捕捉隱形的碳
廣東電科院六氟化硫氣體回收再利用為電網節能減排提供新範本
中國電力報 中電新聞網記者 宋暘
7月17日，在廣東電網公司六氟化硫氣體檢測中心，一輛廂式貨車緩緩駛進回收處理車間，10餘個裝滿氣體的鋼瓶陸續被卸下，貼上帶有條形碼的標籤後被送往待處理區。車間內，工作人員正在對三臺淨化設備進行日常維護。
這座佔地2000平方米的檢測中心承擔著廣東全省六氟化硫氣體的回收淨化任務，它集檢測、回收、再生、科研於一體，年處理能力達45噸，是目前國內規模最大、處理能力最強、設備最完善、檢測手段最齊備的回收處理基地。
作為電力工業科學發展的動力之源，廣東電網公司電力科學研究院（簡稱「廣東電科院」）通過持續推進六氟化硫氣體的研究與再利用工作，為電力行業節能減排帶來了嶄新的樣本與精彩的註腳。
把氣體管起來
六氟化硫氣體不如二氧化碳為人們所熟知，它因為優異的絕緣性而被廣泛應用於GIS、斷路器等電氣設備中，但其溫室效應相比二氧化碳大得多，因此被《京都議定書》列為六大溫室效應氣體之一。
1986年，廣東電科院就在全國率先開展了六氟化硫氣體質量檢測工作。1990年，該院又啟動了六氟化硫分解組分研究，並首次在國內電力行業建立溼度標準系統。
經過15至20年的運行，21世紀初，我國早期投產的電氣設備陸續進入檢修期，使用多年的六氟化硫氣體也需要更換。當時，世界各國均限制直接排放廢氣，並致力於回收和淨化處理技術的研發，而我國在這一方面的法規和研究仍處於空白。作為國內最早開展此項課題的單位，隨著研究的深入，廣東電科院把目光聚焦於當時最前沿的六氟化硫氣體回收處理。
「六氟化硫具有強烈的溫室效應，運行多年後分解出的氟硫化物含有劇毒，會對人體造成危害。」廣東電科院環保所助理工程師陳敏說，而且這種氣體價格昂貴，而經過處理的氣體完全可以再次利用，「這項研究既有社會效益又有經濟效益。」2000年以來，電網建設速度隨著我國經濟的提速而加快，廣東更是電網發展的排頭兵。受地域所限，廣東省的變電站多採用布置更為緊湊的GIS設備，六氟化硫氣體總量隨之不斷攀升。
「廣東電網公司是國內規模最大的省級電網公司，作為其所屬的技術支撐單位，為了電網的綠色發展和經濟運行，我們有責任把六氟化硫氣體管起來。同時，也能為我國六氟化硫氣體的循環再利用趟出一條新路。」廣東電科院副院長何宏明說。
對於此項工作，廣東電科院院長鍾清早已胸有定見：「在我國，雖然國家沒有強制要求，但是，回收再利用六氟化硫氣體是電網行業對國家節能減排政策的積極響應，也是電網企業在經濟社會發展新階段對節能減排提出更高要求的背景下，自覺履行環保義務的切實之舉。」凝聚了多年的積澱，2003年，廣東電科院率先啟動六氟化硫氣體回收再生中心的籌建工作，填補了國內研究空白的同時，將我國電網行業節能減排帶入了一個嶄新的階段。
經過三年的努力，《六氟化硫氣體再生應用研究》結題，並獲得中國電力科技 進步三等獎。2009年，廣東電網公司建立六氟化硫氣體檢測中心，並在全省推廣。
去年，該公司再次對檢測中心進行升級，使年處理能力獲得大幅提升。
供不應求的再生氣體
每一項新技術的誕生和應用，都伴隨著無數次的創新嘗試和艱苦的反覆實踐，何況建立如此大規模的氣體回收再利用系統，在這一過程中，廣東電科院承載了太多新的起點和挑戰。
「循環再利用的難點主要集中在氣體淨化這個環節。」去年剛剛退休的廣東電科院環保所高級工程師姚唯建說，回收時，六氟化硫氣體難免混入空氣，通常會通過冷卻將六氟化硫液化，從而排掉空氣，同時還要保證用於冷卻的物質不會摻雜到氣體中。經過反覆試驗，研究人員設計了水洗鹼洗、分子篩吸附、精餾分離、固化分離等一系列淨化工藝，並與設備廠家共同研發出專業的氣體淨化設備，從而使再生氣體的純度達到99.99%以上。
另外，六氟化硫氣體的密度較大，每個裝滿氣體的鋼瓶都重達100多公斤，「站立」擺放的鋼瓶在搬運過程中很容易傾倒，造成氣體洩漏。為此，研究人員專門為鋼瓶量身訂做了存儲架，讓一個個鋼瓶可以穩穩地「躺」在架子上。
除了回收，再生氣體的再利用也困難重重，就如同淨化處理乾淨的一桶地溝水，敢喝的人還是不多。
「一開始不接受是可以理解的。」姚唯建說，「原本是廢氣，處理後告訴人家又可以用了，誰都不敢輕易相信。如果造成設備故障導致停電，誰都擔不起這個責任。」2006年，在廣東電網公司的支持下，再生氣體首先被用到了清遠某110千伏變電站的設備上，經過三年的跟蹤監測，設備運行正常，再生氣體才逐漸被接受。
如今，從110千伏到500千伏，再生氣體已經運用到廣東電網公司300餘座不同電壓等級的變電站中，由於是免費供應，常常是供不應求。
據統計，截至今年6月30日，該中心已累計從廣東原21個地市供電局回收六氟化硫氣體50.32噸，相當於減排二氧化 碳120萬噸，淨化再生氣體回用至設備49.512噸，節約新氣購置費約693萬元。
給GIS體檢
2006年12月6日，廣州500千伏增城變電站500千伏增橫乙5063間隔準備送電，值班人員在進行送電前檢查時發現CT頂部有異響。廣東電科院研究人員趕赴現場後進行了電氣和六氟化硫氣體分解產物試驗，發現六氟化硫氣體純度降低並含有大量分解氣體，由此判斷CT內部存在放電故障，建議立即停運檢修。當設備被拆解後，這一判斷得到了證實。
由於研究人員的準確判斷和及時處置，避免了日後因設備故障而可能造成的停電。在廣東電科院，通過檢測六氟化硫特徵氣體預判電氣設備內部故障的實例不勝枚舉，這也是檢測中心承擔的另一項重點工作。簡單來說，如果把大電網比作一個健康的人，六氟化硫氣體就相當於血液，通過分析血液就能判斷病症所在。
這一課題最早可追溯到2000年，廣東電科院在國內首次提出：設備故障時產生二氧化硫和二氧化碳可作為故障判斷的特徵氣體。多年來，該院通過實驗室模擬六氟化硫設備故障的特徵氣體，建立起快速判斷故障方法和技術。2007年，由該院完成的《六氟化硫電氣設備故障快速檢測方法》獲南方電網公司科技進步三等獎、廣東電網公司科技進步二等獎。
出色的成績並未阻擋前進的腳步，研究人員逐漸將重心由設備故障原因診斷，轉移到難度更高、更具意義的潛伏性故障預判。
「等到一個器官出現問題危及整體的時候再去尋找病因，不如提前檢查出潛伏的疾病，及早治療。」何宏明說，「保證電網的安全穩定是我們工作的重中之重，提前預判故障，從而提高設備運行的穩定性也應是六氟化硫氣體研究的題中之義。」「在這一方面我們也是從零起步，最初並不知道會分解出哪些氣體，而且分解出的氣體數量十分微小，難以檢測。另外，最關鍵的是確定這些特徵氣體與設備故障的對應關係。」廣東電科院環保所工程師唐念說，他們還要確保預判的準確率，如果失誤，將造成巨大的損失。
從此，研究人員向著這一領域的最高峰發起了衝鋒。他們把一套GIS實體搬進試驗室，通過模擬設備的各類故障，採用先進的設備和方法捕捉六氟化硫分解出的微量氣體，經過一次次的試驗之後，最終形成了一套嚴謹而科學的診斷體系，並在實踐應用中獲得了成功———近年來，該院應用這一診斷方法，及時發現GIS設備重大隱患20起，斷路器缺陷4起，並排查了全省的500千伏六氟化硫CT設備隱患，在確保2010年廣州亞運會、2011年深圳大運會供電穩定性中發揮了無可替代的作用。同時，該院《基於氣體組分分析診斷GIS典型缺陷及故障的研究與應用》獲南方電網公司科技進步二等獎、廣東電網公司科技進步一等獎。
更加令人欣喜的是，該院研究成果已 經被推廣到整個電力行業乃至全國，其中兩項被列為國家標準、3項行業標準、3項企業標準，從而為我國六氟化硫電氣設備的隱患排查與安全防護提供了有力的支撐。
從支撐到引領
每天，廢舊的六氟化硫氣體由四面八方匯集至檢測中心。進入車間之後，每瓶氣體都會擁有一個獨一無二的身份信息，通過條形碼識別後被記錄到計算機中。氣體從哪座站來，目前是什麼狀態，內部的組分是什麼，淨化後被用到哪臺設備……都能實時在電腦中查到。這就是廣東電科院針對六氟化硫氣體回收再利用開發的管理系統。
「我們的目標就是真正把六氟化硫氣體統一管起來，做到分散收集、集中處理、統一配送。」何宏明說，雖然該院在技術、規模、能力等方面均達到了國內領先，但要實現全生命周期管理，還有一定難度。
六氟化硫氣體不是電氣設備，而是設備的附屬品，因此它的監管主體並不明確，而監管的缺失就會造成廢舊氣體的隨意排放。儘管廣東電科院提出並堅持氣體回收再生全過程免費服務，仍難以保證廢氣能夠全部回收。
無力改變現狀，就努力建立規則。
自籌建回收處理中心以來，廣東電科院就著手制定《廣東電網公司六氟化硫管理規定》，其中對六氟化硫氣體管理的內容包括氣體入網、六氟化硫設備管理、交接驗收管理、六氟化硫設備檢修管理、氣體儲存管理、回收管理、退役設備六氟化硫管理等等。目前，六氟化硫全生命管理的理念已被各供電局認同和接受，回收廢氣量逐年增加。這就意味著，廣東電網公司六氟化硫氣體回收再利用走上了規範的軌道，實現了電氣設備中六氟化硫「零」排放。
今年，南方電網公司也提出六氟化硫氣體100%回收的目標。廣東電科院因此迎來了新的機遇與更廣闊的空間。比起其他四省，該院六氟化硫氣體回收再利用的步伐更快一些，下一步，該院計劃走出廣東，踏入廣西、海南的市場，帶動整個南方電網該項工作進一步快速發展。
與此同時，向著頂峰的衝刺從來都沒有停止。
「六氟化硫是一種具有爭議性的氣體。」鍾清談到，在今後相當長一段時期，必須減少使用六氟化硫氣體並開展尋找更安全環保的替代氣體的工作。目前，這項研究在我國還處於起步階段，廣東電科院也正在進行前期的基礎工作。「我們將繼續發揮自身在科研方面的專業優勢，在今後努力滿足社會進步對我們提出的新的要求和使命。」從無序排放到循環利用，從監管缺失到建章立制，從技術支撐到引領未來，廣東電科院六氟化硫氣體研究的每一次突破，都帶動了整個行業的邁步。無論過程與結果，他們所留下的，都是一段精彩而堅實的足跡。