國家電網的勞倫斯實驗室
“電力系統是世界上最龐大,最復雜的人造系統,甚至超過航空航天。”在國家電網仿真中心交直流電力系統數模混合仿真實驗室,很容易體會到中國電科院總工程師湯涌這個說法。
在數百平方米的大廳里,2米多的黑色大型機柜排排矗立,里面的無數電子電路板加上一個大型計算機程序,就能模擬出真實的電網運行。在計算機終端屏幕上,顯示著一張完整的全國電網地圖。需要了解什么條件下的電網狀況,在計算機上設置參數即可見,而物理的電子電路板能幫助計算機提高數字模擬準確度。看起來像插拔積木一般操作電路板,可能是在設置一個從四川到上海的完整電力系統。
這是世界上最先進的第三代電力模擬系統。樓下的第一代動態模擬系統實驗室則布滿了小型發電機、變壓器、線路、電動機、冰柜、大大小小的燈泡等,是一個更為直觀的微縮電力系統。
“航空航天系統難在精密,電力系統難在規模大、范圍廣、元件多,而且不能現場試驗。”湯涌告訴記者,仿真試驗研究對電力系統來說尤為重要。目前特高壓電網的方案,都要在這個仿真中心反復試驗,以論證安全可靠性。
當年論證三峽工程的輸變電方案,為了多種試驗方法相互驗證,湯涌和同事們專程去俄羅斯做了三個月的試驗。
這個投資2億人民幣建設的電力系統仿真中心與三個特高壓試驗基地、計量中心和國家風電研究檢測中心一起,構成了大電網試驗研究的物理基礎。“我們國家的資源分布和需求決定了要發展特高壓。”中國電科院電工研究所副所長來小康說,特高壓不是一個技術和安全問題,而是經濟需要遠距離傳輸。
現在特高壓技術讓國家電網在國際上的聲音變大了。“由于我們地大網大,所以這方面的研究比較強。”來小康坦承,“如果沒有特高壓,沒有大電網,有可能我們什么都不如人家。”
曾深入研究特高壓的美俄等國均放棄了建設,而中國的1000千伏交流示范工程已在爭議中投運一年半。憑借國家電網公司特高壓相關技術裝備和試驗基地,中國電科院開始爭奪國際話語權。中國的特高壓交流標準電壓被國際電工委員會、國際大電網組織推薦為國際標準電壓。國際電工委員會還成立了高壓直流輸電新技術委員會,并將秘書處設在中國,由國網公司承擔相關工作。
事實上,中國電科院早在1996年就開始做特高壓的論證,甚至20年前就開始涉及這一概念。“專家覺得一個問題有研究價值,就會推動上面立項。”
如今被國網人頻繁提及的可控串補裝置,就是名譽院長周孝信90年代看到的方向,并推[FS:PAGE]動了研究。“首先是在院里自己立項,用一些基金先做起來,幾年以后有了一定基礎,覺得能做,就申請國家項目,像串補就是973項目。”等繼續研究到了可以工程實施的階段,國家電網公司就要介入支持。這時資金需求大,國網還要掂量上不上,找內外很多專家一起論證。湯涌告訴記者,一種技術從初期跟進到實驗室再到現場應用,往往要十幾年之久,院里重大的科技示范項目無不是十年磨一劍。
中國電科院成為世界第四個掌握這一技術的企業,該產品在國內市場占有率達50%以上,并出口海外。
湯涌領導的電力系統研究所還有支撐電網運行調度,解決疑難雜癥的任務。從國家電網發展規劃的制定開始,他們就要參與規劃方案評估,考慮預想事故對規劃方案的影響,運行現場出現異常,馬上趕去找原因、提措施。此外,集中封閉搞項目會戰也是常事兒。“我們相當于專家門診,地方上自己看不好的就送到我們這來。”
在高壓所高級工程師李同生的回憶里,類似的技術服務是電科院建立初期的首要工作,主要為解決生產運行中的實際問題。在輸電線路頻繁發生事故的年代,現場調查和措施改進是他們最重要的日常工作。
但后來,科研和技術服務的比例從“三七開”變成了“七三開”。第一個330千伏的劉家峽輸變電工程,反復論證實驗、更改方案的三峽輸變電工程,正在建設的特高壓電網,后面都是電科院在做技術理論支撐。
但此前多年,無論技術服務還是科學理論研究,都與電科院自身產業關系不大。湯涌記得,中國電科院的主要風格一直潛心做科研,直到2000年的轉制大會之后,科研開始加速面向市場,電科院旗下的科技公司逐漸背上盈利任務。
但南瑞的機電自動化保護范圍較專,主打一種核心產品,中國電科院的綜合科研技術仍是國內第一。在企業的帶動下,其技術研究和成果應用更加一體化,對產業需求的預測也更有的放矢。
電科院的6000多名員工里,科研和產業的比例為1:2,去年的營收是34億。不過若算人均值,還是“南瑞效益更好”。
中國電科院承擔著國家電網公司研發中心的功能,有做前瞻性研究,引領行業的作用,但來小康坦言:“當然我們原來的工作基礎和產業結合還不是那么緊密,不一定做得很好,但我們在往這個方向上努力。原來研究院以技術支撐為主要工作,現在向引領作用發展。”
2006年,新能源研究所和電工與新材料研究所相繼成立,均指向前瞻性研究。
新能源研究所成立時只有5個人,就將研究方向定為風電并網分析、風電機組檢[FS:PAGE]測、風能資源評價和風電功率預測。而那時外界還很少有人了解風電產業這些需求。如今已有90多人的新能源所,每天只有十幾個人坐在工位上,大部分跑在各種現場。其研究也已初具規模,成為國內唯一具有國際互認可資質的風電檢測機構。
嘗試對不可預知的風電進行功率預測,也是新能源所的工作內容。“我們拿以前的歷史數據,加上數據天氣預報,來預測明天的發電情況,能滾動預測未來24到48小時。”新能源所一位專家說,現在的準確率基本達到國際水平,已有7個網省電力調度中心投運了這套系統。不過湯涌認為,這些數據還是測算出來的:“看系統精準度,我們得說5年以后論英雄。”
為了在世博上展示電網對風、光等可再生能源的調度能力,新能源所為國家電網館做了風光儲調度系統,智能電網、儲能電站的控制系統等。有一段時間,他們每天工作到凌晨4點,但很多人至今還沒有進過世博園。
儲能是來小康主管的工作內容之一。新能源和大電網催生了這一新的市場空間,他稱這可能是“改變電網發展方式的革命性技術”,而中國也許會走在世界前列。他認同科技部一位副部長的論斷:“中國的科研實力和國情相對應,在第三世界國家的前列,但我們電力是再往前一點。”
中國電科院區內有個電動汽車充電站,也是來小康轄下的試驗田。“我們充電技術沒有拖電動汽車的后腿,時間表是由汽車制造業確定的。”他擔心的是,各方一哄而上建充電站,不考慮對電網的影響,有一天會重蹈風電的覆轍。
除了研究這些已為人熟知的東西,來小康還是超導電力研究所所長。“超導材料會引發整個電力系統的革命,但這是30年后的技術,我們也在關注了,這就是科技引領作用。”
這樣的作用,讓人想起美國勞倫斯伯克利國家實驗室。這個創建于1931年的實驗室,已誕生了10個諾貝爾獎得主。
相關文章
國家電網江蘇公司建成新能源及智能配網實驗室
1月5日,在國家電網江蘇省電力公司新能源及智能配網實驗室,工程技術人員對風光儲一體化發電系統的光伏電站進行低光照下組件性能檢測。這是該公司推進新能源發展的舉措之一。
國家電網北京公司智能化變電站改造啟動
12月13日,國家電網公司北京市電力公司左安門變電站智能化改造工程方案確定。改造后,將提高左安門變電站智能化水平,全面實現信息化、自動化和互動化。這是北京公司探索常規變電站智能化改造的一次全新嘗試。
國家電網甘肅公司智能電網建設完成階段性目標
1月11日,記者從國家電網甘肅省電力公司了解到,甘肅電網建設重視科技創新利用,不斷拓展電網智能化建設試點工作,穩步推進甘肅電網智能化建設,努力提升電網安全運行水平。
國家電網投資30億實現電動車一卡通
甘肅電力智能園區通過國家電網驗收
11月29日,甘肅電力智能園區試點項目順利通過國家電網遠程竣工驗收。驗收專家組一致認為,甘肅智能園區采用信息網絡技術,突破了傳統地域限制,實現了省級數據集中平臺,尤其物聯網在園區建設中的應用,具有很強的實用性、經濟性和示范性。