中国特高压输电技术的出现,使“煤从空中走、电送全中国”成为现实,使“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”成为中国能源和电力发展的新常态,为构建“全球能源互联网”、落实国家“一带一路”发展战略提供了强大基础支撑——
特殊的时间点,标识着世界电力工业发展史上的重要里程碑。电压等级的每一次跃升,见证电网发展百余年光辉历程。
1891年,世界上第一条高压输电线路诞生,它的电压只有13.8千伏;
1935年,美国将220千伏电压提高到275千伏,人类社会第一次出现了超高压线路;
1959年,前苏联建成世界上第一条500千伏输电线路,这是人类利用电能水平的一次大跨越;
20世纪70年代起,美国、前苏联、日本等国家开始研究特高压输电技术,前苏联还建成了一段1150千伏的特高压试验线路;
2009年,世界上第一条1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程投入商业运行。这次领先世界的是中国!
截至目前,我国已累计建成20多项特高压工程,单回输电能力最高达1000万千瓦,输送距离达2400公里,不断刷新世界电网技术新纪录。
±800千伏上海庙—山东、±800千伏晋北—南京特高压输电线路跨越黄河(徐可 摄)
“我国成为世界首个,也是唯一一个成功掌握并实际应用特高压这项尖端技术的国家,不仅全面突破了特高压技术,率先建立了完整的技术标准体系,而且自主研制成功了全套特高压设备,实现了跨越式发展。”国家电网公司党组书记、董事长舒印彪说。
“电从远方来,来的是清洁电”
——特高压破解我国能源资源与电力负荷分布极不平衡的现实难题
打开中国地图,不难发现,能源资源与生产力布局呈逆向分布,是我们国家的一大现实国情。
我国能源资源与电力负荷分布极不平衡
“80%以上的能源资源分布在西部、北部,70%以上的电力消费集中在东部、中部。在一段时期内,这就存在‘冰火两重天’的局面:一头是中西部资源大省有电送不出、白白浪费掉,另一头是东中部经济大省电不够用。”国家电网公司副总工程师、中国科学院院士陈维江向我们介绍。
据测算,有多达2.7亿千瓦电力需要跨越2000多公里输送至电力负荷中心,而已有的500千伏输电技术,面临输电能力不足、损耗高、走廊资源稀缺等一系列突出问题,无法满足高效送出的要求。
基于这个国情,发展特高压这一更先进的输电技术成为破解难题的必由之路。
早在2004年,国家电网公司就联合科研院所、高校、设备制造等160多家单位协同攻关,开展309项重大关键技术研究,连续攻克了特高电压、特大电流下的绝缘特性、电磁环境、设备研制、试验技术等世界级难题,成功研制世界上通流能力最大的6英寸晶闸管、换流阀、变压器等一批国际领先的电工装备,在世界上率先掌握了特高压大容量输电系统集成、大电网运行控制等技术,研制成功了全套特高压设备,建立起完整的特高压输电技术标准体系。
那么,研发出来的特高压输电技术,“特”在哪儿呢?
在采访中,国家电网公司专家解答说:输电网电压等级一般分为高压、超高压(直流±500千伏、±600千伏等,交流330千伏-1000千伏)、特高压(直流±800千伏及以上、交流1000千伏及以上)。电压越高,输电效率就越高。特高压的“特”就特在输出的电压特高、输送的容量特大、传输的距离特远。
“与传统输电技术相比,特高压输电技术的输送容量最高提升至3倍,输送距离最高提升至2.5倍,输电损耗可降低45%,单位容量线路走廊宽度减小30%,单位容量造价降低28%。可以更安全、更高效、更环保地配置能源。”中国电科院高电压研究所所长李鹏说。
空中俯瞰锡盟-泰州±800千伏特高压输变电工程泰州换流站(汤德宏 摄)
另一个大家经常问到的问题是,特高压交流输电技术和特高压直流输电技术有什么不一样?
“特高压直流好比直达航班、一飞到底,中途不能‘停’,而特高压交流则是高速公路,既能快速到达目的地,在中途也有出口、能‘停’”。专家解答,交流与直流从来都是配合使用、相互补充的。交流输电具有输电和组网双重功能,电力的接入、传输和消纳十分灵活;直流输电只具有输电功能,不能形成网络,主要以中间落点的两端工程为主,可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。
2008年底,1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建成,并于次年1月6日投入商业运行。这是世界上首个实现商业化运行的特高压输电线路。
2010年7月8日,向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程投入运行,标志着国家电网全面进入特高压交直流混合电网时代。
两条特高压工程线路投运以来一直保持稳定运行,全面验证了特高压输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性和环境友好性。
国家对工程作出了高度评价。“特高压交流输电关键技术、成套设计及工程应用”和“特高压±800千伏直流输电工程”分别摘得2012年度和2017年度国家科学技术进步奖特等奖。
“荣获两个国家科学技术进步奖特等奖,是鼓励更是激励。”舒印彪表示,发展特高压输电技术是21世纪以来我国电力工业最艰难、最成功的创新实践之一,扭转了我国电力工业长期跟随西方发达国家发展的被动局面,成为又一张亮丽的“中国名片”。
“世界上唯一将特高压输电项目投入商业运营的国家”
——抢占世界电网科技制高点,带来经济、环境、社会等多重效益
全球首条特高压长江综合管廊在江苏南通贯通
8月21日9时许,长江北岸,江苏南通,巨大的“卓越号”盾构机翻卷着泥浆驶出过江隧道。这一刻,1000千伏淮南—南京—上海交流特高压输变电工程苏通GIL(气体绝缘输电线路)综合管廊隧道工程贯通。这也是特高压工程首次穿越长江隧道。