嵌入式光纤微探头超精密激光干涉仪

激光干涉测量仪器在光刻机等高端装备集成、纳米传感器计量校准以及新材料特性表征等领域有广泛应用。作为激光干涉测量仪器发展的新方向,与传统激光干涉仪相比,微探头传感器式激光干涉仪测头集成度极高、体积极小,易嵌入实验装置或精密装备中,在狭小空间中执行测量任务；测头与主机仅通过单根光纤连接，装调便捷且不引入热污染,易达成超精密测量目标。 微探头传感器式激光干涉仪在航空装备领域、高端测量装备领域、精密计量测试领域、光刻领域等具备广泛应用,支撑装备制造中的传感式超精密测量需求,为我国高端光刻机研发提供嵌入式在线测量手段,为纳米计量测试提供核心仪器。在高端测量装备领域,可以用于光学轮廓仪等测量装备的嵌入式运动位姿监控,精准监测并控制内部器件运动是保证测量装备精度的重要环节;在精密计量测试领域,可以用于压电型声发射传感器的计量特性表征和光纤水听器声压灵敏度校准等,能够将校准结果溯源至激光波长,有效缩短溯源链、提高校准的不确定度水平;在光刻领域,可以用于光刻掩模板滑移监测和光刻掩模板形变测量,满足光刻机的嵌入式动态测量需求，提高光刻精度。

哈尔滨工业大学仪器学院胡鹏程教授团队

高性能伺服电机与控制关键技术

本项目研制出的高性能伺服电机及驱动器,在高功率密度伺服电机设计、协同精密控制、多维扰动抑制、末端振动抑制等核心技术方面取得了创新突破,经院士领衔的专家组鉴定达到“国际领先”水平。 项目研发出国内首套600公斤级以上的工业机器人专用伺服系统,平均无故障工作时间达到15000小时以上。该项目取得授权中国发明专利49项,日本、美国发明专利各1项,技术成果获首届创新珠海科学技术特等奖、第二届全国机械工业设计创新大赛银奖、2020年中国专利优秀奖、2018年和2021年两届德国纽伦堡国际发明金奖等荣誉。本项目研制的高性能伺服电机及驱动器已形成系列化产品,伺服系统过载能力3.5倍,最高转速达6500rpm，伺服电机齿槽转矩<1%额定转矩，空载 10rpm低速运行时速度波动<1rpm，替代国外品牌广泛应用于机器人、机床等高端装备领域。在机器人领域,格力伺服系统已批量应用于ABB集团,成为其引入的首家中国品牌,且在埃夫特、新松、新时达、卡诺普等国内众多知名机器人企业实现批量应用;在数控机床领域,已应用至固高、佳铁等企业,在金属模具加工的雕铣机床通过测试与加工验证。项目实现了高端装备用伺服系统的国产化,引领了行业技术进步和产业升级。

珠海格力电器股份有限公司

新能源汽车动力电池系统主动管理关键技术及全气候应用

项目针对新能源汽车电池全气候电量跳变、容量跳水和里程缩水等技术难题,提出了运行大数据和电化学机理融合的电池行为建模和寿命预测方法,建立了系统级多状态协同估计策略,发明了低温极速加热方法及系统,形成了电池系统主动管理技术体系,实现了电池由“被动用”向“主动管”的重大跨越。项目拥有完全知识产权,研究成果被多个头部企业成功应用,推动了我国新能源汽车电池系统的整体技术进步。 本项目聚焦新能源汽车电池系统及全气候应用难题，突破了全体系锂离子电池电量估计、健康状态估计等一系列关键技术,并研制了系列化电池管理系统、自加热电池系统、大数据应用软件平台,授权国家发明专利50多件(含美国专利)、软著登记9项,出版电池管理中英文学术专著4部,拥有完全自主知识产权。科技成果鉴定委员会一致认为:“该项目拥有完全知识产权,整体技术处于国际领先水平,推动了我国新能源汽车电池系统的整体技术进步。”在中国电工技术学会的支持下,项目成果在北汽、一汽、潍柴动力、华为等企业得到成功应用,近3年累计装车销售突破10万辆新能源汽车。此外,项目成果还可广泛应用于电化学储能、电动载运等多个领域,全面提升动力/储能电池系统的能效品质。

北京理工大学

风电快速调频控制理论与关键技术及规模化应用

该项目践行“碳中和”国家重大战略，取得了集理论、技术、装备及标准于一体的具有自主知识产权的创新性成果,创立风机快速调频能力定量评估方法,发明了基于卡尔曼滤波与曲线重构的惯量控制技术,提出了基于多变量熵值加权的风电场一次调频控制方法,优化了多机调频指令分配,首次研制了具备快速频率响应功能的风电三大核心装备:风电场能量动态评估与管理系统、一次调频主控系统、快速惯量响应变流器系统。 项目研制的具备快速调频功能的风电机组及风电场能量管理系统等产品出口至欧美俄等多国，打破国外垄断，已在我国31个省1000余座风电场3万余台风电机组规模化应用,市场占有率超42%,并出口至全球6大洲、欧美日等20余国,经济和社会效益显著。产品及系统应用于云南新天建水公司依棵树、七棵树、巨鹿薄庄等23座风电场,调频响应满足云南电网技术要求且调频成本降低2%、为京津冀提供73亿度/年的清洁电能,为北京绿色冬奥提供有力支撑。未来快速调频技术及系列产品还可应用于光伏、储能、直流输电等装备,支撑更高比例新能源发电开发与利用。

华中科技大学

磁约束核聚变超导磁体关键技术及应用

超导磁体系统是聚变堆获取强磁场，实现兆安级、上亿度等离子体复杂位形精确控制，进而发生聚变反应的核心系统,载流达万安级,储能达GJ级,在聚变运行环境下面临强磁耦合、临界特性退化等科学技术问题,超导磁体长期稳定运行是聚变工程领域最具挑战性难题之一。项目组创新地提出了聚变堆运行环境下高场超导磁体的设计及分析方法,解决了磁体稳定运行难题,掌握了纳欧级低温超导接头、高剪切强度低温绝缘、万安级大型超导磁体成型工艺等一系列超导磁体关键技术。 依托本项目超导磁体关键技术，为国际热核聚变装置 ITER研制完成极向场超导磁体 PF6 研制，并批量提供31套超导磁体馈线设备及18套校正场超导磁体；向欧洲聚变能研究中心提供整套极向场超导磁体;向俄罗斯NICA大科学装置输出18套12 kA和18套6 KA高温超导电流引线成套系统;向美国聚变国家实验室提供成套馈线设备。实现了磁体关键技术由国内走向国外,对推动我国磁约束国家战略发展具有重大作用。技术团队为中车集团完成磁悬浮车载超导磁体系统研制,70A运行电流时达到10mm稳定悬浮间隙,解决了磁悬浮车载超导磁体悬浮力波动和悬浮间隙控制等难题,相关技术可应用于未来高速磁浮列车研制和超导磁悬浮示范线建设中。

中国科学院合肥物质科学研究院