中央紀委國家監委網站刊發長篇通訊《特高壓:打造電力輸送“超級動脈”》

發布日期: 2018-09-30

特高壓:打造電力輸送“超級動脈”

        特殊的時間點,標識著世界電力工業發展史上的重要里程碑。電壓等級的每一次躍升,見證電網發展百余年光輝歷程。

  1891年,世界上第一條高壓輸電線路誕生,它的電壓只有13.8千伏;

  1935年,美國將220千伏電壓提高到275千伏,人類社會第一次出現了超高壓線路;

  1959年,前蘇聯建成世界上第一條500千伏輸電線路,這是人類利用電能水平的一次大跨越;

  20世紀70年代起,美國、前蘇聯、日本等國家開始研究特高壓輸電技術,前蘇聯還建成了一段1150千伏的特高壓試驗線路;

  2009年,世界上第一條1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程投入商業運行。這次領先世界的是中國!

  截至目前,我國已累計建成20多項特高壓工程,單回輸電能力最高達1000萬千瓦,輸送距離達2400公里,不斷刷新世界電網技術新紀錄。

±800千伏上海廟—山東、±800千伏晉北—南京特高壓輸電線路跨越黃河(徐可 攝)

  “我國成為世界首個,也是唯一一個成功掌握并實際應用特高壓這項尖端技術的國家,不僅全面突破了特高壓技術,率先建立了完整的技術標準體系,而且自主研制成功了全套特高壓設備,實現了跨越式發展。”國家電網公司黨組書記、董事長舒印彪說。

  “電從遠方來,來的是清潔電”

  ——特高壓破解我國能源資源與電力負荷分布極不平衡的現實難題

  打開中國地圖,不難發現,能源資源與生產力布局呈逆向分布,是我們國家的一大現實國情。

我國能源資源與電力負荷分布極不平衡

  “80%以上的能源資源分布在西部、北部,70%以上的電力消費集中在東部、中部。在一段時期內,這就存在‘冰火兩重天’的局面:一頭是中西部資源大省有電送不出、白白浪費掉,另一頭是東中部經濟大省電不夠用。”國家電網公司副總工程師、中國科學院院士陳維江向我們介紹。

  據測算,有多達2.7億千瓦電力需要跨越2000多公里輸送至電力負荷中心,而已有的500千伏輸電技術,面臨輸電能力不足、損耗高、走廊資源稀缺等一系列突出問題,無法滿足高效送出的要求。

  基于這個國情,發展特高壓這一更先進的輸電技術成為破解難題的必由之路。

  早在2004年,國家電網公司就聯合科研院所、高校、設備制造等160多家單位協同攻關,開展309項重大關鍵技術研究,連續攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、電磁環境、設備研制、試驗技術等世界級難題,成功研制世界上通流能力最大的6英寸晶閘管、換流閥、變壓器等一批國際領先的電工裝備,在世界上率先掌握了特高壓大容量輸電系統集成、大電網運行控制等技術,研制成功了全套特高壓設備,建立起完整的特高壓輸電技術標準體系。

  那么,研發出來的特高壓輸電技術,“特”在哪兒呢?

  在采訪中,國家電網公司專家解答說:輸電網電壓等級一般分為高壓、超高壓(直流±500千伏、±600千伏等,交流330千伏-1000千伏)、特高壓(直流±800千伏及以上、交流1000千伏及以上)。電壓越高,輸電效率就越高。特高壓的“特”就特在輸出的電壓特高、輸送的容量特大、傳輸的距離特遠。

  “與傳統輸電技術相比,特高壓輸電技術的輸送容量最高提升至3倍,輸送距離最高提升至2.5倍,輸電損耗可降低45%,單位容量線路走廊寬度減小30%,單位容量造價降低28%。可以更安全、更高效、更環保地配置能源。”中國電科院高電壓研究所所長李鵬說。

空中俯瞰錫盟-泰州±800千伏特高壓輸變電工程泰州換流站(湯德宏 攝)

  另一個大家經常問到的問題是,特高壓交流輸電技術和特高壓直流輸電技術有什么不一樣?

  “特高壓直流好比直達航班、一飛到底,中途不能‘停’,而特高壓交流則是高速公路,既能快速到達目的地,在中途也有出口、能‘停’”。專家解答,交流與直流從來都是配合使用、相互補充的。交流輸電具有輸電和組網雙重功能,電力的接入、傳輸和消納十分靈活;直流輸電只具有輸電功能,不能形成網絡,主要以中間落點的兩端工程為主,可點對點、大功率、遠距離直接將電力送往負荷中心。

  2008年底,1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程建成,并于次年1月6日投入商業運行。這是世界上首個實現商業化運行的特高壓輸電線路。

  2010年7月8日,向家壩-上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程投入運行,標志著國家電網全面進入特高壓交直流混合電網時代。

  兩條特高壓工程線路投運以來一直保持穩定運行,全面驗證了特高壓輸電的技術可行性、設備可靠性、系統安全性和環境友好性。

  國家對工程作出了高度評價。“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設計及工程應用”和“特高壓±800千伏直流輸電工程”分別摘得2012年度和2017年度國家科學技術進步獎特等獎。

  “榮獲兩個國家科學技術進步獎特等獎,是鼓勵更是激勵。”舒印彪表示,發展特高壓輸電技術是21世紀以來我國電力工業最艱難、最成功的創新實踐之一,扭轉了我國電力工業長期跟隨西方發達國家發展的被動局面,成為又一張亮麗的“中國名片”。

  “世界上唯一將特高壓輸電項目投入商業運營的國家”

  ——搶占世界電網科技制高點,帶來經濟、環境、社會等多重效益

全球首條特高壓長江綜合管廊在江蘇南通貫通

  8月21日9時許,長江北岸,江蘇南通,巨大的“卓越號”盾構機翻卷著泥漿駛出過江隧道。這一刻,1000千伏淮南—南京—上海交流特高壓輸變電工程蘇通GIL(氣體絕緣輸電線路)綜合管廊隧道工程貫通。這也是特高壓工程首次穿越長江隧道。

  自晉東南-南陽-荊門、向家壩-上海兩條特高壓示范工程投運以來,特高壓建設駛入快車道,一項項特高壓工程猶如巨龍縱橫東西南北。“運行電壓最高、輸送能力最強、技術水平最高”的指標一次次被刷新:

  2012年12月,錦屏—蘇南±800千伏特高壓直流輸電工程投入運營;

  2016年7月,錫盟—山東1000千伏特高壓交流輸電工程投入運營;

  2017年9月,錫盟—泰州±800千伏特高壓直流輸電工程投入運營;

  2018年5月31日,總長3000多公里的新疆昌吉至安徽古泉±1100千伏特高壓直流工程全線貫通。整個項目建成后,將是世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術水平最先進的特高壓輸電工程。

  ……

國家電網公司在運在建23項特高壓工程,線路長度達3.3萬公里

  目前,我國是世界上唯一一個將特高壓輸電項目投入商業運營的國家。截至今年9月,國家電網公司已累計建成“八交十直”特高壓工程,在建“四交一直”特高壓工程,在運在建23項特高壓工程,線路長度達到3.3萬公里,變電(換流)容量超過3.3億千伏安(千瓦)。

  “國家電網公司已初步建成了特高壓電網架構,形成全國‘西電東送、北電南供、水火互濟、風光互補’能源互聯網新格局、資源優化配置新平臺,為保證電力可靠供應、推動能源轉型和區域經濟協調發展奠定了堅實基礎。”國家電網公司特高壓建設部副主任王紹武說。

  特高壓電網,“一頭連著西部清潔能源開發利用,一頭連著東中部清潔發展”。

  2014年5月,包括“四交四直”特高壓工程在內的12條重點輸電通道納入國家大氣污染防治行動計劃,并于2017年底全面建成投運,形成了一幅自北向南、自西向東的清潔電能輸送藍圖:新增跨區輸電能力8500萬千瓦,每年可減少燃煤運輸約1.9億噸,減排二氧化碳約3.2億噸、二氧化硫約100萬噸、氮氧化物約94萬噸,為打贏藍天保衛戰做出了重要貢獻。

±800千伏沂南換流站閥廳直流設備驗收(徐可 攝)

  許繼集團研制出世界首套±800千伏直流輸電控制保護系統,完成世界首套±1100千伏控制保護系統開發,總體技術達到國際領先水平;南瑞集團研發的統一潮流控制器達到國際領先水平……依托特高壓工程建設,中國電工裝備制造企業技術水平大幅提升,創新能力顯著增強。

  特高壓不僅在國內遍地開花,還走出了國門。“近年來,國家電網公司先后中標巴西美麗山±800千伏特高壓直流一、二期項目,實現了特高壓輸電技術、標準、裝備、工程總承包和運行管理全產業鏈、全價值鏈輸出,帶動超、特高壓設備出口超過50億人民幣。”國家電網公司國際部黨總支書記于軍說。

巴西美麗山±800千伏特高壓直流一期項目

  據介紹,我國在世界上率先建立了由168項國家標準和行業標準組成的特高壓輸電技術標準體系。同時,成功推動了國際電工委員會(IEC)成立專門的特高壓直流和交流輸電技術委員會(TC115和TC122),秘書處均設在中國,占據了技術和標準制高點,顯著提升了我國在國際電工標準領域的話語權。

  “勇攀電力技術珠穆朗瑪峰”

  ——堅定自信又冷靜清醒,把特高壓這張“金色名片”擦得更亮

  看似尋常最奇崛,成如容易卻艱辛。

  談起中國特高壓輸電技術發展歷程,相關參與者都有著說不完的故事。

  “長期以來,電力工業領域,我們一直是跟在西方發達國家后面亦步亦趨。在特高壓以前,我們國家每一個電壓等級的出現都至少晚了西方國家20年。”陳維江說。

  王紹武講了一個讓他記憶猶新的畫面:“我是2001年參加工作的,當時中國只有一條高壓直流輸電工程,就是±500kV葛洲壩—上海直流工程。這是外國公司參與建設的項目,里面幾乎找不到國產設備,就連換流站里值班人員的椅子、變電站里的馬桶都是國外整裝進來的。”

  從跟著別人、一直落后,到較短時間內研發特高壓成功,并取得成熟的實際運用,靠的是什么?

  “一個是我國能源資源大范圍配置的迫切需要,為發展特高壓注入了強大需求動力。”陳維江說,還有一個關鍵因素,就在于我們國家集中力量辦大事的制度優勢,使政府支持、企業主導、產學研聯合、社會各方廣泛參與的科技創新工作體系高效運轉。“特高壓輸電在國際上沒有成熟適用的經驗可供借鑒,面對巨大的創新壓力和工程挑戰,兩大電網公司集聚電力、機械行業300多家單位的專家和資源,開展產學研協同攻關。”

1000千伏錫盟—山東特高壓輸電線路高空作業(徐可 攝)

  有這樣一個故事。當時研制特高壓變壓器時,參與的兩家企業一開始各自進行技術攻關,分頭研制出了樣品,但是在做試驗時,先后都失敗了。這時產學研協同攻關體系發揮了作用。國家電網公司主導,召集相關企業,聯合國內外專家,一起分析會診,很快找到了問題所在,分析出了原因,然后進行了技術上的改進,最后非常順利地通過了試驗,取得了研制成功。

  研發特高壓,還需要完備的試驗研究體系和嚴謹細致的科學精神,需要敢為人先、堅定自信的精神力量。

  “特高壓電網不是500千伏高壓電網的簡單放大,而是關鍵技術和配套設備質的提升。既面臨高電壓、強電流的電磁與絕緣技術世界級挑戰,又面臨重污穢、高海拔的嚴酷自然環境影響,創新難度極大,一直被喻為輸電領域的‘珠穆朗瑪峰’。”李鵬說,我們敢為人先,非常注重試驗驗證,用科學的態度開展研究。

科研人員在-20℃溫度下進行長串絕緣子覆冰試驗

  2006年8月以來,國家電網公司先后建成特高壓直流試驗基地、特高壓交流試驗基地、特高壓工程力學試驗基地、高海拔試驗基地、國家電網仿真中心、特高壓直流輸電工程成套設計研發(試驗)中心等“四基地兩中心”,用大量科學嚴密的試驗攻克了一個又一個世界性難題。

  以高海拔試驗基地為例,在基地建成之前,國際上對海拔2000米以上的輸電技術研究尚缺乏系統全面的試驗數據。高海拔試驗基地的建立,為海拔4000米及以上輸變電線路、設備外絕緣和電磁環境特性的研究提供了可能,填補了世界特高壓高海拔試驗研究的空白。

  正是在一大批科研專家、電力工作者的艱辛奮斗下,特高壓輸電技術在中國成為現實,一項項特高壓工程崛起在華夏大地,也培育鍛造出難能可貴的特高壓精神:忠誠報國的負責精神、實事求是的科學精神、敢為人先的創新精神、百折不撓的奮斗精神和團結合作的集體主義精神。

電力建設者迎著朝霞上工

  征途漫漫,由中國書寫的特高壓傳奇還在繼續。

  黨的十九大對我國能源轉型與綠色發展作出重大決策部署,強調“推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系。”“瞄準世界科技前沿,強化基礎研究,實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大突破”。

  “在成就面前要始終保持冷靜清醒的頭腦,創新的腳步不能停歇。”陳維江說,下一步我們將繼續推進特高壓輸電技術研究,實現相關設備徹底國產化,不斷提高其可靠性、經濟性、環保性,建設更多符合實際需要的特高壓工程,把特高壓這張“金色名片”擦得更亮。(蘭琳宗)

  相關鏈接:專家訪談:《產學研協同創新,攻關核心技術》

        專題片:《勇攀電力技術珠穆朗瑪峰》

  信息來源:中央紀委國家監委網站

 

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