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第十六届南网国际技术论坛:前瞻,让技术更实用(图文)

  2019-12-06

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  6月27日,阳江南鹏岛海上风电项目顺利完成首台风机叶轮吊装。谭文强 摄

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  南方电网企业致力于构建创新生态共同体,推动智能电网新发展。(制图:蓝望)


  中国工程院院士、南方电网企业专家委员会主任委员李立浧曾说:技术创新分为三个层次:一是创新型技术,立足当前,对未来3-5年能起到重大作用;二是前瞻性技术,能够影响未来5-10年发展;三是颠覆性技术,这个技术对未来发生重大影响,能产生新的发展动力,带来新的变革及新的行业生态。


  对于电力这个传统工业来说,技术多为应用型,即使现在一直在突破的特高压柔性直流技术,也是有技术路线的。


  但是,随着其他行业颠覆性技术的出现,比如5G、人工智能、工业互联网等技术的发展与应用,可能对电网行业带来深刻的改变。同样,电网本身也面临一些新的问题,比如新能源的大规模接入对电网产生怎样的影响?微网技术发展得很好了,但是在南海永兴岛如何更好地利用海洋提供电力?面对这些问题,南方电网企业的科技工编辑一直在努力试图作出解答。


  未雨绸缪,提前布局新能源领域


  今年9月,南方电网新能源研究中心(广东珠海)(以下简称“研究中心”)在珠海横琴挂牌成立。研究中心将对标美国国家风能技术中心、德国风能研究所等国际领先的新能源实验室,建成国家级重点实验室。同时,南方电网企业还在筹划建设海上“风电+储能”并网研究实验室,将依托桂山风电场,建设实景化的海上风电与储能并网科研试验环境,为研究中心科技创新与进步提供良好基础条件。预计在珠海三角岛建成海上风电、储能等实景化综合试验平台,建立海上风电“工程建设-投产验收-运行维护”全生命周期检测试验体系,形成风电并网检测服务能力。


  事实上,南方电网企业一直积极布局海上风电等新能源大规模接入电网的技术领域。早在2018年6月份,南方电网企业海上风电专题项目《远海岸风电送出关键技术及装备研究》就已获得了广东省海洋与渔业厅2018年度省级促进经济发展专项资金(海洋经济发展用途),项目金额2000万元。南网科研院为此成立了海上风电技术研究专项工作组,主要解决海上换流站、直流海缆和电力系统的消纳能力等技术关键点。


  这基于一个刻不容缓的现实,即近年来,广东省政府大力推进海上风电发展。根据《广东省海上风电发展规划(2017-2030年)(修编)》,预计到2030年底,广东建成投产海上风电装机容量将达到3000万千瓦,届时广东或将成为全国海上风电装机容量最大的省份。“采用什么方式接入、如何更好地抵御台风等自然灾害,保障大电网系统稳定,都是需要解决的问题。”南方电网企业系统运行部高级技术专家苏寅生介认为必须做好技术储备。


  布局远海岸风电送出也是基于这一考虑。南网科研院直流输电与电力电子技术研究所室主任赵晓斌先容,目前广东省远海岸风电资源占一半以上,从全球已建和在建的海上风电场、国家及广东省的相关政策来看,避开已经开发利用的海域和功能多敏感度高的海域,向深海海域发展海上风电成为一种趋势。另一方面,国内对于在深远海区域海上风电送出研究却基本处于空白地带。


  海上风电接入电网有两种方式,分别是高压交流输电和高压直流输电。后者是国际上大规模、远海岸海上风电送出的唯一方式。“实际上,我国海上风电直流送出已经落后西门子、ABB等企业。但是南方电网企业通过南澳多端柔性直流示范工程,对海上风电送出采用直流已经有了一些探索。而且大家也可以借鉴陆上柔性直流技术发展的成功经验。”南网科研院直流输电与电力电子技术研究所研究员陈怡静认为。


  现在也是开展远海岸风电直流送出技术研究和装备开发的最好时机。目前南网科研院的海上风电技术研究专项组在海上风电关键技术研究、新能源试验检测基地建设、海上风电并网示范工程三个方面取得了一些成绩。


  除海上风电为代表的大规模新能源接入外,南方电网企业还在氢能储能、超导等关键领域和技术方向发力。其中国足球协会超级联赛导领域,广东电网企业已经完成160千伏超导限流器工程样机分子部件研制,预计12月份完成后系统集成并通过第三方测试。云南电网“氢储能促进可再生能源消纳、利用及装备技术研究与示范”项目也获得云南省重大科技立项,项目完成后,将为云南大规模开展有机液体氢储能工程应用、HCNG燃烧和有机液体燃料电池客车等综合氢能利用奠定坚实的技术基础。


  积极作为,抓住技术带来的机遇


  鼠标轻击、耗时数秒,南方电网系统运行部自动化处的技术专家梁寿愚使用AI负荷预测模型,能够迅速生成一条电网负荷曲线。《2018年基于深度学习算法的负荷预测结果与年方式对比分析》报告表明,2018年,广东年度最高统调负荷,通过深度学习预测的准确率接近99%,超过传统人工预测的准确率。大数据下的人工智能,可以让电网人更加了解电网的属性。


  “过去是上千个站点接入电网,随着可再生能源占比提升,以及未来各类新型终端的布局,会有上百万甚至更多站点接入,原有信息系统无法支撑如此海量的数据访问,运算速度也会很缓慢。”梁寿愚说明说:“必须依托于云计算的强大算力提升计算速度,并实现横向拓展存储能力以节约系统建设成本。”


  这只是AI在电网应用场景的冰山一角。图像识别、语音识别、语义分析、人脸识别、视频识别等诸多成熟的AI技术,已经在输电巡检、设备缺陷识别、客服热线等场景小试牛刀。


  9月初,由深圳供电局与HUAWEI企业组建的联合创新实验室展示了双方在电力行业乃至全球首次应用的多项技术成果。其中,新一代输电智能巡检系统凭借人工智能和物联网技术,能实时分析线路缺陷和异常,并向输电人员反馈和告警。“人工巡线要20天完成的工作量,利用该系统只需2小时。”深圳供电局输电管理所副主任魏前虎先容。


  今年4月份的一个下午,深圳一条重要的输电线路跳闸停电。HUAWEI企业开发的Atlas核心模块,搭载深圳供电局研发的智能识别算法,第一时间发出告警,该线路62号塔下突然出现吊车施工。魏前虎说:“经过后台视频确认和技术分析,很快就找到了故障原因,仅用了不到50分钟就排除故障并恢复送电,同样的情况,如果发生在以前,至少需要一天的时间才能找到故障并恢复送电。”


  巡检系统智慧升级的背后,是多项前沿技术的应用。结合HUAWEI物联网端侧技术,该系统还具备了电力行业首个人工智能物联网架构,可以实现输变电音视频、图像,温湿度和风偏等不同传感器数据融合接入。


  对于新技术,南方电网企业一直热情拥抱,并努力与社会创新资源积极对接。人工智能如此,5G也如此。目前所知,5G技术具备速度快、大带宽、低延时等特性,可应用于视频巡检及监控业务,实现作业现场超高清视频地回传和实时视频巡检。还是深圳供电局,在500千伏深圳变电站,员工在手提电脑上轻轻一点,站内巡检机器人便可瞬间自如开动。担任信号传输的正是5G网络。这也是全网首例基于5G移动网络的变电站巡检机器人端对端应用(即操控平台至机器人终端)。


  南方电网企业未来将重点探讨融合5G的未来电网到底是怎样的,比如开展基于5G通讯的数据通信技术,为电力系统实现人工智能和高度自动化提供支撑数据源;融合5G的智能电网通信管理支撑平台的建设等。新技术如何更好地与现有的工作场景融合,过程中又会出现怎样的挑战,这都是全新的课题。它需要科研人员基于现实的需要,富有创造性地将工作与新技术进行融合尝试。


  比如贵州电网电力科学研究院材料技术中心金属激光3D打印中心,就运用一体化成型技术,打印制造出全国首个3D打印的不锈钢薄壁连接件。事实上,3D打印作为一项前沿的先进制造技术,一直处于模型制造和展示阶段,贵州电网企业技术专家张仁奇却带队开展“电网非标金具工器具激光3D打印技术研究与应用”研究,最终经过接近两年的潜心攻关,掌握了金属激光3D打印一体成型技术。此技术可以广泛运用于220千伏以上输电线路的特殊连接金具中,降低架空输电线路接续部位发热程度,提高输电线路的压接安全可靠性。


  目前南方电网企业明确提出建设“数字南网”,将数字化作为企业发展战略路径之一。其中人工智能、大数据等新技术如何为这一战略赋能,既是挑战也是机遇。广东电网企业从无人机巡线到现在研发的“输电设备缺陷图像识别系统”正式上线,人工智能正深刻改变着电网员工工作的方式。未来,这种改变将会更多,也更需要科研人员积极主动地做好这一技术储备。


  八仙过海,应对挑战有十八般武艺


  “前沿技术”并不是全部解决前沿问题的,它还有可能是对老问题提出了新的、更优的解决办法。比如南网科研院南网科创中心研究员刘志学的论文名《新型无母线电器主接线方案及布置图》,获得第十六届南网国际技术论坛一等奖优秀论文第一名。这篇论文在降低成本的情况下解决了传统技术的重大共性难题,它是国内外近几十年来电气主接线领域的颠覆性创新技术。简单来说,他用基于3-正则图的完全去中心化的电气主接线方案,以及易于改扩建的布置方案,解决了传统电气接线在“多重故障跳闸”“停电检修、故障跳闸”等复杂情况下的可靠性难题。


  波浪能的研发也是如此,深海岛礁现在已有光伏等发电模式,但是与柴油机发电、太阳能发电、风能发电等主流海岛岛礁发电设备相比较,波浪能发电具有无需燃料、不占用珍贵岛礁用地、对军事设施干扰少、具有较强抗台风能力等优势,因而成为国际海洋能开发利用的主流。


  南方电网企业2018年正式立项启动含波浪能发电系统的海岛微网关键技术研究及示范应用这一项目,8月31日通过400伏电缆并入永兴岛电网试运行,10月11日改为10千伏电缆并网试运行。从试运行期间“先导一号”的最高日发电量、日均发电量数据以及抗台风能力看,波浪能发电装置已具备为深海岛礁供电的技术能力,但因技术尚处于发展成熟期,还需在单机规模、深海运行适应性、运行维护技术等方面进一步提升。


  于是,南方电网企业创新管理部组织海南电网进一步策划了企业重点科技项目“波浪能发电装置在深海岛礁的深化研究及应用”,拟将国家海洋局项目研制的2台500千瓦的波浪能发电装置,在完成近海测试后,转场至三沙永兴岛开展在深海岛礁工程应用的深化研究。目前,项目已完成可行性论证与立项,预备实施。


  近年来,在国家的大力扶持下,我国波浪能技术研发取得长足进步,单机容量规模已突破100千瓦级,正朝兆瓦级迈进,技术成熟度上已处于从实验室验证到工程实践示范的技术跨越阶段。


  南方电网企业将启动国家重点研发计划项目“兆瓦级高效高可靠波浪能发电装置关键技术研究及南海岛礁示范验证”研发,开展的正是兆瓦级高效高可靠波浪能发电装置关键技术研究,可以实现在南海岛礁长期并网供电。


  新问题需要新办法,老问题也需要结合新技术,有新的应对之策。世界是发展变化的,技术也如此。只要保持着对现实需要的敏感,开放应对,南方电网企业创新之路将越走越好。


  南网传媒全媒体记者 刘杰 通讯员 周慧 李梓 杨晶晶 周潺


  ■技术前瞻


  云南电网企业氢能技术研究取得突破

  将为云南省绿色能源战略提供重要支撑


  云南电网企业申报的“氢储能促进可再生能源消纳、利用及装备技术研究与示范”项目获得云南省重大科技立项。该项目是云南电网企业首次作为牵头单位主持的省级重大科技专项,也是该企业历年来主持的单体经费最大的省级重大专项。


  云南电网企业电力科学研究院自2015年开始研究氢能技术,制定了《云南省2030绿色氢能发展规划及行动方案》,建立了体系完整的制氢—储氢—用氢实验室,在研究过程中取得了高效制氢、安全储氢和氢能标准体系等系列技术的重大突破。该项目围绕云南绿色能源战略,利用氢能存储和综合利用技术路线,开展中型规模的水电消纳和氢能利用工程示范,是在云南电网企业电力科学研究院前期“小试”基础上进行的放大“中试”示范工程,配以有机液体氢加注站、有机液体氢燃料客车和HCNG燃烧等氢能技术研究。项目完成后,将为云南大规模开展有机液体氢储能工程应用、HCNG燃烧和有机液体燃料电池客车等综合氢能利用奠定坚实的技术基础,为云南省富余可再生能源转化和水电消纳、氢能利用技术经济性评估和打造氢能产业链提供重要支撑,助推云南省打好“绿色能源牌”发展战略。(张新 刘荣海 欧阳婷婷)


  调峰调频企业量子保密通信科技项目通过中期评审


  今年7月,调峰调频信通企业组织召开了“基于量子密钥的保密通信技术在蓄能水电厂的应用研究”项目中期评审会。南网总调通信处、中山大学量子信息专业等相关专家教授参加评审会议。


  该项目是结合南方电网电力通信网实际应用场景,首次开展的量子保密通信组网架构、量子密钥存储技术、量子密钥自动更新技术等多项基础理论及关键技术研究,填补了南方电网量子保密通信技术应用研究的空白。项目通过开通南方电网第一条量子保密通道进行测试,验证了量子保密通信技术在电力通信网应用的可行性,现阶段取得了研究成果包括4份研究报告、4个专利、3篇论文。后续项目组将继续进行业务融合研究及测试,优化量子加密解决方案,使项目研究成果更具有推广和应用价值,为未来南方电网规范、有序、契合的量子密码技术应用探路。(叶萌 黄观金)


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来源:南方电网报

 

标签:第十六届,南网,国际技术论坛,前瞻,技术,更实用

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