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    科普新知

    2012-04-23 09:45:18
    科技傳播 2012年4期
    關(guān)鍵詞:特高壓電網(wǎng)

    熱詞

    特高壓

    什么是特高壓輸電

    所謂特高壓輸電是指比交流500kV輸電能量更大、輸電距離更遠(yuǎn)的新的輸電方式。它包括兩個(gè)不同的內(nèi)涵:一是交流特高壓(UHC),二是高壓直流(HVDC)。具有輸電成本經(jīng)濟(jì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡化、短路電流小、輸電走廊占用少以及可以提高供電質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)國際電工委員會(huì)的定義:交流特高壓是指1000kV以上的電壓等級(jí)。在我國,常規(guī)性是指1000kV以上的交流,800kV以上的直流。

    在電流一定的情況下,電壓等級(jí)越高,傳輸功率越大,同時(shí)損耗越小。目前特高壓技術(shù)只被少數(shù)國家掌握。據(jù)測算,1000千伏交流特高壓輸電線路的輸電能力超過500萬千瓦,接近500千伏超高壓交流輸電線路的5倍。±800千伏直流特高壓的輸電能力達(dá)到700萬千瓦,是±500千伏超高壓直流線路輸電能力的2.4倍。

    為何要建設(shè)特高壓電網(wǎng)

    在我國這樣一個(gè)能源和電力負(fù)荷分布不均衡的國家,依賴特高壓技術(shù)建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)很有必要。因?yàn)楝F(xiàn)有的超高壓輸電技術(shù)已經(jīng)無法滿足未來電力增長的需要,必須加快電網(wǎng)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新,通過更高電壓等級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)帶動(dòng)電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展。

    我國76%的煤炭資源分布在北部和西北部;80%的水能資源分布在西南部;絕大部分陸地風(fēng)能、太陽能資源分布在西北部。同時(shí),70%以上的能源需求卻集中在東中部。能源基地與負(fù)荷中心的距離在1000到3000公里。這樣一種布局提供了兩種選擇:要么在負(fù)荷中心區(qū)建設(shè)電站,要么在能源中心區(qū)建設(shè)電站后外送電力。

    在負(fù)荷中心區(qū)大規(guī)模展開電源建設(shè)顯然會(huì)受到種種制約。比如煤炭運(yùn)輸問題、環(huán)境容量問題等等。而且,建設(shè)火電還可以靠煤炭運(yùn)輸,而水電、風(fēng)電由于不可能把水和風(fēng)像煤那樣運(yùn)輸,因此就更是無法實(shí)現(xiàn)。一邊是無法大規(guī)模建設(shè)電源點(diǎn),一邊又守著水能、風(fēng)能等寶貴的清潔能源望洋興嘆,可見在負(fù)荷中心大規(guī)模開展電源建設(shè)這條思路是不可行的。于是,在能源資源豐富的西部、北部地區(qū)建設(shè)電源,然后把電力送到符合中心就成為唯一選擇。

    特高壓凝聚幾大優(yōu)勢

    中國工程院院士薛禹勝認(rèn)為,特高壓不僅具有長距離、大容量轉(zhuǎn)移能源的能力,而且可以緩解運(yùn)輸壓力,提高經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)清潔能源開發(fā)。

    首先從資源優(yōu)化配置來看,隨著我國能源戰(zhàn)略西移,大型能源基地與能源消費(fèi)中心的距離越來越遠(yuǎn),能源輸送的規(guī)模也將越來越大。在傳統(tǒng)的鐵路、公路、航運(yùn)、管道等運(yùn)輸方式的基礎(chǔ)上,提高電網(wǎng)運(yùn)輸能力,也是緩解運(yùn)輸壓力的一種選擇。以目前已經(jīng)投運(yùn)的1000千伏特高壓示范工程為例,目前每天可以送電200萬千瓦,改造后可以達(dá)到500萬千瓦,這相當(dāng)于每天從山西往湖北輸送原煤2.5萬噸—6萬噸。湖北媒體說,這相當(dāng)于給湖北“送”來了一個(gè)葛洲壩電站。

    再看經(jīng)濟(jì)效益,目前西部、北部地區(qū)電煤價(jià)格為200元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤。將煤炭從當(dāng)?shù)匮b車,經(jīng)過公路、鐵路運(yùn)輸?shù)角鼗蕧u港,再通過海運(yùn)、公路運(yùn)輸?shù)饺A東地區(qū),電煤價(jià)格則增至1000多元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤。折算后每千瓦時(shí)電僅燃料成本就達(dá)到0.3元左右。而在煤炭產(chǎn)區(qū)建坑口電站,燃料成本僅0.09元/千瓦時(shí)。坑口電站的電力通過特高壓輸送到中東部負(fù)荷中心,除去輸電環(huán)節(jié)的費(fèi)用后,到網(wǎng)電價(jià)仍低于當(dāng)?shù)孛弘娖骄暇W(wǎng)電價(jià)0.06—0.13元/千瓦時(shí)。

    第三,特高壓更是清潔能源大發(fā)展的必要支撐。只有特高壓才能夠解決清潔能源發(fā)電大范圍消納的問題。前一段時(shí)間,內(nèi)蒙古風(fēng)電“曬太陽”送不出的問題廣受關(guān)注。事實(shí)上,我國風(fēng)電主要集中在“三北”地區(qū),當(dāng)?shù)叵{空間非常有限。風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展,客觀上需要擴(kuò)大風(fēng)電消納范圍,大風(fēng)電必須融入大電網(wǎng),堅(jiān)強(qiáng)的大電網(wǎng)能夠顯著提高風(fēng)電消納能力。特高壓電網(wǎng)將構(gòu)成我國大容量、遠(yuǎn)距離的能源輸送通道。據(jù)測算,如果風(fēng)電僅在省內(nèi)消納,2020年全國可開發(fā)的風(fēng)電規(guī)模約5000萬千瓦。而通過特高壓跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)輸送擴(kuò)大清潔能源的消納能力,全國風(fēng)電開發(fā)規(guī)模則可達(dá)1億千瓦以上。

    此外,還可提高電網(wǎng)的安全性、可靠性。采用1 000kV電壓長遠(yuǎn)距離輸,可以降低電網(wǎng)的短路電流。比如若長運(yùn)距離輸送1 000萬kW 電力,可以減少相當(dāng)于本地裝機(jī)17臺(tái)60萬kW 的機(jī)組。每臺(tái)60萬kw的機(jī)組對其附近區(qū)域500 kV電網(wǎng)的短路電流將增加1.8 kA。而采用特高壓輸電技術(shù)的分層、分區(qū)布局電網(wǎng),則可以優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),從根本上解決短路電流超標(biāo),從而提高電網(wǎng)的安全性、可靠性。

    特高壓應(yīng)用存在什么問題?

    特高壓作為一項(xiàng)電力系統(tǒng)的新技術(shù),在世界范圍內(nèi)都沒有商業(yè)運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)。還曾經(jīng)被國際大電網(wǎng)會(huì)議定義為“待成熟技術(shù)”。而且,電網(wǎng)的電壓等級(jí)越高,覆蓋范圍越大,安全隱患也就越大,長距離的電網(wǎng)很容易遭遇臺(tái)風(fēng)、暴雨、雷擊等自然災(zāi)害。

    國家電網(wǎng)公司特高壓建設(shè)部主任孫昕強(qiáng)調(diào),“特高壓的安全性有保障。特高壓交流輸電示范工程投運(yùn)兩年多來,實(shí)現(xiàn)了雙向、全電壓、大容量輸電,經(jīng)受了雷雨、大風(fēng)和高溫、嚴(yán)寒等惡劣條件考驗(yàn),實(shí)測輸電損耗率為1.7%,約為500千伏工程的1/3,各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合設(shè)計(jì)要求。”

    中國科學(xué)院院士盧強(qiáng)表示,假設(shè)某一條特高壓線路發(fā)生一個(gè)大的干擾故障,一個(gè)大的交流同步系統(tǒng)能不能保持安全和穩(wěn)定呢?我們進(jìn)行了五六百種情況的仿真實(shí)驗(yàn),回答是:安全穩(wěn)定性是有保障的,是有一系列的創(chuàng)新性科技來保證的。

    針對國內(nèi)外都沒有現(xiàn)成的技術(shù)、設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn),國家電網(wǎng)公司把發(fā)投巨資建成了國際一流的特高壓交流、直流、高海拔、工程力學(xué)四個(gè)試驗(yàn)基地和大電網(wǎng)仿真、直流成套設(shè)計(jì)兩個(gè)研發(fā)中心,形成了功能齊全、綜合指標(biāo)居世界領(lǐng)先水平的大電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究體系。完成310項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)研究,解決了過電壓與絕緣配合、外絕緣設(shè)計(jì)、電磁環(huán)境控制、系統(tǒng)集成、大電網(wǎng)安全運(yùn)行控制等多個(gè)世界難題,逐步掌握了特高壓輸電的關(guān)鍵核心技術(shù),并在實(shí)驗(yàn)工程中得到了成功應(yīng)用。

    國外特高壓技術(shù)現(xiàn)狀

    特高壓交流輸電技術(shù)的研究始于60年代后半期。當(dāng)時(shí)西方工業(yè)國家的電力工業(yè)處在快速增長時(shí)期,美國、前蘇聯(lián)、意大利、加拿大、德國、日本、瑞典等國家根據(jù)本國的經(jīng)濟(jì)增長和電力需求預(yù)測,都制定了本國發(fā)展特高壓的計(jì)劃。美國、前蘇聯(lián)、日本、意大利均建設(shè)了特高壓試驗(yàn)站和試驗(yàn)線段,專門研究特高壓輸變電技術(shù)及相關(guān)輸變電設(shè)備。

    目前,美國、獨(dú)聯(lián)體、日本、意大利、德國、法國均有生產(chǎn)特高壓變壓器與電抗器的能力。獨(dú)聯(lián)體和日本已分別生產(chǎn)過常規(guī)的特高壓開關(guān)和氣體絕緣組合電器。獨(dú)聯(lián)體、日本、意大利、瑞典等國,已能生產(chǎn)特高壓無間隙避雷器。

    我國特高壓技術(shù)現(xiàn)狀

    我國從1986年開始立項(xiàng)研究交流特高壓輸電技術(shù)。前期研究包括國內(nèi)外特高壓輸電的資料收集與分析,內(nèi)容涉及特高壓電壓等級(jí)的論證、特高壓輸電系統(tǒng)、外絕緣特性、電磁環(huán)境、特高壓輸變電設(shè)備及特高壓輸電工程概況等。八五期間又開展了“特高壓外絕緣特性初步研究”,對長間隙放電的飽和性能進(jìn)行了分析和探討,對實(shí)際結(jié)構(gòu)布置下導(dǎo)線與塔體的間隙放電進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

    1994年在武漢高壓研究所建成了我國第一條百萬伏級(jí)特高壓輸電研究線段,桿塔為真型模擬拉V塔。三相導(dǎo)線水平排列,導(dǎo)線采用8分裂,分裂直徑為1.04 。為滿足特高壓試驗(yàn)的需要,97年開展了利用工頻試驗(yàn)裝置產(chǎn)生長波頭操作波的研究,通過改造工頻試驗(yàn)裝置,可產(chǎn)生電壓為2250kV,波頭時(shí)間為2800μs~5000μs的長波頭操作波。

    與此同時(shí)我國開展了關(guān)于特高壓線路對環(huán)境影響的研究,研究結(jié)果表明,當(dāng)采用8分裂導(dǎo)線,分裂直徑為1m時(shí),特高壓線路的地面靜電感應(yīng)水平與500kV輸電線路水平基本相當(dāng),無線電干擾水平小于500kV輸電線路,可聽噪聲在公眾所接受的范圍內(nèi)。近期有關(guān)專家還進(jìn)行了涉及特高壓輸電線繼電保護(hù)配置方案、特高壓時(shí)電線路繼電保護(hù)特殊問題、特高壓輸變電設(shè)備應(yīng)用、延至1000kV級(jí)特高壓變壓器、特高壓系統(tǒng)的可控電抗器原理與結(jié)構(gòu)、1100kV特高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)、百萬伏級(jí)特高壓避雷器、特高壓電磁產(chǎn)品、絕緣子、絕緣技術(shù)、絕緣子串電壓分布測試、沖擊電壓放電特性、1000kV特高壓試驗(yàn)線段金具的研制、工頻電場、放電特性、導(dǎo)線基桿塔、雷擊跳閘等多方面問題的研究與分析。

    在借鑒國外研究經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,我國目前已在武漢建立了特高壓試驗(yàn)研究基地,試驗(yàn)設(shè)備完全具備進(jìn)行各項(xiàng)特高壓試驗(yàn)的條件和能力,已進(jìn)行了各項(xiàng)特高壓的專題研究工作。另外,我國的設(shè)計(jì)和制造單位通過西北750kV工程,進(jìn)一步具備了制造特高壓設(shè)備的條件和基礎(chǔ),考慮到設(shè)備的成熟性部分特高壓輸變電設(shè)備在建設(shè)初期還可從國外引進(jìn)。

    我國特高壓輸電技術(shù)還需在無功平衡措施、消除潛供電弧措施、限制過電壓的措施及絕緣配合、串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、外絕緣、特高壓設(shè)備等問題上進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)研究。

    生活

    iPad一秒變吉他

    App Store里有成千上萬個(gè)音樂類應(yīng)用,你可以用iPad彈吉他、打架子鼓、拉小提琴。隨著這些應(yīng)用的日益完善,有許多專業(yè)人士甚至開始使用iPad制作音樂了,其中包括著名樂隊(duì)“比約克”和“街頭霸王”。最近,電子樂器制作者哈維·斯塔爾(Harvey Starr)也打起了iPad的主意,不過他們不是利用iPad做音樂,而是將iPad改裝成為了一件真正的樂器——iTar!

    斯塔爾的樂器工作室一直致力于為樂手們提供量身定做的電吉他,其歷史已經(jīng)超過20年,其產(chǎn)品”Ztar”在業(yè)界享有盛名,包括點(diǎn)弦大師斯坦利·喬丹和吉他演奏大師弗農(nóng)·里德在內(nèi)的眾多業(yè)內(nèi)頂尖人士都對他們的作品贊賞不已,但價(jià)格也相當(dāng)高昂。iPad的出現(xiàn)讓斯塔爾有了低價(jià)推廣自己作品的機(jī)會(huì)——只要你有iPad,你就能得到斯塔爾實(shí)驗(yàn)室為你量身定做的電吉他,而花費(fèi)比原來大大減少。這個(gè)裝置是一個(gè)吉他狀iPad擴(kuò)展附件,指板上運(yùn)用了哈維·斯塔爾獨(dú)有的“6弦24品”專利技術(shù),同時(shí)也在開發(fā)配套的應(yīng)用,來讓用戶實(shí)現(xiàn)多種方法彈奏iTar。斯塔爾實(shí)驗(yàn)室的工作人員杰森·比根介紹說:“如果你更真實(shí)地彈奏,那么我們可以提供附加X/Y控制鍵、兩個(gè)搖桿和五個(gè)旋鈕的面板,把它們安裝在iPad上,絕對能滿足你真實(shí)彈奏的需要;如果你只想在iPad的面板上進(jìn)行演奏,也沒有問題,我們開發(fā)的應(yīng)用同樣有虛擬觸感,在屏幕上還可以放置三個(gè)采樣和合成器,用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣進(jìn)行自由組合。這款應(yīng)用甚至可以直接連接其他的音樂應(yīng)用程序,更好更快地編輯和制作音樂?!?/p>

    iTar不僅僅是一款簡單的觸屏電吉他,利用好其他的音樂應(yīng)用,它就能變成一個(gè)編輯、錄制音樂的移動(dòng)錄音臺(tái);利用演奏教學(xué)視頻和樣帶,它就變成了初學(xué)者最好的教學(xué)用具;它甚至還可以給視頻配置背景音樂,未來更有可能開發(fā)類似“吉他英雄”的交互式音樂游戲,讓你隨時(shí)隨地享受彈奏樂趣。 iTar的指板部分材料選用高強(qiáng)度工程塑料,可以承受數(shù)萬次的按壓和碰撞,同時(shí)指板將被分解成數(shù)個(gè)模塊,方便運(yùn)輸和保存。iTar將采用USB2.0接口,利用iPad電源供能。另外,iTar的拓展接口制造標(biāo)準(zhǔn)與斯塔爾工作室的旗艦產(chǎn)品“Ztar”完全相同,可以外接MIDI連接器、外置電源和外置揚(yáng)聲器等附件。斯塔爾工作室甚至制造了一款“豪華版iTar”,指板上布滿了紅色的LED燈,用戶可以用它們設(shè)置自己的個(gè)性LOGO。

    斯塔爾工作室也在考慮未來將iTar的應(yīng)用范圍拓展到智能手機(jī)領(lǐng)域,應(yīng)用環(huán)境將不再僅局限于ios設(shè)備,安卓設(shè)備也在他們的發(fā)展對象之列,不過到時(shí)候,這款設(shè)備也許就該改個(gè)名字叫“ATar”了。iTar的硬件研發(fā)仍在進(jìn)行當(dāng)中,預(yù)計(jì)斯塔爾工作室將在2012年2月正式發(fā)售iTar,計(jì)劃定價(jià)為199美元。

    概念相機(jī):兩指相機(jī)

    兩指相機(jī)?沒錯(cuò)。這款由Yeon Su Kim設(shè)計(jì)的概念相機(jī)去除了傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)中一些不必要的部件,比如外殼等等。只配有一種用來支持鏡頭的藍(lán)牙裝置以及一款裝在兩個(gè)橡皮圈上的移動(dòng)快門按鈕感應(yīng)器,簡潔明了。

    當(dāng)你要拍照或者攝像時(shí),分別在拇指和食指上套上相應(yīng)的感應(yīng)器橡皮圈,接下來你只需要做一些簡單的按動(dòng)姿勢就可以記錄下你心目中的各種畫面。另外,沒有屏幕我們怎么查看拍好的圖像呢?拍下圖像的同時(shí)已經(jīng)同步發(fā)送到你的智能手機(jī)里了,通過手機(jī)你就可以即時(shí)查看你剛“拍到”的畫面。

    在2011年夢想未來10大生活

    百度通過分析2011年全年的搜索數(shù)據(jù),發(fā)布了“2011百度搜索風(fēng)云榜”。在特色榜單中有不少都跟科技主題沾邊,尤其是“十大未來生活”這個(gè)搜索結(jié)果?,F(xiàn)在就讓我們來仔細(xì)看看,在即將過去的這一年里,使用百度搜索引擎的中國網(wǎng)民最關(guān)心的是哪些科技前沿內(nèi)容吧。

    云計(jì)算

    云計(jì)算并不算是新鮮的概念,但從雛形階段的電子郵件系統(tǒng)一步步走到如今唾手可得的“云端設(shè)備”,我們事實(shí)上正見證著互聯(lián)網(wǎng)概念的穩(wěn)步成熟——37年間,互聯(lián)網(wǎng)從傳送數(shù)據(jù)進(jìn)化為傳送計(jì)算機(jī)本身!【相關(guān)閱讀】:通向未來的筋斗云專區(qū)

    Siri(智能人機(jī)對話)

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    LBS

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    光場相機(jī)在去年走出實(shí)驗(yàn)室,正式進(jìn)入民用市場。表面上,這似乎只是攝影迷的狂歡——“永遠(yuǎn)不用擔(dān)心焦距了!”但從本質(zhì)上來看,它將走的更遠(yuǎn),設(shè)想一下可自由控制景深的電影、電視,無疑將是在3D技術(shù)之后的又一個(gè)影像突破。

    酷設(shè)計(jì):環(huán)?;厥招秃诎宀?/p>

    個(gè)子矮的學(xué)生傷不起,每天在肺里造粉筆。所以,為了廣大學(xué)生們的身體健康,為了我們的環(huán)境,咱們造個(gè)能一邊擦粉筆灰一邊回收制造粉筆的黑板擦吧!

    由Yonggu Do和Eunha Seo設(shè)計(jì)的這款概念粉筆擦能收集粉筆灰,只要你再往里面加一下水就能回收制造出一根新的粉筆!多么強(qiáng)大的設(shè)計(jì)(雖然感覺完全不可能造得出來)!

    不過有個(gè)小小的問題……如果這玩意真的普及了,想必從此以后老師們會(huì)改掉扔黑板擦的惡習(xí)……變成先輕輕地放下黑板擦,然后從里面抽出一根剛出爐的粉筆扔過去(yankodesign)

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