跨越萬水千山，聚力遠距離輸電
——記高壓電氣設備智能運檢安徽省重點實驗室常務副主任傅中

鄭 心 王 鵬

傅中

回看我國電力工業(yè)發(fā)展史，從曾經(jīng)的落后追趕，到如今特高壓輸電領跑全球，日新月異的發(fā)展背后傾注著無數(shù)電力科技工作者的心血。他們面向國家重大需求，兢兢業(yè)業(yè)、攻艱克難，為保障國家能源安全作出了巨大的貢獻，高壓電氣設備智能運檢安徽省重點實驗室常務副主任傅中就是其中的佼佼者?！拔覈茉促Y源與電力負荷呈逆向分布，中東部能源需求大，但資源相對匱乏；而能源資源集中的西北部，需求又相對較小。發(fā)展遠距離特高壓輸電技術是全國范圍能源資源優(yōu)化配置的必然選擇?！?/p>

作為從“中國創(chuàng)造”到“中國引領”的參與者與見證者，傅中介紹，長距離特高壓輸電技術必須依靠準確的線路電氣參數(shù)才能落地，一旦參數(shù)出現(xiàn)偏差，將會直接威脅到整個工程的安全運行?！皬奈覈鞅辈康街袞|部，負荷中心距離能源基地800～3000千米，新疆昌吉至安徽古泉線更是長達3200多千米，沿線地質條件復雜，理論計算根本無法獲取準確的線路電氣參數(shù)，只能通過測量獲取。”他說，但是在特高壓工程建設上馬之初，長距離線路參數(shù)的準確測量缺少適用理論模型、測量方法及適用裝置，這就成了電力科研工作者亟須解決的三大技術難題。

十年磨一劍。從2011年開始，針對這些問題，傅中就堅持科研服務實際應用的理念，主持或參與完成了長距離交、直流單回，同塔多回線路電氣參數(shù)測量技術研究，解決了多項技術難題，獲得國內外業(yè)界多項榮譽，為長距離輸電測試領域實現(xiàn)“技術引領”，寫下了濃墨重彩的一筆。

“從0到1”的探索

新冠疫情期間，不少國家用電量劇增，老舊的電網(wǎng)直接崩潰，瘋狂斷電?？吹街袊€能保持燈火通明，不少外國網(wǎng)友發(fā)出了“為什么中國不停電”的疑問。

事實上，回顧輸電網(wǎng)發(fā)展歷史，起步輸電技術從低壓到高壓，我國一直在西方國家后面跟跑，甚至到了超高壓技術，我國也比發(fā)達國家落后大約20年。加拿大在1965年就建成了超高壓輸電工程，而我國在2005年才有了第一個750千伏輸電工程，這比西方發(fā)達國家整整落后了40年。直到“十一五”期間，我國建成特高壓輸電工程，才開始改變這個格局。隨著一個又一個“世界之最”“世界首個”特高壓工程的建成，截至2021年年底，中國已建成33個特高壓輸電工程投入運行，逐步形成了“西電東送、北電南供、水火互濟、風光互補”的能源互聯(lián)網(wǎng)新格局。中國僅僅用了十多年的時間，就趕超歐美諸國，成為電力科技的引領者。

傲人的成績令世界矚目，然而其中艱辛的過程卻鮮為人知?！疤剿鞯倪^程中，每一項參數(shù)的獲取，每一次模型的搭建，都是‘從0到1’的進步?！睂τ谠紕?chuàng)新的艱難，傅中深有體會。2011年9月，淮南—浙北—上海1000千伏特高壓交流輸電示范工程獲得國家核準。這是世界首條同塔雙回特高壓交流輸電工程，電壓等級、輸送距離前所未遇。

當時，作為電氣特殊實驗專家的傅中接到工程安徽段線路的參數(shù)測量任務。此前，他所在的團隊只有500千伏輸電線路參數(shù)測量經(jīng)驗，但隨著電壓等級提高、線路距離增加，使用傳統(tǒng)測量方法獲取的參數(shù)會產生巨大的誤差，直接影響后續(xù)的繼電保護整定和電網(wǎng)潮流計算等，進而影響電網(wǎng)安全運行。

壓力之大，可想而知?！爱敃r，我們沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，只能帶領團隊從‘零’開始探索?！备抵袌F隊首先面對的是如何解決線路距離長、同塔雙回及強電磁耦合干擾等問題。當時，國際上對參數(shù)測量的研究一般限于200千米內及單回路，而1000千伏淮上線安徽段長達336千米，于是各種困難接踵而至。“有壓力，但更多是動力?！备抵醒杆倮迩逅悸?，先從理論入手，研究獲取參數(shù)的測量模型與現(xiàn)場測量方法。他帶領團隊用了大半年的時間，建立了多導線系統(tǒng)相間互阻抗、相間互電容測量獲取解耦數(shù)學模型等10個數(shù)學模型；提出了基于衛(wèi)星同步技術的雙端同步測量方法，解決了傳統(tǒng)方法只能單端測量，無法同時測量多端幅值與相位的問題。“有了測量方法，還需要測量設備?！彪S后，傅中團隊與合作方一起研制出兩套集多端同步測量、強電磁耦合抑制等技術于一體的特高壓線路參數(shù)測量系統(tǒng)。

“我們先在短距離、低電壓的線路上做了實驗，結果很理想，然后才拿到安徽段線路上測試，不出意外取得了成功?！痹拘枰?年時間才能攻克的難題，傅中團隊只用了不到1年的時間。2013年7月，淮南—浙北—上海特高壓交流線路貫通，并進入調試階段。傅中帶領團隊研發(fā)的整套參數(shù)測量方案和測量設備全面、準確地獲得了所有工頻參數(shù)，為之后的工程投運奠定了基礎。

在傅中看來，這次成功是一個好的開端，為之后的科研打下了堅實基礎?！拔耶敃r帶著徒弟建立數(shù)學模型，幾乎每天都工作到深夜?！币?，建立數(shù)學模型是這項科研成果的難點所在。想要取得成功，淵博的學識、豐富的經(jīng)驗及堅韌的毅力缺一不可?！懊刻爝M行枯燥的計算、求解及驗證對科研工作者來說是家常便飯，我們在計算中使用了高階微分方程等數(shù)學方法，而從實驗室到現(xiàn)場應用的過程中，更是困難重重，甚至暗藏危險?！比缃瘢貞浤嵌慰蒲薪?jīng)歷，傅中仍記憶猶新?！坝幸淮挝覀冊诂F(xiàn)場試驗中對方法進行驗證時，由于設備參數(shù)配置不準確，引起試驗設備損壞，所幸沒有人員受傷。”

艱難困苦，玉汝于成。通過不斷總結提煉和改進，傅中帶領團隊積極優(yōu)化模型與測量方法，將零序參數(shù)測量獲取偏差降至1%以下，相間互阻抗、互電容參數(shù)測量獲取偏差降至2%以下。團隊成員先后在《中國電機工程學報》《高電壓技術》上發(fā)表了學術論文，獲得“一種長距離同塔雙回輸電線路相間互阻抗測量方法”等4項國家發(fā)明專利授權。

從2014年開始，安徽電網(wǎng)特高壓工程建設進入高峰期，5條交流特高壓線路相繼開工，這也給了傅中千載難逢的機遇。“正是這些工程，為團隊提供了更多的特高壓線路工頻參數(shù)現(xiàn)場測試機會并積累了更多的試驗數(shù)據(jù)。同時，線路工頻參數(shù)是電網(wǎng)潮流穩(wěn)定計算、繼電保護整定等的基礎參數(shù)，準確獲取這些參數(shù)也為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行發(fā)揮更大的作用?！?/p>

讓中國標準走向世界

砥志研思，篤行致遠。隨著研究工作的不斷深入，傅中的科研成果也被越來越多業(yè)內人士所熟知。2014年，國家電網(wǎng)公司專家在認真研討了“特高壓交流輸電線路工頻參數(shù)測量”研究成果后認為，這項成果很有希望成為國際標準，希望傅中團隊能夠在特高壓輸變電工程建設、運行過程中，一邊攻克世界性技術難題，一邊將交流輸電線路工頻參數(shù)測量方面的技術優(yōu)勢轉化為國際標準。

“一旦成功發(fā)布，這將是安徽電力行業(yè)的首個國際標準?！备抵姓f，要想登上國際舞臺，必須先在國內站穩(wěn)腳跟。于是，他開始聯(lián)系國內相關領域權威專家，尋求指導與幫助。2015年，在多方共同努力下，《特高壓交流輸電線路工頻相參數(shù)測量導則》成功申請立項國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準，并于2016年發(fā)布。企業(yè)標準的成功制定，加快了測量技術在國內的推廣應用，也成為國際標準申請立項的優(yōu)美前奏。

然而，中國標準的國際化之路并非一帆風順。為了讓此成果走向國際，傅中一邊自學英語口語為國際會議發(fā)言做準備，一邊通過郵件結識國際專家，向他們介紹中國標準。通過他的努力，一些國際專家逐漸了解并認可了研究成果。

2017年3月，傅中隨中國專家團隊走出國門，前往日本東京參加國際電工委員會特高壓交流輸電系統(tǒng)委員會會議。他第一次在外國專家面前介紹《特高壓交流輸電線路工頻參數(shù)測量導則》標準提案，開始了國際標準的孵化之路。在他的堅持下，2019年2月8日，項目最終成功立項。

“立項之后就是標準的具體制定工作。”傅中說。當時，來自中國國家電網(wǎng)公司、日本東京電力公司、印度國家電網(wǎng)公司、德國西門子公司、日本東芝公司及瑞士艾波比集團公司（ABB）等知名企業(yè)的專家組成了工作組，安徽電科院牽頭撰寫標準英文文本，再由各國專家共同參與討論，工作組先后在德國、瑞士、中國召開了多次面對面會議。

2020年，由于新冠疫情的影響，工作組召開了3次視頻會議，保證標準的制定工作如期推進。這期間，作為標準牽頭人的傅中也和其他專家一起與各國專家通過郵件溝通，對標準進行了認真細致的修改。2021年1月，標準通過成員國投票，正式進入編輯出版階段。同年7月16日，由傅中主導編制的《特高壓交流輸電線路工頻參數(shù)測量導則》正式發(fā)布。如今，在國際電工委員會的官方網(wǎng)站上，國際電工委員會特高壓交流輸電系統(tǒng)委員會TR63042-303《特高壓交流輸電線路工頻參數(shù)測量導則》已正式掛售。

“步履不息，求索不止。我們花費十多年的時間，終于讓世界看到了中國科研人員在特高壓領域的付出。”讓傅中感到驕傲的是，自己的科研成果可以為今后世界各國特高壓交流線路工頻參數(shù)測量提供指導?！澳転樘嵘覈趪H電工領域的影響力和話語權貢獻力量，一切努力都是值得的?！?/p>

近期，2022年度安徽省科學技術進步獎一等獎名單公示，由傅中主持的“長距離輸電線路電氣參數(shù)測量獲取關鍵技術及工程應用”赫然在列。由陳維江院士領銜的評價委員會認為，項目歷時十余年，在反復攻關、謹慎實踐的基礎上建立了長距離輸電線路電氣參數(shù)準確測量與反演的完整技術體系，取得長距離單回線路測量獲取模型與方法研究、長距離同塔多回線路測量獲取模型與方法研究及測量裝置研制3方面創(chuàng)新成果，項目成果整體達到國際領先水平。

作為一名科研院所的科研人員，傅中深諳科研成果與實際應用的辯證關系?！皬膶嶒炇业焦こ态F(xiàn)場，是有一段距離的。”談及科技成果如何有效轉化，他認為只有真正從工程角度出發(fā)，才能做到科技成果的有效轉化?！耙欢未a、一個模型，遠沒有一個成熟、實用的軟件有效。”如今，他的這項成果已應用于我國全部特高壓輸電工程，還廣泛應用于超高壓以下電壓等級線路，有力支撐了電網(wǎng)的安全運行。因為對這項技術發(fā)展作出的杰出貢獻，傅中也獲得了安徽省專利金獎、國家電網(wǎng)公司科技進步獎特等獎及國際電工委員會（IEC）2021年度IEC 1906獎等榮譽。

努力做好自己認為對的事

“謙虛堅韌、溫文爾雅”，這是傅中給很多人留下的第一印象。每每聊到電力行業(yè)、聊到信念與初心，他都會侃侃而談，但當談起成績和榮譽，他卻會靦腆地說：“這都是團隊共同努力的結果，我只是努力做好自己認為對的事?！?/p>

翻開傅中十多年的科研履歷，他所取得的成功，實際上與他多年養(yǎng)成的學習習慣，以及孜孜不倦的求學欲望、精益求精的工作態(tài)度和追求卓越的奮斗精神息息相關。

1993年，16歲的傅中面臨人生第一個重大選擇——初中畢業(yè)后上高中還是考中專。彼時，中專畢業(yè)可以統(tǒng)一分配工作，一些熱門專業(yè)更是成為許多優(yōu)秀初中畢業(yè)生的首選。當時傅中的成績保持在全縣前列，經(jīng)過慎重考慮，他最終選擇了報考當時競爭最激烈的合肥電力學校?！拔业母改付际寝r民，在當時，我的這一選擇不僅意味著能跳出農門，也能為家里減輕負擔?！?/p>

中專畢業(yè)后，傅中如愿進入安徽省電力公司下屬縣供電分公司，從事繼電保護專業(yè)工作。這一干就是7年，7年間他幾乎走遍了全縣每一個變電站，積累了豐富的基層實踐工作經(jīng)驗。這期間，他也從未放棄學習，不斷提高自己的學歷，豐富專業(yè)知識?！耙苍S是因為從小養(yǎng)成的習慣，我會在工作之余學習，雖然放棄了很多娛樂活動，但卻感覺非常充實。”

2004年，傅中迎來了人生又一次重大選擇——繼續(xù)端“鐵飯碗”，還是辭職考研？“如果說當初的選擇有點迫于無奈。這一次，我已經(jīng)有了一些積蓄，自己給自己創(chuàng)造了條件?！庇谑?，他毅然選擇辭去公職，考入武漢大學攻讀碩士學位。兩年時間短暫而充實，他在武漢大學不僅學習了高電壓技術的專業(yè)知識，也收獲了自己的愛情。碩士畢業(yè)后，傅中通過考試，進入安徽省電科院?！皩嶋H上，當時我已經(jīng)考上了清華大學的博士，但是權衡之后，我覺得自己真的熱愛這份工作，所以就放棄了讀博，來到安徽省電科院工作?！?/p>

2010年前后，已經(jīng)成為安徽省電科院技術骨干的傅中，得知安徽電網(wǎng)即將上馬特高壓工程的消息，他覺得自己應該在特高壓技術方面繼續(xù)深造才能適應即將到來的特高壓時代。2012年，傅中通過郵件聯(lián)系到我國著名高電壓與絕緣技術專家、中國科學院院士陳維江，希望能報考他的博士研究生。“陳老師回郵件表示非常歡迎，一切都很順利。”

博士期間，在負責安徽電網(wǎng)特高壓工程相關工作的同時，傅中大部分時間都跟隨著老師做課題。陳維江院士治學嚴謹、始終堅守科研一線的科學精神則給他留下了深刻的印象?！霸谌雽W之初，老師就要求我做實驗必須親力親為，寫論文必須一絲不茍。我的論文他會親自陪我一同修改，而且每一篇都要修改數(shù)十遍，要做到讓編輯提不出修改意見才肯罷休?！备抵姓f，如今，作為合肥工業(yè)大學的碩士生導師，自己也傳承了老師求實創(chuàng)新、獎掖后學的教育理念。他非常重視青年人才的培養(yǎng)，也會按照每個年輕人的特點為他們量身定制個人發(fā)展規(guī)劃。他表示，支撐電網(wǎng)的安全生產、做好科研、培養(yǎng)人才，是自己主要的3項工作任務。

“既要腳踏實地，也要仰望星空?！?018年，傅中作為項目執(zhí)行負責人參與了由中國科學院院士陳維江提出、國家電網(wǎng)公司自主設立的基礎性科研項目——“正極性長空氣間隙流注-先導放電轉化機理研究”。多年來，他組織研究團隊在電科院特高壓試驗大廳開展了近萬次的雷擊放電模擬試驗，通過對正極性先導梯級放電行為進行高速光學觀測和先導放電電流、外施電壓等多物理量的同步觀測，充分利用合肥市一年四季干或濕度變化大的氣候條件與實驗室具備的國際一流雷電科學試驗研究條件，在國際上首次發(fā)現(xiàn)了高濕度環(huán)境下正極性先導放電過程中存在“空間先導”現(xiàn)象，從而引導主放電通道形成梯級發(fā)展。2022年，項目部分成果《引起正極性先導梯級放電的分離發(fā)光結構》（Separate luminous structures leading positive leader steps），在國際頂級學術期刊《自然》（Nature）子刊《自然·通訊》（Nature Communications）發(fā)表。這一研究成果，改變了以往“空間先導”只存在負極性放電過程的普遍認知，國際同行認為這一發(fā)現(xiàn)是對雷電研究極為重要的標志性成果。從工程角度而言，對超/特高壓設備外絕緣設計和地面構筑物雷電屏蔽防護也具有重要意義。

“在雙碳背景下，隨著全球能源結構調整，清潔能源的開發(fā)和利用成為趨勢。特高壓輸電技術在遠距離、大容量輸電方面具有顯著優(yōu)勢，可以有效實現(xiàn)清潔能源的廣泛輸送，也為加速能源革命、實現(xiàn)能源綠色低碳發(fā)展、應對全球氣候變化奠定了技術基礎?！闭劶拔磥?，傅中介紹，我國《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》對構建現(xiàn)代能源體系確定了行動路線圖?！拔磥?，除了繼續(xù)牽頭做好國網(wǎng)公司的科研項目之外，我們還會依托高壓電氣設備智能運檢安徽省重點實驗室的科研優(yōu)勢，繼續(xù)面向國家重大需求，在構建以數(shù)字化、智能化為支撐的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用?！?/p>

專家簡介

傅中，國網(wǎng)安徽電科院高壓電氣設備智能運檢安徽省重點實驗室常務副主任，安徽省電力公司院士研究中心學術秘書，合肥工業(yè)大學碩士生導師，IEC TC122特高壓交流輸電系統(tǒng)技術委員會項目召集人、工作組專家，博士，教授級高工，國網(wǎng)安徽省電力公司高級專家。

長期從事輸變電設備狀態(tài)檢測技術研發(fā)與工程應用，其成果廣泛應用于超/特高壓輸變電工程。牽頭承擔國網(wǎng)公司總部科技項目5項，主持制定IEC標準1項。獲省部級科技獎勵5項、IEC 1906獎，被授予中電聯(lián)科技創(chuàng)新先進個人、全國電力行業(yè)技術能手稱號，安徽省電力公司勞動模范，發(fā)表論文41篇（含《科學引文索引》或《工程索引》論文23篇），取得國家發(fā)明專利十余項、美國發(fā)明專利1項。