当“双碳”目标照亮能源变革之路,一群“追光者”正以科技为刃,劈开重重技术壁垒。《南方电网报》聚焦的三位电网科研先锋——李丽、谈竹奎、朱梦梦,他们或驯服“温室猛兽”六氟化硫,或编织柔性配电网的神经脉络,或破译互感器的“心跳密码”,在截然不同的技术领域,书写着相同的使命。
李丽——用化学分子式较劲不可能
李丽,研究员级高级工程师,南方电网战略技术专家,广东电网电力科学研究院五级职员。主持建设国内规模最大、技术最先进的六氟化硫回收处理基地;研发世界首套六氟化硫在线无损监测装置;率先攻克城市变电站低频噪声治理难题。累计获省部级科技奖28项、日内瓦国际发明展金奖,授权发明专利50余项。多次被评为“全国电力行业先进工作者”“广东省南粤女职工能手”“南方电网技术革新标兵”。
在广东番禺南村实验室,灯火通明,瓶罐轻碰声清脆。伏案记录数据的李丽抬起头,窗外已是星斗满天。作为广东电网电科院的原副总工程师、成绩斐然的南网战略技术专家,李丽依然选择在科研一线深耕。“我的工作像在搭建‘舞台’。”她说,一个搭好了,就奔赴下一片“空地”。三十年如一日,李丽不断巧妙地将“化学分子式”书写成电网绿色发展的“战略方程式”。
为温室气体套上“缰绳”
1996年,初入变电站的李丽被一组数据震撼:电力设备使用的绝缘介质六氟化硫,温室效应是二氧化碳的2.4万倍。“每当检修一台设备前,需要先把设备的六氟化硫排尽,气体直接排入大气会严重影响环境。”
如何在电力设施运用过程中减少污染、如何更好地保护环境,是李丽一直思考的问题,她暗自立誓一定要攻破这道环保难题。
自此,李丽义无反顾地投入到六氟化硫回收净化再利用技术攻坚中。气体回收净化、微量杂质检测、设备密封性……每个环节都是硬骨头。她带领团队扎根现场、遍访厂家、翻阅浩如烟海的文献资料。在实验室通宵达旦已是常态。凭着近乎执拗的狠劲,团队接连突破技术壁垒:成功研制三代大容量无污染回收装置,全面攻克六氟化硫温室气体循环再利用和在线监测技术难题,最终在广州番禺建成国内规模最大、技术最先进、管理最完善的六氟化硫回收处理基地,并获评“国家重点环保实用技术示范工程”,实现了有毒气体的无害化、无污染循环应用。
相关科技成果在广东电网全覆盖应用,还推广至石化、交通等行业,累计回收六氟化硫气体400余吨,等效减排二氧化碳千万余吨。现如今,该基地已成为南方电网服务“双碳”目标的闪亮名片,而基地墙上的各项荣誉映照着这位女科学家三十年“与气较劲”的执着与坚守。
“保持好奇,保持探索,我的个性成就了我的职业,职业也成就了我的个性,我觉得这个是相辅相成的。”回忆过往,李丽难掩激动。
作为一个“思想闲不住的人”,李丽对于绿色环保电网的研究并未止步,很早就意识到在电气设备中减少、限制甚至禁止使用六氟化硫是电网发展的必然趋势。她转变思路,提出开展新型六氟化硫绝缘替代气体研究,希望从根本上解决六氟化硫产生的温室问题。
她从最原始的分子设计入手,以期研发出一种性能更优的环保绝缘气体。这是一条最难走的路,也是国内其他团队不敢轻易走的路。当同行都望而却步时,李丽偏要“大海捞针”。
为此,她带领团队一路披荆斩棘,历时4年,通过170多次筛选和40多次全新设计,终于提出了独树一帜、国内唯一具有自主知识产权的含氟烯烃环保绝缘气体,将气体的温室效应显著降低99.9%,显示出优越的综合性能,为后续研制出新的具有完全自主知识产权的全环保型气体绝缘电气设备奠定了基础。
让变电站“温柔”融入城市
近年来随着城市发展扩张,大量变电站被居民区环绕,低频噪声投诉成了行业痛点。“小噪声牵动大民生,必须解决!”李丽带领团队亲自去往现场开启“静音行动”。
针对城市变电站低频噪声难题,李丽精准布局统筹谋划,“产学研用”协同攻坚,创新提出变压器低噪声体系化控制技术,更妙手“点废成金”——利用退役复合绝缘子,精心研制出绿色减振材料与高耐候性高效吸隔声材料,吸声性能跃升50%,有效解决了电网低频噪声超标和扰民的核心技术难题。最终,一套集“理论-技术-产品-标准”于一体的城市变电站低频噪声绿色精准治理技术体系横空出世。
成果迅速惠及民生,应用于国内300余个工程,更远销美国、巴西、葡萄牙等40多国,实现国产低噪变压器设备出口“零的突破”,近两年创产值超12亿元。
居民窗外的“嗡嗡”声消失了,换来的是人民群众对电网发展的理解与支持,“降噪不是冰冷的科学技术,而是对城市的温柔守护。”功夫不负有心人,这项“静音魔法”获南方电网科技进步一等奖、中国专利优秀奖。
“环保不是选择题,而是必答题。我们每解决一个问题,就给未来多存一度‘绿电’。”采访时,李丽办公桌上那盆倔强生长的绿萝令人印象深刻,就像她近三十年来的坚持:从一名化环专责到国际标准制定者,她一直都不忘“把论文写在电网里”的初心。
(钟明阳 杨雅洁)
谈竹奎——柔性配电网“追光者”
谈竹奎,贵州电网公司电科院党委委员、副总经理,贵州大学硕士研究生导师,正高级工程师,南网战略级(高级)技术专家,出版专著4部,入选知网高被引学者,授权中国发明专利39项、实用新型专利40项、美国专利1项,获得贵州省科技进步一等奖、贵州省专利金奖、中国电力科技进步二等奖等省部级奖项8项,入选贵州省专家、百层次创新人才、最美科技工作者,担任自然科学基金评审专家和国标委委员。
刚到知命之年的谈竹奎精神健硕,一副黑框眼镜,喜欢穿白衬衫,办公桌上整齐地堆放着两摞资料,大多是关于科技创新方面的内容。
近十年来,谈竹奎一直致力于柔性配电网领域的研究,作为贵州电网公司柔性配电网研究团队负责人,已带领团队完成了世界首个五端柔直配电网建设等10余个项目的研究,成果丰硕。谈竹奎说:“让电供得可靠、用得放心,是我一直以来不懈追求的目标。作为南方电网公司战略地图明确的22个研究方向之一,柔性配电网研究大有可为,我一直深耕于此并将穷尽一生。”
“我的第一理想是当科学家,没有第二理想”
1970年代,谈竹奎出生于安徽省合肥市肥东县的一个农村家庭,家中只有一本生物学大辞典。“我被辞典中描绘的奇异生物所吸引,从此对科学产生了浓厚的兴趣,树立了长大后要成为一名科学家的理想。”谈竹奎回忆道。
从小埋下理想的种子,长大后就能开花结果。研究生时期,谈竹奎跟随导师开展科研,清晰了解了项目从立项到结项的整个过程。1999年,谈竹奎研究生毕业后到华东交通大学电气学院工作。谈竹奎说:“当时我是学院里第一个科研岗位编制,不需要上课,业绩是以科研成果来进行考核,这使我有机会专注科研项目。”
两年后,谈竹奎来到贵州电网公司工作,先后在调度中心、信息中心从事技术工作,后于2012年底到贵州电网公司电科院工作。谈竹奎说:“不同于高校科研的是,企业能整合更多资源且更贴近实践应用,既能从基层一线更好地发现问题,又能将科研成果在基层一线进行转化应用。”
2015年,国家发改委发布《关于加快配电网建设改造的指导意见》,谈竹奎瞄准了柔性互联配电网这一研究领域,开始策划国内首个中压五端柔性互联配电网项目。
柔性互联配电网彻底改变了传统配电网“闭环接线、开环运行”的本征结构,实现多回交流馈线的实时闭环运行,这为高比例的分布式新能源提供了一个灵活稳定地接入通道,也为贵州电网公司探索优化网架结构、提高配电网能效水平打开了一个全新的思路。
“当时的配电网类似于‘树杈’,线路与线路之间缺乏有效的联络,而产生联络的关键在于换流器的研究,可实现每个端口交流电与直流电相互转换,并在任何一端故障时做到不停电转供,真正达到零秒自愈。”谈竹奎介绍,为了突破这一技术难关,从“两端”研究起步,历时近两年的上千次实验,最终实现“五端”互联。
五端配电网有效实现三端10千伏交流电、一端交流微电网、一端直流微电网的实时柔性互联,形成一个交直流电混合的配电网系统,实现各馈线功率灵活分配、相互支援和协调运行。该项目于2018年9月在贵州大学西校区投运,系国内首个中压五端柔性直流配电示范工程。
“十年磨一剑,认准了就要坚持做下去”
世界第一台MMC(模块化多电平)融冰装置,配网综合配电箱,贵州电网第一座柔性化改造变电站,低压交直流串并联技术……十年的柔性配电网研究历程中,谈竹奎带领研究团队用一项项科研成果不断突破着制约中、低压电网高质量发展的技术瓶颈。
谈竹奎总是以“巧办法”解决“大难题”。令其印象深刻的是“电力指纹”技术产品的研发。谈竹奎说:“贵州拥有全国数量最多的传统木质结构连片村寨,消防供电设施改造十分重要,连续两年列入贵州省政府希望解决的‘十大民生实事’之一。通过应用该技术,有效监测并处置了家用电器过热、电瓶车违规充电等用电风险超百起。”
“电力指纹”是一个智能断路器,通过感知电流、电压的瞬时变化精准识别用电隐患,自动切除短路风险。“起初该项目并非叫‘电力指纹’,而是叫‘能源USB’。”项目团队核心成员之一、贵州电网公司电科院系统技术研究中心交直流系统专责刘斌介绍,是谈竹奎将生物指纹的概念迁移到研究中,重新构建了整个技术体系。
在项目研究过程中,为解决智能断路器的适应性和泛化能力难题,谈竹奎联想到小时候的经历——打米机插上电的一瞬间,家中的灯泡会闪一下,于是想到了任何设备在运行时都会在电网留下“蛛丝马迹”,可以通过提取微小的电力特征数据来识别电气设备,最终将该项目取名为“电力指纹”。
“该项目首先通过数字信号处理技术,提取电气设备运行时的暂态和稳态等特征变量,然后通过人工智能技术,对这些特征变量进行样本学习和推理,最终实现一秒识别设备类型、一小时识别设备参数,一周识别行为习惯。”谈竹奎介绍,目前该项目已在黔东南苗族侗族自治州西江千户苗寨、清镇市职教城等地试点应用。
这只是谈竹奎众多研究项目中的一个。十年来,谈竹奎领衔的技术研究团队曾获得贵州省科技进步一等奖、贵州省专利金奖,申请成功国家重点研发计划项目,为贵州电网公司实现了一个个“零”的突破。和谈竹奎长期共事的研究团队成员都有一个共同的感受:每到深夜,他喜欢将自己的科研灵感第一时间发到群里同大家分享、讨论,这或许是谈竹奎的快乐时光,亦是他奋力前行、勇于突破的见证。
(谭镇林 徐梅梅)
朱梦梦——执着的“设备侦探”
朱梦梦,博士,高级工程师。现任云南电力科学研究院物联网与智能量测技术研究所(计量检测中心)经理、云南电网公司三级领军技术专家。荣获云南省“五一劳动奖章”“云岭工匠”“云南向上向善好青年”“南网创客”荣誉。入选中国青年科技工作者协会第七届会员、云南省技术创新人才培养对象、云南省“青年人才托举工程”项目、“南网高层次人才特殊支持计划”。
电表上跳动的数字,关系着千家万户的用电。在数字抵达电表之前,互感器设备如同电网的“眼睛”,精准地将高电压大电流转换为可测量的信号,是电网安全运行和贸易结算的基石。云南电科院“智能感知”创新工作室负责人、云岭工匠朱梦梦,就是守护这双“眼睛”的“健康医生”。他年复一年,用精湛的技术和敏锐的洞察,为互感器设备“把脉问诊”,确保每一度电都量得准、算得清。
解码:当互感器有了“心跳”
“那些伫立在电站里的互感器从不是冰冷的钢铁”,在朱梦梦眼中,冰冷的互感器设备仿佛有了生命。十载光阴,他踏遍云南近80个县(市)的工程现场,像执着的“设备侦探”,日夜与试验数据较劲。那些晦涩的测量原理、参数模型,早已刻进他的骨子里,任何设备的细微“不适”、数据的丝毫“异动”,都逃不过他的“火眼金睛”。
这份敏锐,在挑战中愈发闪亮。2015年,刚工作3年的朱梦梦站在云南±500千伏永富直流工程现场,仰头望着数十米高空的直流互感器——那像巨人的臂膀,却横亘着难以逾越的技术天堑。“要在上面做宽频特性试验,就像在钢丝上绣花!”朱梦梦回忆时仍觉惊险。
首道难关便是高空“穿针引线”。20米长、碗口粗的特殊电缆,得悬空挂到高压母线上,全程不能借力脚手架。“这哪是挂线,分明是在高空驯服一条‘钢铁巨龙’!”团队成员至今心有余悸。更大的困境是“小马拉大车”——试验设备功率不够,回路阻抗却大得惊人,升流如同蚍蜉撼树。
“把一次导线双绞起来试试?”在激烈的讨论中,朱梦梦突然灵光乍现,“或许能给电流开条‘绿色通道’!”这个“拧麻花”般的巧思,竟成了破局的金钥匙。以此为核心,团队总结出“挂、算、选、测”四步工作法,不仅化解了高空作业风险,还让设备效率飙升。
这次突破,开创互感器现场“体检”新范式。当年那个“双绞导线”的点子,更成为云南省技术发明特等奖项目的关键因素。
突围:从误差“解码”到黑匣子“破防”
2017年,一纸重任砸向朱梦梦:“必须啃下互感器误差超差这块硬骨头!”彼时,电容式电压互感器(CVT)如同潜伏在电网里的“隐形刺客”,长期运行后性能悄然劣化,误差像幽灵般藏匿在数据深处,一旦爆发,将直接撬动电费结算的天平。“这些看不见的误差,就是计量公平的‘蛀虫’。”朱梦梦攥着一叠数据报表,目光如炬。
他一头扎进“大数据迷宫”,开启“数据缉凶”之旅。他带领团队将电气拓扑与多维量测信息融合,构建计量性能状态评估模型,编织异常追踪网络。“系统报警只是开始,精准‘复诊’才能锁定病灶。”这套“高压互感器计量误差状态评估技术”实现从周期检测到智能状态检测的跨越,不仅为企业挽回千万元损失,更在澜湄电力合作中守护了跨境贸易结算公平。
但朱梦梦的战场远未结束。电子式互感器的“黑匣子”难题同样棘手。朱梦梦提出“整机+回路”双检方案,“就像做全身体检,心脏和血管都得查!”他与一线人员反复打磨,将复杂数据转化为可视化界面。历经数百次试验,“交直流电子式互感器运检仪”诞生,成功破解带电检测、故障定位难题,并完成量产转化,成为电网运维的利器,彻底撕开了“黑匣子”的神秘面纱。
“创新不是单打独斗,得有四梁八柱。”在互感器试验这片传统领域,是朱梦梦与他创新工作室的团队成员一次次在实验室的挑灯试验、一篇篇论文专著里的最新发现、一项项技术转化成果,让冰冷的设备有了温度,让精准的计量承载起沉甸甸的责任。
(夏瑶 程雪婷)
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