?1月10日，全球能源互聯(lián)網研究院有限公司牽頭申報的“鋁合金節(jié)能輸電導線及多場景應用”項目獲得國家科學技術進步獎二等獎。項目發(fā)明了高導電率的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金導線，突破成分與組織精確調控的關鍵技術，開發(fā)了導線多場景應用的關鍵技術及配套產品。三類導線相比現役導線，導電率分別提高4.0%、3.9%、3.3%。項目整體技術達到國際先進水平，主要技術指標達到國際領先水平。

聚焦輸電線路損耗展開研究

我國電力負荷和能源資源分布嚴重失衡，70%以上的電力需求集中在東部和中部，80%以上的能源資源分布在西部和北部。為滿足受端地區(qū)用電增長需求，實現能源富集地區(qū)電力外送，需要加快建設電力輸送通道和對已有線路實施增容改造。

電能通過輸電線路傳送。導電率是架空導線一項非常重要的性能指標。在實際運行中，由于要經受雨雪冰凍等惡劣天氣，導線必須有足夠的機械強度，以支撐自身重量和外來荷載（冰荷載、風荷載等）。同時，考慮到短時過載會導致溫升，導線還要有一定的耐熱溫度。聯(lián)研院電工新材料研究所副研究員祝志祥介紹，導電率和強度、耐熱性三者之間，是此消彼長的關系。為了保障輸電線路的安全性，通常會“犧牲”導電率，因而現役輸電線路的電能損耗較大。

據國家能源局統(tǒng)計，2017年，我國輸電線路損耗約4000億千瓦時，占年發(fā)電量的6.5%左右，相當于三峽水電站全年發(fā)電量的4倍。

而根據測算，導電率提高1%IACS（國際退火銅標準），每千米輸電線路每年可節(jié)能1000～2500千瓦時。

鋁是架空輸電線路難以替代的導體材料，以常見的同塔四回路500千伏輸電線路計算，每千米需要用41噸導電鋁合金線材。

瞄準研發(fā)高導電率兼顧強度、耐熱性的高性能鋁合金導線，2012年，聯(lián)研院聯(lián)合中南大學、上海電纜研究所和國網遼寧、湖南電力，以及亨通、遠東集團等生產廠家，啟動“鋁合金節(jié)能輸電導線及多場景應用”項目研究。

攻克難題研制應用高導電率導線

該項目依托國家自然科學基金、國家電網有限公司科技項目、湖南省科技計劃重點項目等基金支持，經過7年的基礎研究和關鍵技術開發(fā)，研制出了高導電率的硬鋁導線、中強全鋁合金導線和耐熱鋁合金導線，并實現了系列產品的工程推廣應用。

祝志祥介紹，制約鋁合金導體材料發(fā)展的有三大難題，分別是導電率、強度、耐熱性協(xié)同提高，大規(guī)模生產中組織、性能精準調控，以及大容量、低損耗、多場景可靠服役。

項目團隊突破多性能協(xié)同提升的特征微結構設計及調控理論，揭示了彌散含鉺核殼結構復合粒子形成機制及作用機理，設計了三種特征微結構，發(fā)明了滿足不同場景應用要求的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金三類高導電率的導體材料；開發(fā)了鐵、硅元素有效化的低成本制備技術，發(fā)明了促進脫溶、增強彌散析出的熱處理技術，通過相對電導率表征和監(jiān)測導體材料的脫溶行為，實現了全加工流程的組織調控，解決產品批次性能不穩(wěn)定的難題。同時，項目建立了大容量低損耗導線結構的數學模型，確定了多場景應用導線的選型邊界條件，對不同導線結構的通流能力和電能損耗進行數值計算，設計了匹配耐腐蝕、防覆冰等多場景應用的導線截面結構，發(fā)明了系列節(jié)能導線連接關鍵技術。

項目組堅持黨建引領，攻堅克難，取得一系列成果。項目第二完成人、聯(lián)研院教授級高級工程師韓鈺介紹，依托項目研究開發(fā)的導線，近三年銷售22.31萬噸，新增產值36.26億元；累計架線2.15萬千米，實現了多場景的大容量、低損耗電力傳輸，每年可減少線路損耗約4.3億千瓦時，為我國構建安全高效、清潔低碳的能源體系提供了重要支撐。成果獲授權發(fā)明專利30項，牽頭制定國家標準2項，發(fā)表論文27篇。