2017年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)“特高壓±800kV直流輸電工程”項(xiàng)目攻克了特高壓直流外絕緣、過電壓、電磁環(huán)境、系統(tǒng)控制等一系列世界性難題，創(chuàng)造了7項(xiàng)世界第一，獲得114項(xiàng)發(fā)明專利，構(gòu)建起完整的特高壓直流輸電技術(shù)體系，確立了我國在世界特高壓直流領(lǐng)域的引領(lǐng)地位
特高壓直流輸電線路工程扎魯特?fù)Q流站。 (資料圖片)
我國能源資源和生產(chǎn)力分布不均衡，實(shí)施“西電東送”戰(zhàn)略，加快開發(fā)并應(yīng)用輸電容量大、損耗小、適合遠(yuǎn)距離大容量輸電的直流特高壓輸電技術(shù)，提高我國輸變電技術(shù)的自主創(chuàng)新能力十分必要。近日，2017年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)授予“特高壓±800kV直流輸電工程”，以表彰該項(xiàng)目在支撐國家重大戰(zhàn)略上作出的突出貢獻(xiàn)。
掌握技術(shù)主導(dǎo)權(quán)
我國曾經(jīng)采用的±500千伏直流輸電技術(shù)要從國外引進(jìn)，遇到了各種技術(shù)壁壘。從引進(jìn)到消化吸收，再到創(chuàng)新引領(lǐng)，我國在特高壓領(lǐng)域終于實(shí)現(xiàn)主導(dǎo)權(quán)
特高壓±800kV直流輸電技術(shù)是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、送電距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的輸電技術(shù)，是解決我國能源與電力負(fù)荷逆向分布問題、實(shí)施國家“西電東送”戰(zhàn)略的核心技術(shù)。
如果說500kV直流輸電是“電力高速公路”，那么特高壓就是“電力高鐵”。項(xiàng)目研發(fā)之初，國內(nèi)最高電壓等級(jí)為±500kV，要從±500kV提高到±800kV，沒有現(xiàn)成的設(shè)備、工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可循，甚至國內(nèi)都沒有相應(yīng)的試驗(yàn)條件，只能靠自主研發(fā)，迎接技術(shù)挑戰(zhàn)。
以外絕緣技術(shù)為例，由南方電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)建設(shè)的云廣特高壓跨越滇、桂、粵三省，線路長度1400多公里，超長距離面臨高海拔、重覆冰等復(fù)雜環(huán)境，常規(guī)的絕緣材料無法滿足特高壓直流的安全運(yùn)行要求。
“特高壓±800千伏直流輸電工程”第三完成人、國家電網(wǎng)公司董事長舒印彪告訴經(jīng)濟(jì)日報(bào)記者，我國80%以上的能源分布在西部和北部地區(qū)，70%以上的電力消費(fèi)集中在東部和中部，“西電東送”戰(zhàn)略將輸電距離由1000公里延伸至2000公里以上，需要建設(shè)大容量、高效率、遠(yuǎn)距離的輸電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)輸電距離大于800公里時(shí)，采用直流輸電更加經(jīng)濟(jì)。但是原有的±500kV直流輸電技術(shù)占地大、損耗高。
“特高壓±800千伏直流輸電工程”第一完成人、南方電網(wǎng)公司專家委主任李立浧介紹，我國曾經(jīng)采用的±500千伏直流輸電工程技術(shù)需要從國外引進(jìn)，在實(shí)踐過程中遇到了各種技術(shù)壁壘，因此決定要研究突破±800千伏直流輸電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國在這個(gè)領(lǐng)域的真正主導(dǎo)權(quán)。
“每一次電壓等級(jí)的升高，都是特高壓領(lǐng)域技術(shù)零的突破。從引進(jìn)到消化吸收，再到創(chuàng)新引領(lǐng)，中國在特高壓領(lǐng)域已完全擺脫西方的技術(shù)封鎖，掌握了話語權(quán)。”李立浧說。
攻克諸多科研難題
項(xiàng)目攻克了設(shè)備研制、系統(tǒng)控制等一系列難題，研發(fā)了13大類73種主要電氣設(shè)備，并構(gòu)建了國際領(lǐng)先的特高壓直流試驗(yàn)技術(shù)體系和試驗(yàn)研究平臺(tái)
相對(duì)交流而言，直流具有容量大、占地少、損耗低等顯著特點(diǎn)，研發(fā)直流工程，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。李立浧介紹，項(xiàng)目通過160多家單位聯(lián)合攻關(guān)，攻克了設(shè)備研制、系統(tǒng)控制等一系列難題，研發(fā)了13大類73種主要電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了從中國創(chuàng)造到中國引領(lǐng)，為全球能源互聯(lián)提供了中國方案。
項(xiàng)目首創(chuàng)6英寸晶閘管徑向變摻雜制造工藝，攻克短路阻抗和運(yùn)輸尺寸約束下的設(shè)備復(fù)合電場計(jì)算、漏磁、溫升和噪聲控制等技術(shù)難題，首次成功研制世界上通流能力最大的換流閥，電壓最高、容量最大的換流變壓器，平波電抗器等特高壓直流成套設(shè)備。
特高壓復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境準(zhǔn)確模擬難度大，對(duì)特高壓和高海拔兩個(gè)苛刻條件約束的試驗(yàn)裝置和方法提出更高要求，國內(nèi)外原有試驗(yàn)場均不能滿足要求。項(xiàng)目構(gòu)建了完備的特高壓直流試驗(yàn)技術(shù)體系，建立了國際領(lǐng)先的試驗(yàn)研究平臺(tái)，建成了世界上試驗(yàn)電壓最高的國家工程實(shí)驗(yàn)室、世界上海拔最高的西藏高海拔試驗(yàn)基地和世界上最先進(jìn)的電力系統(tǒng)仿真中心。
超大容量特高壓直流輸電工程規(guī)模龐大，需要研究掌握設(shè)計(jì)、設(shè)備、施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)全套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性的有機(jī)統(tǒng)一。項(xiàng)目依托研究成果，全面攻克了系統(tǒng)集成難題，建成世界上電壓最高、容量最大的直流輸電工程并穩(wěn)定運(yùn)行多回。
“通過示范工程，項(xiàng)目創(chuàng)造了7項(xiàng)世界第一，獲得114項(xiàng)發(fā)明專利，確立了我國在世界特高壓直流領(lǐng)域的引領(lǐng)地位。”舒印彪說。
瞄準(zhǔn)國家重大需求
我國已建成12條特高壓直流輸電工程，年輸送電量中清潔能源占比超過80%，為推動(dòng)我國西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，推進(jìn)能源革命奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)
“我們在研究這項(xiàng)技術(shù)的必要性時(shí)，首先瞄準(zhǔn)國家的重大需求。”舒印彪表示，經(jīng)過共同努力，項(xiàng)目取得了一系列成果，對(duì)“一帶一路”建設(shè)、構(gòu)建清潔高效的能源體系等國家重大戰(zhàn)略起到了重要支撐。
我國能源資源與負(fù)荷需求呈逆向分布格局，西部大型清潔能源基地與東部負(fù)荷中心相距1000至3000公里。特高壓直流輸電技術(shù)的突破，能夠大幅提高電網(wǎng)遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸電能力，使西部清潔能源的集約高效開發(fā)和大范圍配置消納成為可能，對(duì)保障能源安全、促進(jìn)綠色發(fā)展、推動(dòng)?xùn)|西部地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有重要意義。
我國已建成12條特高壓直流輸電工程，輸送總?cè)萘?360萬千瓦，年輸送電量中清潔能源占比超過80%，相當(dāng)于每年減少東中部地區(qū)煤炭消耗1.7億噸，減少二氧化碳排放4.5億噸。工程為推動(dòng)我國西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，推進(jìn)能源革命奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
特高壓直流成套設(shè)備還顯著提升了我國電工裝備制造的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力。依托成熟的特高壓直流輸電技術(shù)，國家電網(wǎng)公司成功中標(biāo)巴西美麗山水電站特高壓直流送出一期、二期兩個(gè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了我國特高壓輸電技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、裝備、工程總承包和運(yùn)行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈走出去，實(shí)現(xiàn)了350億美元的經(jīng)濟(jì)效益。
舒印彪表示，基于特高壓直流工程，我國主導(dǎo)編制并發(fā)布了相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，建立了世界上首個(gè)特高壓直流全套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。目前，特高壓±800kV直流技術(shù)已經(jīng)成為國際能源電力發(fā)展的重要方向。
