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訪(fǎng)中國工程院院士鄭健超 “未來(lái)的電網(wǎng)將更加可靠、對環(huán)境更加友好，更加有效、更加靈活和更加經(jīng)濟�！痹诘谌龑弥袊娏Πl(fā)展和技術(shù)創(chuàng )新院士論壇上，中國工程院院士鄭健超向人們描述了未來(lái)電網(wǎng)的形態(tài)。他說(shuō)，未來(lái)電網(wǎng)應該更加可靠，能夠抵御各種自然災害，防止人因失誤的能力更強；它對環(huán)境更加友好，線(xiàn)路、變電站變得更緊湊，以大幅度降低占地需求，把電磁環(huán)境影響降低到公眾可接受的程度；它將更加有效，即電力傳輸和轉換效率、電網(wǎng)資源利用效率都將進(jìn)一步提升；它將更加靈活，可讓更多的可再生能源發(fā)電電源接入電網(wǎng)，可適應各種運行方式和用戶(hù)多樣化的需求；它將更加經(jīng)濟，造價(jià)低、經(jīng)濟上有競爭力。 新型設備研發(fā)的方向取決于電網(wǎng)發(fā)展的趨勢和需求。鄭健超認為，隨著(zhù)特高壓和智能電網(wǎng)加速建設，新一代電網(wǎng)的發(fā)展對電網(wǎng)設備的創(chuàng )新提出了重大需求，而新材料、新技術(shù)、新工藝、新器件的出現，為實(shí)現輸配電設備的變革提供了技術(shù)機遇。 新一代電網(wǎng)設備與傳統設備相比，技術(shù)性能有顯著(zhù)提升�！捌涔こ虘脤﹄娋W(wǎng)的未來(lái)產(chǎn)生革命性的影響�！编嵔〕慕榻B引起了人們極大的興趣。 可以裝進(jìn)手提箱的變壓器 變壓器，是人們較為熟悉、能經(jīng)常接觸到的電網(wǎng)設備。目前，傳統變壓器靠機械的分級開(kāi)關(guān)調壓，不能連續快速調節電壓，無(wú)法滿(mǎn)足智能變電站的要求。由于結構和尺寸限制，傳統變壓器也無(wú)法安裝在封閉電器之內。 鄭健超向大家展示了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)——固態(tài)變壓器，又稱(chēng)智能萬(wàn)用變壓器。它傳輸的功率密度比傳統變壓器大2個(gè)數量級，重量和尺寸卻相應降低了2個(gè)數量級。鄭院士對此作了一個(gè)形象的比喻，即可以實(shí)現“把笨重的傳統配電變壓器變成小巧的固態(tài)變壓器裝進(jìn)手提箱”的目標。這為建設高度緊湊化、全封閉、電磁環(huán)境影響小的智能變電站創(chuàng )造了條件。 除變壓功能外，固態(tài)變壓器還具有連續快速調壓、變頻、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償、電能質(zhì)量控制等功能，把原來(lái)多種設備的功能融合為一體�！斑@是未來(lái)智能電網(wǎng)最基礎的設備�，F在，大家對用交流還是直流有爭議，如果以后采用了這樣的設備，則由控制系統說(shuō)了算，既可同步又可異步，這個(gè)問(wèn)題就迎刃而解了�！编嵲菏恐赋�，固態(tài)變壓器將首先在配電網(wǎng)應用，包括高層樓宇供電、電力機車(chē)供電、電動(dòng)車(chē)快速充電、風(fēng)電光伏發(fā)電等間歇式電源直接接入最終用戶(hù)等。這種設備以后還有可能進(jìn)入輸電網(wǎng)使用，將對同步/異步聯(lián)網(wǎng)、系統穩定控制、大型風(fēng)電站接入、動(dòng)態(tài)無(wú)功控制產(chǎn)生重要影響。 未來(lái)輸電線(xiàn)路導體新選擇 從地球到月球架設一條“天梯”？這是鄭健超在演講中舉的一個(gè)例子。未來(lái)輸配電線(xiàn)路的研究目標之一，是采用超導材料或其他高電導率材料，降低輸配電線(xiàn)路的能源損耗。碳納米管導線(xiàn)就是其中一種材料。 碳納米管導線(xiàn)的抗拉強度比超高強度的鋼材還高2個(gè)數量級，由碳納米管組成的碳纖維理論強度為鋼的100倍。直徑1毫米的碳纖維足以承受20多噸的總重量。鄭健超說(shuō)，如果想從地球到月球架設一條“天梯”，即使用強度最高的鋼材，其自重也會(huì )把導線(xiàn)拉斷，而碳納米管導線(xiàn)則可以勝任。此外，碳納米管電導率可以做得比銅的電導率更高，而重量只是電阻相同的銅導線(xiàn)的1/6。因此，碳納米管導線(xiàn)是未來(lái)輸電線(xiàn)路導體的一種極好選擇。在先進(jìn)電池、儲能設備的電極材料和各種電力、電子器件的接觸材料等方面會(huì )有重大應用前景。 電網(wǎng)建設推動(dòng)科研創(chuàng )新與國產(chǎn)化進(jìn)程 鄭健超表示，傳統的電網(wǎng)設備，在工程應用上已有百年歷史。而新材料、新技術(shù)、新器件的出現，為研發(fā)新一代電網(wǎng)設備創(chuàng )造了條件。電網(wǎng)建設的大規模發(fā)展，也為科研創(chuàng )新提供了更優(yōu)良的土壤，加速了新一代電網(wǎng)設備的面世。 比如，非超導故障電流限制器，鄭健超介紹說(shuō)，這種限制器在電網(wǎng)黑啟動(dòng)時(shí)如遇短路故障仍有限流功能，故障發(fā)生后1.0毫秒即進(jìn)入限流狀態(tài)，動(dòng)作迅速可靠。通過(guò)特高壓電網(wǎng)的建設實(shí)踐，他們現在已設計出一種適用于超高壓、特高壓電網(wǎng)的自啟動(dòng)無(wú)源高速限流器，動(dòng)作時(shí)間可壓縮至60微秒，可靠性和響應時(shí)間均優(yōu)于現有的超導限流器。 “從220千伏到500千伏，再到現在的特高壓，有很多技術(shù)創(chuàng )新問(wèn)題在電壓等級的跨越中得以解決。更重要的是加速了國產(chǎn)化的進(jìn)程�！编嵔〕貞浧鹞覈谝粭l500千伏葛洲壩—上海直流輸電線(xiàn)路，設備、技術(shù)全部從國外引進(jìn)�！叭缃�，我們的交流特高壓工程核心設備都是中國制造了。去年錦屏—蘇南特高壓直流工程投運，我們自主知識產(chǎn)權的換流閥研制成功而且應用性能非常好�！编嵲菏勘硎�，國家電網(wǎng)公司花了很大的力氣促進(jìn)設備國產(chǎn)化，在建的幾項特高壓工程國產(chǎn)化程度更高，這對電網(wǎng)發(fā)展和科技創(chuàng )新來(lái)說(shuō)都是大好事。（國家電網(wǎng)報） |
