全國首臺126kV無氟環(huán)保型氣體絕緣金屬封閉開關(guān)研制成功

7月6日，由平高集團(tuán)與西安交通大學(xué)聯(lián)合自主設(shè)計(jì)開發(fā)的國內(nèi)首臺具有應(yīng)用價(jià)值且真正意義上的“綠色”產(chǎn)品——126kV無氟環(huán)保型氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（以下簡稱“126kV無氟環(huán)保型GIS”）研制成功，標(biāo)志著我國在輸電等級環(huán)保型開關(guān)產(chǎn)品研發(fā)方面取得重大突破。

以六氟化硫?yàn)榇淼暮鷼怏w及其混合氣體廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備中，由于溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖，研究人員先后推出溫室效應(yīng)系數(shù)比較低的含氟氣體及其混合氣體，但含氟氣體仍存在溫室效應(yīng)系數(shù)過高或者氣體液化溫度過高的問題。因此，探索無氟環(huán)保電力設(shè)備開發(fā)，能嚴(yán)格限制含氟氣體的使用，對于我國達(dá)成減排目標(biāo)意義重大，同時(shí)也是電氣工程領(lǐng)域重要的研究方向和迫切需要解決的熱點(diǎn)問題。

平高集團(tuán)與西安交大建立聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，采用自主研制的126kV單斷口真空滅弧室作為開斷單元，將二氧化碳作為GIS整體絕緣與隔離、接地開關(guān)的單一開斷介質(zhì)，形成環(huán)保型GIS整體設(shè)計(jì)方案。通過建模與仿真分析，對126kV環(huán)保型GIS的電場、溫度場和力學(xué)特性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；計(jì)算了二氧化碳與銅金屬相互作用的等離子體物性參數(shù)，基于此仿真與實(shí)驗(yàn)研究了二氧化碳?xì)怏w的絕緣與開斷特性，突破了隔離/接地開關(guān)開斷感性小電流難題，最終完成了126kV無氟環(huán)保型GIS樣機(jī)的研制。二氧化碳?xì)怏w的GWP值（全球變暖潛能指標(biāo)）不到六氟化硫氣體的萬分之一，每臺設(shè)備的二氧化碳當(dāng)量縮減99.99%以上，產(chǎn)品液化溫度低，適用范圍可達(dá)-40℃環(huán)境，能夠應(yīng)用到高寒高海拔地區(qū)，完全擺脫對六氟化硫氣體的依賴，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的綠色環(huán)保。

126kV無氟環(huán)保型GIS的額定電流為2500A，額定頻率50Hz，額定短路開斷電流為40kA，額定短路開斷電流次數(shù)不低于20次，機(jī)械壽命為10000次，技術(shù)水平達(dá)到國際相關(guān)產(chǎn)品領(lǐng)先水平。產(chǎn)品包括斷路器、三工位隔離—接地組合開關(guān)、快速接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、電纜連接裝置、進(jìn)出線套管、氧化鋅避雷器、母線筒和間隔匯控柜等基本元件，可按用戶要求組合成所需的主接線方式。產(chǎn)品采用鋁合金殼體，具有重量輕、防腐性能好等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高材料的利用率和降低加工制造成本。

1000千伏環(huán)保型GIL設(shè)備通過全套型式試驗(yàn)

7月初，平高集團(tuán)研制的1000千伏環(huán)保型剛性氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）設(shè)備在西安高壓電器研究所通過全套型式試驗(yàn)，具備應(yīng)用條件。該設(shè)備依托中國電力科學(xué)研究院有限公司牽頭的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“環(huán)保管道輸電關(guān)鍵技術(shù)”開展研發(fā)工作，推動環(huán)保型特高壓裝備技術(shù)發(fā)展。

該設(shè)備采用全氟異丁腈和二氧化碳作為絕緣介質(zhì)，替代純六氟化硫氣體，有效降低了六氟化硫氣體的使用量和排放量，對節(jié)能減排、建設(shè)綠色電網(wǎng)具有重要意義。按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，1000千伏環(huán)保型GIL設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)單元長度為18米、局部放電小于3皮庫、年漏氣率為0.01%，具有電壓等級高、標(biāo)準(zhǔn)單元長度長、整體局放小、漏氣率低等優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證攻關(guān)，平高集團(tuán)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻克全氟異丁腈氣體國產(chǎn)化制備技術(shù)，成功研制出環(huán)保型GIL設(shè)備支撐絕緣子。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近一年的探索，研制出1000千伏環(huán)保型GIL設(shè)備樣機(jī)。為進(jìn)一步驗(yàn)證該設(shè)備長期運(yùn)行可靠性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又開展長期帶電考核試驗(yàn)工作，準(zhǔn)備試驗(yàn)樣機(jī)，編制試驗(yàn)方案并反復(fù)推演，為新型環(huán)保氣體輸電設(shè)備市場化應(yīng)用提供保障。

國內(nèi)首臺7MW半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)下線

6月30日，我國首臺7兆瓦海上半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在中車株洲電機(jī)公司下線。這臺發(fā)電“神器”裝機(jī)后，年發(fā)電量可達(dá)3000萬千瓦時(shí)，能滿足1萬戶家庭全年的用電需求。

據(jù)中車株洲電機(jī)公司風(fēng)電電機(jī)研究所技術(shù)專家李華介紹，這一風(fēng)力發(fā)電機(jī)是研發(fā)團(tuán)隊(duì)克服疫情不利影響，經(jīng)過艱苦攻關(guān)研制而成的。發(fā)電機(jī)采用超緊湊永磁技術(shù)，具有“五高三低”優(yōu)勢：效率高、功率密度高、可靠性高、可維護(hù)性高、智能化程度高、溫升低、振動低、噪音低。

據(jù)了解，這款被稱為“海上捕風(fēng)者”的發(fā)電裝備，可在今年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并于2021年完成500臺批量產(chǎn)品交付。

李華表示，目前，中國乃至全球海上風(fēng)電已進(jìn)入快速成長期，而國內(nèi)海上風(fēng)電機(jī)型主要集中在5～6兆瓦。7兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)下線，不僅擴(kuò)大了中國風(fēng)電裝備的產(chǎn)品譜系，還為10～12兆瓦等更大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制奠定了基礎(chǔ)，將提升中國風(fēng)電裝備的國際競爭力。

中國首套時(shí)速600公里高速磁浮專用變壓器下線

6月28日，中國首套時(shí)速600公里高速磁浮專用牽引變壓器在中國中鐵電氣化局保定軌道交通產(chǎn)業(yè)園下線裝車，運(yùn)往青島四方磁浮列車試驗(yàn)線現(xiàn)場。這標(biāo)志著中國高速磁浮牽引供電設(shè)備研制取得突破性進(jìn)展，時(shí)速600公里高速磁浮擁有了自己的專用“心臟”。

時(shí)速600公里的高速磁浮是國家“十三五”重點(diǎn)攻關(guān)研發(fā)課題——“先進(jìn)軌道交通”的重點(diǎn)專項(xiàng)。其牽引供電系統(tǒng)采用“交-直-交”變流電力傳動技術(shù)，經(jīng)過“輸入—整流—逆變—輸出”，將35kV工頻電源轉(zhuǎn)化為可變頻率電源，為時(shí)速600公里磁浮列車提供可靠電能。

中國中鐵電氣化局工業(yè)公司負(fù)責(zé)該研發(fā)項(xiàng)目的總工程師柴淑穎介紹：“作為高速磁浮牽引供電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，我們自主研發(fā)的磁浮專用牽引變壓器為一套，由一臺整流輸入變壓器和一臺牽引輸出變壓器組成?！?/p>

整流輸入變壓器是整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的“首席外交官”，負(fù)責(zé)從35千伏外部電網(wǎng)取電，并將其降壓為3千伏的交流電，起到降壓、整流、隔離的作用。該產(chǎn)品采用了磁屏蔽技術(shù)，阻抗電壓高、電流大，可以有效降低雜散損耗和渦流損耗，提高供電效率。

牽引輸出變壓器是驅(qū)動磁浮列車前進(jìn)的“首席執(zhí)行官”，具備電抗器輸出和變壓器輸出的“雙重工作模式”，可以滿足列車不同時(shí)速下0～356Hz變化頻率的電源要求。

由于電源頻率隨列車時(shí)速頻繁變化，對變壓器的勵磁、阻抗、損耗、噪聲、溫升等重要參數(shù)提出了高要求。中國中鐵電化局的技術(shù)人員采用計(jì)算機(jī)模擬仿真，構(gòu)建了變壓器參數(shù)模型，通過電場分析和模擬試驗(yàn)，最終確定了在高速磁浮列車運(yùn)行中變壓器的各項(xiàng)參數(shù)和特性，為產(chǎn)品的科學(xué)研制打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

柴淑穎強(qiáng)調(diào)，時(shí)速600公里高速磁浮牽引變壓器，具有適應(yīng)變頻工況及變壓變流牽引供電的性能特點(diǎn)，具備自主知識產(chǎn)權(quán)和國產(chǎn)化批量生產(chǎn)能力，為中國高速磁浮牽引供電系統(tǒng)發(fā)展提供了重要產(chǎn)品及重大技術(shù)支撐。

全球首臺單軸全速單機(jī)容量最大火電機(jī)組通過168小時(shí)試運(yùn)

7月7日，由廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司承接調(diào)試的廣東華廈陽西電廠二期5、6號機(jī)組（2×1240MW）工程5號機(jī)組順利完成168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行，機(jī)組各系統(tǒng)運(yùn)行正常、參數(shù)優(yōu)良。這一重大工程節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，代表著全球首臺單軸全速單機(jī)容量最大、煤耗最低的火電機(jī)組正式投入商業(yè)運(yùn)營。為我國在世界級高參數(shù)、大容量先進(jìn)火力發(fā)電汽輪機(jī)組的設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行及貿(mào)易出口等方面開創(chuàng)先河；為中國能源結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展及廣東省電力市場的能源優(yōu)化立下輝煌豐碑。

廣東華廈陽西電廠二期5、6號機(jī)組（2×1240MW）工程5、6號機(jī)組項(xiàng)目是全球首臺1240MW高效超超臨界火力發(fā)電機(jī)組，是目前全球單軸全速單機(jī)容量最大、煤耗最低的火電機(jī)組，由珠江投管集團(tuán)與上海電氣聯(lián)合開發(fā)，在參數(shù)、容量、模塊化設(shè)計(jì)等多方面突破了引進(jìn)國外技術(shù)的限制，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，共獲得28項(xiàng)專利，整體國產(chǎn)化率達(dá)90%以上。其設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了當(dāng)前火電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中的負(fù)荷特點(diǎn)，在寬幅調(diào)節(jié)工況下仍具備良好的熱循環(huán)效率。

與同參數(shù)百萬機(jī)組相比，1240MW機(jī)組額定工況下熱耗降低1.65%，50%負(fù)荷率下熱耗降低1.86%，實(shí)現(xiàn)了高效的節(jié)能減排，是真正意義上的“綠色先鋒”、“環(huán)保衛(wèi)士”。機(jī)組設(shè)計(jì)發(fā)電標(biāo)煤耗為265.47g/(kW·h）、廠用電率為3.98%、NOx排放指標(biāo)≤30mg/Nm3、SO2排放濃度≤20mg/Nm3、煙塵排放指標(biāo)≤3mg/Nm3，在安全、環(huán)保、能效等方面均處于火電機(jī)組國際最高水平。

浙大學(xué)者用注“水”氣球制成高性能發(fā)電機(jī)

7月初，浙江大學(xué)海洋學(xué)院海洋電子與智能系統(tǒng)研究所納米能源研究團(tuán)隊(duì)，利用氣球制成了可用于收集波浪能的多倍頻高性能摩擦納米發(fā)電機(jī)。

這一多倍頻高性能摩擦納米發(fā)電機(jī)，由一個(gè)方形盒和一個(gè)水氣球兩部分構(gòu)成：方形盒內(nèi)壁上覆蓋一層導(dǎo)電銅箔，導(dǎo)電銅箔表面粘一層尼龍薄膜，將導(dǎo)線放入注有氯化鈉水溶液的氣球，再將制作好的水氣球放到方形盒中，這臺發(fā)電機(jī)即可投入使用。根據(jù)摩擦起電原理，當(dāng)氣球和尼龍薄膜相互碰撞摩擦?xí)r，兩種薄膜的表面會帶上等量的異種電荷。當(dāng)兩種薄膜做接觸-分離運(yùn)動時(shí)，氣球中的氯化鈉溶液和導(dǎo)電銅箔就會感應(yīng)出等量異種電荷，這時(shí)，在連接兩個(gè)電極的電路中就會產(chǎn)生交變電流。

據(jù)介紹，由于水氣球的彈性和可拉伸性，即便受到低頻率的外力作用，也會和尼龍薄膜不斷碰撞摩擦，在表面不斷積累電荷直到達(dá)到飽和，進(jìn)而產(chǎn)生多倍頻的輸出電流。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試，在1.5Hz的工作頻率下，這款發(fā)電機(jī)短路電流的瞬時(shí)峰值可以達(dá)到147mA，開路電壓的瞬時(shí)峰值可以達(dá)到1221V。這一多倍頻高性能摩擦納米發(fā)電機(jī)可收集任意方向的機(jī)械能，推動了摩擦納米發(fā)電機(jī)在海洋能收集方面的應(yīng)用。相同條件下，它在一個(gè)工作周期內(nèi)的總轉(zhuǎn)移電荷是傳統(tǒng)的基于雙板結(jié)構(gòu)的摩擦納米發(fā)電機(jī)的28倍。

三星發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料新材料，可展現(xiàn)更好的電學(xué)性能

7月初，三星電子宣布，三星先進(jìn)技術(shù)研究院(SAIT)聯(lián)合蔚山國家科學(xué)技術(shù)院(UNIST)、英國劍橋大學(xué)，發(fā)現(xiàn)了一種全新的半導(dǎo)體材料“無定形氮化硼”（簡稱a-BN），有望推動下一代半導(dǎo)體芯片的加速發(fā)展。

無定形氮化硼擁有無固定形狀的分子結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包含硼原子、氮原子。它是由白色石墨烯衍生而成的，其中包括以六角形結(jié)構(gòu)排列的硼和氮原子，而a-BN的分子結(jié)構(gòu)使其與白色石墨烯具有獨(dú)特的區(qū)別。

非晶氮化硼具有1.78的同類最佳的超低介電常數(shù)，具有優(yōu)異的電氣和力學(xué)性能，可以用作互連隔離材料以最大程度地減少電干擾。

該材料還可以在400℃下以晶圓級生長。因此，這種新發(fā)現(xiàn)的材料有望廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體，例如DRAM，NAND解決方案，用于大型服務(wù)器的下一代存儲解決方案。

美國用新材料制更堅(jiān)固的超級電容器電極

7月初，據(jù)外媒報(bào)道，美國休斯頓大學(xué)和德州農(nóng)工大學(xué)的研究人員利用由還原氧化石墨烯和芳綸納米纖維制成了結(jié)構(gòu)型超級電容器電極，而且此種電極比傳統(tǒng)的碳基電極更堅(jiān)固、更靈活。

休斯頓大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)還證明，與傳統(tǒng)的建模方法（即多孔介質(zhì)模型）相比，基于該材料納米結(jié)構(gòu)建?？梢愿鼫?zhǔn)確地了解該復(fù)合電極中離子擴(kuò)散情況及其相關(guān)特性。

研究人員表示，更精確的建模法可以幫助研究人員找到更高效的新型納米結(jié)構(gòu)材料，而且此種材料能夠在重量更輕的情況下，實(shí)現(xiàn)更長的電池壽命，提供更高的能量。

接受測試的材料，即還原氧化石墨烯和芳綸納米纖維（或rGO/ANF）是一種很好的候選材料，因?yàn)槠渚邆浜軓?qiáng)的電化學(xué)和力學(xué)性能。超級電容器電極通常由多孔碳基材料制成，可實(shí)現(xiàn)高效的電極性能。而還原氧化石墨烯主要就由碳制成，芳綸納米纖維則提供了機(jī)械強(qiáng)度，增加了該電極的多功能性，讓其可用于軍事等多種應(yīng)用。該研究也正好由美國空軍科學(xué)研究辦公室資助。

目前的論文反映了研究人員對改進(jìn)建模，以發(fā)明新能源材料感興趣。研究人員表示：“我們想要的傳達(dá)的是，傳統(tǒng)模型，即基于多孔介質(zhì)的模型，在設(shè)計(jì)此類新型納米結(jié)構(gòu)材料以及探究此類材料用于電極或其他儲能設(shè)備時(shí)，可能還不夠精確。原因在于多孔介質(zhì)模型一般假設(shè)材料內(nèi)部的孔隙大小均勻，而不是測量該材料的不同尺寸和幾何特性。”

“5G+特高壓”打造世界級標(biāo)桿應(yīng)用 讓特高壓更安全智能

昌吉—古泉±1100千伏特高壓工程，起于新疆準(zhǔn)東（昌吉）換流站，止于安徽宣城（古泉）換流站，是我國自主設(shè)計(jì)建設(shè)的全球首個(gè)±1100千伏特高壓直流輸電工程，將來自西部的電力源源不斷地輸送到華東地區(qū)。在宣城古泉換流站，一臺5G智能機(jī)器人搭載著VR全息攝像頭、紅外熱成像攝像頭和4K可見光攝像頭，在特定路線上自動巡檢，遇到障礙物還可實(shí)現(xiàn)超聲波自動避障，這只是古泉換流站5G應(yīng)用的一個(gè)縮影。

6月下旬，古泉換流站5G信號全覆蓋完成測試，并成功實(shí)現(xiàn)基于5G的多項(xiàng)應(yīng)用，“5G+特高壓”已成為信息通信技術(shù)與電力能源結(jié)合的典型范例。

根據(jù)特高壓變電站的需求，古泉換流站按照泛在電力物聯(lián)網(wǎng)四層架構(gòu)，以加大智能感知終端部署為基礎(chǔ)，以提升站端業(yè)務(wù)管控為核心，以構(gòu)建高速率通信網(wǎng)絡(luò)為支撐，以三維可視化全景交互為抓手，將“物、數(shù)、人”多維度互聯(lián)，打造基于5G的全息感知、全景可視、高速可靠、智能可控的智能運(yùn)維體系。通過對現(xiàn)場的初步勘探，為了滿足古泉換流站的通信需求，采用5G+MEC通信邊緣網(wǎng)絡(luò)連通方式，在古泉站內(nèi)部署5G基站、邊緣計(jì)算等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流和本地化處理，提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，同時(shí)，大幅提升了電網(wǎng)日常維護(hù)及應(yīng)急搶修效率。

在電力信息采集、視頻交互、自動控制、精準(zhǔn)負(fù)荷控制、機(jī)器人巡檢、VR巡檢、無人機(jī)巡線、紅外監(jiān)控、移動作業(yè)、應(yīng)急搶修以及調(diào)度可視化等應(yīng)用領(lǐng)域，各項(xiàng)基于5G的試點(diǎn)應(yīng)用正逐步落地。古泉換流站，通過5G技術(shù)的融入，已成為一座真正的智能特高壓換流站。