近日,山西省2017年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)審結(jié)果出爐,國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院電力沖擊負(fù)荷特性研究實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的科研項(xiàng)目--《網(wǎng)荷協(xié)調(diào)供電質(zhì)量精細(xì)化評(píng)估》獲得科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。"網(wǎng)荷協(xié)調(diào)""沖擊負(fù)荷""電能質(zhì)量""優(yōu)質(zhì)電力",一個(gè)個(gè)專(zhuān)用名詞看似與我們的日常生活陌生而遙遠(yuǎn),實(shí)則關(guān)系著千家萬(wàn)戶的用電體驗(yàn)。這些一直在幕后默默工作的電力科研工作者們,在保衛(wèi)電能質(zhì)量、防治電網(wǎng)污染的道路上,打響了一場(chǎng)"腦力"持久戰(zhàn)……
看不見(jiàn)的電能污染
說(shuō)起環(huán)境污染,人們首先想到的,是看得見(jiàn)的霧霾空氣、堆積的垃圾和混濁的污水,而說(shuō)起電能污染,人們就該一頭霧水了?!半姴皇亲罡蓛舻哪茉磫幔吭趺催€會(huì)有污染呢?”
其實(shí),在須臾不可缺少的用電環(huán)境中,真的存在一種看不見(jiàn)的污染——電能污染。電能污染又稱(chēng)電能質(zhì)量污染,其中一項(xiàng)重要的污染指標(biāo)“諧波”,就是電網(wǎng)輸配電系統(tǒng)中產(chǎn)生的一種異?;坞姴ǎ爸C波”污染盡管看不見(jiàn)摸不著,卻在電網(wǎng)處處頑固存在著,對(duì)輸電線路和用電設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生影響,被稱(chēng)為電能質(zhì)量的一大“公害”。 “在日常生活中,大家都遇到過(guò)家中電燈忽明忽暗的情況,這種常見(jiàn)的電壓不穩(wěn),就是一種輕微的電能質(zhì)量污染?!睂?shí)驗(yàn)室主管常瀟博士告訴記者:“電能質(zhì)量污染輕則增加能耗、縮短設(shè)備壽命,重則會(huì)造成電網(wǎng)事故,甚至電網(wǎng)局部癱瘓。”據(jù)亞洲電能質(zhì)量聯(lián)盟在2017年發(fā)布的《電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》顯示:美國(guó)每年因電能質(zhì)量問(wèn)題造成的經(jīng)濟(jì)損失約為150億至240億美元;歐洲因電能質(zhì)量問(wèn)題造成的年經(jīng)濟(jì)損失約為150億歐元。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和用電需求的逐漸增高,電能污染日益加重,已成為電網(wǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)。我省作為國(guó)家能源、重化工基地,電能污染問(wèn)題尤為典型,對(duì)電網(wǎng)安全和正常供用電的影響也逐漸凸顯,如何維護(hù)電網(wǎng)安全、保障供電質(zhì)量,成為了橫亙?cè)陔娏蒲泄ぷ魅藛T面前的重要課題。
創(chuàng)新技術(shù)"抓捕""諧波"
2002年起,神朔、朔黃重載電氣化鐵路相繼鋪通運(yùn)營(yíng),在打開(kāi)了“西煤東運(yùn)”重要通道的同時(shí),也為山西電網(wǎng)帶來(lái)了不小的壓力。忻州義井變電站受電氣化鐵路牽引負(fù)荷的干擾,“諧波”嚴(yán)重超標(biāo),影響了包括太原衛(wèi)星發(fā)射中心在內(nèi)的周邊用戶的正常用電。
按照傳統(tǒng)治理的理念,需要在電氣化鐵路的每個(gè)牽引站加裝治理設(shè)備。然而,針對(duì)多電氣化鐵路供電牽引站集中接入電網(wǎng)的新局面,老辦法顯然解決不了新問(wèn)題。
“這就像是幾個(gè)人合力抬一張面積碩大的桌子,”實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)工程師李勝文形象地打了一個(gè)比方:“我們把電能污染的電網(wǎng)區(qū)域比喻成一張碩大的桌子,不同牽引站的治理設(shè)備就是一個(gè)個(gè)抬桌子的工人。往哪個(gè)方向走,步子怎么邁,桌子抬多高……桌子越大,抬桌子的人越多,彼此呼應(yīng)協(xié)作的難度也就越高,協(xié)作不到位,反而會(huì)事倍功半,甚至產(chǎn)生新的問(wèn)題?!?/p>
為了應(yīng)對(duì)這一難題,2009年,實(shí)驗(yàn)室在義井變電站開(kāi)全國(guó)之先河,首次提出了電能質(zhì)量多指標(biāo)動(dòng)態(tài)聯(lián)合治理與參數(shù)優(yōu)化技術(shù),采用自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新的成套裝置,實(shí)現(xiàn)了5個(gè)重載電鐵牽引站集中接入電網(wǎng)的綜合治理工程應(yīng)用。“以前需要在每個(gè)牽引站加裝的設(shè)備,現(xiàn)在只需集中接入一個(gè)匯集變電站,就能進(jìn)行電能質(zhì)量多指標(biāo)綜合治理”。2012年,義井變電站“諧波”治理工程取得明顯效果:創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用,不但解決了電能質(zhì)量多指標(biāo)綜合補(bǔ)償難題,大幅提高了電網(wǎng)安全供電水平,還明顯降低了設(shè)備維護(hù)成本和設(shè)備損耗。 “如今,我國(guó)電氣化鐵路已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)代,電氣化鐵路總里程躍升世界第一。這些驕人成績(jī)的背后,也有電力科研工作者的一份貢獻(xiàn)。”李勝文驕傲地介紹。
全省拉網(wǎng)源頭“防污”
近年來(lái),隨著我省重載電氣化鐵路的開(kāi)通鋪設(shè)、冶煉行業(yè)高功率電弧爐的運(yùn)用,以及風(fēng)力和光伏等新能源發(fā)電的迅速發(fā)展,各種“諧波”干擾源不斷接入電網(wǎng),造成電網(wǎng)電能品質(zhì)下降,隨之而來(lái)的是電能損耗不斷上升和電網(wǎng)設(shè)備壽命的縮短。據(jù)了解,每年全省因電能質(zhì)量問(wèn)題直接和間接造成的電能損耗和損失逾億元。
為解決這一阻礙電力發(fā)展的電能污染難題,電力科研工作者們?cè)谌【硟?nèi)拉起了一張電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的天網(wǎng),從源頭抓起,對(duì)接入電網(wǎng)的各類(lèi)污染源開(kāi)展電能質(zhì)量評(píng)估、監(jiān)測(cè)和治理等全過(guò)程研究工作,這張傾注科研人員十?dāng)?shù)年心血打造的治污天網(wǎng),將山西電力節(jié)能治污技術(shù)提升到了一個(gè)新的高度。
在電力科學(xué)研究院電力沖擊負(fù)荷特性研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi),一張布滿整堵墻的碩大顯示屏上,全省11個(gè)地市706個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù),每天24小時(shí)不間斷地反饋回來(lái)。
科研人員手指輕敲鼠標(biāo),雙眼緊盯著不斷轉(zhuǎn)換的監(jiān)控畫(huà)面,逐個(gè)觀察電網(wǎng)情況。“電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從2009年開(kāi)始建設(shè),到現(xiàn)在,監(jiān)測(cè)對(duì)象已經(jīng)覆蓋全省90%的電氣化鐵路牽引站、100%的大型風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站,以及鋼鐵冶金等污染源和武宿機(jī)場(chǎng)等重要用戶。”李勝文介紹,截至目前,實(shí)驗(yàn)室已完成包括大西高鐵牽引站在內(nèi)的83座大型電能質(zhì)量污染源接入電網(wǎng)評(píng)估工作,診病于未治,在接入電網(wǎng)前就將電能污染消化于無(wú)形,提高了電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)水平。
在多年來(lái)的生產(chǎn)及科技項(xiàng)目研究過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)室在電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域取得了豐碩成果。常瀟介紹,實(shí)驗(yàn)室先后承擔(dān)了重點(diǎn)科技項(xiàng)目38項(xiàng),獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng)26項(xiàng),授權(quán)國(guó)家專(zhuān)利36項(xiàng),發(fā)表技術(shù)論文62篇,編制國(guó)家、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)20項(xiàng)。
目前,實(shí)驗(yàn)室正牽頭承擔(dān)著山西省重大專(zhuān)項(xiàng)“中低壓交直流配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)”,依托于電科院科技創(chuàng)新城的試驗(yàn)基地,將開(kāi)展電能質(zhì)量、新能源和儲(chǔ)能試驗(yàn)示范工程應(yīng)用研究,為我省能源轉(zhuǎn)型提供引領(lǐng)和支撐。 “高水平的電能質(zhì)量,有助于構(gòu)建和諧的供用電關(guān)系,對(duì)提高營(yíng)商環(huán)境,促進(jìn)新時(shí)代山西經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展具有積極意義。未來(lái),山西電網(wǎng)的發(fā)展一定會(huì)更穩(wěn)定、更好,我們會(huì)一直努力,讓山西人用上放心電。”常瀟目光堅(jiān)定地說(shuō)。
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