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    特高壓:走向世界的能源“金名片”

    中國能源報發布時間:2021-06-11 10:41:10

    從萬米高空俯瞰大地,山中鐵塔是云的起點、路的終點,飛架的銀線橫亙崇山峻嶺、蜿蜒大江南北。這是特高壓電網將清潔電能源源不斷地送向四面八方,為神州大地帶去光明與溫暖。

    從云南的金沙江畔到深圳的珠江口,最快、最忙的“高速”路線是哪一條?既不是飛機航道,也不是高鐵線路,而是西電東送工程搭建起的電力高速路——不到1秒鐘,來自云南的清潔電力,就通過特高壓電網抵達廣東用戶的桌上案頭。

    截至2020年底,我國已建成“14交16直”、在建“2交3直”共35個特高壓工程,在運在建特高壓線路總長度4.8萬公里,比繞地球赤道一圈還長。

    改革開放前,我國電網的最高電壓等級僅為330千伏,如今,我國已擁有世界上電壓等級最高的±1100千伏直流輸電和1000千伏特高壓交流輸電線路。短短十余年,我國特高壓技術從“沒有路”到“蹚出路”、從“跟隨跑”到“領頭跑”、從“引進來”到“走出去”,改變了中國的能源版圖,也改寫了世界的輸變電技術格局。

    從“沒有路”到“蹚出路”

    在北京,故宮上演的燈光秀,離不開張北的風電光伏;在上海,外灘的流光溢彩,來源于四川大涼山的電力;在廣州,“小蠻腰”電視塔的霓虹靠云貴高原的水電點亮……

    展開中國的資源地圖,可以發現,煤炭、風能、太陽能、水能“深藏”于中國西部,而用電負荷中心遠在幾千公里外的中部和東部。

    僅僅在20年前,解決發電用電區域不平衡、用電供需緊張最簡單、最安全的方式仍是拉閘限電。如今,伴隨特高壓成為契合我國資源稟賦的“超級快遞”,電力的跨區域、大容量、遠距離傳輸成為可能。

    目前,僅在國家電網經營區,每年4500多億度電通過34640公里的特高壓線路,從遙遠的大西北、大西南,跨越中國地理三級階梯,自西向東,源源注入經濟中心,支撐著都市里的璀璨燈光、工廠里的飛轉馬達、千家萬戶的日常起居。

    從能源中心到負荷中心,汩汩流動的電力像新鮮血液為經濟發展提供著澎湃動力。正是通過特高壓這一動脈,使西電東送更有效率、更加順暢。

    特高壓是指直流±800千伏和交流1000千伏以上的電壓等級。2006年國務院印發的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》第一次把特高壓技術寫入國家文件,特高壓列為國家重點扶持的20項科技發展項目之一。

    從2009年我國第一條特高壓——晉東南-荊門1000千伏交流特高壓項目正式投入運行至今,特高壓解決了中國能源資源和負荷逆向分布的困局,實現了能源跨區域大范圍的調配。

    國網數據顯示,±800千伏直流工程輸送容量是±500千伏直流工程的2-3倍,經濟輸送距離提高到2-2.5倍。2020年,在運特高壓輸送能力達7340萬千瓦,同比提高740萬千瓦;利用小時數同比提高310小時。

    特高壓工程不僅傳遞著光明,還播撒著希望。

    四川大涼山曾是全國最貧困的地區之一,從紅軍長征時的彝海結盟到今日的西電東送,希望的火種薪火相傳。正是搭上了電力高速路,促使這里加快走上脫貧致富路。

    從“跟隨跑”到“領頭跑”

    特高壓工程的探索之路,既是一條服務經濟的動力之路,更是一條技術自主化的創新之路。在破解中國能源負荷逆向分布困局的同時,也帶動了整個輸變電設備制造、技術研發產業鏈的形成,打造出中國標準,獲得了全球標準話語權。

    回溯1989年,中國投運的第一條±500千伏直流輸電線路——葛洲壩至上海的葛滬直流線路的裝備和技術全套購買自外資企業。彼時,我國500千伏交直流電網的設備制造磕磕絆絆,從變壓器、高壓開關、避雷器、充油電纜到絕緣器材、電纜接頭,與輸變電有關的設備制造技術都需引進。超高壓設備尚且如此,特高壓技術裝備更是想都不敢想的禁區。

    “特高壓設備是國際電工設備制造領域的珠穆朗瑪峰?!睒I內人士感慨地說。經驗表明,特高壓設備大都達到了設計和制造的極限,常規設備的制造、運行經驗不能確保對特高壓設備特性的精確把握,存在風險。

    上世紀60至90年代,前蘇聯和日本等國先后開展了相關前期試驗研究,建設了試驗站和試驗工程,具有一定技術儲備,但由于沒有在運行的特高壓工程,沒有形成特高壓設備的商業化供貨能力,也沒有特高壓技術標準和規范。

    在這種情況下,以特高壓工程建設為依托,我國企業全面主導設備研制全過程,充分調用各種資源和力量,組成由專家委員會和科研、設計、制造、試驗、建設、運行單位以及高校組成的常態設備研制工作體系,打破業主與廠家、廠家與廠家之間的技術壁壘,集中力量進行開放式創新。如今,與特高壓相關的變壓器、開關、絕緣等關鍵設備均實行了國產化率100%。

    柔性直流換流閥被稱為特高壓直流工程的“心臟”,研發難度極高,目前這顆國產“心臟”已在昆柳龍直流特高壓工程龍門換流站穩定“跳動”。

    “在西電東送工程和特高壓項目的帶動下,中國輸變電產業鏈蓬勃發展。特變電工從一家瀕臨倒閉的街道小廠,發展成為輸變電制造行業的龍頭企業?!碧刈冸姽す煞萦邢薰鞠嚓P負責人說。

    “在建的白鶴灘—江蘇工程是'十四五'開局建設的首個特高壓工程?!眹W直流公司項目經理鄒軍峰接受記者采訪時表示,“我們在工程建設中強化了科技創新,在世界上將首次研發柔直+常規的混合級聯特高壓直流輸電技術,研發應用能夠快速實現毫秒級能量平衡的可控自恢復消能裝置,將特高壓直流饋入由依賴電網轉變為支撐電網,緩解華東電網火電機組減少導致的電壓穩定壓力,大幅提升華東電網受電能力?!?/p>

    如今,我國是唯一能自主研發特高壓全套設備的國家,也是全球唯一掌握特高壓技術以及商業化運營的國家,其安全穩定性得以驗證,從未發生過類似于歐美電網大面積停電的事故。

    從“引進來”到“走出去”

    從超高壓技術設備的“引進來”,到特高壓技術裝備標準的“走出去”,這一“進”一“出”,見證了我國輸變電技術的變遷。

    梳理特高壓發展脈絡,僅十幾年,我國特高壓工程建設就具備了世界最高水平,創造了一批世界紀錄。去年底剛投產的南方電網±800千伏昆柳龍直流工程是全球第一條特高壓柔性直流工程,創造了世界上容量最大的特高壓多端直流輸電工程、首個特高壓多端混合直流工程、首個特高壓柔性直流換流站工程、首個具備架空線路直流故障自清除能力的柔性直流輸電工程等19項電力技術領域的世界紀錄,每一項都是輸電技術領域“無人區”的重要突破。

    通過發展特高壓,我國裝備制造技術水平和輸變電技術水平實現了由“中國制造”到“中國創造”的跨越。由168項國家標準和行業標準組成的特高壓輸電技術標準,讓我國在國際電工標準領域話語權顯著提升,由此成立的國際特高壓直流和交流輸電技術委員會秘書處也設在中國。

    目前,特高壓帶動中國技術、裝備、工程走出去,成為能源領域“出?!钡囊粡垺敖鹈?。國家電網首個在國外獨立投資、建設和運行的特高壓工程——巴西美麗山水電±800千伏特高壓直流,解決了長期困擾巴西的遠距離能源輸送難題。

    技術沒有止境,創新沒有終點?!拔覀冊诮ㄔO中積極響應國家新基建、數字化的要求,探索智慧化管控手段。布拖換流站智慧工地是迄今為止功能最全、覆蓋面最廣的換流站智慧工地系統,它包含了人員車輛管理、信息采集反饋、安全監管、質量監測、環境監測以及BIM三維數字交底等多種功能,在全站設置高清攝像頭,能夠做到全天候實時監測?!卑Q灘—江蘇±800千伏特高壓直流輸電工程布拖換流站智慧工地控制指揮中心項目副經理王雪野說。

    啟航新征程?!皹嫿ㄒ孕履茉礊橹黧w的新型電力系統”的號角已經吹響,特高壓正在擔起新的歷史使命。

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