該項目發(fā)明了電流源型和電壓源型融冰裝置，成為我國融冰裝置的基本型式；發(fā)明了架空地線和光纖復(fù)合地線融冰技術(shù)；發(fā)明了動、靜觸頭采用不同的絕緣等級技術(shù)的融冰隔離開關(guān)，減小占地面積50%，實現(xiàn)了融冰過程全自動化；發(fā)明直流融冰裝置等效試驗方法。所發(fā)明技術(shù)解決了電網(wǎng)輸電線路導(dǎo)地線融冰的難題，已產(chǎn)業(yè)化并廣泛應(yīng)用于南方電網(wǎng)和國家電網(wǎng)，有力保障了電網(wǎng)安全，獲國內(nèi)外同行和用戶高度評價，經(jīng)濟社會效益顯著。項目形成了完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系，獲授權(quán)發(fā)明專利34項（國際專利2項）、實用新型專利31項，制訂國家標準3項、行業(yè)標準2項，發(fā)表40多篇。該項目突破電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了電網(wǎng)防御冰災(zāi)技術(shù)的重大突破，具有明顯的原創(chuàng)性和實用性。項目相關(guān)成果獲中國能源研究會能源創(chuàng)新一等獎、第十八屆中國專利獎優(yōu)秀獎、第一屆廣東省專利金獎、貴州省科技成果轉(zhuǎn)化一等獎和中國電工技術(shù)學(xué)會科學(xué)技術(shù)進步一等獎。

提名該項目為國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。

項目簡介

輸電線路覆冰是威脅電網(wǎng)主要自然災(zāi)害之一，嚴重覆冰導(dǎo)致國內(nèi)外電網(wǎng)多次大面積癱瘓。2008年我國南方冰災(zāi)造成各類損失千億元，電網(wǎng)中斷導(dǎo)致近千萬用戶停電。冰災(zāi)一直是電網(wǎng)竭力突破的一大技術(shù)難題，在該項目開始之前，國內(nèi)沒有能夠在在電網(wǎng)中大規(guī)模應(yīng)用的融冰技術(shù)與裝置。突破電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)“被動抗冰”到“主動防冰”的轉(zhuǎn)變是保證電網(wǎng)安全、國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重大需求。

自2008年，在國家科技部、國家自然科學(xué)基金委和南方電網(wǎng)公司的支持下，歷經(jīng)近10年“產(chǎn)、學(xué)、研、用”協(xié)同攻關(guān)，實現(xiàn)了重大突破和實質(zhì)性創(chuàng)新，取得了多項原創(chuàng)性發(fā)明，建立起了完整的輸電線路融冰理論和應(yīng)用技術(shù)體系。獲授權(quán)發(fā)明專利35項（國際專利2項），實用新型專利31項，制定國家標準3項、電力行業(yè)標準2項。主要創(chuàng)新點如下：

創(chuàng)新點1：針對輸電線路融冰電流差異大、換流器強電磁環(huán)境及散熱困難等難題，發(fā)明并成功研制了12脈動電流源型、6脈動電流源型以及電壓源型融冰裝置，成為我國融冰裝置的基本型式。實現(xiàn)了融冰電流50A-6000A無級調(diào)節(jié)，可同時用于10kV-500kV及更高電壓等級輸電線路導(dǎo)線、架空地線和光纖復(fù)合地線（OPGW）的融冰。

創(chuàng)新點2：針對架空地線和光纖復(fù)合地線（OPGW）覆冰比導(dǎo)線更嚴重且無法融冰的難題，突破了覆冰期電網(wǎng)通信光纖無保護措施的技術(shù)瓶頸，發(fā)明了架空地線和OPGW融冰技術(shù)，發(fā)明了滿足地線融冰需要的地線絕緣子和光纖接續(xù)裝置，提出確保光纖安全的融冰電流和溫度控制方法，發(fā)明了地線融冰狀態(tài)監(jiān)測裝置，融冰時OPGW表面溫度應(yīng)控制在80℃以下，實現(xiàn)了架空地線、OPGW與導(dǎo)線同期融冰。

創(chuàng)新點3：針對待融冰線路與融冰裝置連接困難、原有隔離開關(guān)在已建變電站無法安裝的難題，提出了隔離開關(guān)動、靜觸頭采用不同的絕緣等級技術(shù)，發(fā)明并研發(fā)出融冰自動接線系列隔離開關(guān)，使得整個隔離開關(guān)占地減小50%，實現(xiàn)了融冰線路與融冰裝置通過全電氣操作自動連接和斷開。

創(chuàng)新點4：針對融冰裝置功能驗證的難題，揭示了融冰裝置開路試驗、零功率試驗與直接接入融冰線路工況的等效機理，發(fā)明直流融冰裝置等效試驗方法，提出采用開路試驗對融冰裝置的直流電壓耐受和控制能力進行檢驗，采用零功率試驗對融冰裝置直流電流耐受和控制能力進行檢驗的方法。

基于以上創(chuàng)新，該項目研制了我國第一套電流源型融冰裝置（2008年）和第一套電壓源型融冰裝置（2013年）。研制的融冰裝置被列入2011年國家重點新產(chǎn)品推廣目錄，市場占有率超過80%。成果在南方電網(wǎng)和國家電網(wǎng)廣泛應(yīng)用。2009-2017年在我國電網(wǎng)110kV及以上線路實施融冰超過1000次（其中地線融冰超過200次）。項目新增銷售額4.4億元，新增利潤1.01億元、節(jié)支近20億余元。

該項目成果得到了國家科技部和電氣工程領(lǐng)域韓英鐸、雷清泉、程時杰、鄭健超、沈國榮、孫才新、李立浧等院士的高度評價，整體技術(shù)水平國際領(lǐng)先。曾獲第中國能源研究會能源創(chuàng)新一等獎、十八屆中國專利獎優(yōu)秀獎、第一屆廣東省專利金獎、貴州省科技成果轉(zhuǎn)化一等獎和中國電工技術(shù)學(xué)會科學(xué)技術(shù)進步一等獎。

客觀評價

1. 相關(guān)部門正式作出的技術(shù)檢測報告、驗收意見、鑒定結(jié)論等

產(chǎn)出該項成果的國家科技支撐計劃重點項目順利通過國家科技部組織的驗收，國家自然基金項目順利通過國家自然基金委員會的審核，相關(guān)成果通過了技術(shù)評價，得到了電氣工程領(lǐng)域韓英鐸、雷清泉、程時杰、鄭健超、沈國榮、孫才新、李立浧等多位院士的高度評價，總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

1）國家科技支撐計劃重點項目“電網(wǎng)抵御極端天氣災(zāi)害關(guān)鍵技術(shù)及裝置開發(fā)與應(yīng)用”（項目編號：2009BAA23B00）驗收意見

2012年6月29日，國家科技部組織雷清泉院士、謝國恩設(shè)計大師等對該項目的驗收意見為：提出了直流融冰裝置主回路設(shè)計、過電壓和絕緣配合、試驗和調(diào)試方法，對設(shè)備規(guī)范、接入設(shè)計、裝置制造、等效試驗等進行了深入研究，建立了直流融冰技術(shù)集成體系。研制的融冰裝置已在南方電網(wǎng)高壓、超高壓輸電線路中獲得了大規(guī)模應(yīng)用。實踐證明，融冰速度快、效果好，顯著提高了電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的能力。

2）江蘇省科技成果鑒定意見（蘇信鑒字[2009]第028號）

2009年10月24日，江蘇省經(jīng)濟與信息化委員會組織專家對該項目的鑒定意見為：研發(fā)的直流融冰裝置是世界上第一套輸出直流電流超過4000A，且能夠長時間、大角度(融冰方式5度-88度)運行的融冰裝置。具有自主知識產(chǎn)權(quán)，填補了國內(nèi)外空白，其整體技術(shù)性能處于國際領(lǐng)先水平。

3）中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技成果鑒定意見（中電聯(lián)鑒字[2013]第138號）

2013年10月20日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會對該成果中“地線融冰自動接線裝置”的評審意見為：該裝置原理正確、結(jié)構(gòu)合理，屬于國內(nèi)首創(chuàng)，具有國際領(lǐng)先水平。

4）貴州省科技成果應(yīng)用評價意見（黔科評字[2014]第05號）

2014年6月14日，貴州省科技廳組織雷清泉院士、程時杰院士對該成果在貴州省應(yīng)用情況的評價意見為：“形成了一套集成線路覆冰監(jiān)測、預(yù)警、線路融冰、應(yīng)急通信為一體的防冰、融冰技術(shù)體系，顯著提高了電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的能力。”

5）國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對融冰裝置用晶閘管閥性能檢測報告（報告編號：090104G）

2009年4月8日，融冰裝置用晶閘管閥組在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心通過參考GB/T 20990.1-2007確定的大角度大電流長期運行試驗，即“最大暫態(tài)運行負荷試驗[觸發(fā)角=90°，正向峰值觸發(fā)電壓≥14.6kV，試品電流≥3600A，運行時間2h]”。

6）國家重點新產(chǎn)品證書（證書編號：2011TJC11002）

該項目研制的“PCS-9590具有SVC功能的直流融冰裝置”2011年獲得了國家科學(xué)技術(shù)部、商務(wù)部、環(huán)境保護部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合頒發(fā)的《國家重點新產(chǎn)品證書》。

7）技術(shù)發(fā)明點國內(nèi)外查新情況

（1）電流源型直流融冰技術(shù)及裝置國內(nèi)外查新情況（報告編號：2009-0393C3）

2009年5月13日，國網(wǎng)信息通信公司查新報告結(jié)論為：交直流線路融冰技術(shù)及裝置涉及查新點國內(nèi)外未見文獻報道。

（2）導(dǎo)線融冰自動連接開關(guān)國內(nèi)外查新情況（編號：J20160801139）

2016年1月1日，國家科技部西南信息中心查新中心查新報告結(jié)論為：導(dǎo)線融冰自動連接開關(guān)涉及查新點國內(nèi)外未見文獻報道。

（3）電壓源型直流融冰技術(shù)及裝置國內(nèi)外查新情況（報告編號：2017-0332）

2017年1月20日，中國科學(xué)院文獻情報中心查新報告結(jié)論為：采用全橋MMC拓撲構(gòu)造的直流融冰裝置國內(nèi)外未見文獻報道。

（4）地線融冰自動接線裝置國內(nèi)外查新情況（報告編號：201432B2504193）

2014年6月5日，江蘇省科技查新咨詢中心查新報告結(jié)論為：地線融冰自動接線裝置相關(guān)查新點國內(nèi)外未見文獻報道。

2. 國內(nèi)外同行在重要學(xué)術(shù)刊物、學(xué)術(shù)專著、重要國際學(xué)術(shù)會議上公開發(fā)表的學(xué)術(shù)性評價意見等

IEEE雜志評閱人認為該技術(shù)是“一種全面的、實用的防止輸電線路因覆冰倒塌引起電網(wǎng)災(zāi)難性損失的好方法”。(I found the paper to be informative and comprehensive in addressingthe practice and practicality of using ice melting to avoid catastrophicfailures of transmission lines. The paper presents a good approach to de-icingand I congratulate you on your efforts.)

2013年6月29日，國家能源局總工程師楊昆先生在“加強電網(wǎng)抗冰能力技術(shù)全國經(jīng)驗交流會”中評價：“我國的電網(wǎng)抗冰工作由原來的被動修復(fù)到現(xiàn)在的主動防御，取得了重大的進步。”

3. 該項成果的應(yīng)用得到了社會普遍關(guān)注和新聞媒體的廣泛報道

1）2008年9月3日，人民網(wǎng)：南方電網(wǎng)直流融冰裝置現(xiàn)場試驗取得成功

2）2008年10月10日，新華網(wǎng)：中國首套６萬千瓦電網(wǎng)直流融冰裝置在貴州試驗成功

3）2009年1月3日，中央電視臺，新聞60分：南方電網(wǎng)加裝融冰裝置，導(dǎo)線自行“解凍”

4）2011年1月5日央視新聞頻道《新聞直播間》：南方電網(wǎng)投入使用自主研發(fā)的直流融冰裝置，對貴州電網(wǎng)主干網(wǎng)進行大規(guī)模融冰

5）2011年1月13日，中央電視臺《新聞聯(lián)播》：高科技監(jiān)測融冰，南方電網(wǎng)經(jīng)受住冰凍雨雪考驗

6）2013年7月1日，中國日報：解決世界性難題，南方電網(wǎng)大范圍應(yīng)用融冰技術(shù)

7）2016年初“霸王級”寒潮期間，中央電視臺和新華網(wǎng)該項成果的應(yīng)用進行廣泛報道

2016年1月25日，中央電視臺《共同關(guān)注》報道：“霸王級”寒潮致76地氣溫跌破極值，廣東：輸電線覆冰，電網(wǎng)啟動直流融冰。

2016年1月25日，新華網(wǎng)刊發(fā)《科技抗冰：你的溫曖，別忘記它》。

2016年1月27日，中央電視臺“朝聞天下”播出《科技手段除冰保電網(wǎng)抗寒潮》、“新聞直播間”播出《輸電線覆冰電網(wǎng)啟動直流融冰》。

8）2017年4月12日，中央電視臺《新聞聯(lián)播》報道了該項目成果在青海省的應(yīng)用：降雪導(dǎo)致青海省多地輸電線路覆冰嚴重，融冰工作緊張有序。

4. 制定融冰裝置系列標準，獲得國際同行高度評價，被國內(nèi)外標準推薦

制定我國3項直流融冰裝置國家標準和2項電力行業(yè)標準，成為我國融冰裝置產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要依據(jù)。在國際會議上介紹該成果，加拿大、英國、丹麥等國際同行多次來華進行技術(shù)交流并尋求合作。提出的融冰裝置型式被我國電網(wǎng)設(shè)計標準《直流融冰系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程（DL/T 5511-2016）》和CIGRE 438 “Systems forprediction and monitoring of ice shedding, anti-icing and de-icing for powerline conductors and ground wires(ISBN: 978-2-85873-126-8)”推薦。

推廣應(yīng)用情況

1．推廣應(yīng)用情況

1）融冰裝置

該項目發(fā)明和研制的融冰裝置2011年列入國家重點新產(chǎn)品推廣目錄，已在全國安裝150多套，市場占有率超過80%，是我國電網(wǎng)設(shè)計標準《直流融冰系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程（DL/T5511-2016）》的推薦方案。實際應(yīng)用表明融冰裝置成為電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的主要技術(shù)手段。

2）導(dǎo)線融冰自動連接開關(guān)

該項目發(fā)明的導(dǎo)線融冰自動連接開關(guān)已經(jīng)推廣應(yīng)用287套。實際應(yīng)用表明導(dǎo)線融冰自動連接開關(guān)顯著提高了融冰效率。

3）地線融冰自動接線裝置、融冰地線絕緣子

該項目發(fā)明的導(dǎo)線融冰自動連接裝置已經(jīng)推廣應(yīng)用140套、融冰地線絕緣子2500只。實際應(yīng)用表明該項技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了導(dǎo)線與地線的同時融冰，確保了電網(wǎng)通訊光纖的安全。

4）整體技術(shù)應(yīng)用情況

自2009年開始，貴州、云南、廣東、廣西等電網(wǎng)陸續(xù)應(yīng)用了該發(fā)明的電流源型融冰裝置、電壓源型融冰裝置、導(dǎo)線融冰自動連接開關(guān)、架空地線和光纖復(fù)合地線融冰技術(shù)、地線融冰自動接線裝置、融冰裝置等效試驗技術(shù)。進而推廣到四川、浙江、河南、青海、江西、福建、重慶、安徽等共計12個省（市），可對超過2100條經(jīng)過易覆冰區(qū)的110kV及以上線路進行融冰。

6）南方電網(wǎng)應(yīng)用效果

2009-2017年南方電網(wǎng)公司共計對110kV及以上電壓等級輸電線路實施融冰超過1000次，其中架空地線和光纖復(fù)合地線融冰超過200次。實際應(yīng)用表明：電流源型融冰裝置和電壓源型融冰裝置能夠快速除去覆冰導(dǎo)線、架空地線和光纖復(fù)合地線上的覆冰。該項成果應(yīng)用以后，南方電網(wǎng)基本沒有再發(fā)生因覆冰停電或設(shè)備受損事件。

7）其他電力公司應(yīng)用情況

四川省電力公司、浙江省電力公司、青海省電力公司、安徽省電力公司等應(yīng)用了該項目的電流源型融冰裝置，在2011年-2016年實施融冰200多次，確保了輸電設(shè)備和電網(wǎng)的安全。