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从0到1:下好能源电力基础研究“先手棋”

        发布时间:2020-09-05        

  基础研究是科技创新的源头和先导,有了基础研究固本强基,才能有科技创新的持续前行。国家电网公司2020年科技创新大会要求下好基础研究的“先手棋”,在公司干部员工中引起强烈共鸣。近年来,公司广大科技工作者扎实钻研,取得了一系列基础研究成果。如今,在公司科技创新大会精神的感召下,他们热情更加高涨,纷纷鼓足干劲,力争在基础研究领域取得更大突破。

从0到1:下好能源电力基础理论研究“先手棋”

实践中求真知 助推电网提质增效

  公司科技创新大会提出,2019年公司基础研究投入占总部研发投入的比重为8%,2025年要提高到15%。要瞄准战略必争领域和前沿新方向,围绕制约能源互联网发展的“双高”(高比例可再生能源,高比例电力电子装备)电力系统基础理论、建模仿真和运行控制技术等重点领域,创造更多“从0到1”的原创成果。公司各单位科研员工结合自身实际,在电网建设一线积极探索创新,持续推动电网技术创新发展。

  经过近两年的奋战,国网冀北电力有限公司于今年6月底顺利投运张北柔直工程,这项试验示范性工程创造了12项世界第一。张北柔直运检团队牵头编写完成1项团体标准、2项国家电网公司企业标准,在编2项国网冀北电力企业标准,填补了国内高压直流断路器检修和检验规范空白,完成了从“0”到“1”、从“无”到“有”的突破。公司科技创新大会召开后,团队成员纷纷表示,要实现从“有”到“优”的跨越,提升“1”的含金量。在未来的运维工作中,团队将运用三维可视、大数据、5G技术等实现换流站智慧运检;在换流站建设三维全景可视化平台,实现平台、资源、信息多维度的综合交互,推动电力信息化向安全可靠、经济高效、透明环保、友好互动的智慧化方向发展。

  国网吉林省电力有限公司践行绿色发展理念,通过一系列技术创新和管理创新,使吉林电网新能源接纳能力快速赶超世界先进水平。该公司开展的“城市供热与电力系统联合运行调控关键技术及应用”,为破解供热与风电消纳矛盾开创了全新技术路线,相关成果达到国际领先水平。该公司多能流综合能量管理与优化调控技术研究科研团队带头人孙勇介绍:“我们团队正在进行多能流综合能量管理与优化调控技术研究,将在电力系统运行控制技术领域取得‘从0到1’的原创性成果,将推进电网向能源互联网转型升级,实现大规模新能源、灵活性火电和多类型能源系统联合调度,对增加电网灵活性、大幅提高新能源消纳能力等具有重要意义。”

  在福建,国网福建经研院于2019年11月启动了三维数字化变电站模型图库建设项目,选择110千伏变电站工程典型设计方案为研究目标,建立变电站施工图阶段的典型模型库及辅助模型库。目前,该项目成果已在福建全省发布,并在10个变电站工程设计中应用,预期共节约人工成本80多万元。该院副总工程师黄宇淇说:“公司科技创新大会提出下好基础研究的‘先手棋’,我们将围绕电力系统基础理论研究等方面创造更多成果。下一步我们将持续深化三维设计应用,依托220千伏及以上变电站工程固化施工图设计方案,建立施工图三维设计方案库、通用设备模型库,进一步补充完善现有三维数字化变电站模型图库,提升变电站建设质效。”

  在四川,针对电力设备状态监控,国网四川电科院少油设备压力监测技术攻关团队从2010年开始连续开展运行中少油设备压力监测的试验研究。该团队在全国首创少油设备非电量监测方式,改变了少油设备状态监控无有效手段的局面,填补了相应领域技术空白。从安装第一套压力表开始,少油设备的状态监测由必须停电试验转变为不停电监测。攻关团队通过大量设备故障解体分析、算法迭代升级等技术手段,掌握了运行条件下报警和跳闸阈值的计算方法,从最早依靠人工巡查机械式压力表发展到如今后台智能监测现场设备压力。该系统应用至今,已发现多起少油设备漏油、密封失效等缺陷,有效避免了击穿甚至爆炸等恶性事故的发生。

多方联合攻关 聚力能源互联网发展

  当前,公司正全力探索能源互联网建设发展,这需要创新活力的充分激发、科技成果的强有力支撑。公司多家单位聚合内外部强大科研力量,联合政府、高校等开展攻关,共同为电网向能源互联网升级贡献智慧和力量。

  作为国网浙江省电力有限公司多元融合高弹性电网建设研究团队核心成员,浙江经研院规划评审中心通信与智能化规划专职孙轶恺,从年初开始就全身心投入多元融合高弹性电网的基础研究工作。浙江经研院对内聚合多专业创新团队的研究力量,对外联络清华大学、浙江大学、华北电力大学等电气领域学术外脑,在理论体系、关键技术和规划提升三个层面落子基础研究“先手棋”,从无到有驱动示范性和标杆性科研成果培育。孙轶恺表示,后续将继续开展好科研攻关工作,以创新驱动推进智能电网不断向能源互联网演进。

  今年,江苏南京供电公司与南京市人民政府签订《战略合作框架协议》,共同打造具有地方特色的城市能源互联网。没有先例可循、没有捷径可走,该公司决定从基层、基础、基本功做起,从生产一线的实际需求出发,围绕电力无线专网、智慧能源管控等方面工作下好基础研究“先手棋”。“打造具有地方特色的城市能源互联网是一项长期性工作。我们将坚持产学研用一体化发展,不断迭代升级,促进CPE通用型终端等基础研究成果转化;积极探索利用新兴技术,聚焦5G、数据中心等‘数字新基建’领域,推动数字技术与传统电网产业深度融合发展。”公司劳模、国网南京供电公司科技互联网部主任朱红说。

  直流配电网是未来能源互联网的基本支撑环节。平高集团有限公司在古城西安成立平高西交大研究院,联合西安交通大学进行直流配电网用开关研制开发。研究院在成立之初就瞄准直流配网技术发展前沿,通过大量的行业专业数据分析和关键技术仿真计算研究,攻克了国内直流配网开关理论研究的壁垒,形成了特有的直流配网开关研制开发技术优势。经过大量试验研究验证,项目团队形成了一套直流配网开关产品设计体系,解决了产品工程应用的成本、体积、可靠性等一系列“卡脖子”问题。“我们做研发的,最期待看到自主设计的产品打破国外垄断,被应用到世界上的电力系统。”平高西安交大电力装备技术研究院院长赵晓民说,研究院将继续在智能配电网开关设备的创新之路上深耕细挖。

潜下心搞钻研 占领电力理论研究高地

  唯有不断传承科研创新精神,潜下心来搞钻研,全力抢占电力创新理论、方法、人才的制高点,才能有力支撑公司战略目标落地,推动传统电网向能源互联网升级。

  在南瑞集团有限公司,中国工程院院士薛禹胜领衔的高端智库团队深入思考能源互联网未来发展形态,提出“能源信息物理社会系统(CPSSE)研究框架下主动支撑能源转型”的技术路径,形成《能源互联网南瑞技术方案》。该方案聚焦国产化替代、大电网安全稳定、清洁能源消纳、特高压交直流输电、智能电网运行控制等8个方面,为公司提供理论、技术、人才、方案、产品、服务全方位支撑,着力打造能源互联网技术高地。该团队主要成员、南瑞集团电网安全稳定控制技术公司新技术预研部高级研究工程师黄杰表示:“公司科技创新大会振奋人心,我们将不断打磨突破关键技术,持续完善具有核心竞争力的电力能源高端咨询《能源互联网南瑞技术方案》,支撑公司战略目标落地。”

  中国电科院电力气象科研团队从2008年起探索开发我国首套风电功率预测系统,部署在公司20余个省级及以上调度机构,推送未来7天的数值天气预报结果和新能源功率预测结果。2017年以来,该团队通过“精确到局部一公里”的高分辨率电力气象预报,为国家电网有效应对汛情提供坚强技术支撑。公司科技创新大会强调做好基础理论研究,该团队骨干刘晓琳表示,她目前正在主持公司“电网防汛气象风险评估及区域化关键致灾因子分析”项目研究。“这是一类跨学科的研究,团队既要勇于攻坚气象科学核心技术,又要在电力气象技术和电网气象防灾减灾领域实现更多先进技术应用,找准‘多学科融合’的突破点,为电网安全稳定运行保驾护航。”

  近年来,国网经济技术研究院有限公司围绕低碳冬奥、坚强网架构建、交直流混联电网安全稳定等电网规划领域基础理论研究取得系列突破性成果——提出考虑电网安全、经济、灵活要求的大电网预防性规划理论、综合考虑源荷特性及灵活资源调节能力的可再生能源生产运行模拟和接入优化技术、大规模清洁能源直流送出系统协调控制分析技术,以及支撑电网效率效益提升的规划投资协调优化技术等。国网经研院输电网规划中心主任李晖说:“下一步,我们将充分发挥公司大电网规划与量化分析实验室技术优势,紧跟能源电力领域技术革命新趋势,聚焦新能源友好并网、柔性直流、大容量储能、柔性潮流控制等关键技术的基础研究,大力推动新技术与电网发展深度融合。”

  作为全球能源互联网研究院电工新材料研究所高压电缆科技攻关团队骨干成员,李文鹏全程参与了高压电缆系统及绝缘材料技术研究。近年来,他所在的团队先后解决了绝缘基料分子结构调控优化、电缆系统多层介质界面绝缘匹配、大尺寸电缆长时间挤出缺陷控制及击穿尺寸厚度效应抑制等技术难题,实现国产500千伏直流电缆用绝缘材料工业化批量生产。国产绝缘材料500千伏直流电缆系统已连续两次通过第三方型式试验验证,具备工程应用条件,关键指标与国外相当。国产500千伏直流电缆核心绝缘材料的自主研制,实现了国内高端电缆关键材料“从0到1”的突破。“过去,我们爬坡过坎,一直奔跑在创新的路上;未来,我们将继续迎难而上,只争朝夕自主创新。”李文鹏说。

  信息来源:国网宣传部,公司有关单位,国家电网报社

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