【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】
北極星輸配電網訊:我國能源與電力負荷逆向分佈，國家實施“西電東送、北電南送”戰略。架空輸電線路用導線作為電力輸送的“血管”，是電網中用量最大、最關鍵的組成部分之一。我國架空導線總長1000餘萬公里，2018 年我國全社會用電約6.8萬億千瓦時，其中因導線電阻造成的損失巨大。導線的導電率即使僅提高千分之一（0.1%IACS），全國每年即可節電約7億千瓦時，減少電煤消耗約23萬噸，減少二氧化碳排放58萬噸。
隨著特高壓、遠距離、大容量輸電和清潔能源利用的發展，對架空導線的導電率、強度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升材料導電率與同時提高其強度和耐熱性之間存在矛盾，導致我國電網建設急需的特種導線難以滿足工程需求。
上海交通大學材料學院孫寶德、高海燕研究團隊，與江蘇中天科技合作，在“973”、國家自然科學基金、上海市節能減排專項等項目的資助下，歷經20餘年，突破了制約高性能鋁合金導線材料的關鍵技術，研製了高導耐熱、高強抗疲勞、特高壓節能導線等新型特種導線材料及製備技術，並建立起全流程工藝控制體系，自主研發的高導耐熱導線、高強抗疲勞導線、高導電工鋁導線三大類十九種新型導線通過了權威部門組織的新產品鑑定。
高導耐熱導線“一條頂兩條”
導線的耐熱溫度決定其輸送電流的能力。採用耐熱導線可提高輸電容量，有效緩解電力供需矛盾，降低城區線路改造的走廊成本；同時可更好滿足太陽能、風能等新能源峰值和谷值輸電的大溫差需求。但是，導線的耐熱性與導電率是一對矛盾。
孫寶德介紹說，研究團隊通過理論計算和科學實驗，研究了新型鋁鋯釔耐熱合金及其微結構調控方法和工藝，研製出的新型耐熱導線輸電能力加倍，“一條頂兩條”。
目前，這一技術產品在全國一百多條舊網改造中獲得應用，川渝電網“大動脈”洪板線改造全部採用該項目成果。新的高導耐熱導線的應用，使得原有的“洪板1線”和“洪板2線”設計容量從200萬千瓦提升至 327萬千瓦。工程人員介紹稱，這相當於在不改變線路結構和不增加線路通道的情況下，新建一條輸送線路，“一條線達到了兩條線路的輸電能力”。
高強抗疲勞導線“飛架中國南北”
我國特高壓工程需要跨越高山峻嶺和大江大河架設電網，形成了中國特色的“大跨越”工程。這要求飛架中國南北的特高壓線路，必須在各類自然環境下有著突出的抗疲勞表現。
“我們針對‘鋁鎂硅合金亞穩強化相’的‘精確調控超細夾雜物的去除’開展了大量研究，研製了不同強度級別的高強度鋁合金材料，建立了全流程精細控制技術，消除了材料內部潛在的疲勞裂紋源。”高海燕告訴《中國科學報》，該團隊研製的高強度鋁合金導線，在運行張力增大的條件下，振動疲勞壽命不低於3000萬次，滿足線路設計預期壽命達到50年的安全標準，綜合技術指標達到國際領先水平，在國家電網特高壓大跨越工程中獲得大量應用。
據瞭解，起自新疆準東（昌吉）換流站、止於安徽皖南（古泉）換流站的昌吉—古泉1100千伏特高壓直流輸電線路，就在2018年4月完成了“長江大跨越”工程全線貫通的壯舉。研究團隊高強抗疲勞導線相關技術在該工程中有著重要應用。
此外，我國電工鋁導線佔導線用量近70%，是特高壓電網的基礎導體材料。針對我國鋁土資源鐵硅含量相對較高的特點，團隊研究了高導電工鋁材料及其冶金質量控制技術，解決了微量雜質元素與氣體去除的難題，突破了鑄錠晶粒細化瓶頸，保證了導線組織與性能的穩定性和一致性。
助力中國製造走出去
十多年來，孫寶德研究團隊與江蘇中天科技集團一直保持密切合作，面向國家電網建設對高性能導線的迫切需求，成立了“上海交大—中天科技”聯合研究中心。該研究中心根據國家電網的線路設計需求，參與導線選型和截面設計，交大負責基礎理論研究和關鍵技術攻關，中天科技負責中試及產業推廣，真正做到“設計、工藝、製造一體化”，有力促進了我國高性能架空導線製造企業的產業升級與自主創新能力的提高。
據介紹，該團隊研製的高導耐熱導線和高強抗疲勞導線已走出國門，出口到歐美及“一帶一路”沿線國家，承接了眾多海外架空線路建設工程，累計架線超2萬公里，打破了國際大公司的壟斷，成為中國製造和中國電力走出去的一張“國家名片”。
原標題:以導線技術助力特高壓電網升級
全國能源信息平臺聯繫電話：010-65367702，郵箱：[email protected]，地址：北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社
閱讀更多 全國能源信息平臺 的文章
