最近,《中國青年報》發了一篇報道《一群博士告訴你怎么防雷劈》,介紹國網蘇州供電分公司的團隊的“動態防雷——全球氣候變化下的新型雷電防護解決方案”在9月中旬舉辦的2021年聯合國全球契約青年SDG(可持續發展目標)創新者峰會上獲得中國青年SDG創新挑戰賽最高獎項金獎。文章開頭寫道:
防雷可以不再需要避雷針、避雷器。1個傳感器、1套系統,就可以實現1萬平方公里的雷電檢測和1000平方公里以上的防雷保護。
據介紹,該方案借鑒中國傳統文化“大禹治水”中“堵不如疏”的思想,通過集約化的基礎設施建設、智能化的系統動態管控和普適化的技術應用,在全球首創了基于“跟蹤、預測、控制”的動態防雷體系,構建一種適用于多行業的主動型系統級的動態防雷模式。
多家網絡媒體報道稱,該動態防雷體系的雷電探測范圍可達1萬平方千米以上,在重點區域可以比傳統天氣預報提前40分鐘以上進行預警,準確率提高了2倍,大幅減少雷擊跳閘所帶來的停電損失,并可應用于石化倉儲、交通運輸、信息通訊、戶外作業等全社會多個領域,全面提升各行業應對雷電災害的水平。
獎狀由全球契約中國網絡和可持續發展經濟導刊聯合頒發。
全球契約中國網絡是經聯合國全球契約組織授權在中國設立的地方網絡,主辦機構是中國企業聯合會。
全球契約組織隸屬于聯合國秘書處,是世界上最大的推進企業社會責任和可持續發展的國際組織,擁有來自170個國家的1萬余家成員單位。
SDG是“可持續發展目標”的英文縮寫。聯合國全球契約青年SDG 創新者項目(YSIP)以培育商業創新力量、破解全球可持續發展挑戰為宗旨,2019年由聯合國全球契約組織發起,于2020年首次登陸中國,并于今年開展首屆中國青年SDG創新挑戰賽。
團隊成員徐洋介紹,傳統防雷一般是借助避雷針、避雷器將雷電的破壞性力量導入大地,是一種靜態的、被動的方式,采取的是“堵”的思路。動態防雷方案則偏向于“疏”,就像是“主動出擊”,通過控制系統對潛在雷害提前進行調控疏導。
“動態防雷方案”分為跟蹤、預測和控制三大模塊,分別解決“雷電在哪”、“雷電什么時候要去哪”、“怎么減少雷電造成的損失“三個問題。
跟蹤模塊也稱探測模塊,主要應用高精度雷電跟蹤系統,感應雷電,還可以聯網提升范圍精度,獲取雷電實時數據。
預測模塊是對雷電發生時間、空間的判斷,以及雷電對于區域影響的預估。在高電壓擊穿空氣的情況下雷電產生,而大氣電場強度可以判斷環境電壓的高低。
對于未發生雷電區域,動態防雷方案監測大氣電場強度,并結合溫度、濕度等其他氣象要素,可以預測雷電發生的時間。對于已發生的雷電,動態防雷同樣進行監測,通過監測產生的空間輻射和光信號,可以預測遠方雷電的空間移動,從而判斷區域的安全性
最后的控制模塊就是基于預測結果進行的。動態防雷項目研究的一開始,一直停留在理論階段,隨著研究的進一步深入,幾位創新者的加入,慢慢邁入了應用階段,并著重進行對于“控制”模塊的研究。方案首先在電網領域應用,即進行雷電預測之后,通過電網調度規避該區域風險,但如何在其他領域進行應用,依然是橫亙在研究之路上的“大山”。
“每個領域的特點都不同,有的能通過轉移調度規避風險,有的不可以。”團隊成員張吉祥介紹,目前,動態防雷方案還不能實現全領域應用控制,但針對部分領域已經稍有成果。
在戶外作業領域,動態防雷通過與無人機引雷相結合,可以有效解決海上鉆井平臺的雷電防護問題。在交通領域,通過雷電預測可以輔助車輛智慧調度,有效消除雷電天氣的影響,將易燃易爆車輛的累計風險降低90%以上。
下一步,團隊將參與國際防雷合作項目“雷震子(Resonance)計劃”,在區域預測的基礎上進一步研究雷擊落點的精準預測。
另據《蘇州日報》今年7月12日報道,由國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司發起的國際防雷合作項目“雷震子計劃”啟動會在蘇州舉行。該計劃依托國際雷電科學蘇州研究中心,通過聯合武漢大學、東南大學、中國電科院、瑞士洛桑聯邦理工、意大利博洛尼亞大學、瑞典烏普薩拉大學等國內外多家科研學術機構,共同開展雷電領域基礎科學研究和國際標準制定工作,推動全球共同研究和解決雷電領域世界性難題。
據悉,國網蘇州供電公司在2013年開始致力于防雷技術的研究,先后在2017年投運全球首套地區級的“智能電網動態防雷系統”,2019年獲國際大電網會議(CIGRE)動態防雷標準工作立項。
國網蘇州供電公司科技規劃計劃管理專職負責人童充(國際大電網雷電會議科學委員會副主席)說,在“雷震子計劃”中,除了推動由我國牽頭制定的智能電網動態防雷國際標準編制工作外,還將與國際專家聯合開展高精度雷電預測技術和雷電溯源技術,為全球解決防雷問題探索解決方案。
據媒體消息,目前基于動態防雷項目研發的地區級“智能電網動態防雷系統”已經在蘇州投入運行兩年多,年均避免經濟損失9000萬余元。