應用高導電率導線年減少線損4.3億千瓦時

發布時間:2020-01-22 10:00    來源:國家電網報
 

關鍵詞:導線 電力需求 輸電線路

摘要:1月10日,全球能源互聯網研究院有限公司牽頭申報的“鋁合金節能輸電導線及多場景應用”項目獲得國家科學技術進步獎二等獎。項目發明了高導電率的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金導線,突破成分與組織精確調控的關鍵技術,開發了導線多場景應用的關鍵技術及配套產品。三類導線相比現役導線,導電率分別提高4.0%、3.9%、3.3%。項目整體技術達到國際先進水平,主要技術指標達到國際領先水平。

  1月10日,全球能源互聯網研究院有限公司牽頭申報的“鋁合金節能輸電導線及多場景應用”項目獲得國家科學技術進步獎二等獎。項目發明了高導電率的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金導線,突破成分與組織精確調控的關鍵技術,開發了導線多場景應用的關鍵技術及配套產品。三類導線相比現役導線,導電率分別提高4.0%、3.9%、3.3%。項目整體技術達到國際先進水平,主要技術指標達到國際領先水平。

  聚焦輸電線路損耗展開研究

  我國電力負荷和能源資源分布嚴重失衡,70%以上的電力需求集中在東部和中部,80%以上的能源資源分布在西部和北部。為滿足受端地區用電增長需求,實現能源富集地區電力外送,需要加快建設電力輸送通道和對已有線路實施增容改造。

  電能通過輸電線路傳送。導電率是架空導線一項非常重要的性能指標。在實際運行中,由于要經受雨雪冰凍等惡劣天氣,導線必須有足夠的機械強度,以支撐自身重量和外來荷載(冰荷載、風荷載等)。同時,考慮到短時過載會導致溫升,導線還要有一定的耐熱溫度。聯研院電工新材料研究所副研究員祝志祥介紹,導電率和強度、耐熱性三者之間,是此消彼長的關系。為了保障輸電線路的安全性,通常會“犧牲”導電率,因而現役輸電線路的電能損耗較大。

  據國家能源局統計,2017年,我國輸電線路損耗約4000億千瓦時,占年發電量的6.5%左右,相當于三峽水電站全年發電量的4倍。

  而根據測算,導電率提高1%IACS(國際退火銅標準),每千米輸電線路每年可節能1000~2500千瓦時。

  鋁是架空輸電線路難以替代的導體材料,以常見的同塔四回路500千伏輸電線路計算,每千米需要用41噸導電鋁合金線材。

  瞄準研發高導電率兼顧強度、耐熱性的高性能鋁合金導線,2012年,聯研院聯合中南大學、上海電纜研究所和國網遼寧、湖南電力,以及亨通、遠東集團等生產廠家,啟動“鋁合金節能輸電導線及多場景應用”項目研究。

  攻克難題研制應用高導電率導線

  該項目依托國家自然科學基金、國家電網有限公司科技項目、湖南省科技計劃重點項目等基金支持,經過7年的基礎研究和關鍵技術開發,研制出了高導電率的硬鋁導線、中強全鋁合金導線和耐熱鋁合金導線,并實現了系列產品的工程推廣應用。

  祝志祥介紹,制約鋁合金導體材料發展的有三大難題,分別是導電率、強度、耐熱性協同提高,大規模生產中組織、性能精準調控,以及大容量、低損耗、多場景可靠服役。

  項目團隊突破多性能協同提升的特征微結構設計及調控理論,揭示了彌散含鉺核殼結構復合粒子形成機制及作用機理,設計了三種特征微結構,發明了滿足不同場景應用要求的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金三類高導電率的導體材料;開發了鐵、硅元素有效化的低成本制備技術,發明了促進脫溶、增強彌散析出的熱處理技術,通過相對電導率表征和監測導體材料的脫溶行為,實現了全加工流程的組織調控,解決產品批次性能不穩定的難題。同時,項目建立了大容量低損耗導線結構的數學模型,確定了多場景應用導線的選型邊界條件,對不同導線結構的通流能力和電能損耗進行數值計算,設計了匹配耐腐蝕、防覆冰等多場景應用的導線截面結構,發明了系列節能導線連接關鍵技術。

  項目組堅持黨建引領,攻堅克難,取得一系列成果。項目第二完成人、聯研院教授級高級工程師韓鈺介紹,依托項目研究開發的導線,近三年銷售22.31萬噸,新增產值36.26億元;累計架線2.15萬千米,實現了多場景的大容量、低損耗電力傳輸,每年可減少線路損耗約4.3億千瓦時,為我國構建安全高效、清潔低碳的能源體系提供了重要支撐。成果獲授權發明專利30項,牽頭制定國家標準2項,發表論文27篇。(丁一 王飛)

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黨中央國務院高度重視畜牧業機械化發展,《國務院關于加快推進農業機械化和農機裝備產業轉型升級的指導意見》(國發〔2018〕42號)明確提出,到2025年畜牧養殖機械化率達到50%左右。今年初,農業農村部印發了《關于加快畜牧業機械化發展的意見》,明確了當前和今后一個時期推進畜牧養殖機械化發展的思路、目標和主要任務,這是加快推進畜牧業機械化,提高畜禽產品保供能力的重要舉措和工作指南,我們要深刻領會,準確把握,抓好落實。

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