?1月10日，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司牽頭申報(bào)的“鋁合金節(jié)能輸電導(dǎo)線及多場景應(yīng)用”項(xiàng)目獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。項(xiàng)目發(fā)明了高導(dǎo)電率的硬鋁、中強(qiáng)鋁合金和耐熱鋁合金導(dǎo)線，突破成分與組織精確調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了導(dǎo)線多場景應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及配套產(chǎn)品。三類導(dǎo)線相比現(xiàn)役導(dǎo)線，導(dǎo)電率分別提高4.0%、3.9%、3.3%。項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

聚焦輸電線路損耗展開研究

我國電力負(fù)荷和能源資源分布嚴(yán)重失衡，70%以上的電力需求集中在東部和中部，80%以上的能源資源分布在西部和北部。為滿足受端地區(qū)用電增長需求，實(shí)現(xiàn)能源富集地區(qū)電力外送，需要加快建設(shè)電力輸送通道和對已有線路實(shí)施增容改造。

電能通過輸電線路傳送。導(dǎo)電率是架空導(dǎo)線一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。在實(shí)際運(yùn)行中，由于要經(jīng)受雨雪冰凍等惡劣天氣，導(dǎo)線必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以支撐自身重量和外來荷載（冰荷載、風(fēng)荷載等）。同時(shí)，考慮到短時(shí)過載會(huì)導(dǎo)致溫升，導(dǎo)線還要有一定的耐熱溫度。聯(lián)研院電工新材料研究所副研究員祝志祥介紹，導(dǎo)電率和強(qiáng)度、耐熱性三者之間，是此消彼長的關(guān)系。為了保障輸電線路的安全性，通常會(huì)“犧牲”導(dǎo)電率，因而現(xiàn)役輸電線路的電能損耗較大。

據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，2017年，我國輸電線路損耗約4000億千瓦時(shí)，占年發(fā)電量的6.5%左右，相當(dāng)于三峽水電站全年發(fā)電量的4倍。

而根據(jù)測算，導(dǎo)電率提高1%IACS（國際退火銅標(biāo)準(zhǔn)），每千米輸電線路每年可節(jié)能1000～2500千瓦時(shí)。

鋁是架空輸電線路難以替代的導(dǎo)體材料，以常見的同塔四回路500千伏輸電線路計(jì)算，每千米需要用41噸導(dǎo)電鋁合金線材。

瞄準(zhǔn)研發(fā)高導(dǎo)電率兼顧強(qiáng)度、耐熱性的高性能鋁合金導(dǎo)線，2012年，聯(lián)研院聯(lián)合中南大學(xué)、上海電纜研究所和國網(wǎng)遼寧、湖南電力，以及亨通、遠(yuǎn)東集團(tuán)等生產(chǎn)廠家，啟動(dòng)“鋁合金節(jié)能輸電導(dǎo)線及多場景應(yīng)用”項(xiàng)目研究。

攻克難題研制應(yīng)用高導(dǎo)電率導(dǎo)線

該項(xiàng)目依托國家自然科學(xué)基金、國家電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目、湖南省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目等基金支持，經(jīng)過7年的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，研制出了高導(dǎo)電率的硬鋁導(dǎo)線、中強(qiáng)全鋁合金導(dǎo)線和耐熱鋁合金導(dǎo)線，并實(shí)現(xiàn)了系列產(chǎn)品的工程推廣應(yīng)用。

祝志祥介紹，制約鋁合金導(dǎo)體材料發(fā)展的有三大難題，分別是導(dǎo)電率、強(qiáng)度、耐熱性協(xié)同提高，大規(guī)模生產(chǎn)中組織、性能精準(zhǔn)調(diào)控，以及大容量、低損耗、多場景可靠服役。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)突破多性能協(xié)同提升的特征微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及調(diào)控理論，揭示了彌散含鉺核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子形成機(jī)制及作用機(jī)理，設(shè)計(jì)了三種特征微結(jié)構(gòu)，發(fā)明了滿足不同場景應(yīng)用要求的硬鋁、中強(qiáng)鋁合金和耐熱鋁合金三類高導(dǎo)電率的導(dǎo)體材料；開發(fā)了鐵、硅元素有效化的低成本制備技術(shù)，發(fā)明了促進(jìn)脫溶、增強(qiáng)彌散析出的熱處理技術(shù)，通過相對電導(dǎo)率表征和監(jiān)測導(dǎo)體材料的脫溶行為，實(shí)現(xiàn)了全加工流程的組織調(diào)控，解決產(chǎn)品批次性能不穩(wěn)定的難題。同時(shí)，項(xiàng)目建立了大容量低損耗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，確定了多場景應(yīng)用導(dǎo)線的選型邊界條件，對不同導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的通流能力和電能損耗進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，設(shè)計(jì)了匹配耐腐蝕、防覆冰等多場景應(yīng)用的導(dǎo)線截面結(jié)構(gòu)，發(fā)明了系列節(jié)能導(dǎo)線連接關(guān)鍵技術(shù)。

項(xiàng)目組堅(jiān)持黨建引領(lǐng)，攻堅(jiān)克難，取得一系列成果。項(xiàng)目第二完成人、聯(lián)研院教授級高級工程師韓鈺介紹，依托項(xiàng)目研究開發(fā)的導(dǎo)線，近三年銷售22.31萬噸，新增產(chǎn)值36.26億元；累計(jì)架線2.15萬千米，實(shí)現(xiàn)了多場景的大容量、低損耗電力傳輸，每年可減少線路損耗約4.3億千瓦時(shí)，為我國構(gòu)建安全高效、清潔低碳的能源體系提供了重要支撐。成果獲授權(quán)發(fā)明專利30項(xiàng)，牽頭制定國家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，發(fā)表論文27篇。