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应用高导电率导线年减少线损4.3亿千瓦时

作者:admin    发布时间:2020-06-15 15:24     浏览次数 :


1月10日,全球能源互联网研究院有限公司牵头申报的“铝合金节能输电导线及多场景应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。项目发明了高导电率的硬铝、中强铝合金和耐热铝合金导线,突破成分与组织精确调控的关键技术,开发了导线多场景应用的关键技术及配套产品。三类导线相比现役导线,导电率分别提高4.0%、3.9%、3.3%。项目整体技术达到国际先进水平,主要技术指标达到国际领先水平。

聚焦输电线路损耗展开研究

我国电力负荷和能源资源分布严重失衡,70%以上的电力需求集中在东部和中部,80%以上的能源资源分布在西部和北部。为满足受端地区用电增长需求,实现能源富集地区电力外送,需要加快建设电力输送通道和对已有线路实施增容改造。

电能通过输电线路传送。导电率是架空导线一项非常重要的性能指标。在实际运行中,由于要经受雨雪冰冻等恶劣天气,导线必须有足够的机械强度,以支撑自身重量和外来荷载(冰荷载、风荷载等)。同时,考虑到短时过载会导致温升,导线还要有一定的耐热温度。联研院电工新材料研究所副研究员祝志祥介绍,导电率和强度、耐热性三者之间,是此消彼长的关系。为了保障输电线路的安全性,通常会“牺牲”导电率,因而现役输电线路的电能损耗较大。

据国家能源局统计,2017年,我国输电线路损耗约4000亿千瓦时,占年发电量的6.5%左右,相当于三峡水电站全年发电量的4倍。

而根据测算,导电率提高1%IACS(国际退火铜标准),每千米输电线路每年可节能1000~2500千瓦时。

铝是架空输电线路难以替代的导体材料,以常见的同塔四回路500千伏输电线路计算,每千米需要用41吨导电铝合金线材。

金杯电缆

瞄准研发高导电率兼顾强度、耐热性的高性能铝合金导线,2012年,联研院联合中南大学、上海电缆研究所和国网辽宁、湖南电力,以及亨通、远东集团等生产厂家,启动“铝合金节能输电导线及多场景应用”项目研究。

攻克难题研制应用高导电率导线

该项目依托国家自然科学基金、国家电网有限公司科技项目、湖南省科技计划重点项目等基金支持,经过7年的基础研究和关键技术开发,研制出了高导电率的硬铝导线、中强全铝合金导线和耐热铝合金导线,并实现了系列产品的工程推广应用。

祝志祥介绍,制约铝合金导体材料发展的有三大难题,分别是导电率、强度、耐热性协同提高,大规模生产中组织、性能精准调控,以及大容量、低损耗、多场景可靠服役。

项目团队突破多性能协同提升的特征微结构设计及调控理论,揭示了弥散含铒核壳结构复合粒子形成机制及作用机理,设计了三种特征微结构,发明了满足不同场景应用要求的硬铝、中强铝合金和耐热铝合金三类高导电率的导体材料;开发了铁、硅元素有效化的低成本制备技术,发明了促进脱溶、增强弥散析出的热处理技术,通过相对电导率表征和监测导体材料的脱溶行为,实现了全加工流程的组织调控,解决产品批次性能不稳定的难题。同时,项目建立了大容量低损耗导线结构的数学模型,确定了多场景应用导线的选型边界条件,对不同导线结构的通流能力和电能损耗进行数值计算,设计了匹配耐腐蚀、防覆冰等多场景应用的导线截面结构,发明了系列节能导线连接关键技术。

项目组坚持党建引领,攻坚克难,取得一系列成果。项目第二完成人、联研院教授级高级工程师韩钰介绍,依托项目研究开发的导线,近三年销售22.31万吨,新增产值36.26亿元;累计架线2.15万千米,实现了多场景的大容量、低损耗电力传输,每年可减少线路损耗约4.3亿千瓦时,为我国构建安全高效、清洁低碳的能源体系提供了重要支撑。成果获授权发明专利30项,牵头制定国家标准2项,发表论文27篇。



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