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上一版3  4下一版 2010年1月27日 星期 放大 缩小 默认
自主专利驱动“领跑工程”
———国家电网“晋东南—南阳—荆门”特高压交流试验示范工程创新纪实
本报记者 李予阳

  在当前紧张的电煤供应形势下,备受冬季缺电煎熬的华中电网尤其是湖北电网得到了我国首条特高压输电线路“晋东南—南阳—荆门”特高压交流试验示范工程的有力支援,通过这条线路,每天可由山西向湖北送电200万千瓦,日均送电量5000万千瓦时,相当于每天输送原煤2.5万吨,部分缓解了我国能源基地与负荷中心之间远距离、大规模、大容量电力输送难的局面。

  1000千伏“晋东南—南阳—荆门”特高压交流试验示范工程由我国自主设计、制造、建设和运行,是目前世界上运行电压最高、技术水平最先进的高压输电工程,自2009年1月6日正式投运,1年来系统运行稳定、安全,这不仅表明我国已经全面掌握特高压交流输电关键技术,而且验证了我国自主设计、自主建造的特高压设备的安全可靠性。

占领世界电网技术的制高点

  特高压交流试验示范工程是世界电网建设的领跑工程,从一定意义上讲,其本身就是一项举世瞩目的科研课题。

  

  “一个工程项目能取得上百个专利很难得!”国家电网特高压建设部交流处处长王绍武说,“专利的密集也恰恰反映了依托这个重大工程,立足国内、自主创新,使我国在特高压输电领域取得了较为系统、全面的技术突破。”

  电力工业发展的历史也是输电电压等级不断提高、输电量不断扩大、输电成本不断降低的历史,一个国家输电电压的等级代表了这个国家电力工业的水平。被称为“电力高速公路”的特高压电网是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上电压等级的输电网络,代表了当今世界最高电压等级的输电技术,具有远距离、大容量、低损耗输送电力及节约土地资源等特点,能够适应远距离大容量电力输送需求,有利于大煤电基地、大水电基地和大型核电站群的开发和电力外送。拿它和我国现有主要以500千伏交流和±500千伏直流为主的电网相比,前者如高速公路,后者如普通快速路,两者在流量、流速、经济性等方面均不可同日而语。

  “因为我们没有可以借鉴的现成经验,创新极具挑战性。”王绍武说。尽管国外开展了特高压电网的一些前期研究,并建成了少数试验工程,但没有成熟的经验、设备和商业化运行的工程,更没有技术标准和规范。“特高压的市场在中国,创新也在中国,必须由中国人自己完成这个项目!”王绍武说。 

  “研究、发展特高压对于我国电网技术而言,不亚于一次科技革命。这个项目是我国能源工业领域推动科技创新的重要实践载体。”参与项目的武汉大学特高压专家周文俊如此评价。特高压交流试验示范工程是世界电网建设的领跑工程,从一定意义上讲,其本身就是一项举世瞩目的科研课题。

  “我国建设第一条500千伏高压输电线路时,所用的设备全都来自国外。”武汉特高压交流试验基地运行管理部负责人姚涛指着基地附近的500千伏高压输电线平武变电站告诉记者,“而这项特高压试验示范工程用设备全部由国内企业供货。开关供货采用中外联合设计、产权共享、合作生产、国内制造模式,变压器、高抗和其他设备、材料供货完全立足国内,实现了自主开发、设计、制造、试验和安装调试。工程国产化率达到约95%,设备国产化率达到约91%。”

  以工程为依托的科研,形成了特高压输变电领域系统、全面的技术突破。据统计,在“晋东南—南阳—荆门”1000千伏高压交流试验示范工程的建设过程中,国家电网和各参建单位共申请了435项相关专利,含发明专利188项;目前已获得授权的专利共145项,含发明专利31项。这些专利包括了与特高压交流输电相关的过电压控制、绝缘配合、潜供电流控制、绝缘配置、电磁环境控制、监测与检测、设备制造、工程设计、施工安装、调试试验和运行维护等技术,涵盖特高压交流工程设计、建设、调试和运行的全过程。  

依托重大工程形成创新合力

  把国内最好的专家资源、企业资源组合起来,并建立强大的试验基地,实现真正紧密的产学研结合。

  

  “看我们申报的专利会发现,基本上都是几个单位联合署名。这正是我们打破常规模式创新的体现。你会看到,工程使用的变压器来自不同厂家,但内部结构和技术标准是一样的。”王绍武告诉记者,国家电网主导的合作研发,不是指定哪一个厂家生产某一设备,合同一签就了事;也不是找一两个专家进行技术咨询,而是需要把国内最好的专家资源、企业资源组合起来,并建立强大的试验基地,实现真正紧密的产学研结合。

  “必须有广泛的参与,在反复比较中找到最佳设计者和生产者,并实现最大范围的资源共享。”跑过1000多个生产企业的王绍武说。

  这种结合在特高压设备连接点所需的金具的研制上表现得十分充分。我们国家专业金具制造厂基本上都是小厂,既没有设计能力也没有仿真计算能力,更没有试验条件;而一些高校虽然擅长计算却没有设计能力。国家电网把具备设计能力的科研院所和高校、生产厂和试验基地结合起来,发挥各自优势,共同攻克了金具研制的难题。联合攻关最终形成了金具领域的《特高压变电站母线及配套金具布置优化方法》等专利。

  “还有很多创新是结合我国实际在多领域的交集中实现的。”王绍武说。特高压电网需要性能优越的变压器套管和开关套管。而国际上能生产这种3层楼高的磁套管的厂家只有一家国外企业,我国在自主建造这种电磁材料的套管上尚不具备能力,但我国在有机绝缘材料领域已经达到国际先进水平。能不能把这种优势运用到套管研制上?国家电网提出使用有机绝缘材料的套管,由西电集团与西安交通大学一起联合进行设计,通过严密的校核计算形成设计方案,然后交由南通的一家企业来生产。

  坚持科研为先导的方针,实行关键技术研究自主创新和国际交流相结合、专项审查和公司级审查相结合、关键技术研究和设计专题研究相结合的机制,国家电网公司立足国内、自主创新,全面开展了180项重大科研攻关,结合工程实践检验,全面掌握了特高压交流输电核心技术,具备了大规模工业应用的条件,填补了国际空白。

建立知识产权保护体系

  基于具有完全自主知识产权的技术,我国在世界上率先建立了特高压交流输电标准体系。

  

  “我们在全面掌握了特高压交流输电核心技术和制造优势的同时,更重要的是占领了该领域技术标准的制高点。”王绍武说。

  特高压交流试验示范工程建设伊始,国家电网公司就策划建立了知识产权保护体系,积极推动成果申报、文章发表、专著出版、专利保护、标准申报,并在与各参建单位的合同中全面落实。

  在整个知识产权保护体系中,国家电网特别注重标准申报。基于具有完全自主知识产权的技术,我国在世界上率先建立了特高压交流输电标准体系,已发布15项国家标准,8项行业国家标准,73项企业标准。

  此外,国家电网公司还将专利申报工作纳入工程建设管理体系,委托专业机构进行统一管理和维护,组织专题培训,推动、支持各参建单位的专利策划和申报工作,组织挖掘科研课题的专利成果,加强检查和指导,并采用集中办公、专业指导等方式编写专利申请技术交底书和相关法律文书,提高了专利申报工作的质量和效率。

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