云南电网公司十年超导探索开启电网升级之门

2013-12-04 15:33:11 南方电网　点击量：评论 (0)

●云南昆明普吉变电站35千伏超导电缆从2004年挂网至2012年8月，共送电8 62074亿千瓦时，是目前世界上运行时间最长、输送电量最多的超导电缆。●2007年，35千伏超导限流器在昆明普吉变电站挂网运行，这是当年挂网

●云南昆明普吉变电站35千伏超导电缆从2004年挂网至2012年8月，共送电8.62074亿千瓦时，是目前世界上运行时间最长、输送电量最多的超导电缆。

●2007年，35千伏超导限流器在昆明普吉变电站挂网运行，这是当年挂网运行的世界上电压等级最高、容量最大的超导限流器。

●今年起，南方电网公司在云南建设具备科研技术、挂网试验、人才储备等综合条件的超导实验室。

今年，南方电网公司在云南启动一体化综合性超导实验平台建设，各项工作正稳步推进，目前超导技术在输电、安全、储能三大领域中的作用和定位日渐清晰。

从十年前起，云南电网公司已经迈开了探索超导技术的脚步。近期，由云南昆明供电局普吉变电站实施国家863计划课题“普吉变电站超导电力设备系统并网运行关键技术”通过国家科技部的验收。其中，普吉变电站35千伏超导电缆从2004年4月挂网以来，已输送电量超过8亿千瓦时。十年来的探索和积累，为南方电网公司建设一体化综合性超导实验室奠定了基础，也为超导产业化进程提供了支撑。

率先建具挂网条件的综合性实验室

“超导材料可应用在医疗、交通、军工、电力领域。随着电网规模的增长以及新能源与智能微网协调运行等新要求出现，超导技术在电力行业将引发一场新的革命。”云南电力试验研究院副院长兼南方电网超导电力装置研发与试验实验室技术负责人曹昆南说。

绿色、高效、节能是南方电网的发展方向，超导技术正是打开电网“升级之门”的一把钥匙。据了解，“十二五”期间，南方电网将重点突破制约长远发展的关键核心技术。其中，“先进输变电”和“智能配用电网”两大关键技术都必须由超导技术作支撑。

“在中国，同时具备科研技术、挂网试验、人才储备等综合条件的超导实验室只有南方电网公司在云南电网建设的一体化综合性超导实验平台。”曹昆南告诉记者，目前，国内清华大学、华中科技大学、中国科学院电工研究所等高校和研究机构也建立了基础性超导研究实验室，但这些实验室更多的重在技术研发，不具备挂网条件。

南方电网公司将以超导储能、限流器、可调电抗器、电缆、变压器以及其他新型超导电力装置在电力系统的应用为目标，建设一个集研发、调试、检测、试验于一体的综合性超导研究平台，进一步巩固南方电网在超导电力技术领域的领先优势。

首组超导电缆送电超8亿千瓦时

目前，超导技术在输电、安全、储能三大领域的作用日渐清晰。曹昆南对记者一一道来：“在输电领域，超导电缆可以大幅度提高输配电线路容量、降低损耗、减少电力设备占地和环境污染；在安全领域，超导限流器将对电力系统的安全、高效运行产生重大的影响，提高供电可靠性；在储能领域，超导储能可以保障新能源接入后电力系统的稳定性，提高电能品质。”

然而，国内参与电网输变电超导设备方面研究的企业相对较少，仅有云南电网公司、云电英纳有限公司、东方电气和天津百利电气等少数几家企业。负责筹建南方电网超导电力试验与研发实验室的胡南南博士告诉记者，从2001年起，云南电网公司结合南方电网的特点进行技术攻关，十年来，在超导电缆和超导限流器方面已经获得了一定的成果和经验。这也是南方电网的一体化综合性超导实验平台落户云南的原因之一。

其中，云南昆明普吉变电站35千伏超导电缆是我国第一组、世界第三组挂网试验的高温超导电缆，通流能力是普通电缆3到5倍，从2004年4月挂网至2012年8月，输送了8.62074亿千瓦时电量。“这条超导电缆是目前世界上运行时间最长、输送电量最多的超导电缆。”南方电网超导电力试验与研发实验室成员熊志全告诉记者，目前，该超导电缆技术共获得18项专利，并申请了国际专利。

“短路电流就像‘洪水’，当短路造成设备损坏时，需3天时间才能更换开关设备，经济损失在20万元左右，终端用户的经济损失更是以百万计。超导限流器就像拦截洪水的‘大坝’，控制着进水量，发生短路时超导限流器5毫秒内就能自动拦截短路电流，保护设备安全。”昆明供电局生技部主任胡昌斌向记者描述了超导限流器的作用。2007年，35千伏超导限流器在昆明普吉变电站挂网运行，这是当年挂网运行的世界上电压等级最高、容量最大的超导限流器。在挂网运行期间，35千伏超导限流器成功经受了3次人为短路故障检验，到目前为止，基本没有发生过事故。

目前，我国新能源装机迅速增长，储能技术研究是解决新能源并网难题的重要方式之一。云南电网从2011年开始研究超导磁储能技术，目前依托位于昆明的智能微电网示范基地，研究超导磁储能关键技术。“今后的目标是实现国内领先，力争世界领先。”南方电网超导实验室项目组成员宋萌博士对记者说。

推动超导从研究走向实用

“业内普遍认为,电网短路电流超标问题以珠三角和长三角地区最为严重，随着电网电压等级和电网互连程度的提高，超导限流器的应用前景非常广阔，也将最早实现产业化。”胡南南告诉记者，特别是西电东送受电端广东，对500千伏超导限流器的需求迫切。

据了解，超导限流器不仅只用于输电网，还可安装于发电厂。预计到2020年，我国超导限流器潜在市场容量2000亿元。对于巨大的市场潜力，南方电网将如何推进超导产业化进程？

“我们计划采用循序渐进的方式，推动超导技术研究。”胡南南告诉记者，2012~2013年，将建设超导导体、磁体（线圈）制造与检测实验室，建设新型超导电力装置研发实验室。2013~2014年，建设柔性直流/交流输电实验室，建设大型超导电力装置工程试验实验室。2013~2015年，将结合现有普吉变电站的资源优势，建设220千伏普吉超导变电站及普吉开放式多接口超导电力装置并网试验基地。实现220千伏、500千伏等级超导限流器并网运行，建设超导限流器限制输电网短路电流的示范工程基地。

在超导电缆方面，随着超导技术的发展，以及超导材料成本的降低，高温超导电缆有望运用在西电东送等长距离输电线路上，输电成本将大大降低。据了解，南方电网公司将在有实际需要的输电路径建设超导电缆应用示范线路，重点解决超导输电的实用化关键技术。

然而，超导电力应用技术对于电网来说还是一个新兴事物，探索之路上难题不少。目前，国内对各类超导电力设备的性能指标、可靠性等检测评估的研究还是空白。据了解，对于适合新型超导电力装置的特种试验科目与实验方法、检测方法的设计与研究、特种低温实验系统的设计与开发等都是探索的重点与难点。“应对这些问题的关键在于把超导电力应用研究作为电网战略性技术储备之一进行长期的科研投入和支持。”胡南南说。