9月26日，世界矚目的準(zhǔn)東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程正式投運(yùn)。我國自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)和自主建設(shè)的目前世界運(yùn)行電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠(yuǎn)的直流輸電工程，終于揭開面紗，迎接世人關(guān)注的目光。
工程起于新疆昌吉換流站，途經(jīng)甘肅、寧夏、陜西、河南，止于安徽古泉換流站。歷經(jīng)十年研究、三年半建設(shè)工期，工程應(yīng)用先進(jìn)的高電壓、大電流、低損耗換流技術(shù)和裝備制造技術(shù)，創(chuàng)下多項(xiàng)世界紀(jì)錄，填補(bǔ)多個(gè)國際空白，實(shí)現(xiàn)了世界高壓輸電領(lǐng)域的重大跨越，樹立起了世界電力發(fā)展史上一座新的里程碑。
這個(gè)工程的故事，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。
多項(xiàng)“世界之最”，底氣從何而來？
新的工程因何成為“世界之最”？通過以下幾組數(shù)字或許可以得出答案——
±1100千伏，世界上最高的電壓等級；
3324千米，世界上最遠(yuǎn)的輸電距離；
1200萬千瓦，世界上最大的輸電容量。
一個(gè)個(gè)“第一”背后，是一段漫長艱辛的登頂之路。
10年前，國家電網(wǎng)有限公司啟動(dòng)了±1100千伏特高壓直流輸電21項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究，組織國內(nèi)外數(shù)百家單位開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，向電網(wǎng)技術(shù)的“無人區(qū)”挺進(jìn)，開始了輸電技術(shù)攻關(guān)的馬拉松賽。由于沒有國外成熟的技術(shù)和成果可借鑒，研發(fā)團(tuán)隊(duì)必須根據(jù)我國國情和特高壓直流輸電技術(shù)現(xiàn)狀，在工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等方面持續(xù)深入細(xì)致地研究攻關(guān)，勇敢地“摸著石頭過河”。
2011年，公司又啟動(dòng)了15項(xiàng)±1100千伏特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究。此后一年，工程模型樣機(jī)和關(guān)鍵組部件研制成功，工程研發(fā)工作取得階段性勝利。2015年12月，工程獲得核準(zhǔn)，2016年1月工程正式開工建設(shè)。
“從最初的規(guī)劃，到工程研發(fā)再到工程建設(shè)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有數(shù)不清的難點(diǎn)。電壓等級提高到±1100千伏，看起來只是數(shù)字的增加，背后對系統(tǒng)穩(wěn)定性、絕緣配合、換流站布置和設(shè)備性能等都提出了更高的要求。”國網(wǎng)經(jīng)研院設(shè)備監(jiān)造中心主任李明承擔(dān)了工程大部分的設(shè)備監(jiān)造工作，他說：“如此高的電壓等級，如此大的輸電容量，已經(jīng)到了很多設(shè)備的設(shè)計(jì)極限。現(xiàn)有的廠房規(guī)模、制造手段等已經(jīng)無法滿足要求，一切都必須重新開始?！?/p>
作為整個(gè)工程研發(fā)的核心，換流變壓器研發(fā)的成敗，決定了工程能否建成落地。
對一幢房子來說，更高的樓層，需要更強(qiáng)的承重能力。對換流變壓器來說，更高的電壓等級需要更強(qiáng)的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?！?100千伏，意味著必須重新設(shè)計(jì)變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，才能保證所有設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定。早在變壓器概念設(shè)計(jì)階段，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)工作就開始了。五年時(shí)間里，經(jīng)過數(shù)不清的論證、計(jì)算、修改、實(shí)驗(yàn)，甚至在最后的生產(chǎn)階段，換流變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也一直在改進(jìn)優(yōu)化。
“為研制出適用于±1100千伏電壓等級的換流變壓器閥側(cè)套管和出線裝置，我們必須設(shè)計(jì)出一套全新的規(guī)范參數(shù)，提供給廠家研發(fā)制造?！闭f起設(shè)備研發(fā)過程，國網(wǎng)直流建設(shè)分公司副總工程師鄭勁感慨，“參數(shù)設(shè)計(jì)和設(shè)備制造都是艱難的過程，這中間沒有任何經(jīng)驗(yàn)可循，我們和廠家相互配合、共同努力，經(jīng)過了多次失敗，然后再技術(shù)迭代。道路曲折，前途卻光明，重大創(chuàng)新往往都是這樣來之不易。”
“路子找到了，就要大膽去做”。穿墻套管實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化、換流閥耐壓特性提升、電磁環(huán)境難題被攻克……技術(shù)研發(fā)一環(huán)扣著一環(huán)，創(chuàng)新突破一個(gè)接著一個(gè)，電網(wǎng)人最終順利完成了電工領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)，全面掌握了世界最高電壓等級輸電核心技術(shù)，建設(shè)了一個(gè)前所未有的精品工程，創(chuàng)下了多項(xiàng)名副其實(shí)的“世界之最”。
超強(qiáng)輸送能力，帶來幾重利好？
旅客從新疆昌吉出發(fā)前往安徽宣城，需要乘坐汽車再換乘火車，歷時(shí)52小時(shí)22分才能抵達(dá)終點(diǎn)。而電，頃刻之間便能穿越數(shù)千千米，實(shí)現(xiàn)“用新疆的一陣風(fēng)來點(diǎn)亮華東的萬家燈火”。
2018年10月，工程調(diào)試送電，來自我國西部能源基地的富集電能直通華東地區(qū)。如今工程投運(yùn)，我國成為世界首個(gè)具備3000~5000千米范圍內(nèi)輸送千萬千瓦級電能能力的國家。±1100千伏特高壓直流輸電也成為目前世界范圍內(nèi)最高效最經(jīng)濟(jì)的能源輸送方式。
先來做一道算術(shù)題。僅一個(gè)±1100千伏直流工程的輸電能力即可滿足我國一個(gè)中等發(fā)達(dá)省份一半左右的用電需求。準(zhǔn)東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程的輸電能力可同時(shí)驅(qū)動(dòng)1200列高鐵列車全速運(yùn)行，同時(shí)點(diǎn)亮4億盞30瓦的電燈，滿足華東5000萬家庭的用電需求。
新疆是我國五大綜合能源基地之一。準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源品質(zhì)優(yōu)良、開發(fā)條件好，已探明煤炭儲(chǔ)量2136億噸，規(guī)劃產(chǎn)能可支撐4000萬千瓦煤電裝機(jī)。如此豐富的煤炭資源，卻因外送問題，無法大規(guī)模開發(fā)利用。
“首先運(yùn)力緊張是重要因素。其次，盡管鐵路部門積極暢通疆煤運(yùn)輸通道，但如此大規(guī)模的煤炭運(yùn)輸，從經(jīng)濟(jì)性上考慮，是很不劃算的一件事?！眹W(wǎng)特高壓部有關(guān)專業(yè)人士在接受記者采訪時(shí)說，“但特高壓輸電解決了這個(gè)難題。與其他的利用方式相比，工程能以最少成本獲取最大收益，將新疆的潛在資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實(shí)際經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，并同時(shí)降低用戶用能成本。”
除了超強(qiáng)輸電能力帶來的用能效率提升和用能成本下降，工程建設(shè)本身也具備強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)效益。工程能直接帶動(dòng)新疆的電源等相關(guān)產(chǎn)業(yè)投資約1020億元，可增加就業(yè)崗位2.8萬個(gè)，每年拉動(dòng)國內(nèi)生產(chǎn)總值增長上千億元，助力打贏精準(zhǔn)脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)，為新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和長治久安提供了堅(jiān)強(qiáng)保障。
重重利好，不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益的“量”上，更體現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展“質(zhì)”的提升上。
利用先進(jìn)特高壓輸電技術(shù)實(shí)施大規(guī)?！敖娡馑汀?，工程不僅能有力促進(jìn)新疆能源基地集約化開發(fā)，拉動(dòng)新疆經(jīng)濟(jì)增長，實(shí)現(xiàn)新疆健康快速發(fā)展和長治久安；從更大范圍看，它極大提升了電力系統(tǒng)的資源優(yōu)化配置能力，給跨國輸電、洲際輸電提供了解決方案，對“一帶一路”建設(shè)具有重大的示范效應(yīng)，也為加快世界能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了成熟技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)。
推動(dòng)綠色發(fā)展，如何發(fā)揮更大作用？
新疆無垠的戈壁荒灘上，高聳的白色風(fēng)機(jī)迎風(fēng)起舞。葉片飛旋，股股清風(fēng)不斷轉(zhuǎn)化為涓涓電能，送入千家萬戶。
得益于“三山夾兩盆”的特殊地形，新疆多地處于“風(fēng)口”，九大風(fēng)區(qū)的風(fēng)能資源相當(dāng)于四個(gè)半三峽電站。
但近年來，隨著風(fēng)能資源大規(guī)模開發(fā)，運(yùn)行消納矛盾也日益突出——風(fēng)電裝機(jī)暴增的同時(shí)，利用率卻不高。
把風(fēng)電送出去，必須依靠特高壓。
2014年1月投運(yùn)的哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流工程是實(shí)施“疆電外送”的首個(gè)特高壓直流工程。此后，新疆面向華東地區(qū)的輸電網(wǎng)絡(luò)不斷延伸。隨著準(zhǔn)東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程投運(yùn)，新疆豐富的清潔電能將繼續(xù)“灌溉”遠(yuǎn)方。
據(jù)測算，工程每10小時(shí)輸送的電量就能給全國所有電動(dòng)汽車充滿電，每8小時(shí)20分鐘輸送的1億千瓦時(shí)電能，相當(dāng)于替代燃煤4.58萬噸。如此龐大的燃煤量，即使采用國內(nèi)運(yùn)煤能力最強(qiáng)的重載列車運(yùn)送，也需要55小時(shí)。
“工程投運(yùn)后，相當(dāng)于給‘疆電外送’額外增加了一條‘輸血’大動(dòng)脈。顯而易見，交易電量尤其是清潔電量也將隨之增加?！北本╇娏灰字行慕灰滓徊坑嘘P(guān)專業(yè)人士說，“依靠發(fā)電權(quán)替換、電力現(xiàn)貨市場交易和中長期電力交易，工程將進(jìn)一步提高新能源消納水平，提升新能源利用率?！?/p>
工程解決的不僅是西北地區(qū)新能源消納問題，更為華東地區(qū)的“呼吸之痛”開出了一劑良方。
作為大氣污染防治的有效手段，特高壓能減少燃煤排放，進(jìn)一步提高華東地區(qū)終端用能電氣化水平，推動(dòng)地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展，助力打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，推動(dòng)大氣污染防治目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。工程投產(chǎn)后具備年送電600億～850億千瓦時(shí)的能力，超過上海全年用電量的一半，可使華東每年減少原煤消耗3800萬噸，減排二氧化碳7000萬噸、二氧化硫70萬噸。
電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新突破，電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化完善，將隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，永不止步。預(yù)計(jì)到2020年、2025年和2035年，國家電網(wǎng)跨區(qū)跨省輸電能力將分別達(dá)到2.5億、3.6億和6億千瓦，滿足清潔能源裝機(jī)6.5億、9億和15億千瓦發(fā)展需要?？v橫神州的特高壓電網(wǎng)，將盡其所能為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮更大作用。
