在中国人脑海中,“停电”的记忆已越来越模糊,但对美国人却不是这样。受寒流影响,美国得克萨斯州等地近日遭遇严寒风暴,全美有超过550万户家庭停电,至少31人丧生。其中得克萨斯州受到影响最大,截至18日,得州仍有超过250万人断电。此外,部分生活必需品和电价也出现暴涨——得州每度电的批发价从之前的2美分暴涨至9美元。
在-2℃-22℃的“得州式寒潮”中,天然气发电需要的天然气,因管道冻结供应短缺;风力发电的许多风机叶片结冰,产能腰斩,约4000万千瓦机组无法正常运转。由于美国没有真正意义上的国家级电网,没有国家层面的统一电力调度,“省级电网”大停电时,即便是总统也只能宣布该州进入紧急状态,也无电可救。
我国冬季北方地区平均气温比休斯顿更低,而南方地区在“湿冷魔法”的攻击下,“凝冻”现象会导致电网线路和设备覆冰,甚至出现冰凝灾害,更需要“抗冰保电”。如果遭遇“得州式寒潮”,我国会出现“得州式停电”吗?看完这些电力“黑科技”,你就会有答案!
“天眼”系统:全覆盖实时监控 高效观测无死角
“天眼”是覆冰监测系统的大数据库,24小时不停歇值守,同时还技术支持开展直流融冰调试。无人机观冰、一次设备技术分析、线路故障跳闸运行分析等多项支持也一应俱全,可谓“天眼”在守,主网无忧!
可精淮测量线路覆冰厚度的观冰无人机(陈海 摄)
以前,观冰主要靠人眼;而今,通过“天眼”覆冰监测系统24小时监控,工作人员可迅速发现出现覆冰的线路,并远程支撑开展直流融冰,更好地守护西电东送主网架安全。
“天眼”监测画面
激光雷达:透视测量 精准分析排除隐患
用固定翼无人机搭载激光雷达及可见光相机,开展云端“透视”检查,仅用时不到半小时分钟便可分析该区段内有无影响线路安全运行的树障、山体滑坡等外部隐患。
背包激光雷达可进行线路扫描观测,完成覆冰导地线、铁塔和地形地貌等采集。通过背包式激光雷达设备发射出的密集激光点进行空间精准位置测量,就可输出整段线路厘米级的精细模型,对灾害预测具有很好的指导意义。
图中是南方电网广东电网机巡作业中心的员工马斯维,背着激光雷达进行线路扫描观测。仅用10分钟就完成了3档561米的覆冰导地线、铁塔和地形地貌采集。
直流融冰:极大提高电力系统抵御自然灾害的能力
2008年春节前夕,一场持续罕见的凝冻冰雪灾害袭卷中国南方,全国17个省区受灾,电网遭受重创,大量基塔倒塌,通电中断。无数电力职工拖着沉重的抢修器材、摔着爬着找到受损输电线塔、登上杆塔、顶着风雪抢修,奋斗在抗冰抢险一线。
2008年2月1日,云南昭通,武警战士用喷火器为电力设施破除覆冰。
随后,电网不断进行优化改造,直流融冰装置代替了以前靠人力敲打等融冰方式。直流融冰主要是通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路,使导线发热对输电线路进行融冰,从而避免线路因结冰而倒杆断线。
工作人员点击鼠标,一键式顺控直流融冰作业,冰块瞬间碎裂,原来4小时的融冰可缩短至10分钟。
由于电网实际运行情况非常复杂,直流融冰这项看似简单的技术背后是大量的科研、开发、应用,科技含量十足,确保电网在面对重大自然灾害时,能够具备更强的抵御能力。
高能破冰武器:无人机喷火、激光炮凌空切割
以往地线除冰主要靠人工,效率不高,而且有一定危险性。且由于常规地线不通电,覆冰会比较严重,而且无法进行直流融冰操作,地线融冰成为电力行业一大难题。
喷火无人机
融冰困难推动了电力技术创新团队的研发,非接触式电力设备融冰的新“武器”——激光大炮和喷火无人机的应用,是对非接触式电力设备融冰的新探索。
“激光大炮”
多旋翼无人机可对准地线接连喷射火焰,进行融冰操作,使得地线除冰也取得了初步突破,加速了地线重冰区冰层融化。采用一体化设计、激光器电传控制、操作简单便捷的第五代激光清障仪被称为“激光大炮”,通过超远距离激光聚能,几分钟就成功切断整体厚达十几厘米的冰层。这些新型融冰设备改变了传统人工除冰的原始模式,减少电力工人在恶劣天气中冒险登高抢险的风险。
喷火无人机不仅可以融冰,还能够消除马蜂窝、塑料袋等容易引起事故的杂物。
强劲的“主动脉”:真正意义上的国家级电网
与美国不同的是,中国的国家电网能统一调度,是真正意义上的国家级电网。2020年12月4日,西藏阿里地区接入国家电网,该工程是迄今为止世界上海拔最高、运距最远、最具挑战性的500千伏输变电工程。它的施工过程可谓是突破生命禁区、挑战生存极限,而它的投运也标志着全国陆路地区最后一个地级行政区域正式接入国家大电网。
西藏阿里连通电力天路,点亮世界屋脊。
东部地区的一次能源资源匮乏、用电负荷相对集中,西电东送就是把煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源,输送到电力紧缺的东部沿海地区。其中,华东电网更是目前世界上单一国家内最大的区域电网和电压等级最高的交直流混合电网,电网调度最高负荷达3.18亿千瓦,一旦某地遭遇极端情况,其余地区能够迅速支援。一座座输电大跨越屹立在长江两岸,见证了中国西电东送、北电南送的能源配置格局逐步形成。
宣城是华东重要电力能源中转站,担负着西电东送的重要使命。
正因为如此,在包括前不久“史诗级”寒潮在内的多年多次恶劣天气考验中,各地区的供电仍总体平稳有序,居民生活用电未受影响。而春节期间,在用电集中的情况下,国家电网全国日均发电量153.38亿千瓦时,2月16日发电量最高,为160.22亿千瓦时,南方电网最高负荷为1.16亿千瓦,增长12.74%,全网用电量增长14.6%,均实现了安全可靠优质供电。
不管是寒潮天气下,还是节假日里,用电量快速增长,用电负荷不断创新高,迎峰度冬保供电任务繁重。电力员工坚守一线,有呼必应,全力以赴保供电战严寒、护电网、保供电,确保居民温暖度冬。
为万家灯火,他们愿做“空中舞者”。世界海拔最高的西电东送大通道±800千伏滇西北直流输电工程首次停电检修,一次塔上作业要持续5~6小时,为了节省时间和体力,电网员工的午餐只能在65米高空解决。因为风太大,饭粒都随风飘荡。
国网重庆检修公司的输电运检专业的“天行者”,背负数十斤的验收装备,在50多米的高空中,头顶烈日,用4小时完成500千伏2800多米线路的走线验收任务。
一个可靠的电网,能够保障国家能源安全,为人民的日常生活服务,同时也是能源电力可持续发展的关键环节,在现代能源供应体系中发挥着重要的枢纽作用。电网“主动脉”强劲、“毛细血管”畅通,亦非一日之功。面对灾害天气、用电负荷的考验,我国的电网一直在进步,变得越来越强。万家灯火,每一盏灯背后都是强大的科技、能源的支撑,以及无数人的无私奉献。
今天,必须为祖国大电网点个赞!
(大众网·海报新闻编辑 杨童童 综合南方电网、羊城晚报、中国新闻网、人民日报、国资小新)