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        河間市泰昌電力器材有限公司

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        業界資訊

        特高壓,彰顯自主創新的中國力量

        有風掠過西北茫茫草原,翼槳轉動,長三角亮起萬家燈火;有光影挪移,藍色多晶硅一片光芒,為京津冀平添幾分藍天;有流水在西南浪花滾滾,機輪滾滾,珠三角車床流水不歇……

        得益于特高壓工程,無論是湍急而來的水電,還是呼嘯而過的風電,能量滿滿的光伏,皆可彈指一揮間,翻山越嶺暢通無阻,電從遠方來。

        這是貫通著東西南北的“綠色通道”,是世界電力工業發展史上的重要里程碑,是電網技術實現“中國創造”和“中國引領”的具象。

        1月8日,在國家科學技術獎勵大會上,“特高壓±800千伏直流輸電工程”榮獲國家科學技術進步特等獎。

        國家電網公司董事長、黨組書記舒印彪指出,發展特高壓,是21世紀以來我國電力工業最艱難、最成功的創新實踐之一。我們立足自主創新,堅持不懈,攻堅克難,全面掌握了特高壓交直流輸電核心技術和全套設備制造能力,占領了世界電網技術的制高點,在推動能源轉型、促進綠色發展、應對氣候變化中發揮越來越重要的作用。這對于落實能源生產與消費革命、加快我國能源轉型升級和服務“一帶一路”建設具有特別重大的意義。

        責任引領,打造能源“綠色通道”

        “西電東送”是我國能源發展的重要戰略。

        我國雖幅員遼闊,能源資源總量比較豐富,但我國能源資源與負荷需求呈逆向分布格局,西部大型清潔能源基地與東部負荷中心相距1000~3000公里。加之因經濟、技術、地理等因素的影響,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。

        本世紀初,隨著金沙江下游向家壩、溪洛渡等巨型水電站的開發,“西電東送”的輸電距離由1000公里延至2000公里及以上。距離的變化,意味著“西電東送”的“送”字,難寫了很多——此前所采用的±500千伏直流輸電技術,占地大,損耗高,不經濟等弊端凸顯。發展大容量、高效率、更遠距離的輸電技術,成為實施國家能源戰略的迫切需求和科技創新的重要方向。

        在此背景下,我國提出發展特高壓輸電技術,為遠距離輸電鋪路。

        舒印彪表示,“這是敢為人先”——此前,世界上諸多在特高壓領域有所建樹的國家都曾嘗試發展更大規模、更長距離、更為先進的直流輸電技術,但均不了了之,其難度可想而知,在國際特高壓領域,這已成為讓人望而卻步的“辦不到”“不敢想”。也因此,特高壓±800千伏直流輸電技術,作為世界首創,并無經驗可鑒,有的只是一道道曾難住各個大國的世界級難題——電壓和電流的提升使得外絕緣設計、電磁環境控制以及裝備研制等方面均面臨新的更大的挑戰,需攻克外絕緣、過電壓和絕緣配合、電磁環境、裝備研制、系統安全穩定控制等難題。

        發展特高壓±800千伏直流輸電技術得到了國家科技支撐計劃、國家“973”計劃、國家自然科學基金的大力支持,在國家科技部等有關部委和兩院院士的指導下,項目聯合科研、高校、設備制造等160多家單位協同攻關。

        精誠所至,金石為開。短短兩年后,2006年11月4日至5日,公司組織召開了向家壩—上?!?00千伏特高壓直流換流站預初步設計審查會。這次會議標志著向家壩—上海特高壓直流工程進入了一個新的階段,我國的特高壓發展也進入了新階段。2010年7月8日,向家壩—上?!?00千伏特高壓直流輸電示范工程投運。

        至此,我國在特高壓領域敲開了一扇世人長久徘徊卻推不開的大門,特高壓領域翻開了新的一頁。這一頁由中國書寫而成。

        特高壓的出現,使清潔能源大規模輸送更為便捷,從根本上提高了規?;_發利用大型水電、核電、可再生能源(風能、太陽能等)發電等清潔能源,直接優化我國能源結構,推動能源低碳化進程,切實加強環境保護和減少污染排放,有效促進東西部地區共同發展。建設特高壓直流工程已成為開發西部、西南部、北部大型能源基地的必要條件。

        “惟其最艱難,它的意義才最大?!边@項我國在世界上首次提出并實現的發展技術,現已成為世界范圍的電網技術制高點。我國已經全面掌握特高壓直流輸電核心技術和整套設備的制造能力,并在大電網控制保護、智能電網、清潔能源接入電網等領域取得一批世界級創新成果。項目獲授權發明專利114項,形成國家標準54項,行業標準38項,出版著作32部,建立了世界首個特高壓直流標準體系。

        創新引領,推動低碳清潔發展

        創新是引領發展的第一動力,是一個民族進步的靈魂。

        回首過往13年,今日特高壓的斐然成績,是多年來不觀望、不等待、不畏難,“科學論證、示范先行、自主創新、扎實推進”不斷創新的結果。

         項目攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、電磁環境、設備研制、試驗技術等世界級難題的同時,創新碩果累累,特高壓±800千伏直流輸電工程共有六大創新點。

        一是揭示特高壓直流高海拔污閃特性、電暈與電磁環境特性等基礎理論規律,攻克±800千伏直流系統過電壓與絕緣配合、外絕緣設計、電磁環境預控等關鍵技術難題,實現了安全性、經濟性和環境友好的有機統一;二是首創±800千伏雙十二脈動閥組(400千伏+400千伏)均衡串聯主接線拓撲結構,攻克了超大容量、極高可靠性要求的特高壓直流系統構建難題,成為特高壓直流輸電工程標準范式;三是成功研制世界首批雙十二脈動換流閥、換流變壓器、干式平波電抗器、控制保護系統等±800千伏特高壓直流輸電成套裝備并實現產業化;四是攻克特高壓±800千伏直流接入超大規模交直流混聯電網的安全穩定運行控制技術難題,提出了源/網/直流多元綜合控制方法,建立了多直流和交直流大電網安全穩定控制系統,保障了超大容量特高壓直流工程安全可靠接入電網;五是建成國際領先的特高壓直流輸電試驗平臺和國家工程實驗室,攻克特高試驗電壓下的復雜運行環境模擬和設備協調控制等試驗技術難題,形成了世界領先的特高壓直流試驗研究體系;六是首次掌握了超大容量特高壓直流成套設計和調試技術,實現了工程設計、施工調試及運行維護等直流技術集成,在世界上首次建成±800千伏特高壓直流輸電工程,構建了完整的特高壓直流輸電技術體系。

        正是基于這些新突破,特高壓±800千伏直流輸電技術在技術指標、設備參數、可靠性等方面與±500千伏相比具有全面優勢——特高壓直流工程的輸送容量是±500千伏直流工程的2~3倍,經濟輸送距離提高到2~2.5倍,單位走廊輸送容量提高40%,單位輸送距離損耗降低45%,單位容量造價降低28%,強迫能量不可用率降低80%……

        在新技術的支撐之下,從國內應用本技術已建成的特高壓直流輸電工程中,我們看到了更多的社會效益——

        項目打通了西電東送的通道,以清潔能源為主的西部電力,得以源源不斷涌入中東部地區,項目成為了“綠色通道”。

        1億千瓦時電等于5萬噸煤炭,特高壓±800千伏直流輸電技術每天最多輸送2.4億千瓦時電,即12萬噸煤炭。這相當于,載重為5噸的卡車,滿載2.4萬輛,或載重100噸的卡車,滿載1200輛。

        據了解,國內已建成的12回特高壓直流輸電工程,輸送電量中清潔能源占比超過80%,相當于每年減少東中部地區煤炭消耗1.7億噸,減少二氧化碳排放4.5億噸——特高壓直流工程成為了“大氣污染防治行動計劃”的主要輸電通道。同時,項目的成功,使西南水電、西北風能太陽能資源的集約開發和大范圍消納成為可能,為加速能源革命、實現能源綠色低碳發展、應對全球氣候變化奠定了技術基礎。目前,工程已支撐西南水電開發超過6000萬千瓦,西部、北部風能太陽能超過3000萬千瓦。

        標準引領,助力“一帶一路”建設

        當今世界正在經歷一輪新的變革,全球經濟需要尋找新的發展引擎。推動能源革命,實現清潔能源轉型,是全球經濟、社會、環境可持續發展的必由之路。中國的特高壓,正為世界提供著可借鑒的經驗、技術。

        就在2017年12月21日,由國家電網公司與巴西國家電力公司聯合投資建設的巴西美麗山±800千伏特高壓直流輸電一期工程,在受端巴西伊斯特雷都換流站舉行投運儀式。這條貫穿巴西南北的“電力高速公路”,縱穿四州,將美麗山水電站的清潔能源輸送到東南部經濟發達地區,以清潔能源均衡當地電力供需。

        我國成功中標巴西美麗山水電送出±800千伏直流一、二期項目,實現了中國特高壓輸電技術、標準、裝備、工程總承包和運行管理全產業鏈、全價值鏈輸出。已投運的一期工程,標志著中國特高壓“走出去”的首個項目正式投入商業運行。是自“一帶一路”國際合作高峰論壇以來,我國在國外取得成功的、最有影響力的工程之一,充分彰顯了“中國質量”和“中國速度”。

        日益成熟的高新技術正在成為一張新的中國名片,其中,經過十余年的不懈努力,中國全面掌握了特高壓核心技術,成為世界首個成功掌握并實際應用特高壓技術的國家。憑借“領跑者”的硬實力,中國已在全球產業鏈中占據著最高端位置,為全球能源互聯提供著中國方案。

        特高壓早已成為“中國創造”和“中國引領”的金色名片。

        依托特高壓的先進技術,我國電工裝備制造的自主創新能力和國際競爭力得到了顯著提升。行業骨干企業掌握了核心技術,國產設備的競爭優勢顯著增強,中國電工裝備制造業跨入國際第一陣營。800萬千瓦級特高壓直流工程設備已具備全部國產化的能力。

        當前,我國對外開放進入新階段,推進國際產能和裝備制造合作,成為推動新一輪高水平對外開放、增強國際競爭優勢的重要內容。隨著特高壓技術的“領跑”,國內制造企業已全面主導國內市場并進軍國際市場,研發的大功率器件和先進控制技術延伸應用到軍工和工業自動化領域,電工裝備成為中國制造的金色名片。近年來帶動超、特高壓設備累計出口超過350億美元。

        圍繞“一帶一路”建設,依托特高壓直流技術,公司正在積極推進與俄羅斯、哈薩克斯坦、巴基斯坦等周邊國家能源電力設施互聯互通合作項目。這對于落實能源生產與消費革命、加快我國能源轉型升級和促進“一帶一路”建設具有特別重大的意義。

        惟創新者強,惟領跑者強?;谔馗邏褐绷鞴こ?,公司主導編制并發布相關國際標準6項,建立了世界上首個特高壓直流全套技術標準體系;受中國特高壓直流輸電技術蓬勃發展影響,IEC專門成立直流輸電技術委員會,這是首個由我國自主提出并獲得批準的IEC技術委員會,其秘書處設在了中國,其中6個工作組的召集人由國家電網公司專家擔任;在國際大電網組織(GIGRE)成立直流輸電仿真建模工作組,極大提升了我國在國際電工標準領域的話語權和影響力。

        “充分利用技術優勢,加快標準‘走出去’,大力推進國際標準化”已出現在國家電網公司近日制定的《關于服務和推進“一帶一路”建設指導意見》中。公司貫徹落實黨的十九大精神,全面深入服務和推進“一帶一路”建設,加強全產業鏈、全價值鏈“走出去”。

        從南至北,由內及外,特高壓

        ±800千伏直流輸電工程正憑借其先進技術,影響著世界。這基于電力工業的創新,隨著“創新是引領發展的第一動力,是建設現代化經濟體系的戰略支撐”的頂層設計,加快建設創新型國家的強勁號角吹響,不馳于空想,不騖于虛聲,公司在科技創新領域將帶來更多突出成就,彰顯國家創新能力和綜合實力,為世界展現更多中國智慧。

         

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