高海拔地区

现状 智能化运维诉求 整体设想 无人机与机器人思考 应用现状

项目研究的主要内容包括±500kV同塔双回直流线路带电作业方法及实用化关键技术研究、3000m及以上高海拔地区±800kV特高压输电线路带电作业技术研究、基于柔性绳索的便携式高空传输技术研究等。项目研究成果适用于±500kV同塔双回直流线路、±800kV直流输电线路带电作业项目。成果已成功应用在±500kV牛从甲乙直流线、±800kV新东直流线、±800kV普侨直流线等线路上，南方电网超高压输电公司及国网湖南省电力公司、国网甘肃供变电公司等应用单位反映良好，经济效益、社会效益明显。

一些偏远地区、自然条件恶务，受电网建设落后、规模不足、电网建设环境复杂、造价高等条件限制，电力供应远不能满足需要，电源装机远不能满足当地经济社会发展和居民生活水平提高对电力的需求。多能互补独立微电网技术的发展使得电能与其他能源灵活的转换，提高了可再生能源综合利用效率，实现多种能源的协同优化。同时利用分布式能源系统特性与当地能源结构特性相结合，解决了偏远地区能源利用的瓶颈。在我国，多能互补独立微电网系统，尚处于发展初期，基于多能互补的微电网系关键技术在国内还没得到广泛应用。因此进行多能互补的微电网关键技术研究具有一定的前暗性和巨大的工程应用价值。依托国家实现能源转型、精准扶贫等政策，由国电南京自动化股份有限公司科研管理部牵头，2015年开始对“高寒高海拔地区多能互补独立微电网技术”展开研究。

GIS（六氟化硫封闭式组合电器）应用范围广、维护工作量小、环境适应能力强。但是随着近年来地质灾害的增多，地震频发和装机容量不断增加，极寒、强震、高海拔地区市场的不扩大，对GIS提出了更高的使用要求。为了满足市场需求，保障国家建设坚强电网的安全运行，研发了满足以上条件的GIS产品。 本项目提出了气室热平衡的计算方法，开发了GIS产品外包伴热带的结构设计，实现了GIS设备运行中SF6气体在液化温度之上并留有一定裕度的目的，满足了用户极低环温-42.4℃下的使用要求。提出了套管耐震计算和解析方法，开发了套管的耐震结构设计，实现了套管耐震水平加速度达到0.546g的高参数，突破了国标0.5g的最高要求。提出了套管内外绝缘的分析计算方法，开发了高海拔用套管的结构设计，提高了套管的高海拔适应能力，实现了550kV GIS在海拔4500米下的工程应用。提出了绝缘件的国产化改进方法，研发了新的绝缘件。 项目设计的加热保温装置能使产品安全运行在-42.4℃极低温环境下；设计开发的套管耐震水平加速度达到了0.546g，突破了国标0.5g的最高要求；高海拔用套管达到可耐受雷电冲击2574kV、工频1137kV的绝缘水平，超过了UHV的耐受值，也是国际上550kV产品迄今为止最高的外绝缘水平；绝缘件通过雷电冲击值高于国标要求。 项目获得授权发明专利7项、实用新型专利3项，发表中文核心论文2篇。以上成果已成功应用于550kV GIS锡盟换流低温项目，潍坊、雅安高震区，藏中联网高海拔等严酷工作环境中。绝缘件的研制也为低成本工作带来了很大成效。本项目的研发成功填补了行业空白，拓展了GIS产品在各种严酷工作环境下的应用领域，对于引导我国电工装备制造产业升级，提高国际竞争力具有重要意义。

带电作业是消除线路紧急缺陷、提高输电可靠性、保障电网安全运行的重要技术手段。目前，带电作业都在低海拔地区开展，但青海西藏等西部高海拔地区超高压带电作业技术仍属空白。一方面，海拔增加，大气绝缘强度降低，带电作业要求安全距离、组合间隙和屏蔽防护措施等面临新挑战，而原有的海拔校正方法仅适用于海拔2000m及以下地区，无法满足更高海拔地区的要求，另一方面，高海拔地区输电线路海拔跨度大，单一海拔点的研究结论无法满足要求。本项目从一线检修人员的实际需求出发，完整研究了海拔2000m至5500m范围下750kV、330kV、±400kV、220kV等不同电压等级输电线路的带电作业技术，在高海拔带电作业最小安全距离、组合间隙、屏蔽防护、电位转移和带电作业工器具等方面实现了全面突破，主导制定了相关标准，获得专利授权4项，发表论文3篇，有效带动青海、西藏等西部地区带电作业人员的技术进步，实现青海、西藏地区高压交、直流输电线路带电作业零的突破。

在多能互补独立微电网关键技术研究中主要面临 3 大技术问题：①缺少适应高寒、高海拔地区低能耗的预制舱热管理系统。现有技术方案为加强物理保温，增加空调、加热器等，该方案对温度不敏感的蓄电池（铅炭、铅酸）虽能起到保温、散热作用，但加热器、空调等保温设备功率大，耗能多，而且效果差。②多能互补独立微电网系统，其电源一致性和电能平衡管控是多电源独立微电网的难点，也是独立微电网系统管控的重大技术挑战。现有技术采用超短期发电和负荷功率变化的预测，其时间长且准确率低，不能满足平抑波动的要求，影响微电网的稳定运行。转子发电系统如柴油发电机组、水力发电投入到运行独立的微电网中，缺少无缝切换成功的案例。③多能互补独立微电网运营管理平台尚处萌芽阶段，微电网整体性能监测与预警缺乏成功经验。现有的平台，不能监测系统的整体性能、预防故障，发现故障也无法及时处理，影响储能系统的性能及安全。上述技术问题阻碍我国多能互补独立微电网的建设与运营进程，亟需突破高寒高海拔多能互补独立微电网稳定运行关键技术，提升我国微电网技术水平，切实改善和保障民生、助力偏远无电地区发展。 依托国家实现能源转型的政策、精准扶贫的科技项目，项目团队产学研用协同攻关，历时 2年，突破了传统预制舱热管理技术、多电源发电一致性和电能平衡管控技术、运维远程控制等关键技术。主要创新：①研发了适应高寒高海拔地区预制舱热管理系统，优化预制舱内风道设计，提出了利用峰值发电来蓄热技术，实现了预制舱内储能电池表面温度均匀分布，提高了储能电池效率，降低了站用电率；②研制反向协同调控装置，提出了储能重叠追踪调控投切技术，实现了光伏等可再生能源平抑波动、平稳供电、多电源无缝切换的目的；③提出了基于双向指标的独立微电网运维远程管理平台。研发了一套可用于评估多能互补独立微电网及其子系统（子模块）的性能状态量化指标，实现了多能互补独立微网的整体性能监测与预警运维远程管理平台。项目荣获国家发明专利 26 项，实用新型 12 项，科技论文 38 篇，参与国家标准 5 项，行业标准 3 项，企业标准 1 项，专著 2 项，软著 5 项。项目研发的预制舱热管理系统、储能重叠追踪调控投切技术、微电网运维远程管理平台，已成功应用于我国 23 项高寒高海拔多能互补独立微电网工程，确保了数十亿投资的稳定收益，实现科研成果向生产应用的快速转化，推动我国多能互补独立微电网技术的快速健康发展，经济和社会效益显著。

应用对比统计的方法，对500kV多乐永丰Ⅱ回线间隔棒频繁断裂的情况进行了介绍，深入分析了该线路间隔棒频繁断裂的深层次原因，并针对故障频发区段的受损特征，提出了采用加装复合柔性相间间隔棒、阻尼间隔棒、安装双摆防舞器、防舞动鞭、子间隔棒的不等距安装法等措施改善间隔棒频繁断裂的防治对策和运行建议，对保障500kV多乐永丰Ⅱ回线的安全运行具有重要意义，同时积累了500kV输电线路高海拔地区的运行经验。

项目针对青藏高原地区自然条件、气候特点和地理环境等因素，结合电网工程建设的实际情况，重点分析了 2006 版电网工程计价体系、2013 版电网工程计价体系以及西藏地区电网工程计价体系对高海拔地区电网工程投资的影响程度，深入研究并测算了青藏高原地区人工、机械降效水平，提出了高海拔地区人工、机械降效调整系数，创新性地提出了高海拔地区电网工程合理计价调整体系，填补了西藏定额在青藏高原其他高海拔地区电网工程科学计价的空白。①基于不同计价体系下定额和费用标准对青藏高原地区电网工程造价的影响差异分析，首次提出了西藏计价体系在青藏高原其他高海拔地区应用的关键技术；②系统集成了聚类分析、因素识别、类比分析等方法，创新性地构建了高海拔地区电网工程人工、机械降效测算模型，科学地反映了高海拔地区电网工程的实际降效水平；③补充完善了青藏高原地区电网工程计价体系，扩大了西藏计价体系的适用范围，科学地解决了同一区域采用不同计价体系的矛盾，形成了统一的青藏高原地区电网工程计价依据。 项目研究成果形成了统一的青藏高原地区电网工程计价体系，妥善解决了2013 版和西藏定额不同计价体系带来的同一地区工程造价差异问题，在四川、青海、甘肃等地区 3000 米以上、3000m 以下电网工程计价应用方面发挥了巨大的作用，具有极大的应用价值。项目研究成果的应用，实现了川藏联网工程、电力天路工程、藏中联网工程、“三区两州”电网工程等一些列国家重大民生工程的精准投资，有效推动了高海拔地区电网工程的建设实施。项目针对同样处于青藏高原边缘的、地形气候等自然条件与西藏地区较为相似、施工环境也同样恶劣的四川、青海、甘肃等高海拔地区电网工程计价标准开展相关研究，将研究成果应用于工程建设实际，合理确定了高海拔地区电网工程造价降效水平，提高了高海拔地区电网工程计价的准确性，形成了统一的青藏高原地区电网工程计价标准体系，有效保障了工程投资参与各方的合法利益。项目成果主要针对青藏高原高海拔地区的电网工程建设，对其他高海拔地区计价标准研究有很好的参考作用。同时，随着电网工程向更多环境复杂、施工困难地区扩展建设，复杂、特殊电网工程计价标准研究是工程顺利建设实施的关键，项目研究成果能为此提供较好的研究思路，在沙漠酷热地区、高纬度寒冷地区等电网工程建设中也具有极大的推广应用价值。