中國特高壓輸電技術(shù)的出現(xiàn)，使“煤從空中走、電送全中國”成為現(xiàn)實，使“以電代煤、以電代油、電從遠方來、來的是清潔電”成為中國能源和電力發(fā)展的新常態(tài)，為構(gòu)建“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”、落實國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略提供了強大基礎(chǔ)支撐——
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(yè)發(fā)展史上的重要里程碑。電壓等級的每一次躍升，見證電網(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，美國將220千伏電壓提高到275千伏，人類社會第一次出現(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70年代起，美國、前蘇聯(lián)、日本等國家開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(yè)運行。這次領(lǐng)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，刷新世界電網(wǎng)技術(shù)新紀錄。20180930_085045_000.jpg
±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(shù)的國家，不僅全面突破了特高壓技術(shù)，率先建立了完整的技術(shù)標準體系，而且自主研制成功了全套特高壓設(shè)備，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。”國家電網(wǎng)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(xiàn)實難題
打開中國地圖，不難發(fā)現(xiàn)，能源資源與生產(chǎn)力布局呈逆向分布，是我們國家的一大現(xiàn)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(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、白白浪費掉，另一頭是東中部經(jīng)濟大省電不夠用。”國家電網(wǎng)公司副總工程師、中國科學院院士陳維江向我們介紹。
據(jù)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題，無法滿足高效送出的要求。
基于這個國情，發(fā)展特高壓這一更先進的輸電技術(shù)成為破解難題的必由之路。
早在2004年，國家電網(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)，開展309項重大關(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、試驗技術(shù)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(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)標準體系。
那么，研發(fā)出來的特高壓輸電技術(shù)，“特”在哪兒呢？
在采訪中，國家電網(wǎng)公司專家解答說：輸電網(wǎng)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?shù)木嚯x特遠。
“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%，單位容量造價降低28%。可以更安全、更高效、更環(huán)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(jīng)常問到的問題是，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(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(yè)運行。這是世界上首個實現(xiàn)商業(yè)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(wǎng)全面進入特高壓交直流混合電網(wǎng)時代。
兩條特高壓工程線路投運以來一直保持穩(wěn)定運行，全面驗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。
國家對工程作出了高度評價。“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設(shè)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(shù)進步獎特等獎。
“榮獲兩個國家科學技術(shù)進步獎特等獎，是鼓勵更是激勵。”舒印彪表示，發(fā)展特高壓輸電技術(shù)是21世紀以來我國電力工業(yè)最艱難、最成功的創(chuàng)新實踐之一，扭轉(zhuǎn)了我國電力工業(yè)長期跟隨西方發(fā)達國家發(fā)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(yè)運營的國家”
——搶占世界電網(wǎng)科技制高點，帶來經(jīng)濟、環(huán)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(gòu)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入運營以來，特高壓建設(shè)駛?cè)肟燔嚨溃豁楉椞馗邏汗こ酞q如巨龍縱橫東西南北。“運行電壓最高、輸送能力最強、技術(shù)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(shù)水平最先進的特高壓輸電工程。
……
國家電網(wǎng)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(yè)運營的國家。截至今年9月，國家電網(wǎng)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(wǎng)公司已初步建成了特高壓電網(wǎng)架構(gòu)，形成全國‘西電東送、北電南供、水火互濟、風光互補’能源互聯(lián)網(wǎng)新格局、資源優(yōu)化配置新平臺，為保證電力可靠供應、推動能源轉(zhuǎn)型和區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。”國家電網(wǎng)公司特高壓建設(shè)部副主任王紹武說。
特高壓電網(wǎng)，“一頭連著西部清潔能源開發(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(qū)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(wèi)戰(zhàn)做出了重要貢獻。
±800千伏沂南換流站閥廳直流設(shè)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(tǒng)，完成世界首套±1100千伏控制保護系統(tǒng)開發(fā)，總體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平；南瑞集團研發(fā)的統(tǒng)一潮流控制器達到國際領(lǐng)先水平……依托特高壓工程建設(shè)，中國電工裝備制造企業(yè)技術(shù)水平大幅提升，創(chuàng)新能力顯著增強。
特高壓不僅在國內(nèi)遍地開花，還走出了國門。“近年來，國家電網(wǎng)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(xiàn)了特高壓輸電技術(shù)、標準、裝備、工程總承包和運行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈輸出，帶動超、特高壓設(shè)備出口超過50億人民幣。”國家電網(wǎng)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(jù)介紹，我國在世界上率先建立了由168項國家標準和行業(yè)標準組成的特高壓輸電技術(shù)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(shù)委員會（TC115和TC122），秘書處均設(shè)在中國，占據(jù)了技術(shù)和標準制高點，顯著提升了我國在國際電工標準領(lǐng)域的話語權(quán)。
“勇攀電力技術(shù)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(shù)發(fā)展歷程，相關(guān)參與者都有著說不完的故事。
“長期以來，電力工業(yè)領(lǐng)域，我們一直是跟在西方發(fā)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(xiàn)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(shè)的項目，里面幾乎找不到國產(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外整裝進來的。”
從跟著別人、一直落后，到較短時間內(nèi)研發(fā)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(fā)展特高壓注入了強大需求動力。”陳維江說，還有一個關(guān)鍵因素，就在于我們國家集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，使政府支持、企業(yè)主導、產(chǎn)學研聯(lián)合、社會各方廣泛參與的科技創(chuàng)新工作體系高效運轉(zhuǎn)。“特高壓輸電在國際上沒有成熟適用的經(jīng)驗可供借鑒，面對巨大的創(chuàng)新壓力和工程挑戰(zhàn)，兩大電網(wǎng)公司集聚電力、機械行業(yè)300多家單位的專家和資源，開展產(chǎn)學研協(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）
有這樣一個故事。當時研制特高壓變壓器時，參與的兩家企業(yè)一開始各自進行技術(shù)攻關(guān)，分頭研制出了樣品，但是在做試驗時，先后都失敗了。這時產(chǎn)學研協(xié)同攻關(guān)體系發(fā)揮了作用。國家電網(wǎng)公司主導，召集相關(guān)企業(yè)，聯(lián)合國內(nèi)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(shù)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(fā)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(wǎng)不是500千伏高壓電網(wǎng)的簡單放大，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、強電流的電磁與絕緣技術(shù)世界級挑戰(zhàn)，又面臨重污穢、高海拔的嚴酷自然環(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，我們敢為人先，非常注重試驗驗證，用科學的態(tài)度開展研究。
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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(wǎng)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(wǎng)仿真中心、特高壓直流輸電工程成套設(shè)計研發(fā)（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(shù)研究尚缺乏系統(tǒng)全面的試驗數(shù)據(jù)。高海拔試驗基地的建立，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(shù)在中國成為現(xiàn)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(chuàng)新精神、百折不撓的奮斗精神和團結(jié)合作的集體主義精神。
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電力建設(shè)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(xù)。
黨的十九大對我國能源轉(zhuǎn)型與綠色發(fā)展作出重大決策部署，強調(diào)“推進能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)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(chǔ)研究，實現(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，下一步我們將繼續(xù)推進特高壓輸電技術(shù)研究，實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備徹底國產(chǎn)化，不斷提高其可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)保性，建設(shè)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