回收再利用 電網控“氟”有方

巴西當地時間11月15日下午，巴西貝倫《聯合國氣候變化框架公約》第三十次締約方大會（COP30）“非二氧化碳溫室氣體協同治理 構筑氣候安全防線”主題邊會在COP30“中國角”成功舉辦。國家電網有限公司在會上展示的六氟化硫管控成果備受關注。

六氟化硫因其優異的絕緣滅弧性能廣泛應用于電力設備，但因它的溫室效應遠超二氧化碳，一直以來都被嚴格管控。國家電網公司開創六氟化硫循環利用新模式，攻克六氟化硫混合氣體關鍵技術，推進六氟化硫新型環保替代氣體應用，為全球電網綠色轉型、助力環境保護提供借鑒。

PART1

六氟化硫凈化循環，促進電力系統減排

六氟化硫是一種化學性質穩定的惰性氣體，具有優異的絕緣滅弧性能。在六氟化硫氣體中，電力開關設備中的帶電部件不容易發生放電。

憑借得天獨厚的絕緣性和穩定度，從20世紀中葉開始，六氟化硫氣體被廣泛用于氣體絕緣金屬封閉開關、氣體絕緣金屬封閉輸電線路等設備。

但六氟化硫氣體也有“天生的缺陷”。六氟化硫是已知溫室效應最強的工業氣體，由于不如二氧化碳為人們所熟知，因此被稱為隱形的“碳”。加強六氟化硫氣體管控，對保護生態環境至關重要。

我國高度重視溫室氣體排放控制，9月24日，我國在聯合國氣候變化峰會宣布了2035年國家自主貢獻目標，首次提出覆蓋全經濟范圍、包括所有溫室氣體的絕對量減排目標，即到2035年，中國全經濟范圍溫室氣體凈排放量比峰值下降7%~10%。11月3日，中國向《聯合國氣候變化框架公約》秘書處正式提交《2035年中國國家自主貢獻報告》。《報告》提出，加強電力系統六氟化硫管控，推進替代技術研發應用。

國家電網公司供電范圍占中國國土面積的88%，是世界上輸電能力最強、規模最大的電網，正在運行中的六氟化硫設備規模龐大。在六氟化硫管控領域持續創新突破，是減排降碳的重要舉措。

六氟化硫溫室效應強，做好日常監測是防止氣體泄漏的重要手段。在湖北省赤壁市，500千伏赤壁變電站運維人員每天通過六氟化硫泄漏在線監測裝置實時監測六氟化硫逸散波動率，當發現六氟化硫密度曲線出現異常波動時，運維人員立即展開分析，判斷漏氣原因，及時消除安全隱患，保障電網安全穩定運行。

在正常運行的電氣設備中，六氟化硫氣體是保障設備實現穩定運行的關鍵，需要做好氣體壓力監測。在電氣設備出現故障或退役時，為防止污染大氣，專業人員需要將設備中的六氟化硫氣體回收凈化。

自2006年起，國家電網公司主動作為、長期謀劃，布局推動六氟化硫設備現場回收與凈化處理技術研發，搭建六氟化硫管控體系和數字化管控平臺，不斷推進六氟化硫新型環保替代氣體應用，構建覆蓋電網六氟化硫氣體全生命周期的解決方案，助力電網綠色轉型。

在經營區內，國家電網公司建設了26個省級處理中心，形成了“分散回收、靈活處置、統一檢測、循環利用”的六氟化硫循環再利用減排模式，現場回收率達到97%，氣體凈化率達到98%以上，氣體再生純度達99.9%。

“國網安徽電力六氟化硫氣體回收中心工作人員會根據省內變電站需求，攜帶專業設備現場回收故障或退役設備中的六氟化硫氣體，然后帶回中心開展凈化，凈化好的氣體經過檢驗合格后再存入儲氣瓶，等待注入新的電氣設備循環利用。”國網安徽省電力有限公司電力科學研究院相關技術人員杭忱告訴記者。

送往處理中心統一回收凈化是批量凈化六氟化硫的主要方式。除此之外，國家電網公司還立足實際工作需求，自主研發了六氟化硫現場回收與凈化處理技術，即在變電站現場回收六氟化硫氣體并實施凈化處理，在凈化后的氣體檢驗合格后，當場將六氟化硫氣體注入需要的電氣設備中。目前，六氟化硫氣體回收與凈化處理技術入選《國家重點推廣的低碳技術目錄》，出口至新加坡、印度、俄羅斯等37個國家。

截至2024年年底，國家電網公司累計回收六氟化硫2600余噸，等效二氧化碳減排量6500余萬噸，相當于3.5億棵樹一年吸收的二氧化碳量，減排規模在全球電力行業居于領先地位。

PART2

數字化管控平臺，智能管理隱形的“碳”

在綠色低碳轉型發展的共同愿景下，六氟化硫氣體檢測、回收、凈化的管理方式不斷升級，新技術應用實現了對電氣設備中的六氟化硫氣體的智能管理。

國家電網公司開發了六氟化硫數字化管控平臺，利用大數據、區塊鏈、物聯網等技術，實現六氟化硫來源可溯、去向明晰、流程可控。

管控從入網開始。進入處理中心后，每瓶六氟化硫氣體都會擁有一個獨一無二的身份信息，通過條形碼識別后被記錄到六氟化硫數字化管控平臺中。氣體從哪座站來，目前是什么狀態，內部的組分是什么，凈化后被用到哪臺設備……都能實時查詢。

在國網江蘇省電力有限公司六氟化硫氣體回收處理中心，待流轉的氣體鋼瓶放至智能鋼瓶管理柜，等使用時再取出。

智能鋼瓶管理柜由貨架、操作車、鋼瓶立體管理庫操作平臺組成。登錄操作平臺后，工作人員可通過智能鋼瓶管理系統查看當前的庫存，并一鍵式操作運輸車把待流轉的氣體鋼瓶碼放到特定位置，關聯管控平臺，就能快速精準知道庫存量。

氣體詳細狀態信息則會在信息存儲板中存儲，運維人員可通過顯示屏直接查看氣體的品質、質量、去向等信息，也可通過移動終端直接掃碼獲取詳細的報告信息。

智能鋼瓶管理系統內存儲的氣體鋼瓶，如果超過半年檢測周期未被現場啟動，工作人員就需重新使用六氟化硫氣體現場一體化檢測裝置檢測氣體濕度，并更新氣體狀態信息，其身份碼會同步編碼體現狀態變化。

借助數字化技術，國家電網公司持續加強六氟化硫氣體全生命周期數字化管控，嚴格控制六氟化硫氣體回收、凈化、檢測、配送等環節的碳排放。

11月10日，在位于河北省石家莊市欒城區的國網河北省電力有限公司六氟化硫氣體回收處理中心，技術人員張立軍和同事掃完氣瓶上的條形碼后，將大約300千克重的六氟化硫氣瓶連接上六氟化硫凈化處理系統。只需8小時，這些處理后的氣體就能被送往各個變電站，在電力系統中繼續“上崗”。

國網河北電力六氟化硫氣體回收處理中心于2019年成立，2022年實現六氟化硫數字化管控，在“i國網”APP上上線了六氟化硫全流程數字化移動應用工具。

基于該數字化移動應用工具，張立軍和同事在河北南網的六氟化硫氣體回收作業現場，只要對準變電站開關設備信息銘牌，用手指點觸六氟化硫數字化移動工具的“掃一掃”功能，回收系統、回收裝置以及待回收設備數據瞬間實現物聯互通，回收作業過程數據“一鍵式”采集傳輸至后臺回收系統。

數字化移動工具具備數據自動采集、自動處理、自動傳輸等功能，在作業過程中可實時查看回收過程數據，作業完成后自動上傳至云端存儲，能夠實現數據的高效共享。移動信息采集終端應用后，可節省60%回收作業人力成本。此外，依托數字化移動工具的數據自動處理功能，回收作業人員還能及時發現減排低效環節，在提高工作效率的同時，進一步管控六氟化硫氣體排放。

PART3

突破關鍵技術，加速推廣替代氣體

隨著我國“雙碳”目標的加快推進，更多環境友好型的電力設備在工程中得到應用。降低六氟化硫氣體的使用和排放，推廣新型環保絕緣介質，不僅可以減少溫室氣體排放，還可以推動電力設備的更新升級。

今年，國網江蘇電力加大電力設備更新改造力度，開展大規模電力設備氣體更新，助力電力保供和節能減排。該項更新工作將持續至2028年，涉及江蘇省內大型變電站超400座、相關電氣設備約4000臺。

“國家電網公司一直致力于減少六氟化硫等溫室氣體的使用和排放技術研究，力求在提高電力設備運行可靠性的同時降低六氟化硫使用量，因此確定了多技術路線六氟化硫替代應用工作，加快推動六氟化硫混合氣體應用，創新突破六氟化硫替代技術難題，推動電氣設備環保綠色升級。”國家電網公司設備部技術人員葛棟說。

用六氟化硫/氮氣混合氣體替代純六氟化硫氣體，無需對設備主體結構進行大規模改造，在保障電網安全的前提下，可以將單臺設備的六氟化硫使用量降低約50%。

六氟化硫和氮氣的化學性質不同，運維過程中需要精準檢測混合氣體的混合比例是否恰當和精準快速補氣，這對日常的檢測和運維提出更高要求。國家電網公司科研人員重點攻關檢測與運維環節，研制檢測運維一體化成套裝置，在保障運行安全的同時實現環保效益。

自2023年起，國家電網公司按照“增量設備全面應用、存量設備有序改造”的原則，在110千伏、220千伏全金屬封閉組合電器設備（除斷路器氣室）中，全面推廣使用六氟化硫/氮氣混合氣體。截至2024年年底，國家電網公司共改造存量氣體絕緣全封閉組合電器設備2500余間隔，減少使用六氟化硫氣體130余噸，以實際行動為電網降碳提供了可復制、可推廣的示范。

同時，國家電網公司探索綠色替代方案，突破六氟化硫替代技術難題，鎖定當前國際公認最有潛力的六氟化硫替代氣體——全氟異丁腈（C4）展開科研攻關。全氟異丁腈是一種新型環保絕緣氣體，其溫室效應約為六氟化硫的十分之一，絕緣強度約為六氟化硫的2.2倍，但是全氟異丁腈的核心技術曾長期被國外壟斷。

面對國際上的技術壟斷，國家電網公司從2017年起持續科研攻關，首創基于定向加成的全氟異丁腈氣體綠色合成方法，成功建成年產能噸級以上的全氟異丁腈中試生產線，產出氣體純度高達99.99%，達到當前國際最高水平。

目前，國家電網公司成功研制了10千伏環保氣體全氟異丁腈環網柜，已在安徽、河南地區推廣應用，并打造了環保絕緣氣體示范區。

今年6月，全國首臺550千伏全氟異丁腈環保氣體絕緣金屬封閉輸電管道在安徽安慶500千伏榮升變電站帶電運行。這是我國實現工程應用的最高電壓等級環保氣體絕緣電氣裝備，標志著全氟異丁腈氣體應用從低壓領域到超高壓領域的跨越式突破。

隨著低氟及無氟電氣設備技術路線逐步明確，未來將有大量的六氟化硫電氣設備被替代。

六氟化硫氣體可在大氣中存留超過3200年，傳統的六氟化硫熱降解法耗能高、投資大。因此，如何低碳、高效地處置這些退役氣體，已成為行業需要攻關的難題。

“安徽電科院擁有國家電網公司電力設備油氣介質狀態評估與循環利用技術實驗室，我們正在探索將六氟化硫轉化為高價值產品，真正實現‘變廢為寶’。”杭忱介紹，安徽電科院搭建了電、化學、光三種活化路徑綜合實驗平臺，已建成六氟化硫資源化連續流示范裝置，集成光化學反應與物料循環系統，六氟化硫的轉化率可達到90%以上，高價值產物批量分離產率高達60%以上，為實現高附加值含氟化學品的規模化、低碳化生產提供了可行的路徑。

目前，國家電網公司在生態環境部指導下正積極推動國內首個含氟溫室氣體自愿減排方法學研究，旨在通過溫室氣體自愿減排交易市場激發市場主體減少溫室氣體排放的主動性和積極性，激勵和帶動更多企業參與溫室氣體減排行動，進一步提高六氟化硫管控成效，為全球電力設備低碳化轉型提供完整可靠的“中國實踐”。

PART4

國家電網公司管控六氟化硫的三大實踐

開創六氟化硫循環利用新模式

●建設了26個省級處理中心，形成了“分散回收、靈活處置、統一檢測、循環利用”的六氟化硫循環再利用減排模式。

●實現現場回收率達97%，氣體再生純度達99.99%。

●截至2024年年底，公司已累計回收六氟化硫2600余噸，等效二氧化碳減排量6500萬余噸。

推動六氟化硫/氮氣混合氣體應用

●提出六氟化硫/氮氣混合氣體原位替代方案，開發六氟化硫混合氣體檢測運維系列技術與成套裝置，在保障設備安全運行前提下，六氟化硫使用量可減少約50%。

●截至2024年年底，共改造存量氣體絕緣全封閉組合電器設備2500余間隔，節省六氟化硫氣體130余噸。

突破技術難題推動環保氣體應用

●應用環保型電力絕緣氣體——全氟異丁腈（C4），首創連續氣相催化生產工藝，建成年產能噸級以上的全氟異丁腈中試生產線，氣體純度達99.99%，達到國內外最高水平。

●成功研制10千伏環網柜，在安徽、河南地區推廣應用并打造環保絕緣氣體示范區；研制的500千伏環保氣體絕緣金屬封閉輸電管道于2025年6月在安徽安慶成功帶電運行。