В 2025 году Цзиньлян Хэ стал лауреатом международной премии «Глобальная энергия» в номинации «Традиционная энергетика» за развитие передовых технологий передачи электроэнергии сверх- и ультравысокого напряжения. В интервью ЭПР новатор рассказал о своих открытиях и поделился видением энергетики будущего.
Подтолкнула насущная необходимость
- Профессор Хэ, что послужило основным стимулом для ваших исследований?
- Главным стимулом был не просто академический интерес, а насущная национальная и глобальная потребность в решении важнейших задач в области передачи электроэнергии большой мощности на большие расстояния, что особенно актуально в сложных географических условиях и густонаселенных районах, где традиционные технологии достигли своего предела.
Меня привлек огромный потенциал сверхвысокочастотной технологии, позволяющей многократно повысить безопасность, надежность и экономическую эффективность электросетей. В данном случае требовались инновации во многих областях - от защиты от электромагнитных перенапряжений и изоляционных материалов до высоковольтного оборудования. Возможность внести свой вклад в разработку технологии, которая может оказать непосредственное влияние на национальное развитие и глобальный энергетический ландшафт, была и остается мощным стимулом для меня и моей команды.
- Какие из ваших разработок считаете наиболее значимыми?
- Я бы отметил разработку устройств защиты от перенапряжений нового поколения с усовершенствованными варисторами ZnO. Это было не постепенное улучшение, а смена парадигмы. Мы потратили два десятилетия на фундаментальную модернизацию варистора ZnO и смогли более чем в два раза повысить производительность обычных материалов, а коэффициент остаточного напряжения 10 кА для устройств защиты от перенапряжений сверхвысокочастотного переменного тока напряжением 1000 кВ достиг самого низкого уровня 1.3.
Почему это так важно? Во-первых, нам удалось полностью подавить перенапряжения, снизив коммутационные и грозовые перенапряжения на 30% по сравнению с обычными разрядниками. Это напрямую привело к сокращению затрат на строительство сверхвысокочастотных устройств примерно на 7% за счет создания более компактной конструкции изоляции.
Во-вторых, изобретя устройство защиты от перенапряжений, мы преодолели критическое «узкое место», увеличив пропускную способность возобновляемых источников энергии в 2,15 раз. Кроме того, изобретение линейного ограничителя перенапряжения с полимерным корпусом и прочной изоляцией исключает риск взрыва, это наиболее эффективное решение для полного устранения грозовых разрядов на линиях электропередачи. Наши устройства стали краеугольным камнем современных проектов по передаче электроэнергии на сверхвысокое напряжение в Китае и Бразилии, существенно повысив безопасность, экономичность и пропускную способность глобальных систем передачи электроэнергии.
- Расскажите о наиболее успешных примерах внедрения ваших разработок в энергетике?
- Яркий пример - широкое внедрение сетевых ограничителей перенапряжения. В сети электропередачи Китая установлено более 400 тысяч таких устройств. Их применение оказалось настолько эффективным, что отключения, вызванные молнией, которые когда-то были головной болью операторов электросетей, сегодня практически не происходят на защищенных линиях сверхвысокого напряжения. Количество аварий, вызванных перенапряжением, по всей стране, снизилось на 90%.
Еще одной важной вехой является первая в мире коммерческая высоковольтная линия постоянного тока напряжением ±500 кВ, разработанная нашей командой. Она прошла долгосрочные испытания на электрификацию и планируется к вводу в эксплуатацию в южной энергосистеме в 2025 году. Это открывает путь для создания мощных подземных линий электропередачи в Китае.
Наши технологии заземления, основанные на фундаментальных исследованиях импульсных характеристик, включены в национальные и международные стандарты и внедрены в энергопроекты в 70 странах.
Наконец, наши усовершенствованные ZnO-варисторы являются основой устройств защиты от перенапряжений, производимых многими компаниями. Свыше 910 млн устройств защиты от перенапряжений изготовлены и применяются в более чем 6600 проектах по передаче электроэнергии в 112 странах, что оказывает глобальное влияние на безопасность электросетей.
Основа «суперсети» формируется сегодня
- Какие технологические инновации в области передачи электроэнергии сверхвысоким напряжением вы считаете наиболее перспективными?
- Помимо усовершенствованных устройств защиты от перенапряжений, я вижу на горизонте несколько новаторских решений. Высоковольтные линии электропередачи постоянного тока с газовой изоляцией (GIL) являются перспективными для создания подземных коридоров электропередачи большой пропускной способности, решения проблем с пропускной способностью в мегаполисах и чувствительных средах. Наша работа над первым в мире высоковольтным генератором постоянного тока напряжением ±500 кВ - шаг в этом направлении, также работаем над созданием сверхвысоковольтных генераторов постоянного тока напряжением ±800 кВ, которые будут использоваться для передачи крупномасштабной экологически чистой энергии из геологически сложных районов.
Еще одно направление - разработка силовых кабелей из полипропилена, пригодных для вторичной переработки. В отличие от традиционных кабелей из сшитого полиэтилена, которые трудно перерабатывать, наши кабели на основе полипропилена имеют более высокие рабочие температуры (до 120°C), что увеличивает пропускную способность примерно на 40% и сокращает выбросы углекислого газа в течение всего срока службы на 50%. Это прекрасно согласуется с глобальными целями экономики замкнутого цикла.
Одна из наиболее успешных разработок в энергетике — широкое внедрение сетевых ограничителей перенапряжения.
Количество аварий, вызванных перенапряжением, по всей стране снизилось на 90%.
Наконец, решающее значение имеет интеграция искусственного интеллекта и Интернета вещей в мониторинг перенапряжения и рабочего состояния, а также в управление линиями электропередачи для создания интеллектуальной линии электропередачи. Мы движемся к появлению самовосстанавливающихся сетей, которые могут прогнозировать, локализовывать и реагировать на сбои, такие как удары молнии, в режиме реального времени. Эти технологии в совокупности составят основу будущей «суперсети».
- Какими вы видите перспективы международного сотрудничества в сфере электроэнергетики?
- Энергопереход - глобальная проблема, которую ни одна страна не может решить в одиночку. Китай успешно сотрудничает с Бразилией в строительстве сверхвысокочастотной сети. В России есть возможности для передачи электроэнергии на большие расстояния с высокой пропускной способностью. Мы можем углубить связи с европейскими странами и США в области фундаментальных исследований и материаловедения (например, новых изоляционных материалов для силовых кабелей и газоизолированных линий электропередачи). Сотрудничество со странами Юго-Восточной Азии, Африки и Южной Америки может быть сосредоточено на адаптации технологий, наращивании потенциала и развитии взаимосвязей, соответствующих их региональным энергоресурсам и растущей экономике.
Будущее – в руках «инженеров эпохи Возрождения»
- Господин Хэ, как вы оцениваете перспективы развития технологий передачи электроэнергии в ближайшие 10-15 лет?
- Следующие 10-15 лет станут периодом наибольших преобразований в области передачи электроэнергии с момента появления технологии переменного тока. Мы станем свидетелями развития и глобального распространения сверхвысокочастотных систем постоянного и переменного тока в качестве магистралей энергосистем континентального масштаба. Подземные экологически чистые линии электропередачи постоянного тока сверхвысокого напряжения с газовой изоляцией будут широко использоваться для крупномасштабной передачи экологически чистой энергии из геологически сложных районов с большой высотой над уровнем моря и холодным климатом. Количество подземных и подводных кабелей HVDC, пригодных для вторичной переработки, будет стремительно расти, что позволит осуществлять транснациональные и трансконтинентальные соединения и использовать морской ветер в гигаваттных масштабах.
Сама сеть превратится в «киберфизическую систему», где искусственный интеллект в сочетании с миллионами датчиков (таких, как широкополосные датчики тока) обеспечит прогнозируемое техническое обслуживание, автономное управление в режиме реального времени и устойчивое самовосстановление при воздействии помех.
Физическая инфраструктура также претерпит «зеленую революцию»: новым стандартом станут перерабатываемые, саморегулирующиеся и самовосстанавливающиеся изоляционные материалы на биологической основе, что значительно сократит воздействие энергоинфраструктуры на окружающую среду, увеличит срок службы и надежность ее эксплуатации.
- Какой совет вы бы дали молодым исследователям, которые начинают работать в энергетической отрасли?
- Развивайте в себе мышление «инженера эпохи Возрождения». Посмотрите на взаимосвязи между полупроводником в солнечной панели, аэродинамическими лопастями ветряной турбины, электрохимическими процессами в аккумуляторе, системами управления атомной станцией и алгоритмом, который оптимизирует их совместную работу. Самые революционные инновации появятся не за счет углубления опыта в какой-то одной области, а за счет объединения знаний в разных областях.
Залог успеха – непрерывное обучение
- А какие качества и навыки, по вашему мнению, необходимы современному специалисту в электроэнергетике?
- Современный энергетик должен быть разносторонним профессионалом «Т-образной формы». Вертикальная черта буквы «Т» отражает глубокое и тщательное понимание основных принципов электротехники - энергосистем, высоковольтной техники, электромагнетизма - это основа, которая не подлежит обсуждению.
Горизонтальная черта обозначает широту охвата. Сюда входят:
а) Междисциплинарная грамотность: владение смежными областями, такими как материаловедение, обработка данных и компьютерная инженерия. Понимание химического состава изоляционных материалов или алгоритмов оптимизации электросетей становится все более важным.
б) Системное мышление: способность видеть, как какой-либо компонент, например, устройство защиты от перенапряжений, взаимодействует со всей энергосистемой и влияет на нее, от выработки электроэнергии до потребления.
в) Устойчивое мышление: при разработке более экологичных технологий необходимо учитывать экологические и социальные последствия инженерных решений.
d) Глобальный подход к сотрудничеству: умение эффективно работать в международных, мультикультурных командах, используя различные точки зрения для решения сложных задач.
e) Адаптивность и непрерывное обучение. Наша сфера деятельности развивается беспрецедентными темпами. Стремление к непрерывному обучению - единственный способ оставаться актуальным.
- Как вы оцениваете значение премии «Глобальная энергия» для развития вашей научной карьеры? На что ее потратите?
- Хотя я получил множество важных международных наград, таких как премия IEEE в области передачи и распределения электроэнергии имени Германа Гальперина, премия Ричарда Р. Стоддарда, премия IEEE за технические достижения, премия Гуанхуа в области инженерных наук и технологий, нет сомнений в том, что премия «Глобальная энергия» - огромная честь, которую я принимаю с глубоким уважением и благодарностью. Этот момент знаменует мое вхождение в число ведущих ученых-энергетиков мира, что является убедительным подтверждением той важной роли, которую технологии передачи электроэнергии играют в глобальном энергопереходе. Эта награда - признание десятилетий самоотверженной работы всей моей команды в Университете Цинхуа, наших сотрудников и энергетической отрасли Китая, которая обеспечила платформу для крупномасштабных инноваций.
С точки зрения международного признания, «Глобальная энергия» повышает значимость новаторской работы, проводимой в энергетическом секторе Китая, и открывает новые возможности для углубления глобального сотрудничества. Это сигнал миру о том, что проблемы энергетической устойчивости могут быть преодолены благодаря научной изобретательности и международному партнерству.
С тех пор как началась пандемия, у нас стало меньше связей с международным академическим миром. Даже сейчас, спустя годы после ее окончания, ситуация не стала прежней. Я планирую использовать призовой фонд, чтобы помочь моей команде работать с исследователями за рубежом – таким образом, мы сможем восстановить международные академические связи.
Фото: Фотобанк Росконгресс
WhatsApp
ВКонтакте
.svg)
