4月10日,我国电力领域量子传感技术取得重大突破,这一振奋人心的消息瞬间在能源行业激起千层浪。 4月8日15时34分,世界首套±800千伏特高压直流量子电流传感器在昆柳龙直流工程柳州换流站投入运行超过72小时,标志着我国电力领域首个量子传感技术国家重点研发计划项目取得重大突破。 长期以来,电力传输过程中的精确监测与高效控制一直是行业发展的关键难题。传统电流传感器在面对复杂多变的环境时,犹如一位在暴风雨中迷失方向的旅人,测量精度大打折扣,无法为电网的稳定运行提供坚实保障。而量子传感技术的横空出世,恰似一道曙光,照亮了这片充满挑战的领域。
资料显示,量子传感技术是伴随着量子理论、人们对微观粒子量子特性的发掘以及物理与信息技术的进步而发展的。与经典传感技术相比,量子传感技术之所以能够具备颠覆性的传感能力,即低噪声(或高灵敏度、低不确定度)、高准确性(或高可重复性),其核心原因是微观粒子状态具有的基本特性:分立性、相干性、随机性。
依托量子特性,上述传感器可以在-40℃至+85℃极端环境下,实现从毫安级到10千安级的超宽量程覆盖,成功将量子精密测量技术拓展到常规工业温度范围,为量子科技进入更多的工业领域打开想象空间。
在当下,我国正全力推动新质生产力的发展,今年政府工作报告提出,因地制宜发展新质生产力,培育壮大量子科技等产业,并强调要通过“新技术新产品新场景应用示范”推动传统产业改造升级。 对于电网而言,传感器犹如人体的神经末梢,无时无刻不在感知和测量各类数据,及时显示“健康指标”。传统电流传感器容易受复杂天气、强电磁环境等因素影响,在测量精度、抗干扰能力方面存在不足。 为攻克这一难关,“在国家战略指引下,南方电网公司联合中科院上海微系统所等国内20余家科研单位、设备厂商历经1年半时间,联合攻克了量子态调控、极端环境封装等世界级技术难题。”南方电网公司输配电部副总经理高锡明介绍,基于金刚石氮-空位色心的量子传感机理,量子态稳定控制技术的应用能够在高电压、-40℃至+85℃等极端环境下保持高精度测量。相比传统的电流传感器,精度提高了近4倍,不管直流处于空载还是重载状态,都可以实现高精度监测,并实时传递到后台,为特高压直流输电系统提供极高的测量可靠性保障,标志着我国直流输电系统进入“量子精度”时代。 柳州换流站是世界首个特高压柔性示范工程——昆柳龙直流工程的重要组成部分。量子传感技术从实验室走向如此重要的能源枢纽站,颇有划时代的示范性意义。高锡明表示,南方电网将持续攻关量子电场、量子电压等技术,谋求在量子基础材料、光电核心部件、传感关键算法等方面取得重大突破,进一步培育自主知识产权和重大工程成果,并通过量子传感技术迭代与发、输、变、配、用和新能源等多场景应用拓展,加速推动科技创新和产业创新融合发展,促进传统动能焕新升级。
未来,量子传感技术将为新型电力系统中的交直流混联控制、设备状态监控和新能源并网提供全新解决方案,革新测量体系,其产业链涵盖材料、芯片、传感器、电力设备、电网运营和新能源开发,成为建设新型电力系统和全球能源转型的重要支撑。 此外,随着技术的不断成熟与完善,量子传感技术还可能在其他高精尖领域,如医疗检测、地质勘探、智能交通等领域大展身手,为人类社会的发展带来更多意想不到的惊喜与变革,引领我们走向一个更加智能、高效、精准的未来。
