云南電網(wǎng)公司十年超導探索開啟電網(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電纜。●2007年，35千伏超導限流器在昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行，這是當年掛網(wǎng)

●云南昆明普吉變電站35千伏超導電纜從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電纜。

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

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

今年，南方電網(wǎng)公司在云南啟動一體化綜合性超導實驗平臺建設，各項工作正穩(wěn)步推進，目前超導技術在輸電、安全、儲能三大領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)邁開了探索超導技術的腳步。近期，由云南昆明供電局普吉變電站實施國家863計劃課題“普吉變電站超導電力設備系統(tǒng)并網(wǎng)運行關鍵技術”通過國家科技部的驗收。其中，普吉變電站35千伏超導電纜從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)公司建設一體化綜合性超導實驗室奠定了基礎，也為超導產(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

“超導材料可應用在醫(yī)療、交通、軍工、電力領域。隨著電網(wǎng)規(guī)模的增長以及新能源與智能微網(wǎng)協(xié)調運行等新要求出現(xiàn)，超導技術在電力行業(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)超導電力裝置研發(fā)與試驗實驗室技術負責人曹昆南說。

綠色、高效、節(jié)能是南方電網(wǎng)的發(fā)展方向，超導技術正是打開電網(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)展的關鍵核心技術。其中，“先進輸變電”和“智能配用電網(wǎng)”兩大關鍵技術都必須由超導技術作支撐。

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

南方電網(wǎng)公司將以超導儲能、限流器、可調電抗器、電纜、變壓器以及其他新型超導電力裝置在電力系統(tǒng)的應用為目標，建設一個集研發(fā)、調試、檢測、試驗于一體的綜合性超導研究平臺，進一步鞏固南方電網(wǎng)在超導電力技術領域的領先優(yōu)勢。

首組超導電纜送電超8億千瓦時

目前，超導技術在輸電、安全、儲能三大領域的作用日漸清晰。曹昆南對記者一一道來：“在輸電領域，超導電纜可以大幅度提高輸配電線路容量、降低損耗、減少電力設備占地和環(huán)境污染；在安全領域，超導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；在儲能領域，超導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。”

然而，國內參與電網(wǎng)輸變電超導設備方面研究的企業(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)。負責籌建南方電網(wǎng)超導電力試驗與研發(fā)實驗室的胡南南博士告訴記者，從2001年起，云南電網(wǎng)公司結合南方電網(wǎng)的特點進行技術攻關，十年來，在超導電纜和超導限流器方面已經(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35千伏超導電纜是我國第一組、世界第三組掛網(wǎng)試驗的高溫超導電纜，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。“這條超導電纜是目前世界上運行時間最長、輸送電量最多的超導電纜。”南方電網(wǎng)超導電力試驗與研發(fā)實驗室成員熊志全告訴記者，目前，該超導電纜技術共獲得18項專利，并申請了國際專利。

“短路電流就像‘洪水’，當短路造成設備損壞時，需3天時間才能更換開關設備，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)生短路時超導限流器5毫秒內就能自動攔截短路電流，保護設備安全。”昆明供電局生技部主任胡昌斌向記者描述了超導限流器的作用。2007年，35千伏超導限流器在昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行，這是當年掛網(wǎng)運行的世界上電壓等級最高、容量最大的超導限流器。在掛網(wǎng)運行期間，35千伏超導限流器成功經(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年開始研究超導磁儲能技術，目前依托位于昆明的智能微電網(wǎng)示范基地，研究超導磁儲能關鍵技術。“今后的目標是實現(xiàn)國內領先，力爭世界領先。”南方電網(wǎng)超導實驗室項目組成員宋萌博士對記者說。

推動超導從研究走向實用

“業(yè)內普遍認為,電網(wǎng)短路電流超標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，超導限流器的應用前景非常廣闊，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500千伏超導限流器的需求迫切。

據(jù)了解，超導限流器不僅只用于輸電網(wǎng)，還可安裝于發(fā)電廠。預計到2020年，我國超導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)將如何推進超導產(chǎn)業(yè)化進程？

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

在超導電纜方面，隨著超導技術的發(fā)展，以及超導材料成本的降低，高溫超導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超導電纜應用示范線路，重點解決超導輸電的實用化關鍵技術。

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