云南電網(wǎng)公司十年超導(dǎo)探索開啟電網(wǎng)升級之門

2013-12-04 15:33:11 南方電網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

●云南昆明普吉變電站35千伏超導(dǎo)電纜從2004年掛網(wǎng)至2012年8月，共送電8 62074億千瓦時，是目前世界上運行時間最長、輸送電量最多的超導(dǎo)電纜。●2007年，35千伏超導(dǎo)限流器在昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行，這是當(dāng)年掛網(wǎng)

●云南昆明普吉變電站35千伏超導(dǎo)電纜從2004年掛網(wǎng)至2012年8月，共送電8.62074億千瓦時，是目前世界上運行時間最長、輸送電量最多的超導(dǎo)電纜。

●2007年，35千伏超導(dǎo)限流器在昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行，這是當(dāng)年掛網(wǎng)運行的世界上電壓等級最高、容量最大的超導(dǎo)限流器。

●今年起，南方電網(wǎng)公司在云南建設(shè)具備科研技術(shù)、掛網(wǎng)試驗、人才儲備等綜合條件的超導(dǎo)實驗室。

今年，南方電網(wǎng)公司在云南啟動一體化綜合性超導(dǎo)實驗平臺建設(shè)，各項工作正穩(wěn)步推進，目前超導(dǎo)技術(shù)在輸電、安全、儲能三大領(lǐng)域中的作用和定位日漸清晰。

從十年前起，云南電網(wǎng)公司已經(jīng)邁開了探索超導(dǎo)技術(shù)的腳步。近期，由云南昆明供電局普吉變電站實施國家863計劃課題“普吉變電站超導(dǎo)電力設(shè)備系統(tǒng)并網(wǎng)運行關(guān)鍵技術(shù)”通過國家科技部的驗收。其中，普吉變電站35千伏超導(dǎo)電纜從2004年4月掛網(wǎng)以來，已輸送電量超過8億千瓦時。十年來的探索和積累，為南方電網(wǎng)公司建設(shè)一體化綜合性超導(dǎo)實驗室奠定了基礎(chǔ)，也為超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化進程提供了支撐。

率先建具掛網(wǎng)條件的綜合性實驗室

“超導(dǎo)材料可應(yīng)用在醫(yī)療、交通、軍工、電力領(lǐng)域。隨著電網(wǎng)規(guī)模的增長以及新能源與智能微網(wǎng)協(xié)調(diào)運行等新要求出現(xiàn)，超導(dǎo)技術(shù)在電力行業(yè)將引發(fā)一場新的革命。”云南電力試驗研究院副院長兼南方電網(wǎng)超導(dǎo)電力裝置研發(fā)與試驗實驗室技術(shù)負責(zé)人曹昆南說。

綠色、高效、節(jié)能是南方電網(wǎng)的發(fā)展方向，超導(dǎo)技術(shù)正是打開電網(wǎng)“升級之門”的一把鑰匙。據(jù)了解，“十二五”期間，南方電網(wǎng)將重點突破制約長遠發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。其中，“先進輸變電”和“智能配用電網(wǎng)”兩大關(guān)鍵技術(shù)都必須由超導(dǎo)技術(shù)作支撐。

“在中國，同時具備科研技術(shù)、掛網(wǎng)試驗、人才儲備等綜合條件的超導(dǎo)實驗室只有南方電網(wǎng)公司在云南電網(wǎng)建設(shè)的一體化綜合性超導(dǎo)實驗平臺。”曹昆南告訴記者，目前，國內(nèi)清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國科學(xué)院電工研究所等高校和研究機構(gòu)也建立了基礎(chǔ)性超導(dǎo)研究實驗室，但這些實驗室更多的重在技術(shù)研發(fā)，不具備掛網(wǎng)條件。

南方電網(wǎng)公司將以超導(dǎo)儲能、限流器、可調(diào)電抗器、電纜、變壓器以及其他新型超導(dǎo)電力裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用為目標(biāo)，建設(shè)一個集研發(fā)、調(diào)試、檢測、試驗于一體的綜合性超導(dǎo)研究平臺，進一步鞏固南方電網(wǎng)在超導(dǎo)電力技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。

首組超導(dǎo)電纜送電超8億千瓦時

目前，超導(dǎo)技術(shù)在輸電、安全、儲能三大領(lǐng)域的作用日漸清晰。曹昆南對記者一一道來：“在輸電領(lǐng)域，超導(dǎo)電纜可以大幅度提高輸配電線路容量、降低損耗、減少電力設(shè)備占地和環(huán)境污染；在安全領(lǐng)域，超導(dǎo)限流器將對電力系統(tǒng)的安全、高效運行產(chǎn)生重大的影響，提高供電可靠性；在儲能領(lǐng)域，超導(dǎo)儲能可以保障新能源接入后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高電能品質(zhì)。”

然而，國內(nèi)參與電網(wǎng)輸變電超導(dǎo)設(shè)備方面研究的企業(yè)相對較少，僅有云南電網(wǎng)公司、云電英納有限公司、東方電氣和天津百利電氣等少數(shù)幾家企業(yè)。負責(zé)籌建南方電網(wǎng)超導(dǎo)電力試驗與研發(fā)實驗室的胡南南博士告訴記者，從2001年起，云南電網(wǎng)公司結(jié)合南方電網(wǎng)的特點進行技術(shù)攻關(guān)，十年來，在超導(dǎo)電纜和超導(dǎo)限流器方面已經(jīng)獲得了一定的成果和經(jīng)驗。這也是南方電網(wǎng)的一體化綜合性超導(dǎo)實驗平臺落戶云南的原因之一。

其中，云南昆明普吉變電站35千伏超導(dǎo)電纜是我國第一組、世界第三組掛網(wǎng)試驗的高溫超導(dǎo)電纜，通流能力是普通電纜3到5倍，從2004年4月掛網(wǎng)至2012年8月，輸送了8.62074億千瓦時電量。“這條超導(dǎo)電纜是目前世界上運行時間最長、輸送電量最多的超導(dǎo)電纜。”南方電網(wǎng)超導(dǎo)電力試驗與研發(fā)實驗室成員熊志全告訴記者，目前，該超導(dǎo)電纜技術(shù)共獲得18項專利，并申請了國際專利。

“短路電流就像‘洪水’，當(dāng)短路造成設(shè)備損壞時，需3天時間才能更換開關(guān)設(shè)備，經(jīng)濟損失在20萬元左右，終端用戶的經(jīng)濟損失更是以百萬計。超導(dǎo)限流器就像攔截洪水的‘大壩’，控制著進水量，發(fā)生短路時超導(dǎo)限流器5毫秒內(nèi)就能自動攔截短路電流，保護設(shè)備安全。”昆明供電局生技部主任胡昌斌向記者描述了超導(dǎo)限流器的作用。2007年，35千伏超導(dǎo)限流器在昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行，這是當(dāng)年掛網(wǎng)運行的世界上電壓等級最高、容量最大的超導(dǎo)限流器。在掛網(wǎng)運行期間，35千伏超導(dǎo)限流器成功經(jīng)受了3次人為短路故障檢驗，到目前為止，基本沒有發(fā)生過事故。

目前，我國新能源裝機迅速增長，儲能技術(shù)研究是解決新能源并網(wǎng)難題的重要方式之一。云南電網(wǎng)從2011年開始研究超導(dǎo)磁儲能技術(shù)，目前依托位于昆明的智能微電網(wǎng)示范基地，研究超導(dǎo)磁儲能關(guān)鍵技術(shù)。“今后的目標(biāo)是實現(xiàn)國內(nèi)領(lǐng)先，力爭世界領(lǐng)先。”南方電網(wǎng)超導(dǎo)實驗室項目組成員宋萌博士對記者說。

推動超導(dǎo)從研究走向?qū)嵱?/span>

“業(yè)內(nèi)普遍認為,電網(wǎng)短路電流超標(biāo)問題以珠三角和長三角地區(qū)最為嚴重，隨著電網(wǎng)電壓等級和電網(wǎng)互連程度的提高，超導(dǎo)限流器的應(yīng)用前景非常廣闊，也將最早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”胡南南告訴記者，特別是西電東送受電端廣東，對500千伏超導(dǎo)限流器的需求迫切。

據(jù)了解，超導(dǎo)限流器不僅只用于輸電網(wǎng)，還可安裝于發(fā)電廠。預(yù)計到2020年，我國超導(dǎo)限流器潛在市場容量2000億元。對于巨大的市場潛力，南方電網(wǎng)將如何推進超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化進程？

“我們計劃采用循序漸進的方式，推動超導(dǎo)技術(shù)研究。”胡南南告訴記者，2012~2013年，將建設(shè)超導(dǎo)導(dǎo)體、磁體（線圈）制造與檢測實驗室，建設(shè)新型超導(dǎo)電力裝置研發(fā)實驗室。2013~2014年，建設(shè)柔性直流/交流輸電實驗室，建設(shè)大型超導(dǎo)電力裝置工程試驗實驗室。2013~2015年，將結(jié)合現(xiàn)有普吉變電站的資源優(yōu)勢，建設(shè)220千伏普吉超導(dǎo)變電站及普吉開放式多接口超導(dǎo)電力裝置并網(wǎng)試驗基地。實現(xiàn)220千伏、500千伏等級超導(dǎo)限流器并網(wǎng)運行，建設(shè)超導(dǎo)限流器限制輸電網(wǎng)短路電流的示范工程基地。

在超導(dǎo)電纜方面，隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，以及超導(dǎo)材料成本的降低，高溫超導(dǎo)電纜有望運用在西電東送等長距離輸電線路上，輸電成本將大大降低。據(jù)了解，南方電網(wǎng)公司將在有實際需要的輸電路徑建設(shè)超導(dǎo)電纜應(yīng)用示范線路，重點解決超導(dǎo)輸電的實用化關(guān)鍵技術(shù)。

然而，超導(dǎo)電力應(yīng)用技術(shù)對于電網(wǎng)來說還是一個新興事物，探索之路上難題不少。目前，國內(nèi)對各類超導(dǎo)電力設(shè)備的性能指標(biāo)、可靠性等檢測評估的研究還是空白。據(jù)了解，對于適合新型超導(dǎo)電力裝置的特種試驗科目與實驗方法、檢測方法的設(shè)計與研究、特種低溫實驗系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)等都是探索的重點與難點。“應(yīng)對這些問題的關(guān)鍵在于把超導(dǎo)電力應(yīng)用研究作為電網(wǎng)戰(zhàn)略性技術(shù)儲備之一進行長期的科研投入和支持。”胡南南說。

責(zé)任編輯：和碩涵

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