- 面向SDG的国网行动:破解电力线路与自然的冲突
- 于志宏主编
- 5967字
- 2024-12-02 16:16:33
“疏堵结合”,护线爱鸟
国网四川省电力公司阿坝供电公司
一、基本情况
公司简介
国网四川省电力公司阿坝供电公司(以下简称国网阿坝供电公司)成立于2005年9月,是国网四川省电力公司直属特一型供电企业,主要负责阿坝州内电网规划、建设、运行维护和电力供应。国网阿坝供电公司下属县级分公司12个,供电面积达7.1万平方千米,承担全州70余万人生产生活的供电任务。
国网阿坝供电公司自成立以来,厚植为民情怀、服务藏羌高原,积极履行政治、经济和社会责任,护航“一州两区三家园”建设。公司以全州用能电气化、清洁化和加大清洁电能送出为着力点,科学推进电网规划,着力完善网架结构,有效推动当地光伏发电、水电并网消纳,实现清洁资源的优势转化。国网阿坝供电公司始终坚持可持续发展理念,统筹电网发展和生态环境保护,积极布局充电业务,大力实施各领域电能替代,探索偏远地区分布式光伏供电新模式,在破解电网和生态矛盾方面取得多项突破性研究成果,为川西北阿坝生态示范区建设提供不竭动能。
行动概要
国网阿坝供电公司秉承“护线爱鸟”的初心,对照SDGs第9项和第15项目标,推动技术创新,维护生态平衡,保护生物多样性。对涉鸟故障频发的输配电线路,开展鸟类活动与电网安全运行相互影响因素研究,采用高清视频动态监测鸟类活动,研发鸟类识别算法,建立鸟类与生态环境的知识图谱,分析鸟类特征、习性、迁徙规律、种群分布,同时对涉鸟故障产生的机理和因素开展研究,绘制线路走廊分区分级的风险分布图,明确输电线路不同电压等级和区域的故障风险,创新构建输电线路通道与周边鸟类群体生态平衡模型,有针对性地拟订《“疏堵结合”动态防护方案》。
在全电压等级的输电线路杆塔防护区安装既不伤鸟又不易被鸟适应的新型防鸟设备,通过物理占位和主动驱离手段,以“堵”的方式进行涉鸟故障防治;在杆塔非防护部位搭建适配不同鸟类需求的人工鸟巢和栖鸟架,以“疏”的方式为鸟类提供栖息环境,引导鸟类在安全范围内活动,“疏堵结合”综合治理,制订多层级、差异化、持久性的生态策略,并对驱、防和引鸟措施进行效果评估和优化,数据驱动,多措并举,有效化解“鸟线矛盾”,助力人与自然和谐共生,让绿色能源回馈绿色生态,万物共享一片蓝天。
二、案例主体内容
背景和问题
随着全球生态环境的持续改善,鸟类数量大幅增长,特别是在草原、湖泊、湿地区域,日益改善的环境和气候孕育了水草丰茂的地理环境,吸引了大量鸟类栖息,每年3~8月是鸟类繁殖期,大量鸟类筑巢产卵。四川省阿坝藏族羌族自治州若尔盖县以湿地草原、湖泊、沼泽为主,是全球生物多样性热点地区之一,现有国家一级保护鸟类12种、二级保护鸟类31种。若尔盖湿地草原上缺少高大树木,经过湿地、草场等区域的输配电线路杆塔便成了不少鸟类的栖息地。随着鸟类在输配电线路的活动扩大和筑巢增多,鸟与输电线路的“鸟线矛盾”也日益凸显,鸟类活动给电网安全埋下了不可控的安全隐患。输电线路涉鸟故障已成为除雷害和外力破坏之外,引发线路跳闸的第三大原因;同时鸟类在10千伏杆塔上栖息时,容易触碰到裸露的带电导线造成触电伤亡。
面对鸟类对输电线路造成的安全隐患,为降低鸟类对线路的影响,电力行业通常采用“堵+驱”为主的传统防治方式,直接隔开鸟类和电网设备的接触,限制鸟类在杆塔保护区的活动及使用超声波和声音频闪不变的驱鸟器等方式对鸟进行驱离。传统防治主要采用固定不变的方式,驱鸟设施不具备升级换代能力,缺少对鸟类活动特征分析,无法根据鸟的类型、地域环境,差异化地制订涉鸟故障策略,存在使用范围小,针对性差,盲目驱鸟,易对鸟类造成伤害,对驱鸟效果和鸟类伤害状况不能评估分析,且由于鸟类适应性强,其防鸟效果逐步降低等问题。
国家二级保护鸟类红隼在110千伏铁塔防鸟针板上筑巢
从国内外收集的防治资料来看,输电线路涉鸟故障治理主要的防鸟设备和措施选用原则大致相同,通常采用单一防鸟设备防治,防护效果不突出。
既然不能完全杜绝鸟类在杆塔上活动,就需要采取既能保障电网安全稳定运行,又不影响鸟类栖息的策略,开展“护线爱鸟”行动,化解护线与爱鸟之间的矛盾,促进人与自然和谐共生。
该行动的实施,在提高供电可靠性的同时,实现了社会经济和生态环境的协调发展,得到了政府、老百姓和鸟类保护组织等利益相关方的认可。
行动方案
国网阿坝供电公司秉承“护线爱鸟”的初心,坚持保护生物多样性的原则,数据驱动,多措并举,采用多元化手段,持续开展涉鸟故障“疏堵结合”综合治理,构建输电线路绿色能源通道。
第一步:建立知识图谱,进行涉鸟故障研究与分析。对涉鸟故障频发的输配电线路,开展鸟类活动与电网安全运行相互影响因素研究;通过高清视频动态智能监测鸟类活动,采集海量鸟类数据,研发“输电线路鸟类检测算法”;通过基于深度学习的人工智能方法,对鸟的种类进行智能识别,建立鸟类与生态环境的知识图谱,分析鸟类特征、生活习性、区域种群分布。同时对鸟巢、鸟粪、鸟体短接和鸟啄类四大类涉鸟故障产生的机理和因素开展分析,研究不同涉鸟故障产生的原因。通过对输电线路杆塔涉鸟故障发生的时间点、故障点、故障类型、杆塔结构特征、线路电压等级的数据分析,结合鸟类活动特征,研究输电线路涉鸟故障季节性、时间性、区域性、瞬时性、重复性等特性,绘制分级、分区风险分布图,明确输电线路不同区段、不同电压等级的风险,构建输电线路通道与周边鸟类群体生态平衡模型,实现“护线爱鸟”措施的合理配置及动态调整。
第二步:采用多元化手段开展全电压等级涉鸟故障“疏堵结合”综合治理。在线路杆塔防护区布置既不伤鸟又不易被鸟适应的动态防鸟设备,并进行物理占位,以区别于使用固定不变方式的防鸟刺、防鸟针板等传统防鸟装置。同时使用数字式智能驱鸟装置进行驱鸟,以“堵”的方式让鸟远离杆塔带电部位,减少鸟类活动对线路运行的影响。在杆塔非防护区配置多种结构的引栖鸟装置和人工鸟巢,以“疏”的方式为不同种群鸟类提供栖息空间。用驱、防、引的方式实现“疏堵结合”,在解决杆塔涉鸟故障的同时,也为鸟类找到了一个适宜的栖息环境。
“疏堵结合”,多策略防护措施在铁塔上布置的示意图
针对不同电压等级的线路杆塔,采取差异化防治措施
对于鸟类活动频繁的110千伏及以上线路杆塔,配置视频装置、驱鸟装置、动态防鸟和栖鸟设施开展综合防治。对于35千伏的杆塔,考虑供电重要程度及对主网的影响,可不配置视频装置,其余治理方式类似于110千伏杆塔。对于10千伏线路水泥杆受结构限制和从降低投入方面考虑,不安装视频和智能驱鸟设备,治理时主要配置不同结构、满足不同鸟类栖息的栖鸟平台或人工鸟巢,利用鸟类“择高而居”的习性,在杆塔顶部安装1米高的栖鸟平台或人工鸟巢,引导鸟类远离杆塔带电部位;同时,针对大型鸟类在水泥杆顶部活动时,触碰裸露带电导线造成鸟体短路,引发触电伤亡的问题,采取把耐张杆引流线更换为绝缘线,对铁质横担进行绝缘包敷,在距离水泥杆本体A、B、C相导线两端各装设长度为1.5米的防鸟专用绝缘护套等措施(考虑大型鸟类翅膀张开的宽度,保护范围3米能够满足要求),有效防止因鸟体短路引发的线路跳闸,保护鸟类不受伤害。
综合治理方案由高清视频装置、智能数据分析平台、数字式智能驱鸟装置、动态防鸟设备和栖鸟设施5部分组成,根据涉鸟故障风险等级和生态保护需求,采取不同策略,部署在全电压等级线路杆塔上,各种设施和设备可根据防护要求差异化组合配置。
高清视频装置。在涉鸟故障频发区安装高清视频装置,用于采集鸟类数据。将拍摄的鸟类特征、鸟类入住鸟巢和驱鸟情况等数据接入智能数据分析平台,开展鸟类识别、活动分析、驱鸟效果评估等工作。同时视频装置还能兼顾线路防山火、三跨(电力线路跨越铁路、公路和重要输电通道)、覆冰、外破(外破是指线路走廊及防护区周围的树木、建房、违章施工等外部隐患对线路的破坏)监视和识别等功能。
智能数据分析平台。智能数据分析平台作为数据存储终端和计算大本营,“云边结合”,开展数据挖掘和分析,动态评估防驱引鸟措施的效果,优化驱鸟方式,实现数据驱动。同时建立鸟类和环境的知识图谱,汇聚海量的线路、环境数据。
数字式智能驱鸟装置。数字式智能驱鸟装置由分体式雷达探测器(使用毫米波雷达传感器)、数字式智能驱离器(可变频声光驱离器)构成。
(1)分体式雷达探测器(感应范围最远可达12米)。
在铁塔需防护区域安装多个分体式雷达探测器(配置数量根据现场情况选配),分体式雷达联动工作,当鸟类进入防护区时,立即启动声光驱离器对鸟类进行驱赶,实现对线路杆塔的保护。
(2)数字式智能驱离器。
该设备主要具备以下特点。
一是可调节。设置的声音和频闪具备可调功能,与传统驱鸟装置相比,设置的蓝、红光可改变频闪频率;可对鸟类天敌的声音、鞭炮声、枪声、警报声及雷声等多种声响进行方式和音量大小的切换,让鸟不易适应,从而达到持续驱离目的。
二是可测量。具有可测量功能,内置相机,对进入保护区域的鸟儿进行拍摄,进行轻量化存储和驱鸟数据统计。
三是可调用。支持接入运检移动作业端和智能分析平台,可调用驱鸟数据,开展驱鸟效果评估。
数字式智能驱鸟装置接入智能数据分析平台示意图
动态防鸟设备。动态防鸟设备区别于防鸟针板等传统防鸟设备。以电力杆塔使用较多的防鸟针板为例,其为固定连接的静态设备,外观、形态、针刺长度、间距固定不变,长度15~25厘米,间距5厘米,主要针对老鹰等大型鸟类进行设计,存在让鸟类易适应和防不住小型鸟类的问题。而动态防鸟设备采用光滑的球状或滚动式设计并设置反光板或反射镜,具有随风而动和反射光等特性,其反光效应能够干扰鸟的视觉,独有的动态效应让鸟难以适应,无法驻足(反适应能力),从而实现对以杆塔绝缘子串为中心、防护半径达0.6米区域的有效防护。动态驱鸟设备与依靠“触感”防护的传统防鸟设备相比,动态和反光特性不会对鸟造成伤害。
10千伏杆塔“生命鸟巢”中的国家一级保护鸟类金雕幼鸟
栖鸟设施(人工鸟巢、栖鸟架)。开展鸟类习性研究,设计多种结构、尺寸和材质的人工鸟巢和栖鸟架,适配于不同种类鸟类的需求。布置在杆塔非防护位置,引导鸟类远离带电部位。
在若尔盖湿地草原线路主要使用的栖鸟设施主要有如下两种。
(1)用藤条、树枝和枯草手工编制,经特殊处理、不易散落的仿生式人工鸟巢。
(2)研发新型栖鸟架,采用ABC、PC等适合野外使用的绝缘材料,方便鸟类自己筑巢(架上也可放置人工鸟巢),可量产。
综合治理方面的管理措施
(1)加强从源头上防控,在开展电网规划、设计前期工作时,就采取护线爱鸟措施。一是规划的线路路径避开鸟类迁徙通道。二是对涉鸟故障频发地区开展线路差异化设计,对杆塔结构进行局部调整,按照防护区鸟类不易驻足、安全区鸟类方便筑巢的原则进行设计;对杆塔导线的排列方式进行优化,增加电气距离,防止鸟类触电。三是对新建线路,按照风险等级设计防护鸟设备。
(2)将驱、防、栖鸟等设施纳入日常巡视维护范围,定期开展巡视和检测,确保其完好性。
(3)对天然鸟巢进行爱鸟特巡,对不影响线路安全运行的鸟巢不进行摘除,对有珍稀幼鸟和鸟蛋的需摘除鸟巢,交由鸟类保护组织处置。
(4)持续分析鸟类活动对线路的运行影响,“望闻问切”与“量测”相结合,动态调整风险等级,及时优化防护措施。
综合治理方面的社会措施
(1)结合护线爱鸟行动,电网企业与湿地草原保护区合作,开展环境和生态评估,在经过保护区的线路附近为鸟类安装适量人工引鸟巢,为无森林地区构筑鸟类栖息地,同时减少鸟类活动对线路运行的干扰。
(2)与政府、鸟类保护机构、百姓共同建立护鸟联盟,推动全社会关注“护线爱鸟”工作,营造电网安全与绿色生态融合发展的新局面。
突破和创新
(1)开展鸟类活动与电网安全运行相互影响因素研究,研发鸟类识别算法,建立鸟类与生态环境的知识图谱,对鸟类特征、习性、种群进行分析,创新构建输电线路通道与周边鸟类群体生态平衡模型,实现涉鸟故障精准防护。
(2)制定“疏堵结合”的差异化的生态防护策略,开展涉鸟故障综合治理,化解电网安全与保护鸟类之间的矛盾。
(3)数据驱动,利用智能分析平台,对驱、防、引鸟措施和效果开展动态评估,优化防护鸟方式,实现防护措施的合理配置及动态调整。
多重价值
保护珍稀鸟类,保护环境,守卫绿水青山。通过生态治理方式,建立绿色通道,保护生物多样性,维护涉鸟故障频发地区的生态平衡,保护珍稀鸟类,提升生态价值。2021年,若尔盖10千伏黑上、若阿线18基杆塔因鸟类活动跳闸12次(鸟体短路跳闸);2022年试点防护措施后,该区段未发生鸟体短路跳闸的情况。
保障电网安全,提升供电可靠性。2017—2019年,采取防护措施前,阿坝草原区域的110千伏线路因涉鸟故障跳闸62次;2020—2022年,采取措施后,跳闸降为19次,减少停电2200个小时左右,提升当地居民的用电幸福感,维护了国网的良好品牌形象,实现了生态保护和电网和谐发展的双赢。
“一源多用”,发挥数据价值。汇聚的线路、环境数据可为线路杆塔的缺陷定位,山火、覆冰、地质灾害的预警提供数据支撑;同时鸟类数据稀缺,大量的鸟类数据可为全社会和鸟类研究机构提供数据分析素材,实现数据的增值。
各方评价
护线爱鸟行动启动以来,受到了省州各级政府部门、鸟类保护机构和国网公司相关部门的关注,他们对护线爱鸟行动在输电线路隐患治理和生态环境保护方面做出的努力给予肯定,并提供了资金支持。
央视及新华社客户端、封面新闻、川观新闻、国网川电及地方融媒体均对护线爱鸟行动进行了报道,引起了广泛关注。
与此同时,该行动实施过程中对老鹰等鸟类的保护,也间接减少了草原鼠害的发生,老百姓都说:“老鹰多了,鼠害少了,草原上的小土包不见了(老鼠在草原打洞造成),牧草长高了,生态环境越来越好了!”
若尔盖当地藏民给供电公司鸟类特巡人员献哈达
三、未来展望
可持续发展是破解当前全球性问题的“金钥匙”。电网企业肩负“为美好生活充电,为美丽中国赋能”的使命,更是需要用好这把“金钥匙”,将可持续发展理念融入公司生产经营活动,实现经济、社会和环境三者的协调发展。“疏堵结合”护线爱鸟行动正是国网阿坝供电公司可持续发展理念的实践,该行动的实施有效化解了试点地区的“鸟线矛盾”。但行动相关技术的持续研究和推广应用还需政府、企业、社会组织及公众等多方认可、协同共建。因此,下一步将重点加强与政府及相关机构合作,建立协同共建的长效机制,加强可持续发展理念宣传,加深利益相关方对生态安全及供电安全协调发展的认知,推动输电线路涉鸟故障生态防治技术标准和检验规程的修订或制定,从认知、机制、标准等方面为行动的持续推进提供保障。
未来,国网阿坝供电公司将扩大“疏堵结合”生态方案在草原、湿地和湖泊全电压等级线路的布点和验证工作,持续优化和改进爱鸟护线措施,形成可推广的实用性方案,进而在西部八省和全国推广,为可持续发展贡献电网力量。
(撰写人:刘勇 王大兴 郑永康 何雅洁 陈思雅)