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特高压,彰显自主创新的中国力量

发布时间:2018-01-12 23:16内容来源:新电力网 点击:

  有风掠过西北茫茫草原,翼桨转动,长三角亮起万家灯火;有光影挪移,蓝色多晶硅一片光芒,为京津冀平添几分蓝天;有流水在西南浪花滚滚,机轮滚滚,珠三角车床流水不歇……

  得益于特高压工程,无论是湍急而来的水电,还是呼啸而过的风电,能量满满的光伏,皆可弹指一挥间,翻山越岭畅通无阻,电从远方来。

  这是贯通着东西南北的“绿色通道”,是世界电力工业发展史上的重要里程碑,是电网技术实现“中国创造”和“中国引领”的具象。

  1月8日,在国家科学技术奖励大会上,“特高压±800千伏直流输电工程”荣获国家科学技术进步特等奖。

  国家电网公司董事长、党组书记舒印彪指出,发展特高压,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。我们立足自主创新,坚持不懈,攻坚克难,全面掌握了特高压交直流输电核心技术和全套设备制造能力,占领了世界电网技术的制高点,在推动能源转型、促进绿色发展、应对气候变化中发挥越来越重要的作用。这对于落实能源生产与消费革命、加快我国能源转型升级和服务“一带一路”建设具有特别重大的意义。

  责任引领,打造能源“绿色通道”

  “西电东送”是我国能源发展的重要战略。

  我国虽幅员辽阔,能源资源总量比较丰富,但我国能源资源与负荷需求呈逆向分布格局,西部大型清洁能源基地与东部负荷中心相距1000~3000公里。加之因经济、技术、地理等因素的影响,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。

  本世纪初,随着金沙江下游向家坝、溪洛渡等巨型水电站的开发,“西电东送”的输电距离由1000公里延至2000公里及以上。距离的变化,意味着“西电东送”的“送”字,难写了很多——此前所采用的±500千伏直流输电技术,占地大,损耗高,不经济等弊端凸显。发展大容量、高效率、更远距离的输电技术,成为实施国家能源战略的迫切需求和科技创新的重要方向。

  在此背景下,我国提出发展特高压输电技术,为远距离输电铺路。

  舒印彪表示,“这是敢为人先”——此前,世界上诸多在特高压领域有所建树的国家都曾尝试发展更大规模、更长距离、更为先进的直流输电技术,但均不了了之,其难度可想而知,在国际特高压领域,这已成为让人望而却步的“办不到”“不敢想”。也因此,特高压±800千伏直流输电技术,作为世界首创,并无经验可鉴,有的只是一道道曾难住各个大国的世界级难题——电压和电流的提升使得外绝缘设计、电磁环境控制以及装备研制等方面均面临新的更大的挑战,需攻克外绝缘、过电压和绝缘配合、电磁环境、装备研制、系统安全稳定控制等难题。

  发展特高压±800千伏直流输电技术得到了国家科技支撑计划、国家“973”计划、国家自然科学基金的大力支持,在国家科技部等有关部委和两院院士的指导下,项目联合科研、高校、设备制造等160多家单位协同攻关。

  精诚所至,金石为开。短短两年后,2006年11月4日至5日,公司组织召开了向家坝—上海±800千伏特高压直流换流站预初步设计审查会。这次会议标志着向家坝—上海特高压直流工程进入了一个新的阶段,我国的特高压发展也进入了新阶段。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运。

  至此,我国在特高压领域敲开了一扇世人长久徘徊却推不开的大门,特高压领域翻开了新的一页。这一页由中国书写而成。

  特高压的出现,使清洁能源大规模输送更为便捷,从根本上提高了规模化开发利用大型水电、核电、可再生能源(风能、太阳能等)发电等清洁能源,直接优化我国能源结构,推动能源低碳化进程,切实加强环境保护和减少污染排放,有效促进东西部地区共同发展。建设特高压直流工程已成为开发西部、西南部、北部大型能源基地的必要条件。

  “惟其最艰难,它的意义才最大。”这项我国在世界上首次提出并实现的发展技术,现已成为世界范围的电网技术制高点。我国已经全面掌握特高压直流输电核心技术和整套设备的制造能力,并在大电网控制保护、智能电网、清洁能源接入电网等领域取得一批世界级创新成果。项目获授权发明专利114项,形成国家标准54项,行业标准38项,出版著作32部,建立了世界首个特高压直流标准体系。

  创新引领,推动低碳清洁发展

  创新是引领发展的第一动力,是一个民族进步的灵魂。

  回首过往13年,今日特高压的斐然成绩,是多年来不观望、不等待、不畏难,“科学论证、示范先行、自主创新、扎实推进”不断创新的结果。

 项目攻克了特高电压、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的同时,创新硕果累累,特高压±800千伏直流输电工程共有六大创新点。

  一是揭示特高压直流高海拔污闪特性、电晕与电磁环境特性等基础理论规律,攻克±800千伏直流系统过电压与绝缘配合、外绝缘设计、电磁环境预控等关键技术难题,实现了安全性、经济性和环境友好的有机统一;二是首创±800千伏双十二脉动阀组(400千伏+400千伏)均衡串联主接线拓扑结构,攻克了超大容量、极高可靠性要求的特高压直流系统构建难题,成为特高压直流输电工程标准范式;三是成功研制世界首批双十二脉动换流阀、换流变压器、干式平波电抗器、控制保护系统等±800千伏特高压直流输电成套装备并实现产业化;四是攻克特高压±800千伏直流接入超大规模交直流混联电网的安全稳定运行控制技术难题,提出了源/网/直流多元综合控制方法,建立了多直流和交直流大电网安全稳定控制系统,保障了超大容量特高压直流工程安全可靠接入电网;五是建成国际领先的特高压直流输电试验平台和国家工程实验室,攻克特高试验电压下的复杂运行环境模拟和设备协调控制等试验技术难题,形成了世界领先的特高压直流试验研究体系;六是首次掌握了超大容量特高压直流成套设计和调试技术,实现了工程设计、施工调试及运行维护等直流技术集成,在世界上首次建成±800千伏特高压直流输电工程,构建了完整的特高压直流输电技术体系。

  正是基于这些新突破,特高压±800千伏直流输电技术在技术指标、设备参数、可靠性等方面与±500千伏相比具有全面优势——特高压直流工程的输送容量是±500千伏直流工程的2~3倍,经济输送距离提高到2~2.5倍,单位走廊输送容量提高40%,单位输送距离损耗降低45%,单位容量造价降低28%,强迫能量不可用率降低80%……

  在新技术的支撑之下,从国内应用本技术已建成的特高压直流输电工程中,我们看到了更多的社会效益——

  项目打通了西电东送的通道,以清洁能源为主的西部电力,得以源源不断涌入中东部地区,项目成为了“绿色通道”。

  1亿千瓦时电等于5万吨煤炭,特高压±800千伏直流输电技术每天最多输送2.4亿千瓦时电,即12万吨煤炭。这相当于,载重为5吨的卡车,满载2.4万辆,或载重100吨的卡车,满载1200辆。

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