軌道交通建設(shè)對輸配電設(shè)備的需求量巨大。據(jù)了解，至2020年全國軌道交通建設(shè)投資預(yù)計達到4萬億元。隨著軌道交通建設(shè)規(guī)模的快速增長，我國輸配電設(shè)備企業(yè)迎來了市場新藍海

 

    有數(shù)據(jù)顯示，到2017年，軌道交通建設(shè)對輸變電產(chǎn)品的需求預(yù)計達到1279億元。

 

    “但軌道交通也對輸配電產(chǎn)品提出了新的要求。當前，高可靠、智能化、易維護、綠色環(huán)保的輸配電產(chǎn)品受到青睞。”鎮(zhèn)江大全賽雪龍牽引電氣有限公司技術(shù)部部長錢小森在近日舉行的“第二屆軌道交通供電系統(tǒng)技術(shù)大會”上如是說。

 

    節(jié)能型產(chǎn)品是市場“硬”需求

 

    隨著運營線路、運營里程不斷增加，軌道交通所消耗的電量越來越可觀。“以北京地鐵為例，2014年其電費支出為40~50億元，占地鐵運營成本的40%~50%。”與會的北京交通大學電氣工程學院副院長吳命利介紹，電費支出難堪重負，節(jié)能型輸配電設(shè)備對當前軌道交通的發(fā)展意義重大。

 

    對此，南車電氣技術(shù)與材料工程研究院技術(shù)部部長張志學研究表示，“綜合能耗效率提升10%，國鐵每年可節(jié)能119億度電，相當于節(jié)能一個葛洲壩，城軌每年可節(jié)能44.27億度電，三年可節(jié)能一個葛洲壩”。

 

    節(jié)能型輸電設(shè)備成為軌道交通的“硬”需求。目前，已經(jīng)有不少輸配電設(shè)備企業(yè)盯上了軌道接通的節(jié)能電氣市場，不斷加大資金投入，針對軌道交通的用電特點，研發(fā)具有節(jié)能功效的輸配電設(shè)備。當前業(yè)內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)的MEMS傳感器、Sic變流器、高頻化變流器、電力電子變壓器等新型輸配電產(chǎn)品，在軌道交通建設(shè)中都較受肯定。

 

    “MEMS傳感器功耗低、可靠性高、成本低，易于集成和實現(xiàn)智能化”張學志在演講中介紹，它可以實現(xiàn)某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能，對于軌道交通較復雜的建設(shè)環(huán)境來說是比較理想的應(yīng)用。Sic變流器導通電阻小，可在200攝氏度以上的高溫下工作，“能夠?qū)崿F(xiàn)變流系統(tǒng)低諧波、高能效、輕量化，從而降低軌道交通的電力能耗。”張學志同時介紹說，電子電力變壓器解決了列車配網(wǎng)難題，在降低電能傳輸損耗的同時，提高了供電質(zhì)量和安全性能。

 

    此外，業(yè)內(nèi)人士認為，這些設(shè)備同時具有小型化的特征，節(jié)能設(shè)備的小型化同樣是軌道交通對電氣設(shè)備的需求趨勢。

 

    此外，與信息技術(shù)高度集成的新型智能化輸配電設(shè)備也被認為是提高軌道交通能效的有利設(shè)備。業(yè)界普遍認為，智能電網(wǎng)具有提高能源效率，減少對環(huán)境影響，提高供電安全性和可靠性、減少電能損耗等優(yōu)點。而智能電網(wǎng)必然需要智能電器的支撐，才能最終實現(xiàn)提高電能效率的目的。因此說，研發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)高能效的智能輸配電設(shè)備，也是輸配電企業(yè)躋身節(jié)能電氣市場的有效途徑。

 

    關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)是市場突破點

 

    “安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的電力能源，需要智能電器實時獲取各種運行和狀態(tài)參量，并進行數(shù)字化處理，能夠自我監(jiān)視和診斷，自適應(yīng)控制能力、決策優(yōu)化，信息交互能力、環(huán)境友好。”西安交通大學電氣工程學院教授宋政湘認為，這需要電氣設(shè)備企業(yè)不斷推進智能電器的關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)。

 

    近年來智能化、高能效輸配電設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，成為輸配電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)搶占市場的強大優(yōu)勢。綜合看來，近年來多種輸配電設(shè)備智能化、高能效關(guān)鍵技術(shù)研究都有新進展。

 

    斥力分閘永磁操作機構(gòu)是低壓電器智能操作技術(shù)的一種。永磁操作機構(gòu)通過利用電磁斥力提高低壓開關(guān)電器的剛分速度，降低觸頭材料損耗，同時提高操作機構(gòu)的可靠性，其永磁力可保持長達100年，比傳統(tǒng)彈簧機構(gòu)和電磁機構(gòu)的機械壽命提高了至少3倍。拿真空斷路器永磁操作機構(gòu)來說，“它體積小，零部件少，結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠性高、速度快，時間精確，是非常適合智能操作的操作機構(gòu)。”宋政湘說，這種真空斷路器的需求量非常大，市場前景廣闊。

 

    對于互感器來說，傳動電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)復雜、鐵芯易飽和、體積大耗材多等，明顯不能滿足當下市場的需求。為了適應(yīng)了電器設(shè)備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化需求，互感器逐漸與數(shù)字化的光電技術(shù)相融合。“數(shù)字化光電互感器通過利用光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)實現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量，客服了傳統(tǒng)互感器缺陷。”宋政湘介紹，新型電力互感器研究的核心是不同的陳列拓撲下磁場與產(chǎn)生它的電流之間的映射關(guān)系以及磁場—電流反演算法。

 

    在傳感器的非接觸溫度測量方面，紅外技術(shù)逐漸被推廣應(yīng)用。“紅外溫度傳感器利用紅外測溫探頭輸出的電壓信號與被測物體溫度及環(huán)境溫度之間的變化規(guī)律，研究環(huán)境補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，從而解決了環(huán)境溫度對被測物體溫度輸出信號的影響。”宋政湘介紹說。

 

    諧振電容器中的損耗不容忽視，隨著超導電力技術(shù)的進步，業(yè)界不斷探索使用超導材料做電容器，“超導材料的交流損耗遠小于常規(guī)材料的電阻。實驗證明，相比采用常規(guī)諧振電容器，采用超導諧振電容器的傳輸效率更高。”中國科學院電工研究所研究員張國民表示，當前，超導電力技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還有較大的距離，探索新的超導應(yīng)用技術(shù)很有必要。

 

    這對輸配電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)來說既是機遇又是挑戰(zhàn)。