“我國(guó)輸配電的電能損耗占全國(guó)發(fā)電量的6.6%左右,其中配電變壓器損耗占到40%—50%。以2013年全國(guó)發(fā)電量5.32萬(wàn)億千瓦時(shí)計(jì)算,全國(guó)配電變壓器電能損耗約1600億千瓦時(shí),相當(dāng)于三峽電站2013年全年發(fā)電量(約1000億千瓦時(shí))的1.6倍,電能損耗巨大。”
配電變壓器節(jié)能技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(以下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)室)主任劉海濤在介紹這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),在場(chǎng)的“外行”們也都為之一震。而劉海濤所在的實(shí)驗(yàn)室正是專注于配電系統(tǒng)節(jié)能及智能化技術(shù)的科研攻關(guān)。
該實(shí)驗(yàn)室依托于中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司建設(shè),主要開(kāi)展節(jié)能配電變壓器檢測(cè)技術(shù)、配電變壓器節(jié)能技術(shù)和智能配電臺(tái)區(qū)技術(shù)方面的研究,并致力于智能、高效、節(jié)能型配電設(shè)備的推廣應(yīng)用。
何為配電變壓器
“配電變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)定律,變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的靜止電氣設(shè)備,主要用于35千伏及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)。”劉海濤介紹,在我們的日常生活中,例如在工廠、學(xué)校、住宅等場(chǎng)所都能見(jiàn)到采用柱上安裝或露天箱式安裝方式的配電變壓器,它的主要功能是起到降壓作用,即把高電壓、小電流的交流電轉(zhuǎn)換成同等頻率的低電壓、大電流的電能,這樣電力用戶的電器和設(shè)備才可以正常使用。
實(shí)驗(yàn)室致力于智能、高效、節(jié)能型配電設(shè)備的推廣應(yīng)用
電網(wǎng)作為發(fā)電廠和電力用戶之間的傳輸載體,為了更高效地將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)綇V大用戶,首先需要通過(guò)將電能轉(zhuǎn)化成更高電壓等級(jí)的電能。“因?yàn)閭鬏敼β屎愣〞r(shí),電壓等級(jí)越高,電能傳輸?shù)男试礁?這就是為什么目前我國(guó)大力發(fā)展特高壓電網(wǎng)的原因。”劉海濤說(shuō)。
之后,電力用戶側(cè)需要通過(guò)一級(jí)一級(jí)的電力變壓器將電壓等級(jí)降下來(lái),其中配電變壓器作為最后一級(jí)降壓環(huán)節(jié),較多采用柱上安裝或露天箱式安裝于用電負(fù)荷中心,將6—10千伏電壓降至380/220伏動(dòng)力和照明用電電壓等級(jí),供用戶使用。正因?yàn)榕潆娮儔浩鲾?shù)量繁多,靠近用電負(fù)荷,只有確保它安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行,才能保障我們千家萬(wàn)戶的用電安全和可靠性。
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)掛網(wǎng)運(yùn)行的配電變壓器總臺(tái)數(shù)約1600萬(wàn)臺(tái),總?cè)萘考s48億千伏安。由于配電變壓器在運(yùn)數(shù)量巨大,因此即使每臺(tái)配電變壓器的節(jié)能效率稍有提高,那么總體節(jié)能效果也將是相當(dāng)可觀的。
“過(guò)去配電變壓器的能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重,但是為了使人們能用上電,我們只能不間斷發(fā)電和供電,看著這些電能白白流失。”劉海濤坦言,必須攻克配電變壓器的節(jié)能難關(guān)。
突破關(guān)鍵技術(shù)
配電變壓器的節(jié)能技術(shù)一直是電力行業(yè)貫徹國(guó)家“節(jié)能減排”政策的重要舉措之一。近幾年,實(shí)驗(yàn)室提出了節(jié)能型配電變壓器材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的新方法,研制了有載調(diào)容調(diào)壓配電變壓器、高過(guò)載配電變壓器、自適應(yīng)負(fù)荷配電變壓器等新型節(jié)能配電變壓器,建立了節(jié)能配電變壓器綜合能效及關(guān)鍵性能評(píng)估體系,開(kāi)發(fā)了節(jié)能配電變壓器全壽命周期內(nèi)運(yùn)行可靠性與能耗自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng),突破基于低壓負(fù)荷在線自動(dòng)換相的三相負(fù)荷不平衡治理、多諧波源引發(fā)的配電網(wǎng)諧波污染治理等關(guān)鍵技術(shù),并取得了系列科研成果。
實(shí)驗(yàn)室教授級(jí)高級(jí)工程師王金麗介紹,實(shí)驗(yàn)室率先攻克了有載調(diào)容調(diào)壓配電變壓器一體化開(kāi)關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)與可靠滅弧、自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)難題,研發(fā)了有載調(diào)容調(diào)壓配電變壓器系列產(chǎn)品。
“配電變壓器有個(gè)特點(diǎn)就是,只要帶電運(yùn)行,空載損耗就必然存在,而有載調(diào)容調(diào)壓配電變壓器的特點(diǎn)就是它可以根據(jù)實(shí)際用電負(fù)荷大小,自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器的運(yùn)行容量方式和電壓調(diào)整,從而降低變壓器的空載損耗。實(shí)踐證明,在年平均負(fù)載率較低、用電時(shí)段相對(duì)集中的區(qū)域使用,年空載損耗可下降50%—60%。”王金麗介紹,“這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)還獲得了日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)及中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。”
“另外,實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)首次攻克了智能配電終端軟硬件統(tǒng)一支撐平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)了智能配變終端、電能質(zhì)量治理裝置、并網(wǎng)控制器等4類11種系列化設(shè)備,設(shè)備成本可以降低30%—50%。”實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師李二霞說(shuō)。
科研成果喜人
實(shí)驗(yàn)室成立之初,就設(shè)定了打造高效節(jié)能的智能配用電系統(tǒng)的目標(biāo),始終以服務(wù)首都配電網(wǎng)節(jié)能降損、促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展為導(dǎo)向,圍繞配電變壓器檢測(cè)、配電變壓器節(jié)能、智能配電臺(tái)區(qū)三大技術(shù)方向,開(kāi)展科研攻關(guān)、支撐服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)制定、試驗(yàn)檢測(cè)等四類業(yè)務(wù)。
每一項(xiàng)成果都離不開(kāi)科研人員的辛勤付出
“實(shí)驗(yàn)室成立以來(lái),獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng),省部級(jí)一等獎(jiǎng)2項(xiàng),省部級(jí)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng),獲行業(yè)協(xié)會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)24項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專利51項(xiàng),受理發(fā)明專利188項(xiàng),登記軟件著作權(quán)14項(xiàng),發(fā)表論文114篇,制/修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)。”劉海濤自豪地說(shuō)。
而每一項(xiàng)成果的取得,都離不開(kāi)全體科研人員的辛勤付出。劉海濤說(shuō),印象最深刻的是團(tuán)隊(duì)中有年過(guò)半百或年近花甲的老專家、有高齡孕婦,在技術(shù)研究的攻堅(jiān)階段,壓力之大不言而喻,他們?cè)陉P(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮“五加二”、“白加黑”的工作作風(fēng),放棄了陪伴家人的休息時(shí)間,加班加點(diǎn),毫無(wú)怨言,攻克了系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中一個(gè)個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn),出色地完成了設(shè)備入網(wǎng)前各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)任務(wù)。
人才隊(duì)伍建設(shè)對(duì)于確保實(shí)驗(yàn)室處于領(lǐng)域龍頭地位、提升自主創(chuàng)新能力具有十分關(guān)鍵的作用。自成立以來(lái),實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)方面通過(guò)實(shí)施一系列創(chuàng)新舉措,打造出三支素質(zhì)高、業(yè)務(wù)精、凝聚力強(qiáng)的科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。近三年,實(shí)驗(yàn)室新增國(guó)務(wù)院津貼專家1人,國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技領(lǐng)軍人才1人、專業(yè)領(lǐng)軍與優(yōu)秀專家人才4人,職稱晉升28人,培養(yǎng)碩博士畢業(yè)生6人,副高級(jí)以上職稱數(shù)量占總?cè)藬?shù)的42.8%,科技項(xiàng)目負(fù)責(zé)人中年齡40歲以下的占比超過(guò)70%以上。
在發(fā)展過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)室聚集了一批高層次、高水平的技術(shù)精英,在制度建設(shè)與運(yùn)行管理、與其他科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和高校院所的資源共享與開(kāi)放交流方面,彰顯了實(shí)驗(yàn)室科研創(chuàng)新能力、核心競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)影響力。
