中國這條“高速路”領(lǐng)跑世界

崔赫翾

2022年11月15日，在四川省涼山彝族自治州布拖縣，國家電網(wǎng)白鶴灘至浙江±800千伏特高壓直流輸電工程四川段最后一個架線區(qū)段導(dǎo)線展放順利完成，實現(xiàn)全線貫通，同時，也標志著白浙工程全線貫通。

不久前，白鶴灘—江蘇±800千伏特高壓直流工程竣工投產(chǎn)。作為我國“西電東送”工程的戰(zhàn)略大動脈，這項跨五個省市、全長達2080公里的工程，只需要7毫秒就可以把水電從四川送至江蘇。

7毫秒運送電力速度背后，正是中國領(lǐng)跑世界的特高壓技術(shù)。每年數(shù)萬億千瓦時的電能通過長度超過4.8萬公里的特高壓輸電線路，跨越祖國山河湖海，送往經(jīng)濟發(fā)展的第一線。

一根樹枝引發(fā)的巨額損失

2003年8月，正值美國用電高峰期，一根高壓電纜觸到樹枝導(dǎo)致俄亥俄州一家發(fā)電廠停擺，這場看起來不起眼的短路事件引發(fā)了蝴蝶效應(yīng)——以北美五大湖為中心的地區(qū)發(fā)生大停電事故，5000萬人突然陷入一片黑暗，甚至加拿大的安大略、新英格蘭部分地區(qū)也被波及。

一根樹枝引發(fā)高達300億美元損失的背后，是美國的電力需求量增長與電力傳輸能力的不匹配，老化的線路、滯后的電網(wǎng)建設(shè)，都是大停電的深層誘因。不僅是美國，當時在法國、俄羅斯、中國等國家，輸電技術(shù)發(fā)展及電網(wǎng)建設(shè)都是難題。

中國作為制造業(yè)大國，要發(fā)展實體經(jīng)濟，能源的飯碗必須端在自己手里。而現(xiàn)實是，全國三分之二的煤炭資源都集中在陜西、山西和內(nèi)蒙古三省區(qū)，80%的水電資源集中在西南地區(qū)，光伏、風(fēng)能資源則主要集中在西北、內(nèi)蒙古等地。與之對應(yīng)的是，我國70%以上的能源消費集中在東中部地區(qū)。

大規(guī)模、長距離、損耗高的能源運輸絕不是一件容易的事情。電力發(fā)展方式問題的實質(zhì)，是對電網(wǎng)功能定位認識不到位，電網(wǎng)長期投入不足，發(fā)展滯后，優(yōu)化能源資源配置的能力不足。

早在1986年7月，武漢高壓研究所（現(xiàn)為中國電力科學(xué)研究院武漢分院）的專家王鳳鳴和張一新，就在其論文《在煤炭基地集中布廠采用特高壓線路輸電是解決煤炭運輸困難的一條重要途徑》中建議發(fā)展特高壓電網(wǎng)。這一年，中國開始了“特高壓交流輸電前期研究”項目。

前無古人的建設(shè)

為什么一定要發(fā)展特高壓技術(shù)？

先從我國電壓等級說起。在我國，電壓等級一共分為安全電壓、低壓、高壓、超高壓、特高壓五種。

特高壓電網(wǎng)指的是±800千伏及以上的直流電網(wǎng)和1000千伏及以上交流電網(wǎng)。與普通線路相比，特高壓輸電線路輸送容量更大、輸電效率更高、運行損耗更小、輸送距離更遠，可以達到2000公里甚至3000公里以上，能覆蓋我國所有的大型能源基地和用電負荷中心。

與±500千伏超高壓直流輸電相比，±800千伏、±1100千伏特高壓直流輸電距離分別增加了2-3倍、5-6倍，輸電容量分別提高了2-3倍、4-5倍，輸電損耗不到1/2、1/4，單位容量走廊寬度僅為65%、55%，單位造價只需65%、40%。

在輸電技術(shù)上，中國基本屬于白手起家。不僅如此，特高壓技術(shù)在國際上沒有成熟方法可以借鑒，也沒有現(xiàn)成的工具可以使用，甚至連現(xiàn)場作業(yè)的行業(yè)標準規(guī)范也沒有。

上世紀80年代，蘇聯(lián)建成了1150千伏特高壓交流輸電線路，意大利和日本也先后建成了特高壓試驗工程。不過，蘇聯(lián)解體后，電力需求明顯缺乏，導(dǎo)致特高壓線路僅僅運行數(shù)年就降壓至500千伏運行。美國、日本、意大利都曾經(jīng)研究、開發(fā)過特高壓輸電技術(shù)，但由于種種原因都停滯或暫緩，甚至降低了輸電壓等級。

前無古人，又白手起家，中國工程院院士李立浧后來表示：“不能因為國外沒有我們就不做，因為這是我們國家需要的。”

2005年，國務(wù)院正式將特高壓列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》。2006年，特高壓成套設(shè)備研制列入《關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》。這一年8月，1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程獲得國家核準。

不斷刷新世界紀錄

作為特高壓輸電工程核心裝備的特高壓變壓器和特高壓換流閥，因研發(fā)難度巨大，被譽為“珠穆朗瑪峰上的皇冠”。為了摘得這頂“皇冠”，國家電網(wǎng)公司集合了300多家單位的上千名科研技術(shù)專家，潛心研發(fā)了十年之久。

2009年1月6日，我國首個特高壓工程——1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程建成投運，它是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的交流輸電工程，同時是世界上運行電壓最高、技術(shù)水平最先進的交流輸電工程。

通過1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程的建設(shè)，我國全面掌握了特高壓核心技術(shù)和全套設(shè)備制造能力，研制成功了特高壓串補、大容量特高壓開關(guān)、雙柱特高壓變壓器等代表世界最高水平的特高壓交流新設(shè)備，刷新了主要輸變電設(shè)備的世界紀錄，形成了一系列國際標準和國家標準，驗證了發(fā)展特高壓的可行性、安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性，實現(xiàn)了“中國創(chuàng)造”和“中國引領(lǐng)”。

2011年，特高壓技術(shù)納入“十二五”規(guī)劃，特高壓建設(shè)開啟了快進模式。到2013年，建設(shè)成三橫三縱特高壓骨干網(wǎng)架和13項直流輸電工程，形成大規(guī)?！拔麟姈|送”“北電南送”格局。2014至2016年，國家能源局提出加快推進大氣污染防治行動計劃12條重點輸電通道的建設(shè)，推進9條特高壓線路建設(shè)。2018年8月，國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進一批輸變電重點工程規(guī)劃建設(shè)》，作為“新基建”投資托底經(jīng)濟，特高壓建設(shè)提速。

截至2020年底，中國已經(jīng)建成了“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?！笆奈濉逼陂g，國網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)特高壓線路“24交14直”，涉及線路3萬余公里，變電換流容量3.4億千伏安，總投資3800億元。

迄今為止，中國不僅是世界唯一實現(xiàn)特高壓大規(guī)模商業(yè)運營的國家，也在這個領(lǐng)域全方位實現(xiàn)了“中國引領(lǐng)”，成為了制定標準的國家。目前在特高壓技術(shù)領(lǐng)域，中國牽頭制定了國際范圍內(nèi)公用的特高壓輸電線路標準，且擁有全部專利使用權(quán)。這意味著，其他國家就算是研發(fā)出了國產(chǎn)技術(shù)，也必須遵守中國的標準，才被允許在國際上出售。