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2019-09-03 11:21:48     来源:环球时报

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断了线的风筝缠绕在电网上,不仅不美观,而且存在安全隐患,因此,大家时常看到有电力工作人员攀登到高处清理,令人心惊胆战,此情此景触发了航天人的灵感,一款名为“电网激光异物清除系统”的神器应运而生。“秒杀”电网异物,电力工作者再也不用冒险登高了。


“第二代电网激光异物清除系统”神器成功问世


《环球时报》记者从航天科工集团二院二部获悉,日前,第二代电网激光异物清除系统成功问世,这款长得颇像《星球大战》中激光枪的产品采用了功率更高的光纤激光器,激光切割、烧灼异物效果更好。据了解,负责研制这款“神器”的团队是航天科工二院二部的光剑青年突击队。


据《环球时报》记者了解,新一代产品激光发射采用变焦设计,远距离成像清晰,便于瞄准,此外研制团队将调焦瞄准等操作集成在软件中,实现“傻瓜”操作。研究人员介绍,云台方位俯仰5个转动速度的设置,让20-150米内的树枝、塑料袋、地膜、风筝、尼龙绳等异物清理变得轻松,同时通过调整调焦参数,经过验证系统不会对电线造成任何损伤。


异物缠绕在没有绝缘层、裸露在外的高压电线上,一旦遭遇雨雪露水等,极易引起相间短路导致跳闸,造成大面积断电,甚至酿成火灾。传统清理方法有:人工爬杆塔清理、绝缘斗臂车升空摘取、无人机喷火清除等。由于电线一般较高,且进行清理时作业人员距线路过近,存在安全风险;无人机喷火清除对风向十分敏感,对操作人员要求高。


据研制人员介绍,激光具有方向性好、能量密度高等特点,可烧毁清理高压电线上的异物,并避免人员安全问题。在一年左右的时间里,研制团队成功研制出电网激光异物清除系统,为高压输电网的异物清理提供了解决方案。国家电网工作人员使用该产品多次进行输电网上异物清理工作。根据试验情况以及客户反馈建议,研制团队对第一代产品进行了升级改造,迅速推出第二代产品,并获得了广泛关注。


特高压电网建设十年回望


事实上,关于特高压电网的建设一直争议不断。即使在第一条线路已经成功投运时,反对的声浪依旧不绝于耳。但这项工程得到了包括已故着名水电专家潘家铮院士等人的支持,也在一定程度上消除了部分观望者的疑虑。


中国能源资源分布的必然选择


鉴于中国的水电资源分布,通常西南地区资源较为丰富,而用电负荷中心又大多集中在东部沿海的长三角、珠三角与环渤海湾地区,如果考虑把西南的水电送往东部地区,就需要进行远距离输电。中国较早进行这种大规模实验的工程叫西电东送。典型的有长江三峡水利枢纽工程,当时有人描绘过一幅听起来很令人神往的画面,说它发出的电能够“照亮大半个中国”。这实际上指的是它的供电半径,也就是说,三峡的电能通过输送,可以穿越大半个中国。但这种覆盖需要一个平台,也就是输电线路。东部沿海城市能够用上来自包括三峡在内的清洁能源,主要得益于西电东送,换言之,中国的电网,已经具备大范围电力资源配置能力。一般来说,中国的大型能源基地与东中部地区的负荷中心,相距都在1000公里以上,有的甚至达到3000公里,实际上已经超出传统超高压输电线路的经济输送距离。这个问题,全球各国或多或少都存在。而以特高压为特征的大电网,则可以解决这个问题。从这个角度来说,要不要建设特高压电网,是由中国的能源资源分布特点决定的。


特高压电网的最大特点是可大幅度提升电网的输送能力。通常,一回路特高压直流电网可以输送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的4到5倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,这是效率。此外,经过测算,输送同样功率的电量,如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏高压线路节省60%的土地资源。在消纳西南部清洁能源方面,特高压电网的优势也相当明显,以水电为例,特高压电网可将中国西南部水电的消纳市场扩大到中东部负荷中心,可实现水火互济,减少弃水电量。每减少弃水电量196亿度,可以等效替代666万吨标准煤,减排二氧化碳1661万吨,二氧化硫0.78万吨,氮氧化物0.86万吨,减排烟尘0.2万吨。无论是理论上还是技术上,特高压电网都具备将中国东北、华北、西北地区大量风电送往东中部负荷中心消纳的能力,从而减少弃风。同理,中西部的太阳能,也可以通过同样的方式实现远距离输送。此外,由于特高压技术具备了大规模工业应用的条件,充分利用特高压技术优势,可在全球能源互联网构建中发挥重要作用。


中国最早的一条特高压线路建成于2009年1月,是从山西经河南南阳到湖北荆门,电压等级为1000千伏的特高压交流工程。我们通常称之为“1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程”。与后来建设的几条超远距离线路比较,尽管它的输送距离只有640公里,但它是全球第一个投入商业运营的特高压工程,正是因为它的投运,实现了华北与华中的特高压跨区联网。所以,这条线路的投入运行引起多方关注也在情理之中。比如时任国务院总理温家宝就专门有个批示:“特高压交流试验示范工程成试运行,标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破,对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。要组织好工程验收工作,确保工程安全稳定运行。”国际大电网委员会(CIGRE)秘书长让·科瓦尔更是称这条特高压交流试验示范工程的投运“是电力工业发展史上的重要里程碑”。


中国要不要建特高压一直存在争议


“第二代电网激光异物清除系统”神器成功问世


事实上,关于特高压电网的建设一度争议不断。即使在第一条线路已经成功投运时,反对的声浪依旧不绝于耳。有一种说法,就是特高压工程既然言称事关国计民生,投资又那么巨大,比照长江三峡工程,它为什么没有提交全国人大进行表决?在我身边,持这种观点的人也不在少数。对于这个问题,已故着名水电专家潘家铮院士的回答似乎颇为耐人寻味。这些年来,全国重大工程不计其数,比如“西气东输”“青藏铁路”等,也没有经过人大表决。而特高压工程在目前的国家建设工程中,是个大项目,但它不是一次性投入。不拿到人大会上表决,不等于不慎重。况且特高压现在搞的还是试验示范工程。潘家铮说这番话的时候,特高压试验工程刚刚上马,应该说,作为德高望重的水电专家,潘家铮的支持,是非常可贵的,也在一定程度上消除了部分观望者的疑虑。


此外,潘家铮对于中国要不要搞特高压,部分西方国家建了特高压又没有大范围推广,也有自己的观点。现在回过头来看,潘家铮的这些观点既有战略高度,更有专业深度。潘家铮承认,特高压是门非常复杂的技术,有很强的专业性,自己的专业虽然不是搞特高压,但他也有话要说。在潘家铮看来,中国应不应该上马特高压,首先要看有没有这种必要和需要。有些国家,像法国、英国,国土面积那么小,就没有必要搞特高压;至于日本,是个岛国,虽然搞了特高压,但主要是想通过特高压工程的实践,来带动电工装备制造业技术的发展,为将来占领这个国际市场作准备。从长远发展的目光来看,潘家铮认为中国有必要搞特高压。这取决于中国的国情,中国幅员广大,但能源分布不均匀,水电与煤电资源主要集中在西部和西南部,离开经济中心一两千公里。还有西藏水电,新疆煤电,开发是早晚的事,靠什么送出来?仅从这个角度而言,中国就有发展特高压的必要和需要,早作准备早主动。不能因为人家没做过,我们就不敢做,或者不敢去做。


中国进入特高压电网时代


自2006年8月第一条特高压工程,即1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程开工建设,截至2018年底,中国已累计建成“八交十四直”22个特高压工程,在建“六交三直”9个特高压工程。特高压电网远距离输送的能力正在获得验证。其中,向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程,送端位于四川向家坝复龙换流站,受端位于上海奉贤换流站,线路全长1907公里,途经四川、重庆、湖北、湖南、安徽、浙江、江苏、上海等8省市,基本上囊括了长江流域最重要的地区。这条被业内人士简称为“向上直流”的特高压输电通道,自2010年7月投产后的五年间,已向上海输送四川水电累计达939亿千瓦时,相当于节约燃煤4302万吨,减排烟尘3.4万吨、二氧化硫21.2万吨、氮氧化物22.4万吨、二氧化碳8451万吨。而作为连接中国西南水电基地和东部负荷中心清洁能源大通道的四川溪洛渡左岸―浙江金华±800千伏特高压直流输电工程,自2014年7月正式投运以来,由特高压电网输送的清洁能源使得浙江省内清洁能源供应占比提高21.27%。


与“向上直流”“溪浙直流”同样身手敏捷的是锦屏—苏南±800千伏直流特高压输电工程,2012年底投入运行的这条线路,西起四川西昌市裕隆换流站,东至江苏省苏州市同里的苏州换流站,线路全长2059公里,额定电压±800千伏,额定输送功率720万千瓦。当时,作为世界上输送容量最大,送电距离最远,电压等级最高等一系列直流输电世界纪录的保持者,一度颇为风光。但只不过时隔三年,这项记录就被另外一条更加令人吃惊的特高压线路刷新了。


2018年9月30日,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程投运,这条线路被称之为是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。它始于新疆昌吉自治州,终点位于安徽宣城市,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省(区),新建准东、皖南2座换流站,换流容量2400万千瓦,线路全长3324公里。它的最大亮点在于成功突破±800千伏直流输电技术的基础上,实现了±1100千伏电压等级的全新跨越,电压等级±800上升至±1100千伏,输送容量从640万千瓦上升至1200万千瓦,经济输电距离提升至3000至5000公里,每千公里输电损耗降至约1.5%。工程成功研制±1100千伏换流变压器、换流阀等关键设备,首次采用±1100千伏户内直流场和送端换流变现场组装方案。这条线路的综合效益令人鼓舞,其输送功率为1200万千瓦,每年可向华东输电660亿千瓦时。按此功率输送,可点亮4亿盏30瓦的电灯。


准东—皖南工程开建之前,“疆电外送”的第一条通道,即哈密南—郑州特高压工程已投运,累计输送电量383亿千瓦时,占新疆电力外送规模90%以上。准东—皖南工程也是“疆电外送”的第2条特高压输电工程。在中国能源版图上,新疆具备同时开发煤电、风电、太阳能发电的条件。准东地区煤炭资源品质优良、开发条件好,适宜就地发电,已探明的煤炭储量约2136亿吨,综合煤、水及环境等条件,2020年煤炭规划产能可支撑外送煤电装机规模为4000万千瓦。新疆也是国家规划建设的9个大型风电基地之一,风电技术可开发量超过2亿千瓦。截至2014年底,新疆火电、风电、太阳能发电装机容量分别达到3200、800、370万千瓦,当地装机容量富余较大,受输电能力、走廊资源的限制,现有的输电通道已不能满足大规模电力外送。建设准东—皖南工程,实施“疆电外送”,可为促进新疆能源基地集约化开发助上一臂之力,推进火电、风电、太阳能发电联合外送,提高资源利用效率,扩大新能源消纳范围,有力促进当地资源优势转化为经济优势。


根据投资估算,准东—皖南工程投资逾400亿元,可增加输变电装备制造业产值285亿元,直接带动电源等相关产业投资约1000亿元,可增加就业岗位2.8万个,每年拉动GDP增长130亿元,增加税收24亿元,并将带动装备制造业转型升级,成为连接西部边疆与华东地区的“电力丝绸之路”。


“第二代电网激光异物清除系统”神器成功问世


从2009年建成第一条特高压示范工程,十年来,回望特高压从酝酿、起步、建设,在国内逐步形成“西电东送、北电南供、水火互济、风光互补”的能源互联网新格局,满足了更大范围优化配置能源资源的需求,成为推动能源转型升级的重要力量,创造了中国电力科技创新的新高度。

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