的短暂时间实现地-车间十秒级闪速充电,彻底消除了架空电网带来的负面影响,2014年在全球率先推出这种全程无网新型轨道交通模式。目前,国内已开通运营了四条这种全程无网的有轨电车线路,新规划线路中超六成项目选用了该模式。西门子承建的卡塔尔多哈项目也采用了这种全程无网储能模式,但尚未运营,我国已成为该领域名副其实的技术领跑者。本项目主要发明点如下:

1、发明了储能式车辆牵引控制方法和最低能量运行控制方法,与有网方式相比实现了车辆再生制动能量循环利用率大于85%、牵引能耗降低30%;针对车辆储电、输电和充电等方面进行一体化系统设计,全球率先建立起一整套覆盖车辆、供电、运营、检修的全程无网运营模式的标准体系;

2、首次研制出MW级车载储能电源、载客量大于300/列、续航里程3公里以上的储能式轻轨车和有轨电车,发明了利用客室空调废气直接冷却储能电源的无功耗方法,满足了超级电容器10年使用寿命的严酷要求;

3、研制出2MW高功率充电装置,发明了快速充电的控制方法;发明了超级电容主动均衡方法,研制出全球最大的30A主动均衡电路和2400A静态受电器;

4、全球首创大容量动力型炭基双电层超级电容器及其制造方法,批量研制出全球最大容量3V/12000F、充放电循环寿命高达100万次的动力型炭基双电层超级电容器。

本项目研制的储能式现代有轨电车和动力型炭基双电层超级电容器,经各自领域中国工程院院士主持的科技成果鉴定,均达到国际领先水平。获得授权发明专利35项(其中:中国专利金奖2项),发表学术论文29篇,专著1本,编制标准规范21项。累计获得订单15.66亿元,实现销售10.47亿元,取得了显著的经济和社会效益。

  


四、客观评价

序号

第三方评价单位

主要评价意见

1.        

中国创新设计产业战略联盟

“储能式轨道交通绿色设计”荣获2017年“中国好设计十大金奖”

排序第三,并由人大常委会原副委员长、两院院士路甬祥亲临颁奖。

评奖标准:面向中国制造服务主战场,重点聚集国家重大专项、国计民生重要工程,旨在引领提升中国制造服务的国际竞争力、可持续发展能力和引领全球设计制造服务的能力。

颁奖词:储能式轨道交通绿色设计,创造性地将超级电容这种新型绿色储能器件与轨道交通车辆及文化品牌等进行整合设计运用,将其集成运用到现代有轨电车、轻轨车上,全球首创了全程无网运营,实现了绿色节能和环境美好的双重目标。储能式轨道交通绿色设计,实现了从“车辆设计”到“系统设计”,从“中国制造”到“中国智造”的转变,使我国成为世界上该领域的技术领跑者,开启了地面轨道交通无网供电的新时代。

2.        

湖南省机械工业协会

2015 8月,由中国工程院丁荣军院士组成的专家组对“储能式现代有轨电车”进行了科技成果鉴定,意见如下:(1) 全球首个成功研制并商业运营的以纯超级电容储能的100%低地板有轨电车。(2)构建了完整的超级电容管理系统,车辆制动能量回收率大于85%,平均能耗低于3kWh/车公里,较传统模式节能30%以上。(3)研发了高能效比的变频空调技术,比常规的定频空调能效比提高30%以上。(4)攻克了传统轨道车辆架空接触网影响景观的技术难题,是“绿色环保”、“环境友好”型交通方式。并一致认定该成果技术达到国际领先水平。

3.        

浙江省技术市场促进会与宁波市高智科技评估中心

2015 9 月,由中国工程院杨裕生院士组成的专家组对“3V/12000F石墨烯/活性炭复合电极超级电容器”进行了科技成果鉴定,意见如下:(1)采用一步炭化-KOH工艺及氢气还原去官能团技术制备了活化石墨烯/活性炭复合储能材料;采用超高速剪切分散技术、碳薄膜成型技术、低温固化碾压技术制备高效储能效率的高密度电极;开发了添加冠醚型气泡乳化剂的SBP/AN电解液,提高了单体的电化学窗口,解决了产气的难题;采用动态压力调节结构保证产品的高安全性和长寿命。(2)项目开发的12000F单体的额定电压达到3V,能量密度达到11.65Wh/kg,功率密度达到19.01Wh/kg。并一致认为该项目成果达到国际领先水平, 产业化基础好。

4.        

中国中车股份有限公司

2016 10 月,由同济大学郭其一教授组成的专家组对新型有轨电车储能电源进行了科技成果鉴定,一致认为该项目的完成填补了国内、国际大功率双电层超级电容集成与运用技术的空白,该成果的关键技术和指标居国际领先水平。

5.        

西南交通大学牵引动力国家重点实验室

项目车辆动力学性能试验结果:拖车、动车的运行稳定指标符合大纲要求,符合70km/h速度级安全运行的要求。拖车、动车的运行平稳性、舒适度指标均为优级,符合大纲要求。舒适度指标符合大纲要求。拖车、动车的转向架未出现横向失稳现象。

6.        

原铁道部产品质量监督检验中心

EC316型储能电源进行了一般检查、绝缘电阻的测量、噪声测试、高温试验、交变湿热试验、防护等级试验、振动和冲击试验(1B级)和电磁兼容试验等试验,试验结论:所检项目符合GB4208-2008IEC61373:2010EN50121-3-2006IOS3095:2005GB/T2423.4-2008及委托方提供的试验大纲要求。

7.        

信息产业化学物理电源产品质量监督检验中心

针对超级电容器(3V/12000F),对质量、静电容量、内阻、质量能量密度、质量功率密度、循环寿命等6个项点进行了实测,全部符合评判标准要求。

8.        

北方汽车质量监督检验鉴定试验所

针对3V/12000超级电容器单体,进行了加热、短路、穿刺、挤压、跌落、温度循环、海水浸泡等7项试验,全部符合评判标准要求

9.        

湖南省科技信息研究所

针对该项目进行的科技查新,结论是国内外未见与该查新项目上述综合技术特点相同的“储能式现代有轨电车”的文献报道。

 

五、推广应用情况

截止2017 12月底, 全程无网储能式城市轨道交通系统已投入运用68列,分别在广州、淮安、深圳、武汉等4个城市得到应用,已累计运营里程538万公里,运输旅客达到2510万人次;其中仅广州、淮安2个城市运用方已累计实现新增销售额7578万元,新增利润2748万元。

项目的成功研制实现了储能式城市轨道交通技术的颠覆性创新,引领了现代有轨电车的升级换代,完善了我国城市轨道交通行业的产品谱系,为我国城市轨道交通装备技术发展、市民出行提供了重要支撑。同时,进一步提升了中国轨道装备制造业在国际上的地位和市场竞争力,为国家“一带一路”战略的有力实施提供了技术支撑。

六、主要知识产权证明目录

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统

中国

ZL201410391913.0

2016.09.14

2238893

南车株洲电力机车有限公司

陈中杰、刘友梅、杨颖等

授权

发明专利

一种用于储能式车辆的受电控制方法

中国

ZL201310351687.9

2015.12.9

1873900

南车株洲电力机车有限公司

刘友梅、杨颖、陈中杰等

授权

发明专利

一种活性石墨烯/活性炭复合电极片的制备方法

中国

ZL201510974202.0

2017.06.13

2517733

宁波中车新能源科技有限公司

阮殿波等

授权

发明专利

一种轨道交通车辆及储能电源

中国

ZL201310375553.0

2016.01.13

1918958

南车株洲电力机车有限公司

张彦林等

授权

发明专利

储能电源放电装置

中国

ZL201310375472.0

2016.01.13

1919155

南车株洲电力机车有限公司

刘友梅、杨颖、陈中杰等

授权

发明专利

一种储能电源的冷却控制方法、冷却控制装置及冷却系统

中国

ZL201310384103.8

2015.10.21

1817541

南车株洲电力机车有限公司

张彦林、陈中杰等

授权

发明专利

储能系统电压均衡的控制方法、系统及电压均衡模组

中国

ZL201410704771.9

2017.01.25

2359163

中车株洲电力机车有限公司

张彦林等

 

授权

发明专利

一种承载静态大电流的受电弓及其弓头

中国

ZL201310278785.4

2016.08.24

2211765

南车株洲电力机车有限公司

李军、粟谦等

授权

发明专利

超级电容器的制造方法

中国

ZL201310157526.6

2015.10.07

1810180

宁波南车新能源科技有限公司

阮殿波 等

授权

发明专利

一种应用于双电层电容器的夹心复合碳电极材料

中国

ZL201510747213.5

2016.08.24

2195107

宁波中车新能源科技有限公司

阮殿波 等

授权

七、主要完成人情况

1、杨颖(中车株洲电力机车有限公司)

全面主持全程无网储能式城市轨道交通系统研发工作;组织完成系统总体技术方案、车辆及充电系统研制,参与完成了轨道交通超级电容标准制订等工作,推动了储能式城市轨道交通系统示范应用及推广。对本项目技术发明第1234具有创造性贡献,在该项目研发工作中投入工作量占本人工作总量80%。

2、阮殿波(宁波中车新能源科技有限公司)

主持完成超级电容器单体的设计、制造、测试等工作;牵头炭材料及其复合材料在超级电容器单体中的研发应用;组织了轨道交通超级电容标准的编制;为技术规范的确定和技术标准体系的构建做出了贡献。对本项目技术发明第14点具有创造性贡献,在该项目研发工作中投入工作量占本人工作总量80%。

3、刘友梅(中车株洲电力机车有限公司)

主持了全程无网储能式城市轨道交通系统的总策划和顶层设计,以及设计、制造及试验技术平台的构建,推动了储能式轨道交通系统的示范应用及推广。对本项目技术发明第123点具有创造性贡献,在该项目研发工作中投入工作量占本人工作总量70%。

4、范晓云(广州有轨电车有限责任公司)

参与完成全程无网储能式城市轨道交通车辆的设计、制造、试验及运营等工作;全面负责系统工程设计,整合供电等各专业并结合运营需求完善系统;组织车辆日常维护维修,制定架大修标准;为项目的技术推进和车辆的推广应用做出重要贡献。对本项目技术发明第123点具有创造性贡献,在该项目研发工作中投入工作量占本人工作总量70%。

5张彦林(中车株洲电力机车有限公司)

主持完成了车载储能电源及其配套的超级电容管理系统和超级电容模组的研制工作,以及与车辆配套的地面充电系统研制工作。对本项目技术发明第23点具有创造性贡献,在该项目研发工作中投入工作量占本人工作总量65%。

6陈中杰中车株洲电力机车有限公司

主要参与全程无网储能式城市轨道交通系统研发工作;完成车辆总体技术方案、车辆研制等工作。本人对本项目科技创新第12点具有创造性贡献,在该项目研发工作中投入工作量占本人工作总量70%。

八、完成人合作关系说明

12011年至2014年期间,杨颖、刘友梅、陈中杰以共同知识产权的形式,申请了发明专利“一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统”,并获得授权。

22011年至2015年期间,杨颖、刘友梅、陈中杰以共同知识产权的形式,申请了发明专利“一种用于储能式车辆的受电控制方法”,并获得授权。

32011年至2016年期间,杨颖、刘友梅、陈中杰以共同知识产权的形式,申请了发明专利“储能电源放电装置”,并获得授权。

42011年至2014年期间,张彦林、陈中杰以共同知识产权的形式,申请了发明专利“一种储能电源的冷却控制方法、冷却控制装置及冷却系统”,并获得授权。

52011年至2012年期间,杨颖、陈中杰以论文合著的形式,共同发表了论文“储能式电力牵引轻轨交通的研发”

62013年,范晓云、陈中杰以共同开展设计评审的形式对“储能式现代有轨电车设计方案”进行了审查。

72013年至2014年期间,杨颖、阮殿波、刘友梅、张彦林、陈中杰以产业合作的形式开展了电力牵引储能电源系统集成研究。

 

公示时间为201818日至115日。

若对以上公示内容有异议,请于201711517.30点前以书面形式向詹天佑科学技术发展基金会提出(联系电话:010-51842171)。

 

                                     詹天佑科学技术发展基金会

                                                               201717

 

 
 
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