中國(guó)特高壓輸電技術(shù)的出現(xiàn)，使“煤從空中走、電送全中國(guó)”成為現(xiàn)實(shí)，使“以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來(lái)、來(lái)的是清潔電”成為中國(guó)能源和電力發(fā)展的新常態(tài)，為構(gòu)建“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”、落實(shí)國(guó)家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略提供了強(qiáng)大基礎(chǔ)支撐——
特高壓：打造電力輸送“超級(jí)動(dòng)脈”
特殊的時(shí)間點(diǎn)，標(biāo)識(shí)著世界電力工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑。電壓等級(jí)的每一次躍升，見(jiàn)證電網(wǎng)發(fā)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(guó)將220千伏電壓提高到275千伏，人類社會(huì)第一次出現(xiàn)了超高壓線路；
1959年，前蘇聯(lián)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(jì)70年代起，美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本等國(guó)家開(kāi)始研究特高壓輸電技術(shù)，前蘇聯(lián)還建成了一段1150千伏的特高壓試驗(yàn)線路；
2009年，世界上第一條1000千伏晉東南－南陽(yáng)－荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入商業(yè)運(yùn)行。這次領(lǐng)先世界的是中國(guó)！
截至目前，我國(guó)已累計(jì)建成20多項(xiàng)特高壓工程，單回輸電能力最高達(dá)1000萬(wàn)千瓦，輸送距離達(dá)2400公里，刷新世界電網(wǎng)技術(shù)新紀(jì)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(guó)成為世界首個(gè)，也是唯一一個(gè)成功掌握并實(shí)際應(yīng)用特高壓這項(xiàng)尖端技術(shù)的國(guó)家，不僅全面突破了特高壓技術(shù)，率先建立了完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，而且自主研制成功了全套特高壓設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。”國(guó)家電網(wǎng)公司黨組書記、董事長(zhǎng)舒印彪說(shuō)。
“電從遠(yuǎn)方來(lái)，來(lái)的是清潔電”
——特高壓破解我國(guó)能源資源與電力負(fù)荷分布極不平衡的現(xiàn)實(shí)難題
打開(kāi)中國(guó)地圖，不難發(fā)現(xiàn)，能源資源與生產(chǎn)力布局呈逆向分布，是我們國(guó)家的一大現(xiàn)實(shí)國(guó)情。
我國(guó)能源資源與電力負(fù)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(fèi)集中在東部、中部。在一段時(shí)期內(nèi)，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(fèi)掉，另一頭是東中部經(jīng)濟(jì)大省電不夠用。”國(guó)家電網(wǎng)公司副總工程師、中國(guó)科學(xué)院院士陳維江向我們介紹。
據(jù)測(cè)算，有多達(dá)2．7億千瓦電力需要跨越2000多公里輸送至電力負(fù)荷中心，而已有500千伏輸電技術(shù)面臨輸電能力不足、損耗高、走廊資源稀缺等一系列突出問(wèn)題，無(wú)法滿足高效送出的要求。
基于這個(gè)國(guó)情，發(fā)展特高壓這一更先進(jìn)的輸電技術(shù)成為破解難題的必由之路。
早在2004年，國(guó)家電網(wǎng)公司就聯(lián)合科研院所、高校、設(shè)備制造等160多家單位協(xié)同攻關(guān)，開(kāi)展309項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)研究，連續(xù)攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、電磁環(huán)境、設(shè)備研制、試驗(yàn)技術(shù)等世界級(jí)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(guó)際領(lǐng)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(tǒng)集成、大電網(wǎng)運(yùn)行控制等技術(shù)，研制成功了全套特高壓設(shè)備，建立起完整的特高壓輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。
那么，研發(fā)出來(lái)的特高壓輸電技術(shù)，“特”在哪兒呢？
在采訪中，國(guó)家電網(wǎng)公司專家解答說(shuō)：輸電網(wǎng)電壓等級(jí)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?shù)木嚯x特遠(yuǎn)。
“與傳統(tǒng)輸電技術(shù)相比，特高壓輸電技術(shù)的輸送容量最高提升3倍，輸送距離最高提升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(jià)降低28％。可以更安全、更高效、更環(huán)保地配置能源。”中國(guó)電科院高電壓研究所所長(zhǎng)李鵬說(shuō)。
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(gè)大家經(jīng)常問(wèn)到的問(wèn)題是，特高壓交流輸電技術(shù)和特高壓直流輸電技術(shù)有什么不一樣？
“特高壓直流好比直達(dá)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(dá)目的地，在中途也有出口、能‘停’”。專家解答，交流與直流從來(lái)都是配合使用、相互補(bǔ)充的。交流輸電具有輸電和組網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)，主要以中間落點(diǎn)的兩端工程為主，可點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、大功率、遠(yuǎn)距離直接將電力送往負(fù)荷中心。
2008年底，1000千伏晉東南－南陽(yáng)－荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程建成，并于次年1月6日投入商業(yè)運(yùn)行。這是世界上首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)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(yùn)行，標(biāo)志著國(guó)家電網(wǎng)全面進(jìn)入特高壓交直流混合電網(wǎng)時(shí)代。
兩條特高壓工程線路投運(yùn)以來(lái)一直保持穩(wěn)定運(yùn)行，全面驗(yàn)證了特高壓輸電的技術(shù)可行性、設(shè)備可靠性、系統(tǒng)安全性和環(huán)境友好性。
國(guó)家對(duì)工程作出了高度評(píng)價(jià)。“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設(shè)計(jì)及工程應(yīng)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(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。
“榮獲兩個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，是鼓勵(lì)更是激勵(lì)。”舒印彪表示，發(fā)展特高壓輸電技術(shù)是21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)電力工業(yè)最艱難、最成功的創(chuàng)新實(shí)踐之一，扭轉(zhuǎn)了我國(guó)電力工業(yè)長(zhǎng)期跟隨西方發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展的被動(dòng)局面，成為又一張亮麗的“中國(guó)名片”。
“世界上唯一將特高壓輸電項(xiàng)目投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)家”
——搶占世界電網(wǎng)科技制高點(diǎn)，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)等多重效益
全球首條特高壓長(zhǎng)江綜合管廊在江蘇南通貫通
8月21日9時(shí)許，長(zhǎng)江北岸，江蘇南通，巨大的“卓越號(hào)”盾構(gòu)機(jī)翻卷著泥漿駛出過(guò)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(zhǎng)江隧道。
自晉東南－南陽(yáng)－荊門、向家壩－上海兩條特高壓示范工程投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，特高壓建設(shè)駛?cè)肟燔嚨溃豁?xiàng)項(xiàng)特高壓工程猶如巨龍縱橫東西南北。“運(yùn)行電壓最高、輸送能力最強(qiáng)、技術(shù)水平最高”的指標(biāo)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(yùn)營(yíng)；
2016年7月，錫盟—山東1000千伏特高壓交流輸電工程投入運(yùn)營(yíng)；
2017年9月，錫盟—泰州±800千伏特高壓直流輸電工程投入運(yùn)營(yíng)；
2018年5月31日，總長(zhǎng)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(gè)項(xiàng)目建成后，將是世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程。
……
國(guó)家電網(wǎng)公司在運(yùn)在建23項(xiàng)特高壓工程，線路長(zhǎng)度達(dá)3.3萬(wàn)公里
目前，我國(guó)是世界上唯一一個(gè)將特高壓輸電項(xiàng)目投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)家。截至今年9月，國(guó)家電網(wǎng)公司已累計(jì)建成“八交十直”特高壓工程，在建“四交一直”特高壓工程，在運(yùn)在建23項(xiàng)特高壓工程，線路長(zhǎng)度達(dá)到3。3萬(wàn)公里，變電（換流）容量超過(guò)3。3億千伏安（千瓦）。
“國(guó)家電網(wǎng)公司已初步建成了特高壓電網(wǎng)架構(gòu)，形成全國(guó)‘西電東送、北電南供、水火互濟(jì)、風(fēng)光互補(bǔ)’能源互聯(lián)網(wǎng)新格局、資源優(yōu)化配置新平臺(tái)，為保證電力可靠供應(yīng)、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓建設(shè)部副主任王紹武說(shuō)。
特高壓電網(wǎng)，“一頭連著西部清潔能源開(kāi)發(fā)利用，一頭連著東中部清潔發(fā)展”。
2014年5月，包括“四交四直”特高壓工程在內(nèi)的12條重點(diǎn)輸電通道納入國(guó)家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃，并于2017年底全面建成投運(yùn)，形成了一幅自北向南、自西向東的清潔電能輸送藍(lán)圖：新增跨區(qū)輸電能力8500萬(wàn)千瓦，每年可減少燃煤運(yùn)輸約1.9億噸，減排二氧化碳約3.2億噸、二氧化硫約100萬(wàn)噸、氮氧化物約94萬(wàn)噸，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)做出了重要貢獻(xiàn)。
±800千伏沂南換流站閥廳直流設(shè)備驗(yàn)收（徐可 攝）
許繼集團(tuán)研制出世界首套±800千伏直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)，完成世界首套±1100千伏控制保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；南瑞集團(tuán)研發(fā)的統(tǒng)一潮流控制器達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平……依托特高壓工程建設(shè)，中國(guó)電工裝備制造企業(yè)技術(shù)水平大幅提升，創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)。
特高壓不僅在國(guó)內(nèi)遍地開(kāi)花，還走出了國(guó)門。“近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司先后中標(biāo)巴西美麗山±800千伏特高壓直流一、二期項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了特高壓輸電技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、裝備、工程總承包和運(yùn)行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈輸出，帶動(dòng)超、特高壓設(shè)備出口超過(guò)50億人民幣。”國(guó)家電網(wǎng)公司國(guó)際部黨總支書記于軍說(shuō)。
巴西美麗山±800千伏特高壓直流一期項(xiàng)目
據(jù)介紹，我國(guó)在世界上率先建立了由168項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成的特高壓輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。同時(shí)，成功推動(dòng)了國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）成立專門的特高壓直流和交流輸電技術(shù)委員會(huì)（TC115和TC122），秘書處均設(shè)在中國(guó)，占據(jù)了技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)制高點(diǎn)，顯著提升了我國(guó)在國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)。
“勇攀電力技術(shù)珠穆朗瑪峰”
——堅(jiān)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(guó)特高壓輸電技術(shù)發(fā)展歷程，相關(guān)參與者都有著說(shuō)不完的故事。
“長(zhǎng)期以來(lái)，電力工業(yè)領(lǐng)域，我們一直是跟在西方發(fā)達(dá)國(guó)家后面亦步亦趨。在特高壓以前，我們國(guó)家每一個(gè)電壓等級(jí)的出現(xiàn)都至少晚了西方國(guó)家20年。”陳維江說(shuō)。
王紹武講了一個(gè)讓他記憶猶新的畫面：“我是2001年參加工作的，當(dāng)時(shí)中國(guó)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(guó)公司參與建設(shè)的項(xiàng)目，里面幾乎找不到國(guó)產(chǎn)的設(shè)備，就連換流站里值班人員的椅子、變電站里的馬桶都是國(guó)外整裝進(jìn)來(lái)的。”
從跟著別人、一直落后，到較短時(shí)間內(nèi)研發(fā)特高壓成功，并取得成熟的實(shí)際運(yùn)用，靠的是什么？
“一個(gè)是我國(guó)能源資源大范圍配置的迫切需要，為發(fā)展特高壓注入了強(qiáng)大需求動(dòng)力。”陳維江說(shuō)，還有一個(gè)關(guān)鍵因素，就在于我們國(guó)家集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，使政府支持、企業(yè)主導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合、社會(huì)各方廣泛參與的科技創(chuàng)新工作體系高效運(yùn)轉(zhuǎn)。“特高壓輸電在國(guó)際上沒(méi)有成熟適用的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，面對(duì)巨大的創(chuàng)新壓力和工程挑戰(zhàn)，兩大電網(wǎng)公司集聚電力、機(jī)械行業(yè)300多家單位的專家和資源，開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)。”
1000千伏錫盟—山東特高壓輸電線路高空作業(yè)（徐可 攝）
有這樣一個(gè)故事。當(dāng)時(shí)研制特高壓變壓器時(shí)，參與的兩家企業(yè)一開(kāi)始各自進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，分頭研制出了樣品，但是在做試驗(yàn)時(shí)，先后都失敗了。這時(shí)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)體系發(fā)揮了作用。國(guó)家電網(wǎng)公司主導(dǎo)，召集相關(guān)企業(yè)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外專家，一起分析會(huì)診，很快找到了問(wèn)題所在，分析出了原因，然后進(jìn)行了技術(shù)上的改進(jìn)，最后非常順利地通過(guò)了試驗(yàn)，取得了研制成功。
研發(fā)特高壓，還需要完備的試驗(yàn)研究體系和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)精神，需要敢為人先、堅(jiān)定自信的精神力量。
“特高壓電網(wǎng)不是500千伏高壓電網(wǎng)的簡(jiǎn)單放大，而是關(guān)鍵技術(shù)和配套設(shè)備質(zhì)的提升。既面臨高電壓、強(qiáng)電流的電磁與絕緣技術(shù)世界級(jí)挑戰(zhàn)，又面臨重污穢、高海拔的嚴(yán)酷自然環(huán)境影響，創(chuàng)新難度極大，一直被喻為輸電領(lǐng)域的‘珠穆朗瑪峰’。”李鵬說(shuō)，我們敢為人先，非常注重試驗(yàn)驗(yàn)證，用科學(xué)的態(tài)度開(kāi)展研究。
科研人員在－20℃溫度下進(jìn)行長(zhǎng)串絕緣子覆冰試驗(yàn)
2006年8月以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司先后建成特高壓直流試驗(yàn)基地、特高壓交流試驗(yàn)基地、特高壓工程力學(xué)試驗(yàn)基地、高海拔試驗(yàn)基地、國(guó)家電網(wǎng)仿真中心、特高壓直流輸電工程成套設(shè)計(jì)研發(fā)（試驗(yàn)）中心等“四基地兩中心”，用大量科學(xué)嚴(yán)密的試驗(yàn)攻克了一個(gè)又一個(gè)世界性難題。
以高海拔試驗(yàn)基地為例，在基地建成之前，國(guó)際上對(duì)海拔2000米以上的輸電技術(shù)研究尚缺乏系統(tǒng)全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。高海拔試驗(yàn)基地的建立，為海拔4000米及以上輸變電線路、設(shè)備外絕緣和電磁環(huán)境特性的研究提供了可能，填補(bǔ)了世界特高壓高海拔試驗(yàn)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(shù)在中國(guó)成為現(xiàn)實(shí)，一項(xiàng)項(xiàng)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(chéng)報(bào)國(guó)的負(fù)責(zé)精神、實(shí)事求是的科學(xué)精神、敢為人先的創(chuàng)新精神、百折不撓的奮斗精神和團(tuán)結(jié)合作的集體主義精神。
電力建設(shè)者迎著朝霞上工
征途漫漫，由中國(guó)書寫的特高壓傳奇還在繼續(xù)。
黨的十九大對(duì)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型與綠色發(fā)展作出重大決策部署，強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。”“瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破”。
“在成就面前要始終保持冷靜清醒的頭腦，創(chuàng)新的腳步不能停歇。”陳維江說(shuō)，下一步我們將繼續(xù)推進(jìn)特高壓輸電技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備徹底國(guó)產(chǎn)化，不斷提高其可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，建設(shè)更多符合實(shí)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）