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国网智研院创新推动电网材料专业数字化转型

北极星智能电网在线  来源:国家电网报    2023/9/5 16:13:05  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:近年来,国家电网有限公司围绕数字中国建设和新型电力系统建设,着力推动数字技术与能源技术、数字经济与能源产业深度融合,加快电网数字化转型。国网智能电网研究院有限公司落实公司部署,在电网材料专业数字化转型方面开展了多项创新实践,持续提升电网设备防腐蚀数字化水平,构建数字换流站材料平台,推进电工材料数字化设计开发,为电网建设提质增效贡献力量。

电网关键材料腐蚀数字地图

支撑设备防护治理

设备防护治理对保障电网安全运行、助推电网高质量发展至关重要。据国网智研院调研,公司经营区域每年因腐蚀造成的设备折旧、维护等直接费用不菲。掌握国内环境腐蚀等级,绘制电网关键材料腐蚀数字地图,构建差异化设计、合理化选材的科学防腐蚀体系,能为电网安全可靠运行提供有力支撑。

2018年起,在国网设备部的统筹组织下,国网智研院联合公司27家省级电力公司,建立了2393个大气腐蚀试验站和5167个土壤腐蚀试验站,开展了世界最大规模的腐蚀数据观测和积累,绘制出电网关键材料腐蚀数字地图,开发了电网腐蚀防护数据平台。平台融合电网关键材料腐蚀数字地图、腐蚀数据库、防腐蚀标准、设备服役评价和寿命预测等功能,助力形成了集腐蚀地图定级、差异设计选材、寿命评估预测于一体的防腐蚀应用体系。

依托电网腐蚀防护数据平台和相关技术标准,国网智研院对电网设备开展差异化防腐蚀维护及治理工作,形成了总部—省级电力公司—地市级供电公司的腐蚀防护工作体系。

±800千伏白鹤滩—江苏特高压直流输电工程、1000千伏南昌—长沙特高压交流工程、1000千伏荆门—武汉特高压交流输变电工程按照电网关键材料腐蚀数字地图和相关标准要求,针对处于重腐蚀地区的线路制订差异化防腐措施,有效提升了设备应对重腐蚀环境的能力。此外,相关成果为国网新源浙江宁海抽水蓄能电站、南方电网昆柳龙直流工程等在防腐设计、基建选材、腐蚀评估等方面提供了支持。

2022年,电网关键材料腐蚀数字地图相关成果通过了中国腐蚀与防护学会组织的科技评价。评价委员会一致认为该成果填补了国内外研究空白,整体技术达到国际领先水平,可为我国各重要行业提供相关数据及技术支持,有助于解决长期困扰国内铁路、通信、石油、桥梁、建筑等行业的设备防腐蚀难题,具有良好的推广应用前景。

今年2月底,国网智研院利用电网关键材料腐蚀数字地图为±800千伏陇东—山东特高压直流输电工程的1565基输电铁塔提供了数据支撑,助力工程建设。该院正在深化数字地图应用、完善腐蚀防护平台等方面发力,力争进一步提升电网设备防腐蚀数字化水平。

数字换流站材料平台

助力提升换流站关键设备可靠性

国网特高压直流工程应用了大量电工专用、特种关键材料。材料的合理选择和处置直接影响站内设备的安全、质量和成本,需要建设面向电网关键设备的材料级数字化研究与应用平台,实现材料研发、生产制造、运行服役、材料故障、退役报废等全过程掌控。

当前,公司正在推进数字换流站建设,以设备状态、作业现场、专业管理全链条数字化为目标,逐渐形成换流站高效统一管理流程,为电网安全高效运行提供有力保障。数字换流站建设中关键设备和材料的全过程技术监督工作需要数字化管控平台的支撑,亟须进一步推动关键材料数据标准化、规范化和数字化,建立数字换流站材料设备平台及材料级故障知识库和培训体系,驱动设备关键材料产业升级和关键技术攻关,进一步提升设备可靠性。

今年5月,国网设备部组织开展数字换流站各类设备平台建设工作。国网智研院基于在前期承担的国家级和公司级重大科技项目中积累的丰富经验与检测数据,配合国网设备部开展材料平台建设工作。国网智研院将换流变压器铁心硅钢片、金具以及阀门密封件等关键材料引入数字换流站系统,深入了解相关材料在设备中的部署位置与结构形式,编制相关材料标准数据模型,并对关键设备部件进行三维建模,将相关材料与三维模型挂接,实现三维场景、关键数据、台账信息的数字化呈现,辅助生产运维人员更直观地掌握关键材料的技术参数及性能指标。

为进一步推进材料平台开发,7月底,国网智研院与北京中电普华信息技术有限公司、国网冀北超高压公司开展材料平台(站端)需求调研并形成需求分析报告。8月25日,该院与合作单位北京云道智造科技有限公司研讨材料平台仿真模拟工作、张北柔直工程中都换流站设备信息与设备入场性能检测数据映射工作。

国网智研院正逐步深化开展材料数字化工作,对关键材料的出厂和入场性能参数、故障案例收集等材料数据做好全过程管理,为关键材料全寿命及老化性能分析提供数据、算法和业务支撑。

电工材料基因工程数据库

辅助材料数字化设计开发

传统材料研发模式往往依赖实验和经验,研发时间长、成本高。材料基因工程技术作为先进材料开发的一种新模式,可以加速新材料的研发和应用进程。其基本理念是采用理性设计、高效实验、大数据技术相互融合、协同创新的方法,通过突破高通量计算设计、高通量制备和表征以及专用材料数据库及大数据分析等关键技术,强化材料发现、研发、制造、应用各阶段的数据交流,缩短新材料研发周期,降低研发成本。

国网智研院积极探索采用材料基因工程模式进行新型电工材料开发,与耶鲁大学、加州大学圣地亚哥分校、北京科技大学、华中科技大学等国内外高校合作,开展材料基因工程数据库建设和材料基因工程在电工新材料上的应用研究;搭建了多源异构材料数据有机融合的电工材料基因工程数据库,整合能源材料、合金材料、复合材料等电工材料计算和实验数据30余万条,数据库通过中国合格评定国家认可委员会认证;搭建了聚烯烃绝缘材料计算数据集,优化计算算法,构建高通量计算筛选流程,以此指导设计兼具优良电学特性和加工特性的绝缘材料。

今年1到5月,国网智研院项目组基于电工材料基因工程数据库,开展了电池电极材料数据挖掘和可视化研究,揭示了电极材料构效关系。国网智研院将深化材料基因工程理念应用,融合数据驱动、数字孪生、“数据库+数字建模”等核心技术,进一步推进高性能电工材料智能化设计和高效率开发。

(杨丙坤 尹航 王博)

原标题:电网材料开发及防护 有了数字化支撑手段

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