近日,贵州省人民政府印发《关于2022年度贵州省科学技术奖励的决定》,对为贵州省科技事业进步和经济社会高质量发展作出突出贡献的科技工作者及组织给予奖励。其中,由南方电网贵州电网公司牵头的“电网抵御凝冻灾害融冰关键技术及其应用”获贵州省技术发明一等奖。
电网凝冻灾害防御是世界性技术难题,关系到国民经济发展和能源战略安全。2008年初,特大凝冻灾害席卷我国南方地区,造成南方17省区大面积停电,经济损失上千亿元。作为受灾最为严重的省级电网——南方电网贵州电网公司,自此全面启动科技防冰抗冰技术攻关,率先建立起高效、安全的大电网防冰体系,为我省经济社会发展提供了坚强的电力能源支撑,确保国家“西电东送”能源通道安全。
应对冰灾挑战 保障电力安全供应
低温凝冻作为电网冬季的主要威胁,轻则导致线路跳闸,重则造成输电线路断线、倒塔甚至引发大面积停电。在2008年初发生的大范围低温凝冻灾害中,我省由于特殊的地理气候条件,受灾最为严重,累计造成50个县市停电,1817万人生活受到严重影响。随着电网规模的不断扩大和极端天气频发多发,如何高效、可控、安全、精准地除冰,以抵御大规模低温凝冻灾害对电网侵袭?是国内外长期共同重点研究的科学难题。
2022年11月末,冷空气自东北向西南影响贵州省,造成剧烈降温,并伴有冻雨。此次寒潮天气范围广、降温幅度大,完全可以称之为“速冻”。为确保人民群众温暖度冬,南方电网贵州电网公司积极应对,将寒潮蓝色预警升级为黄色预警,并通过大数据、防冰预警监测、融冰装置等手段,逐步形成防冰有效、除冰迅速的科技防冰体系,全力应对冬季低温雨雪凝冻天气对电网造成的影响,保障电网运行平稳,电力可靠供应。
南方电网贵州电网公司用心用情解决群众用电问题,守护每一个寒冬,温暖而又坚强地为群众提供用电保障。
攻克关键技术 护航能源动脉安全
据南方电网防冰减灾联合实验室主任曾华荣介绍,电网抵御凝冻灾害有四大难题必须解决,首先是输电线路覆冰看得见、测得准的难题;其次是导线融冰安全可控的难题;第三是地线融冰和防雷技术矛盾难题;第四是融冰装置本身可靠检测难题。
为了解决这些难题,在国家科技支撑计划、南方电网重大科技专项等项目的支持下,由南方电网贵州电网公司牵头,联合南方电网科学研究院、高等院校、设备制造厂等多家单位,历经10余年持续攻关,解决了困扰导线、地线可控融冰的四大关键科学技术难题,实现了从被动除冰向主动防冰的转变:
——山区输电线路覆冰精准监测技术:通过修正山区大高差、大档距输电线路覆冰厚度计算模型和发明输电线路抗凝冻图像监测技术,实现了电网覆冰状态实时准确感知,建成覆盖南方电网冰区的实时监测体系,为电网融冰提供了决策依据。
——电流精准可控直流融冰技术及系列装置:通过发明晶闸管和柔性换流器两代直流融冰技术,形成了我国系列直流融冰装置国家、行业标准和典型设计,解决了传统融冰电流不可控难题,成为直流融冰装置的标准型式。
——地线和光纤复合地线融冰方法与导地线连接技术:通过研制间隙可调地线绝缘子、光纤绝缘接续装置和专用隔离刀闸等系列关键设备,满足冬季融冰、夏季防雷和可靠通信的多重技术要求,解决了地线和光纤复合地线无法实施融冰的技术难题。
——直流融冰装置等效试验技术:通过研究揭示了直流融冰装置运行工况等效机理,发明了直流融冰装置开路试验、零功率试验方法和试验控制技术,解决了现场验收和预防性试验难题,成为国家标准规定的直流融冰工程验收和非冰期融冰功能验证依据。
基于这些技术,南方电网贵州电网公司在融冰领域逐步形成了自主知识产权体系:累计获国家授权发明专利48项,美国专利2项;出版国内外首部融冰专著,主持制定国家标准3项、行业标准1项,填补了融冰技术领域空白。同时,公司建成了国际首个晶闸管直流融冰装置示范工程和国际首个MMC直流融冰装置示范工程,开创了电力电子技术新的应用领域,引领融冰技术创新发展方向。研究成果相继在贵州、云南等15个省(市)大规模推广应用,占全国易覆冰区的70%,电网实现了由过去“看不清”“融不掉”“融不全”“检验难”向“测得准”“融得掉”“融得全”“靠得住”转变,先后成功抵御2011年以来的多轮大范围低温凝冻灾害侵袭。下一步,南方电网贵州电网公司将持续加强电网防灾抗灾的各项技术研究,不断攻克技术难题,借力高科技,为电网建设提供可靠支撑,为国家经济建设提供强力保障。
研究不止步 创新中不断前行
近日,贵安新区气温持续攀升,用电负荷增大,给电力供应带来考验。为确保迎峰度夏期间电网安全可靠运行,南方电网贵州贵安供电局带电作业班与配网班采取带电作业方式,在10千伏昆羊线二大队支线11号杆处进行分支线引流线断、接作业及新建变压器工作。
“夏季是用电高峰期,为保障新区供电可靠性,我们大力推进不停电作业,不断拓展作业种类,努力实现客户停电‘零感知’。”该局带电作业班班长王师国说。
今年以来,贵安供电局开展不停电作业170余次,作业量较往年提升60%以上,减少用户平均停电时间4.6小时,多供电量达19.8万千瓦时。
像这样的保护群众用电安全、护航百姓生产生活的事例还有很多。去年疫情防控期间,南方电网贵州电网公司用最快速度、最大力度,全力以赴做好电网保障、供电保障、物资保障及用电保障,确保疫情防控期间的重点场所和民生用电,坚决打赢贵阳疫情防控攻坚战。
经济要发展,电力要先行。贵州正在围绕“四新”主攻“四化”,推动高质量发展,南方电网贵州电网公司充分发挥中央企业和基础行业的“排头兵”作用,主动作为、积极行动,加快电网建设,打造安全、可靠、绿色、高效、智能的现代化电网,提升供电能力和服务水平,为贵州现代化建设贡献“南网力量”。
在毕节市大方县理化乡,成千上万的光伏板“追光逐日”,清洁电力正源源不断地从这里输入到毕节供电局500千伏奢香变电站。随后,再经去年底建成的500千伏奢鸭甲线这条“大动脉”,输送到千家万户。这是贵州省内电力配置实现资源优化的一个缩影。
截至今年6月底,贵州省新能源装机规模突破2181万千瓦,到2025年,将实现新能源装机规模4200万千瓦,占比达35%以上。随着以新能源为主体的新型电力系统上升为国家重大战略,新能源的大规模建设与投产,将对电网安全运行和清洁能源消纳带来巨大挑战。这是因为新能源本身具有间歇性、波动性及随机性特质,将使电网安全经济调度以及系统精准规划工作变得日益困难;而另一方面,低温凝冻天气也会对风机和光伏设备的发电出力造成影响,威胁能源供应的稳定运行。
面对新时代、新挑战,南方电网贵州电网公司防冰团队不满足现有成绩,以更加昂扬的斗志投身于“精细化监测与预测预报”“输变电装备覆冰的非干预式防御技术研究”等新型电力系统防冰减灾科研攻关中,持续深入开展极端天气下应急支撑技术研究和开发,加快关键技术从理论研究到实际工程应用的落地推广。
“十四五”期间,南方电网贵州电网公司还将建设数字孪生电网,打通源、网、荷、储各环节,提升输、变、配各环节数字化、智能化水平,确保清洁能源输送“血管”的畅通,为“碳达峰、碳中和”目标实现提供坚强的电力保障。