卢灿华北电力大学(华北电力大学卢斌先)
带领团队在国内首次完成碳纤维复合材料芯导体的研发,打破国外供应商垄断;成功研发自洁工厂复合绝缘子产品……从清华大学毕业到参加工作,陆毅的工作就像“打怪升级”,总是攻克一个又一个难题。
作为华北电力科学研究院有限责任公司高压技术研究所所长、教授级高级工程师,陆毅长期工作在一线,从事相关技术研究工作。输电线路和输变电设备的外绝缘。比如,陆毅的工作就像给电网安全设备加上了科技“护盾”。
华北电力科学研究院前身是华北电力局中央试验所,是我国最早成立的区域性电力试验院(所)之一。目前,华北电力科学研究院围绕特超高压输变电运行、维护和检测开展了一系列科技攻关工作。
“现代社会工业生产、日常生活等一系列人类活动都离不开可靠的电力供应。提高设备安全运行水平是维持社会正常运行的重要保障。”陆毅表示,作为电力行业的领跑者和成员,提高电力设备的安全稳定运行是他们的责任。
陆毅(左)带领研究团队从电网数字化方向出发,积极推进新型电力系统建设,促进源、网、荷、储协同互动。照片由受访者提供
面对防污闪,为绝缘子撑起“保护伞”
我国大量输变电设备长期在室外环境下运行。设备的绝缘供电部件的表面常常覆盖着一层肮脏的物质。在一定的温度、湿度或降水条件下,脏污物质会形成导电层。液体覆盖膜降低了绝缘子的绝缘性能,使绝缘子表面漏电流大大增加,造成污闪故障,造成大面积、长时间停电,给工农业生产和农业生产造成重大损失。人们的生活。
20世纪90年代至本世纪初,我国华东、华北、东北地区大面积发生电网污闪事故。受灾面积大、故障点多,达到我国电网污闪史上前所未有的规模。
在清华大学求学期间,陆毅深受清华“立大志、上大舞台”教义的影响。2006年从清华大学毕业后,他来到华北电力科学研究院工作,立志将在清华大学学到的理论知识运用到电力生产和输送实际中,解决电力生产和输送中的实际问题。工程问题。
如何理论与实践相结合,有效提高输变电设备的运行可靠性,是陆毅一直在思考的问题。“进入实际工作后,我觉得自己很幸运。我读研究生的专业是高电压与绝缘技术,进入了华北电力科学研究院,后来加入了高电压技术研究所。研究方向和学习体验非常一致,也给了我很大的发挥空间。”
“污闪故障通常有两个主要特征。”陆毅说道。首先,电网污闪一般不是一台设备出现问题,而是在雾、小雨等潮湿天气条件下多条线路同时发生。多个基站塔和变电站内多个设备;其次,通常由污闪引起的跳闸无法成功重合闸,直接导致设备停运。电力损失也会比较大,这对保证供电安全影响较大。
陆毅带领团队对防污闪涂料、复合绝缘子等硅橡胶外绝缘产品进行广泛研究,通过机理分析和研究,解决了工厂复合绝缘子的生产工艺、运行维护等一系列关键问题。模拟测试。针对这一问题,我们成功开发了工厂自洁式复合绝缘子产品。相关研究成果已广泛应用于国内外输变电工程,对遏制电网污闪故障发挥了极其关键的作用。
陆毅(左)在现场检查故障绝缘子。照片由受访者提供
此后,雪粘快速污闪、冰盖闪络成为新的“顽疾”,常规技术措施相继失效,给行业带来极大困扰。陆毅团队对输变电设备快速污闪防治技术进行研究,揭示了快速污闪机理,提出防治措施,并研发了适合不同设备的大直径辅助棚。该技术广泛应用于500kV至1000kV超高压输变电工程。
在防污闪络辅助棚的研制过程中,为了获得辅助棚在降雨、结冰、高湿、高温等恶劣天气条件下的运行特性,研究团队决定采用多功能气候试验室进行模拟真实自然环境的实验。研究工作。
多功能气候试验箱可以模拟冰、雪、降雨等多种恶劣天气条件。然而,在多功能气候试验箱中进行实验研究也极其困难。实验过程中,陆毅在实验室待了一整天,为了准确获得第一手实验数据。在多功能气候试验室中测量降水强度、拍照并记录测试数据、爬上爬下。有时,湿透的衣服不知道是融化的雪、湿雨还是我自己的汗水。恶劣的测试条件导致记录测试过程的数码相机报废。过度劳累还导致陆毅发烧并病了多日。然而,为了节省考试时间,陆毅始终坚守在考试岗位上。
最终,他顺利完成了辅助棚在恶劣天气条件下的全部测试,为产品技术标准的制定积累了详细的基础数据,为辅助棚的研发和大规模工程应用奠定了基础。
打破碳纤维线“卡脖子”技术
随着经济的快速发展,城市用电量也快速增长。统计显示,2020年,北京年用电量达1139.9亿千瓦时,约相当于1.5个三峡电站年发电量。许多城市原有的输电能力已经不能满足负荷的快速增长。更换电线,加粗电线和设置新的专用线路势在必行,于是传输容量大、更加节能环保的碳纤维复合芯电线应运而生。
目前,我国在碳纤维复合材料芯线技术方面已处于世界领先地位。我国也是使用碳纤维复合芯线最多的国家,总长度超过2万公里。
不过,为了研制出这种性能更好的电线,我国科研人员付出了巨大的努力。
这种碳纤维复合芯线在我国并不是首创。早在20世纪70年代,国外就开始研制并投入市场。陆毅介绍,为了增加原有钢芯电线的电力传输能力,需要更粗的电线。这样就需要更换整个支撑塔的传输系统,成本太高。碳纤维材料具有轻质、高强、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀等特点。以碳纤维复合材料为芯的导体,可以利用碳纤维材料的优点,增加线路的传输容量,提高安全运行水平。
但发达国家对高性能碳纤维和碳纤维导体技术的垄断以及配套技术不完善等瓶颈问题严重阻碍了国产碳纤维导体的推广应用。碳纤维复合材料芯线已进入中国,但核心技术掌握在外国人手中。国外公司生产核心零部件,国内合资企业负责成品组装。相关应用设计都是外国人说了算,中国工程技术人员提出的产品优化建议都被忽视。
面对外资企业的技术封锁,从一张白纸开始的研究工作显得异常困难。陆毅立志打破碳纤维线材技术被少数发达国家垄断。为了设计出高质量的新型碳纤维线材并获得线材的性能数据,陆毅需要在八达岭测试站的空地上搭建一个非常规的测试装置。当时正值夏季,他经常在白天高温下到现场进行调研。他利用自行设计开发的线材测试设备,完成了大量的测量测试,准确测量了碳纤维线材在不同温度和高温下的力学性能。收集了弧垂变化和第一手导体性能测试数据。
碳纤维复合材料芯材由碳纤维和合适的树脂体系组成。高性能碳纤维可以提供优异的高温稳定性。因此,不同的树脂体系会对复合材料芯材的耐高温性能产生很大的影响。当他带领团队通过反复配方、测试、筛选,成功研发出高性能碳纤维和改性双马树脂两种芯材时,按理说,国产碳纤维复合材料芯线的发展应该是刚刚好。在角落附近。不幸的是,就在团队距离成功一步之遥时,一个坏消息让整个团队陷入了低谷。
“我们在和时间赛跑,有国外团队在中国申请了技术专利,知道这个消息对我们打击很大,如果继续这样发展下去,就触犯了法律。所以我们不得不选择开发他们的专利技术并重新调整计划。”
陆毅表示,本以为这次事故会影响国产碳纤维复合芯线的研发,没想到却给团队带来了意想不到的收获。国外碳纤维复合材料芯材的纤维排列结构有利于承受拉伸载荷,但其抗纵向开裂能力较低,不利于承受运行过程中的弯曲和扭转载荷。本项目设计了抗纵向裂缝结构。在复合材料芯材拉挤工艺生产线中,通过优化纤维丝的排列结构和生产工艺,不仅区别于国外产品的技术工艺,而且有效提高了复合材料芯材的抗纵向开裂性能。
仅仅一年多的时间,陆毅就带领团队完成了碳纤维复合芯线的研发。经评估结果,其核心指标达到国际领先水平。“自从我们开始研发以来,进口碳纤维复合芯线的价格不断降低,从每公里30万元,到20万元,再到10万元,最后降到每公里7万元左右。”
然而,还没来得及享受这项研发成果的喜悦,一个新的问题就摆在了他的面前。由于碳纤维复合材料芯线技术为国内首创,没有现有的经验可供借鉴,而且设计院常用的设计软件不具备计算设计能力,因此该产品设计院没有办法去做吧;配套硬件还不完善,如何用这些电线替代现有的电网线也是一个问题。这些都成为碳纤维丝应用路上的“绊脚石”,而这些都不是陆毅的专长。
他并没有被这些困难吓倒。没有人做工程设计,陆毅就自己看厚厚的设计手册,从最基本的机械知识到线路工程的设计条件一一学习;没有合适的施工机械。配套硬件方面,他组建团队亲自开发优化,翻山越岭,选择最恶劣的施工条件进行验证。很多个深夜,他常常被家里婴儿的哭声分散注意力。哄完宝宝后,他就静静地投入到学习和研究中,逼迫自己成为一名精通多个专业的“全才”。
9月14日,陆毅在位于华北电力科学研究院的“柔性直流输电运行维护技术实验室”检查设备运行情况。新京报记者王桂斌摄
推动电网“智能化”,为“双碳”目标贡献力量
华北电力科学研究院内,一栋两层楼房挂着“陆毅员工创新工作室”的牌子,这也是今年5月成立的“柔性直流输电运行与维护技术实验室”。进入展厅,右手边有一个“500KV张北可再生能源柔性直流并网试验示范项目”的沙盘。
“一个高效、灵活的电网必须反应非常快。现在电网设备规模不断增大,线路越来越长,电站数量不断增加,但电网公司很难增加发电量。”“这个时候就需要做更加精益化的工作,对于智能化运维,我们需要走智能化道路。”陆毅说。
为积极响应习近平总书记关于构建以新能源为主体的新型电力体系、全力推进“碳达峰、碳中和”目标的决策部署,陆毅带领调研组推动电网数字化视角下的源网荷储协调我们将沿着联动方向,积极推进电力新体系建设。深入研究分布式新能源、工业可调负荷、储能与电网协同互动的运行机制,探索电力骨干网、中低压配电网、典型等多维数据融合应用的实现路径用户、关键设备等,充分利用人工智能、云边协同和大数据分析,实现海量电力大数据资源的唤醒,从而促进源、网、荷、储的全球共享数据与业务平台功能的融合,探索新型电力系统数字化的发展趋势。
面对张北柔性直流电网项目设备台数过多、技术壁垒高的问题,陆毅从张北柔性直流电网建设之初就开始筹划建设柔性直流输电运维实验室项目,从无到有建设了柔性直流输电运维实验室。电网半实物仿真能力和电力电子器件性能测试能力成功获批省公司重点实验室。
今年北京冬奥会期间,三大赛区26个场馆全部使用绿色电力。这是奥运会历史上首次所有场馆实现100%绿色供电。据了解,奥运场馆照明、运营、交通等用电均由河北张家口光伏发电和风力发电提供。通过沙盘可以清晰地看到,张北地区风能、太阳能、生物质能等清洁能源产生的绿色电力通过张北柔性直流电网项目输入北京电网。区域绿色电力交易机制照亮了北京赛区场馆,为冬奥场馆“绿色运营”提供保障。
巧妙的诠释
如何理解匠心精神?如何弘扬匠心精神并传承下去?
陆毅:面对困难,要有敢于创新的决心和勇气;面对失败,我们要有毅力和坚韧;面对细节,我们要有耐心和坚持不懈的追求。热爱你所从事的职业,你的工作可能会改变,你的生活可能会改变,但你对职业的理想和信念可以激励一个人继续投入热情和精力,也提供追求完美的动力。同时,一项伟大的事业可以团结一大批人共同努力,这种精神和动力也因此得以传承和延续。
工匠的声音
新京报:在生活和工作中你坚持哪些事情?
陆毅:我坚持用学生生涯中学到的知识和工作经验来解决工程问题。遇到任何困难都不要承认失败,也不要放弃。我总觉得别人能做到的,我也能做到,而且做得更好。
新京报:你最困难的时候是什么时候?坚持的理由是什么?
陆毅:科技创新需要突破固有经验和常规做法。不仅需要技术问题的突破,更需要打破行业固有的观念。任何一个方面都不会一帆风顺,都需要异于常人的坚持和毅力。
我总觉得我的工作已经赶上了国家科技的飞速发展。工程技术领域为大批科学家和工程师提供了良好的舞台。尤其是我所在的电力行业正在快速发展。我们接触到的工程技术我从事的很多研究都处于世界领先水平。这种自豪感给了我动力。所以我们要感谢国家和时代为我们创造了机会。
新京报:您未来希望取得哪些成绩,对未来有什么期望?
陆毅:总书记提出了双碳目标。中国电力工业正在建设新型电力体系的道路上阔步前进。相信中国电力系统将迎来更加蓬勃、快速的发展,达到前所未有的技术高度。在这条发展道路上,我们将面临更多挑战,也将面临更多机遇。清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动成为新型电力体系的主要特征。更多新能源的消耗以及更高水平的电力电子和数字化将带来广阔的研究空间。我也希望带领团队在电网设备智能运维等方面取得更多研究成果,为新型电力系统建设发挥作用。
新京报:你觉得自己获得的最大的幸福是什么?
陆毅:当我的研究成果得到业界认可,当提出的技术措施得到广泛应用,当我的努力真正起到推动领域技术进步的作用时,我会有强烈的幸福感和获得感。感觉,这也是我所得到的最大的幸福。
公司简介
陆毅,男,39岁,中共党员,工程硕士,华北电力科学研究院有限公司高压技术研究所所长,教授级高级工程师。他长期工作在一线,从事输电线路外绝缘及输变电设备相关技术研究,取得了多项国际领先成果。凭借突出表现,荣获国家电网公司优秀专家人才、十八大电力保障先进个人、先进科技工作者标兵、优秀共产党员等荣誉称号。2020年荣获北京市科协、北京市人力资源和社会保障局联合评选的第24届北京市优秀青年工程师标兵称号。
新京报记者陈琳
编辑范怡静校对翟永军
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