中國電子元件行業(yè)協(xié)會
China Electronic Components Association
4月10日,我國電力領(lǐng)域量子傳感技術(shù)取得重大突破,這一振奮人心的消息瞬間在能源行業(yè)激起千層浪。
4月8日15時34分,世界首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器在昆柳龍直流工程柳州換流站投入運(yùn)行超過72小時,標(biāo)志著我國電力領(lǐng)域首個量子傳感技術(shù)國家重點研發(fā)計劃項目取得重大突破。
長期以來,電力傳輸過程中的精確監(jiān)測與高效控制一直是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵難題。傳統(tǒng)電流傳感器在面對復(fù)雜多變的環(huán)境時,猶如一位在暴風(fēng)雨中迷失方向的旅人,測量精度大打折扣,無法為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅實保障。而量子傳感技術(shù)的橫空出世,恰似一道曙光,照亮了這片充滿挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。
資料顯示,量子傳感技術(shù)是伴隨著量子理論、人們對微觀粒子量子特性的發(fā)掘以及物理與信息技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展的。與經(jīng)典傳感技術(shù)相比,量子傳感技術(shù)之所以能夠具備顛覆性的傳感能力,即低噪聲(或高靈敏度、低不確定度)、高準(zhǔn)確性(或高可重復(fù)性),其核心原因是微觀粒子狀態(tài)具有的基本特性:分立性、相干性、隨機(jī)性。
依托量子特性,上述傳感器可以在-40℃至+85℃極端環(huán)境下,實現(xiàn)從毫安級到10千安級的超寬量程覆蓋,成功將量子精密測量技術(shù)拓展到常規(guī)工業(yè)溫度范圍,為量子科技進(jìn)入更多的工業(yè)領(lǐng)域打開想象空間。
在當(dāng)下,我國正全力推動新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展,今年政府工作報告提出,因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力,培育壯大量子科技等產(chǎn)業(yè),并強(qiáng)調(diào)要通過“新技術(shù)新產(chǎn)品新場景應(yīng)用示范”推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級。
對于電網(wǎng)而言,傳感器猶如人體的神經(jīng)末梢,無時無刻不在感知和測量各類數(shù)據(jù),及時顯示“健康指標(biāo)”。傳統(tǒng)電流傳感器容易受復(fù)雜天氣、強(qiáng)電磁環(huán)境等因素影響,在測量精度、抗干擾能力方面存在不足。
為攻克這一難關(guān),“在國家戰(zhàn)略指引下,南方電網(wǎng)公司聯(lián)合中科院上海微系統(tǒng)所等國內(nèi)20余家科研單位、設(shè)備廠商歷經(jīng)1年半時間,聯(lián)合攻克了量子態(tài)調(diào)控、極端環(huán)境封裝等世界級技術(shù)難題?！蹦戏诫娋W(wǎng)公司輸配電部副總經(jīng)理高錫明介紹,基于金剛石氮-空位色心的量子傳感機(jī)理,量子態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)的應(yīng)用能夠在高電壓、-40℃至+85℃等極端環(huán)境下保持高精度測量。相比傳統(tǒng)的電流傳感器,精度提高了近4倍,不管直流處于空載還是重載狀態(tài),都可以實現(xiàn)高精度監(jiān)測,并實時傳遞到后臺,為特高壓直流輸電系統(tǒng)提供極高的測量可靠性保障,標(biāo)志著我國直流輸電系統(tǒng)進(jìn)入“量子精度”時代。
柳州換流站是世界首個特高壓柔性示范工程——昆柳龍直流工程的重要組成部分。量子傳感技術(shù)從實驗室走向如此重要的能源樞紐站,頗有劃時代的示范性意義。高錫明表示,南方電網(wǎng)將持續(xù)攻關(guān)量子電場、量子電壓等技術(shù),謀求在量子基礎(chǔ)材料、光電核心部件、傳感關(guān)鍵算法等方面取得重大突破,進(jìn)一步培育自主知識產(chǎn)權(quán)和重大工程成果,并通過量子傳感技術(shù)迭代與發(fā)、輸、變、配、用和新能源等多場景應(yīng)用拓展,加速推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展,促進(jìn)傳統(tǒng)動能煥新升級。
未來,量子傳感技術(shù)將為新型電力系統(tǒng)中的交直流混聯(lián)控制、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和新能源并網(wǎng)提供全新解決方案,革新測量體系,其產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋材料、芯片、傳感器、電力設(shè)備、電網(wǎng)運(yùn)營和新能源開發(fā),成為建設(shè)新型電力系統(tǒng)和全球能源轉(zhuǎn)型的重要支撐。
此外,隨著技術(shù)的不斷成熟與完善,量子傳感技術(shù)還可能在其他高精尖領(lǐng)域,如醫(yī)療檢測、地質(zhì)勘探、智能交通等領(lǐng)域大展身手,為人類社會的發(fā)展帶來更多意想不到的驚喜與變革,引領(lǐng)我們走向一個更加智能、高效、精準(zhǔn)的未來。
