未來,我(wo)國(guo)將全面建成以特高壓電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)為(wei)骨干網(wang)(wang)架、各級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)協調發展的(de)(de)(de)堅強智(zhi)能電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)。在普通人的(de)(de)(de)生活(huo)環境中(zhong),目(mu)力所(suo)及會看到高聳(song)的(de)(de)(de)塔(ta)桿支(zhi)起穿越大半(ban)個中(zhong)國(guo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)導線(xian),實現(xian)“西電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)東送、南(nan)北互供”的(de)(de)(de)全國(guo)聯網(wang)(wang),并逐步建設全球能源互聯的(de)(de)(de)智(zhi)能運行控(kong)制(zhi)和(he)互動服務(wu)體系。這時,電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能就(jiu)在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)上飛馳、奔流、消耗(hao)。而且,為(wei)了(le)(le)滿足人們日益增長的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力需(xu)(xu)求,除(chu)了(le)(le)新(xin)建大容量輸電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)路(lu)外,老線(xian)路(lu)的(de)(de)(de)增容改造更(geng)需(xu)(xu)要能夠(gou)支(zhi)撐長久的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)材料來保證舊城電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力安全、可靠的(de)(de)(de)供應。
從整(zheng)個電(dian)力(li)行業看來,在現有線路走廊及(ji)設施條件(jian)下,以高導電(dian)率耐熱鋁(lv)合金導線更換目(mu)前應用的架空鋼(gang)芯(xin)鋁(lv)絞線,是增加線路傳輸容量和降低線損(sun)的有效途徑。
可是(shi),鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金的(de)導電率與耐(nai)熱(re)(re)性(xing)(xing)及(ji)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)相互制約,在保(bao)證力(li)學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)熱(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)的(de)前提下(xia)提升(sheng)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金導線的(de)導電率的(de)難度極大,日本花了10年時間(jian)才(cai)把耐(nai)熱(re)(re)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金導線的(de)導電率由58%IACS提升(sheng)到60%IACS,要研發一種具有(you)導電率高(gao)、耐(nai)熱(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)好的(de)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金導線并非易(yi)事。
不斷(duan)實(shi)現的(de)(de)技術突破:項目立項之初,國內外無導電(dian)率為61%IACS的(de)(de)耐熱鋁(lv)合金導線的(de)(de)量產及(ji)工(gong)程應(ying)用(yong)(yong)實(shi)例,僅有(you)關于(yu)日(ri)本利用(yong)(yong)99.85%以上高(gao)純(chun)工(gong)業(ye)鋁(lv)錠(ding)、采用(yong)(yong)復雜苛刻工(gong)藝制(zhi)備的(de)(de)導電(dian)率為61%IACS的(de)(de)耐熱鋁(lv)合金單絲的(de)(de)報道,而且制(zhi)備成本很高(gao),難以實(shi)現工(gong)業(ye)化生產。
在項(xiang)目(mu)的(de)研(yan)究中,整個項(xiang)目(mu)組揭示了多種微(wei)合(he)金化元素(su)及(ji)加入(ru)量和加入(ru)方(fang)式對鋁合(he)金導(dao)體材(cai)料(liao)綜合(he)性能(neng)的(de)影響規律(lv),得到(dao)了滿足目(mu)標要求的(de)導(dao)體材(cai)料(liao)的(de)成(cheng)(cheng)分體系及(ji)優化的(de)制備工藝。2016年1月,項(xiang)目(mu)成(cheng)(cheng)果(guo)通過(guo)了中國(guo)(guo)電力企業聯合(he)會組織的(de)科(ke)技(ji)成(cheng)(cheng)果(guo)鑒(jian)(jian)定,以中國(guo)(guo)工程(cheng)院院士謝(xie)建新為主任的(de)鑒(jian)(jian)定委(wei)員會認(ren)為:“該研(yan)究成(cheng)(cheng)果(guo)的(de)導(dao)電率指(zhi)標(≥61%IACS)達到(dao)國(guo)(guo)際先進(jin)水(shui)平(ping)。”2016年12月,項(xiang)目(mu)榮獲2016年度中國(guo)(guo)有色金屬工業科(ke)學技(ji)術獎(jiang)一等獎(jiang)。
項目(mu)在(zai)理(li)論(lun)創新(xin)方(fang)面(mian),首先基(ji)(ji)于合(he)(he)金(jin)熱力學(xue)計算和(he)實(shi)驗(yan)驗(yan)證,揭示了(le)Al與微量Zr、Re的(de)(de)相互作用機制(zhi)(zhi)及(ji)對(dui)性能(neng)的(de)(de)揚抑效應,發展了(le)第二(er)相組態對(dui)電(dian)工(gong)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)材料(liao)宏觀(guan)性能(neng)的(de)(de)調(diao)控機理(li);同時,基(ji)(ji)于微合(he)(he)金(jin)化理(li)論(lun)和(he)創新(xin)成(cheng)(cheng)果,進行了(le)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)性能(neng)與成(cheng)(cheng)分及(ji)制(zhi)(zhi)備工(gong)藝的(de)(de)匹(pi)配性設計,獲得(de)了(le)綜合(he)(he)性能(neng)優良的(de)(de)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)導(dao)體成(cheng)(cheng)分配方(fang)案和(he)關鍵制(zhi)(zhi)備工(gong)藝參數,實(shi)現了(le)61%IACS高導(dao)電(dian)率的(de)(de)耐(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)金(jin)單絲(長(chang)期(qi)耐(nai)熱溫度(du)150℃)及(ji)導(dao)線(長(chang)期(qi)耐(nai)熱溫度(du)120℃)的(de)(de)成(cheng)(cheng)功制(zhi)(zhi)備;還有采用99.7wt.%的(de)(de)工(gong)業(ye)純鋁(lv),通過Al、B、Zr、RE元素(su)的(de)(de)合(he)(he)理(li)配比和(he)適量加入,使B及(ji)RE產生凈化、變質及(ji)協同Zr的(de)(de)復合(he)(he)微合(he)(he)金(jin)化作用,實(shi)現了(le)高導(dao)耐(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)金(jin)導(dao)線的(de)(de)工(gong)業(ye)化生產,完(wan)成(cheng)(cheng)了(le)61%IACS耐(nai)熱鋁(lv)合(he)(he)金(jin)導(dao)線的(de)(de)工(gong)程應用。
廣闊而(er)具體的(de)(de)應用(yong)前景:在整個項目中,除了獲得基礎(chu)理論、試驗方法之外,還掌握了高導耐熱鋁合(he)(he)金導體材料及(ji)導線(xian)(xian)制備的(de)(de)核心技術(shu),實現了鋁合(he)(he)金導線(xian)(xian)產(chan)品的(de)(de)工程應用(yong)。 當前,項目研制的(de)(de)導電(dian)(dian)率(lv)為61%IACS的(de)(de)耐熱鋁合(he)(he)金導線(xian)(xian)已在遼(liao)寧(ning)、河南(nan)、云南(nan)等地增容改造(zao)線(xian)(xian)路(lu)工程中獲得應用(yong),利用(yong)現有線(xian)(xian)路(lu)及(ji)桿塔設施更換導線(xian)(xian)產(chan)品即(ji)可實現線(xian)(xian)路(lu)輸(shu)送容量的(de)(de)提(ti)升,大(da)(da)大(da)(da)減(jian)少停(ting)電(dian)(dian)作業時(shi)間(jian),降低工程造(zao)價和停(ting)電(dian)(dian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)間(jian)接經濟損失,線(xian)(xian)路(lu)運行至今(jin)狀(zhuang)態(tai)良好,有效保證了供(gong)電(dian)(dian)的(de)(de)安全可靠(kao)性。
據統計(ji),我國每年大約(yue)有3000億的(de)(de)導(dao)線(xian)(xian)用量,耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合金(jin)(jin)(jin)導(dao)線(xian)(xian)的(de)(de)份額在數十億元左右。以我國全網每年耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合金(jin)(jin)(jin)導(dao)線(xian)(xian)的(de)(de)用量5萬公里粗略(lve)估算,應(ying)用61%IACS耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合金(jin)(jin)(jin)導(dao)線(xian)(xian)代替(ti)現(xian)役耐(nai)(nai)熱鋁(lv)合金(jin)(jin)(jin)導(dao)線(xian)(xian),每年可(ke)減少輸(shu)電線(xian)(xian)路損耗約(yue)1.07×109kWh,可(ke)減少二氧(yang)化碳排(pai)放約(yue)100萬t,按0.5元/kWh電價計(ji)算,可(ke)節(jie)省電費將近(jin)5億多元,經濟環境(jing)效益(yi)顯著,應(ying)用前景廣(guang)闊。