2025-08-15
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北極星智能電網(wǎng)在線月以來,北半球極端高溫、干旱、暴雨、洪災(zāi)頻發(fā),而南半球則遭遇了罕見寒潮。中國氣象局6月27日發(fā)布的《中國氣候變化藍(lán)皮書(2025)》顯示,我國是全球氣候變化敏感區(qū)和影響顯著區(qū),增暖速率高于同期全球平均水平,極端天氣氣候事件趨多、趨強(qiáng)。
極端天氣氣候?qū)﹄娋W(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極大威脅?!皬?qiáng)風(fēng)、雷暴、覆冰等惡劣天氣影響電網(wǎng)安全運(yùn)行,通過氣象數(shù)據(jù)超前預(yù)判分析天氣和影響程度,是建立電網(wǎng)運(yùn)行精細(xì)化氣象預(yù)警的根本?!鄙綎|省電力氣象技術(shù)創(chuàng)新中心專家蘇彪介紹。有了精準(zhǔn)的氣象感知能力,電網(wǎng)可以提前預(yù)判、主動(dòng)防御,將災(zāi)害影響降到最低。因此,不同于一般面向公眾發(fā)布的大范圍天氣預(yù)報(bào),電力系統(tǒng)更需要依托“量身定制”的高精度預(yù)報(bào),構(gòu)建“氣象感知—風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警—主動(dòng)調(diào)度”的災(zāi)害防御體系。
2016年起,國家電網(wǎng)公司建立覆冰、山火、雷電、舞動(dòng)、臺(tái)風(fēng)和地質(zhì)災(zāi)害六大監(jiān)測預(yù)警中心,將防御提前至災(zāi)害來臨前。2024年8月,國家電網(wǎng)公司與中國氣象局簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,深化基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)共享、提升電網(wǎng)應(yīng)對重大災(zāi)害性天氣能力、電力氣象關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等合作。
雷電災(zāi)害是聯(lián)合國公布的“最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一”,也是影響電網(wǎng)安全運(yùn)行最頻繁的自然災(zāi)害。雷擊可能導(dǎo)致輸配電線路跳閘,也可能損壞電力設(shè)施,極易引發(fā)電網(wǎng)故障,造成區(qū)域性停電。
傳統(tǒng)的電網(wǎng)防雷手段是通過在設(shè)備上安裝避雷針、避雷器等裝置來盡量規(guī)避雷擊,屬于物理上的被動(dòng)防御。然而,隨著城市電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,傳統(tǒng)的防雷模式會(huì)占用大量土地資源、增加經(jīng)濟(jì)成本,給城市可持續(xù)發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)。如何經(jīng)濟(jì)、高效地防雷成為世界難題。
江蘇沿海地區(qū)雷電災(zāi)害頻發(fā),威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。國網(wǎng)蘇州供電公司員工童充帶領(lǐng)“電博士·動(dòng)態(tài)防雷”團(tuán)隊(duì),打破傳統(tǒng)被動(dòng)防御的靜態(tài)防雷思路,創(chuàng)新建立世界首個(gè)“動(dòng)態(tài)防雷”技術(shù)體系,并主導(dǎo)制定了世界首個(gè)動(dòng)態(tài)防雷國際標(biāo)準(zhǔn)。
轉(zhuǎn)變思路由“靜”到“動(dòng)”,怎樣更好地防雷電于未然?“電博士·動(dòng)態(tài)防雷”團(tuán)隊(duì)融合氣象、電力、通信、控制等多個(gè)學(xué)科的前沿技術(shù),研發(fā)出雷電光譜傳感可視化跟蹤技術(shù)、基于雷電跟蹤的電網(wǎng)多維聯(lián)合預(yù)測技術(shù)等。突破傳統(tǒng)災(zāi)后被動(dòng)防御模式,他們將防雷焦點(diǎn)前移至雷電形成與發(fā)展的早期階段,通過研制高精度雷電探測裝置,形成了基于“跟蹤、預(yù)測、控制”的動(dòng)態(tài)防雷技術(shù)體系,可實(shí)現(xiàn)雷擊災(zāi)害提前預(yù)警、超前預(yù)控,最大限度降低雷電災(zāi)害帶來的損失。
這套動(dòng)態(tài)防雷系統(tǒng)可比傳統(tǒng)天氣預(yù)報(bào)顯著提前預(yù)警,準(zhǔn)確率提高200%;雷電監(jiān)測范圍達(dá)1萬平方千米,保護(hù)范圍覆蓋1000平方千米以上;此外,還可節(jié)約大量土地資源和電力設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。動(dòng)態(tài)防雷技術(shù)填補(bǔ)世界技術(shù)空白,得到國際防雷科學(xué)委員會(huì)、美國國際雷電研究中心等多組織認(rèn)可。
相比雷電,寒潮帶來的雨雪冰凍災(zāi)害對電網(wǎng)造成的影響范圍更廣。輸電線路覆冰主要帶來電氣故障和機(jī)械損傷兩方面的危害。電氣故障主要指的是因絕緣子閃絡(luò)、導(dǎo)線舞動(dòng)、脫冰跳躍等發(fā)生的短路跳閘。而電線結(jié)冰后遇冷收縮,加上風(fēng)吹引起的振蕩和覆冰重量的影響,則可能造成線路被壓斷、桿塔倒塌等電網(wǎng)機(jī)械性損傷,恢復(fù)時(shí)間長、難度大、成本高。
雨雪冰凍等極端天氣日益頻繁,對電網(wǎng)加強(qiáng)氣象感知預(yù)測能力提出了更高的要求。國網(wǎng)天津電力聯(lián)合天津市氣象局共同建設(shè)電力氣象監(jiān)測預(yù)警平臺(tái),基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與高分辨率地形數(shù)據(jù),利用人工智能技術(shù)研發(fā)出兩大模型:“氣象災(zāi)害-輸電線路故障”風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)模型,輸電線路覆冰、舞動(dòng)、風(fēng)偏、異物侵?jǐn)_等電網(wǎng)氣象災(zāi)害“關(guān)聯(lián)耦合”風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型。借助這些電力氣象模型,精準(zhǔn)分析位置、設(shè)備、災(zāi)種等信息,輸電線路可實(shí)現(xiàn)“桿塔級”氣象狀態(tài)感知及風(fēng)險(xiǎn)告警,提前1至4天滾動(dòng)發(fā)布覆冰舞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估專題報(bào)告。有了氣象監(jiān)測“黑科技”助力,國網(wǎng)天津電力成功預(yù)測2023年12月13日大港地區(qū)線路覆冰舞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn),為災(zāi)前部署、災(zāi)后應(yīng)急提供了關(guān)鍵信息,有效減輕了極端天氣對輸電線路的影響。
百米內(nèi)外不同天,同一區(qū)域內(nèi),不同地形、海拔條件下的氣象情況可能千差萬別。因此,相比天氣預(yù)報(bào),“微地形”分析預(yù)測對電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)更為關(guān)鍵。為精準(zhǔn)預(yù)測電網(wǎng)設(shè)備覆冰情況,電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制出世界首套30米級微地形電網(wǎng)覆冰預(yù)測系統(tǒng)。覆冰預(yù)測超算平臺(tái)相當(dāng)于該實(shí)驗(yàn)室開展覆冰預(yù)測的“大腦”,可以對整個(gè)北半球開展9千米×9千米,在我國范圍開展3千米×3千米、微地形區(qū)域30米×30米的網(wǎng)格化覆冰預(yù)測,以強(qiáng)大的算力支撐電網(wǎng)抗冰決策。這套系統(tǒng)可支持提前1個(gè)月的長期預(yù)測、提前7天的中期預(yù)測、提前3天的短期預(yù)測,還可預(yù)判某區(qū)域30米范圍內(nèi)輸電線路的覆冰情況。目前,該系統(tǒng)已覆蓋全國27個(gè)省級電網(wǎng)。2024年,國網(wǎng)湖南電力利用該系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)測了上百條線路覆冰過程,為抗冰搶險(xiǎn)贏得先機(jī)。
持續(xù)的極端高溫、干旱和強(qiáng)風(fēng)天氣正在加劇森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前,全球范圍內(nèi)森林火災(zāi)的發(fā)生頻率、持續(xù)時(shí)間、嚴(yán)重程度都在增加。今年以來,受高溫強(qiáng)風(fēng)天氣影響,希臘、法國、西班牙、美國等國頻頻發(fā)生山火。山火燃燒時(shí)極易燒毀電力設(shè)備、導(dǎo)致輸電線路故障,甚至造成大面積停電。今年1月7日至8日,在強(qiáng)勁風(fēng)暴“圣安娜風(fēng)”的影響下,美國加利福尼亞州南部地區(qū)突發(fā)多起山火,引發(fā)了嚴(yán)重的停電事故,造成超150萬戶居民停電。
福建省的森林覆蓋率超過60%。福建電網(wǎng)架空輸配電線%跨越山區(qū)林地,且線路走廊附近多灌木、荊棘和農(nóng)田。一旦發(fā)生山火,會(huì)對電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。
針對福建的地域特點(diǎn)和輸電線月,國網(wǎng)福建電力啟動(dòng)企業(yè)級氣象數(shù)據(jù)服務(wù)中心建設(shè),整合降水量、氣溫、濕度、風(fēng)速等65類氣象數(shù)據(jù)。截至今年5月底,該中心已接入公共氣象數(shù)據(jù)526項(xiàng)、精細(xì)化氣象數(shù)據(jù)121項(xiàng),自建氣象監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)29項(xiàng),構(gòu)建了防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警、山火災(zāi)害監(jiān)測等15個(gè)應(yīng)用場景。依托氣象數(shù)據(jù)服務(wù)中心的數(shù)據(jù)庫,國網(wǎng)福建電力構(gòu)建起山火蔓延風(fēng)險(xiǎn)評估預(yù)警模型,不僅能實(shí)現(xiàn)輸電線小時(shí)火情監(jiān)測,還可以將起火點(diǎn)與附近的輸電線路信息進(jìn)行匹配,以便電網(wǎng)運(yùn)維人員及時(shí)作出應(yīng)急響應(yīng),并第一時(shí)間聯(lián)動(dòng)屬地應(yīng)急、消防部門進(jìn)行火情控制。此外,根據(jù)起火點(diǎn)的可燃物性質(zhì)和實(shí)時(shí)溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象數(shù)據(jù),還可預(yù)測山火蔓延速度和方向,自動(dòng)判別起火點(diǎn)與輸電線路間的距離,并生成風(fēng)險(xiǎn)等級評估報(bào)告,為電網(wǎng)調(diào)度提供支撐。
2024年,國網(wǎng)福建電力進(jìn)一步研發(fā)“多普勒雷達(dá)+遙感衛(wèi)星+可視化裝置”技術(shù),通過8部雷達(dá)、13顆遙感衛(wèi)星、3萬余套通道可視化裝置,配套2826架無人機(jī),構(gòu)建“空天地”立體山火全景監(jiān)測和預(yù)警處置系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過每隔6分鐘對半徑300千米、方圓10余萬平方千米的區(qū)域進(jìn)行一次掃描探測,實(shí)現(xiàn)了對福建全省全電壓等級輸電線路的全天候山火監(jiān)測,山火預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)90%以上,單次山火處置時(shí)間較以往降低31%。截至2025年4月,借助“空天地”立體山火全景監(jiān)測和預(yù)警處置系統(tǒng),國網(wǎng)福建電力成功預(yù)警輸電線起。
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昨天國網(wǎng)公司下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步嚴(yán)格控制電網(wǎng)投資的通知》(國家電網(wǎng)辦【2019】826號(hào)文)。文中提出了“三嚴(yán)禁、二不得、二不再”的投資建設(shè)思路。個(gè)人認(rèn)為,這不僅僅是一個(gè)文件,而是國網(wǎng)公司整體發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的一個(gè)標(biāo)志。作為世界上最大的電網(wǎng)企業(yè),國網(wǎng)公司每年因投資建設(shè)所需的采購數(shù)額巨大,對電