領先全球的特高壓直流輸電

江蘇省如皋市東陳鎮(zhèn)初級中學 何建春

我們知道，輸電導線是有電阻的，因此電流通過導線會發(fā)熱，這是電流熱效應所帶來的不可回避的現(xiàn)象。但是這個發(fā)熱過程是要耗電的，而且我們的輸電導線并不需要這份“熱情”，那怎么辦？想辦法減少這部分發(fā)熱量唄！科學家們早已從理論上找到了方法，那就是升高輸電線路上的電壓。

高壓直流輸電的意義

人類生產(chǎn)出直流電的時間遠早于交流電，因此直流電是人類最早系統(tǒng)性利用的電能形式。時至今日，大家日常所見的手機、電腦、高鐵均以直流供電。在規(guī)?；a(chǎn)直流電的初期，適用于高壓直流輸電的設備或技術還未成熟，而交流輸電技術在遠距離傳輸上損耗低于直流電，所以在很長一段時間內，甚至是現(xiàn)在，交流輸電發(fā)揮著主導地位。隨著大功率電力電子器件的成熟和相關直流輸電技術的進步，高壓直流輸電技術的優(yōu)勢日漸明顯，特別適合處理我國“發(fā)電廠與用戶距離遙遠”的能源需求現(xiàn)狀。

我國約有80%的能源資源分布在西部與北部，而近70%的電力用戶則集中在中部和東部。這要求我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)跨區(qū)域、遠距離和大規(guī)模電能輸送，將西南水電、西北風電和火電保質保量地送往華北、華中、華東和南方負荷中心，促成“西電東送”和“北電南送”的電能傳輸格局。

我國的高壓直流輸電技術的成就

高壓直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)勢日益突出，我國電力專家們經(jīng)過一次次科研攻關才取得了令世界矚目的成就：1989 年，我國首個高壓直流輸電工程——±500 千伏葛洲壩至上海直流工程投運，輸電距離1046 千米，最大傳輸功率達1 200 兆瓦；2009 年，世界首個特高壓直流輸電工程——±800 千伏云南至廣東直流工程投運，標志著世界進入特高壓直流時代；2014 年，世界容量最大的特高壓直流輸電工程——±800 千伏哈密至鄭州直流工程投運，容量達800 萬千瓦，標志著特高壓直流輸電達到了一個新的高度；2016 年，云南魯西背靠背直流工程投運，百萬千瓦柔性直流單元的電壓和容量均處于世界最高水平。

在舉國上下喜迎新中國成立70 周年之際，國家電網(wǎng)公司建設的全球最牛的輸電線路正式投入運行！請記住它的名字：準東至皖南±1 100 千伏特高壓直流輸電工程。請記住它服務的范圍：起于新疆昌吉州昌吉換流站，止于安徽宣城市古泉換流站，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽六個省區(qū)，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸電距離最遠、技術水平最先進的直流輸電工程。

最牛電線，到底有多牛？這不是普通的電線，它的強大你絕對想象不到！它擁有多項世界冠軍頭銜，每一項都非常強悍。

這是世界上最長的電線！它全長3 324千米，大約12 根這樣的電線就能繞地球赤道一周，可以擔當跨國輸電、甚至跨洲輸電的重任。

這是世界上電壓等級最高的電線！它承載的電壓是1 100 千伏，是普通居民用電電壓220 伏的5 000 倍。

這是世界上輸電容量最大的電線！它的輸送容量是1 200 萬千瓦，可以同時點亮4 億盞30 瓦的電燈；可以滿足我國經(jīng)濟發(fā)達的華東地區(qū)5 000 萬家庭的用電需求；可以同時驅動1 200 列高鐵列車全速運行；輸送1 億度電僅需8 小時20 分鐘；每10 小時輸送的電量即可為我國所有電動汽車充滿電；每年可送電600 億度～850 億度，超過上海全年用電量的一半！

之前國家電網(wǎng)公司已經(jīng)建成了10 條±800 千伏特高壓直流輸電線路，這次為什么要把電壓升級到±1 100 千伏呢？當輸送電力距離提升到3 000 千米及以上時，必須采用±1 100 千伏的輸電技術?！? 100 千伏輸電技術經(jīng)濟輸送距離可達5 000 千米，可以縱貫我國東部和西部。這條特高壓輸電線路的起點和落點間的距離已經(jīng)超過3 000千米。于是，世界最牛電線應運而生。

為什么要建設這么一條電線？因為它具有顯著的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益。它對于促進新疆能源基地開發(fā)，保障華東地區(qū)電力可靠供應，拉動經(jīng)濟增長，實現(xiàn)新疆跨越式發(fā)展和長治久安，落實大氣污染防治行動計劃等具有十分重要的意義，是當之無愧的“大國重器”。工程投運后，具備年送電600 億千瓦時～850 億千瓦時的能力，將有力促進長三角區(qū)域大氣污染防治目標的實現(xiàn)——可以使我國經(jīng)濟重鎮(zhèn)華東地區(qū)每年減少燃煤約3 800 萬噸，減少排放二氧化碳7 000 萬噸、二氧化硫70 萬噸！對實現(xiàn)我國對國際社會做出的碳排放莊嚴承諾具有重要的意義！

走向世界的我國高壓直流輸電技術

目前，中國直流輸電技術電壓等級最高、規(guī)模最大。在過去二十年中，雖然中國周邊國家和地區(qū)的大面積停電事故頻發(fā)，但無一起發(fā)生在中國電網(wǎng)。我國電網(wǎng)安全運行水平已達世界領先水平，同時也為世界造福。

直流輸電保留送、受兩端電網(wǎng)的相對獨立性，適用于大規(guī)模跨國電網(wǎng)互聯(lián)。建設跨國直流輸電系統(tǒng)，可以滿足國家之間大容量、遠距離輸電或功率交換需求，提高電網(wǎng)互濟能力和安全可靠性。以中國南方電網(wǎng)為例，其立足自身獨特的區(qū)位優(yōu)勢，正在積極利用先進的直流輸電等技術，推動實施我國與越南、緬甸、老撾、泰國等周邊國家的電網(wǎng)互聯(lián)互通項目，逐步構建瀾湄國家、孟中印緬經(jīng)濟走廊、東盟國家以及南亞互聯(lián)電網(wǎng)，進而形成開放包容、普惠共享的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)。

當然，在特高壓輸電的道路上，沒有句號，只有逗號！我們的電氣科學家們正在與全世界的同行們一起奮勇前進。