——我国发展特高压电网纪实
编者按:2006年8月19日,我国特高压试验示范工程奠基,中国电力工业又一次站在了发展的新起点上。
这是电网发展的一次跨越。几代电网人的梦想即将变为现实,中国电网事业发展谱写了新的篇章,以特高压为重点、各级电网协调发展的“大戏”拉开了序幕。
这是科学精神的一次跨越。30多位院士、300多名教授、800名高级工程师及博士在内的2000多名科技工作者参与……近乎苛刻的科学态度在论证、科研和建设过程中的每个环节得到彰显。
这是自主创新的一次跨越。中国的电网技术和电工设备制造将不必再跟在他人身后亦步亦趋,开始迈向世界科技巅峰。
这是中国能源发展的一次跨越。随着特高压试验示范工程的奠基,中国能源新格局初露端倪。全国范围内的能源资源高效配置成为可能,特高压为我国能源安全提供了一道有力保障。
为了优化能源资源配置
长沙,蜡烛脱销;杭州,启用临时交通红绿灯;从华南、华东到华北的全国性拉闸限电……
忘不了,步入新世纪不到3年,中国便遭遇了一场“缺电阵痛”。与电力紧缺结伴而行的还有煤炭供应和运输紧张。2004年年底,三(峡)广(东)直流工程验收途中。行驶的中巴车里,热烈的交谈让人忘记了旅途劳顿。国家电网公司党组书记、总经理刘振亚向同车的国家发改委领导提了个建议:“电网薄弱是造成缺电的一个重要原因,要根本解决电网‘卡脖子’问题,我国应开展特高压电网的建设,这是解决煤电油运紧张的一个关键。”
建议得到了国家发改委领导的肯定和赞同。在随后的验收总结会上,发改委领导强调,特高压是解决能源问题的一个很好的思路和办法。并提出“在电力规划中要研究和考虑”。
循着欧姆定律,电力工业有两个途径提高输送能力:一个是降低电阻,一个就是提高电压。前者实际运用的前景依然渺茫,电压的提高就成了电力工业不断进步的重要标志。
建设特高压电网,就是指建设交流1000千伏和直流±800千伏电压等级的输电线路,与现有500千伏超高压线路相比,它将大大提升电网的输送能力。
建设特高压电网并非一次即兴提议,而是国家电网公司党组在对我国能源格局进行全面深入思考后提出的一项战略性建议。
我国出现煤电油运紧张问题,究其根源,是能源配置方式、特别是电力发展方式不适应资源与生产力分布格局引起的。问题的实质,是对电网功能定位认识不到位,电网长期投入不足,发展滞后,导致优化能源资源配置能力不足。
这样的发展方式不符合国情,也无法实现我国能源的可持续发展。
我国能源和电力负荷分布极不均衡。西部能源丰富,全国2/3以上的经济可开发水能资源分布在川、藏、滇;2/3以上的煤炭资源分布在晋、陕和内蒙古西部。东部经济发达,全国2/3以上的电力负荷集中在京广铁路以东地区。西部能源基地与东部负荷中心距离在500到2000公里左右。
在这种能源和电力负荷分布不均衡的情况下,对电网企业来说,要满足国民经济发展和人民群众生活改善对电力日益增长的需求,就需在加快现有超高压电网建设的同时,加快电网发展技术创新升级,通过建设更高电压等级的电网,在带动电力工业结构优化、科学发展的同时,实现自身集约发展。
中国电机工程学会理事长陆延昌用几组数字说明特高压电网的优势:一回1000千伏特高压交流输电线路输送功率接近500万千瓦,约为500千伏线路的四五倍;±800千伏直流特高压输电能力可达640万千瓦,是±500千伏线路的2倍多。同时特高压交流线路在输送相同功率的情况下,可将最远送电距离延长3倍,而损耗只有500千伏线路的25%、40%。输送同样的功率,采用1000千伏线路输电与500千伏的线路相比,可节省60%的土地。
当在全国范围内优化能源资源配置成为一种必然而迫切的选择时,大容量、远距离、低损耗输电的特高压电网,就与这种需要紧密契合。
2004年12月27日,在国家电网公司党组扩大会议上,刘振亚系统阐述了发展特高压电网的必要性、可行性和紧迫性。
刘振亚认为,建设特高压电网,是落实科学发展观,满足日益增长的电力需求的根本保证,是提高电力工业整体效益和效率的必然选择,是实现更大范围的资源优化配置、推动我国能源的高效开发利用的基本途径,是培育和发展国家电力市场的重要条件,是电力工业自主创新的重大举措,对促进经济社会可持续发展和全面建设小康社会具有重大的意义。
同日,国家电网公司特高压电网工程领导小组成立。
2005年2月16日,国家发改委下发《关于开展百万伏级交流、±80万伏级直流输电技术前期研究工作的通知》,特高压工程前期研究进入实质性阶段。 科技部、国土资源部、电监会、中机联、中电联等部门也对特高压输电工程十分重视,并在研究和论证的诸多环节给予支持和指导。
在国务院各部门和社会各界的鼎力支持下,特高压正由设想一步步变为现实。对于国家电网公司来说,发展特高压电网无疑是在“搬运”能源的同时,主动背负起艰巨的责任。
孜孜以求的科学精神
“在中国是否有必要建设特高压电网?”“特高压电网的经济性如何?”“特高压电网的安全是否可以保证?”“目前世界上还没有商业运行的特高压电网,依靠我们自己的能力是否可行?”……
每一次创新都是对传统的打破,总会受到来自各个方面的关注。三峡工程如此,青藏铁路建设如此,特高压电网建设也不例外。
尽管特高压工程具有显著的经济技术优势,然而,相关的论证历程却并非一条“坦途”。
谈到各种不同意见,国家电网公司副总经理舒印彪一脸释然,“任何一个重大工程的上马都会面对不同意见,争论越激烈越显出工程本身的重要性。我们把每一个不同意见都当作一个课题加以研究,说起来要感谢这些持有不同见解的专家,是他们的意见让我们把工作做得更扎实。”
“科学论证,示范先行,自主创新,扎实推进”的十六字方针是发展特高压电网的基本原则。
为了拿出让人信服的结论,国家电网公司的论证工作更加认真细致。
本着重大问题必须科学民主决策的方针,国家电网公司首先建立了重大技术问题由专家院士顾问组审核把关的机制,并与国内外特高压领域的机构和专家交流研讨,广泛听取社会各界的意见和建议,委托中国工程院、国务院发展研究中心等权威机构就发展特高压的关键问题进行咨询论证。
与此同时,国家电网公司充分利用公司所属的科研力量,中国电科院、武汉高压研究院、南京自动化研究院、国网北京经济技术研究院和电力建设研究院等科研单位都成立了特高压关键技术攻关小组,开展了特高压研究和论证工作。
为了确保结果的可靠,很多时候,一个课题的研究,经常由几个单位同时展开,通过比对甄选最佳方案。
据不完全统计,共有2000多人直接参与和承担了特高压电网的研究咨询工作。其中,院士30多人,教授及教授级高工300多人,高级工程师及博士800多人,工程师、在校研究生及其他人员超过1000人。黄毅诚、史大桢、赵希正等很多电力行业的老领导、老专家也以不同的方式参与和支持着特高压工作。
2005年6月,国家发改委组织的特高压输电技术研讨会在北戴河召开,持各种观点的专家齐聚一堂,共同商讨特高压发展问题。
让专家们惊讶不已的是,会场上,摆在每个人面前的论证资料厚达半米。这些研究汇总材料,对特高压涉及的问题都作了深入细致的阐述,并提供了1986年以来我国关于特高压的研究报告和数据资料。
充分的研究和严谨的求证是最有效的交流手段。之后的两次会议,对工程的认可和支持已成为绝大多数专家的共识。
对此,刘振亚感慨道,“实现电网技术升级是电网企业职责所在。面对压力,放弃是一个轻松的决定。但作为一家对党和人民的事业负责任的企业,我们无法选择轻松。”
随着论证工作的不断深入,对特高压的科学论述也不断形成:特高压不存在不可逾越的技术难题;特高压具有良好的经济性;特高压符合我国国情;特高压电网的安全问题可以控制……
2005年11月,中国工程院组成了包括27位院士、7位专家的特高压咨询课题组,围绕特高压输电技术及试验示范工程建设进行了深入研究和反复论证。在缜密的论证之后,他们提交了《关于我国特高压输电研究和工程建设的咨询意见》。
《意见》指出,我国有必要加快特高压输电研究和工程应用的步伐,试验示范工程方案符合要求,建议作为国产化的依托工程,纳入国家中长期科技发展规划、高技术产业计划和重大装备自主创新计划。
国务院发展研究中心在提交的《我国能源输送方式研究》报告,对特高压输电和输煤的成本进行了综合分析,提出了输电与输煤并举,当前优先发展输电的建议。
2005年6月3日,特高压输变电试验示范线路建设和输变电设备国产化方案被列入了国家能源工作要点。
2006年2月9日国务院发布的《国家中长期科学和技术规划纲要(2006—2020)》中,明确要重点研究开发大容量远距离直流输电技术和特高压交流输电技术与装备。
20个月的论证过程是艰苦而细致的,然而正是这种历程,使得论证百炼成钢,臻于完美。
2006年8月9日,国家发改委正式核准了晋东南经南阳至荆门特高压交流试验示范工程。批复强调指出,尽快研发、实施特高压输电技术很有必要。特高压交流试验示范工程的建设将成为我国电网发展和输电技术的一次革命。
接到批复,国家电网公司随即召开党组会。没有过多的兴奋,冷静的思考和务实的部署成为会议的主题。“自主创新发展特高压,一定会面临许多新问题的考验,我们肩上的担子更重了。”谈及此处,党组成员们的表情十分平静。
创新成为发展的主线
面对特高压这一世界电网的“珠穆朗玛峰”,创新成为发展的主线,特高压将引领中国电网科技和电工设备制造水平共同迈向世界的巅峰……
面对特高压这一世界电网的“珠穆朗玛峰”,创新成为发展的主线,挑战无时不在,而机遇也相伴而行。
国家电网公司提出加快建设以特高压电网为重点的坚强国家电网,直接面对了国际电网科技的前沿问题,将为促进电力工业重大技术升级,抢占世界电网科技制高点提供重要平台。
正如一位长期从事电力科技研究的专家所说:“世界性的电网科技难题在中国,创新的动力也在中国。”
2005年4月26日,特高压输电技术国际研讨会在北京召开,原来计划规模100人的专业技术研讨会,报名人数超过200人,最终参加会议的代表超过了260人,国际同行对中国特高压电网的热情超乎人们想像。
“这是一个很大的舞台。”一位美国专家对中国同行这样说。
武汉高压研究所副总工程师万启发终于可以在这个“舞台”上“起舞”了。
在得知国家电网公司将开展特高压电网建设的消息后,他难抑激动。这位从上世纪90年代就开始关注特高压研究的专家,却因为特高压一直缺乏应用前景,曾不得不面对研究人员不断流失和研究成果无用武之地的困境。
外绝缘和绝缘配合问题是特高压技术研究中的关键问题。为了搞清楚在高海拔地区特高压电网的绝缘特性。万启发和他的团队多次来到青海和西藏进行试验。在空气稀薄的雪域高原,爬几级楼梯都会气喘吁吁,何况是一系列复杂的试验。在艰苦的环境里,他们锲而不舍,忘我工作,在短期内完成了试验,得到了宝贵的资料和数据。
面对诸多亟待解决的世界级难题和中国特高压电网所独有的问题,从2004年底特高压输电项目启动以来,国家电网公司通过加快整合科技资源、着力提升自主创新能力,通过加强与其他高校以及科研单位的合作,共组织实施了近百项关键技术研究课题,课题范围涵盖了换流技术、设备技术、试验技术、运行技术、电磁环境、建设工期等多个方面,并取得了一批高水平的成果。
2005年11月12日,刘振亚担任主编的《特高压电网》一书正式出版。《科技日报》发表评论指出,该书填补了特高压技术研究领域专业论著的空白,标志着我国更高电压等级技术理论研究达到国际先进水平。
2006年3月,国家电网公司编制出版了《特高压交/直流输电技术研究成果专辑》。
2006年8月10日,国家电网公司特高压直流试验基地在北京中关村科技园区奠基。该工程建成后,将针对±800千伏特高压直流输变电和运行技术开展试验研究。其12项设备指标或试验性能将居世界领先地位。
正是这些有着自主知识产权和创新意义的成果,解决了发展特高压试验示范工程的关键问题,也让我国电力科技基本掌握了输变电技术的特点和特高压电网的基本特征。奠定了我国特高压输电工程的可行性研究顺利通过审查的基础,为工程设计、主设备规范编制提供了技术依据。
一位参与特高压技术研究工作的科研人员说:“我们感谢时代赋予的机遇,我们也必将创造一个新的时代。”特高压将引领中国电网科技水平走在世界的前列,特高压也将为我国电工设备制造行业提供巨大的市场空间,并为我国电工设备行业增强自主创新能力,实现行业跨越式发展提供机遇。
2006年6月,政府部门、电网企业和设备制造厂商共聚一堂,商讨特高压输变电设备研制工作。
中国机械工业联合会代表在会上表示,发展特高压输变电技术,将带动相关制造行业的发展,全面提升国内输变电设备制造业的水平,使国内超高压输变电设备制造技术更加成熟,实现我国交流输变电设备制造技术升级,提高行业的国际竞争力。
目前,5英寸晶闸管在±500千伏直流输电工程中已被广泛采用,其额定电流只有3000安培。如直接应用于±800千伏直流特高压输电工程,其输送功率只有480万千瓦。为扩大输送功率,国家电网公司自我加压,决定在世界上首次自主开发并应用6英寸晶闸管,将额定电流增加到4000安培,使±800千伏直流特高压输电工程输送功率提升到640万千瓦。
位列国内输变电二次设备制造第一方阵的许继集团,将力争在今年生产出一套基于6英寸晶闸管的换流阀组件样品。
“没有工业的创新,就没有民族的发展,制造业要成为民族工业的基础。发展特高压电网,一定会加速电力系统装备技术国产化的进程。”许继集团董事长王纪年的话道出了中国电力设备制造业企业的心声。
站在电网发展的新起点
跨越“三省两网”的特高压交流试验示范工程,将成为未来特高压电网恢宏蓝图的精彩起笔……
我国首个1000千伏交流特高压试验示范工程,线路全长约653.8公里,包括三站两线,起于山西省长治的1000千伏变电站,经河南省南阳开关站,止于湖北省荆门变电站,连接华北、华中两大电网,将于2008年建成投运。中国电力顾问集团公司副总经理于刚断言:“这一工程将开启国家电网全新的发展阶段。”
对这一工程进行论证的中国工程院专家组认为,工程建成后,通过严格试验和运行考核,完全有条件转入商业化运行,将成为我国能源输送的一条重要通道,有利于实现华北和华中电网的水火调剂、优势互补,具有良好的应用前景。
试验示范工程的开工,成为未来5年特高压电网恢宏蓝图的精彩起笔。晋东南—荆门特高压试验示范工程建成投运后,计划建设晋东南—陕北、晋东南—北京和荆门—武汉特高压工程以及淮南—芜湖—浙北—上海特高压工程,“十一五”期间特高压交流输变电工程建设线路将达4200公里,变电容量3900万千伏安。
为满足“十二五”溪洛渡、向家坝水电站外送需要,“十一五”期间,我国还将相继开工建设向家坝和溪洛渡水电站到华东和华中的±800千伏特高压直流工程。
快捷、高效的电力“高速公路”将随着特高压电网的建设与发展,实现能源在全国范围内的合理流动。
2010年前后,纵贯南北的百万伏级输电通道将把华北和华中紧密联系起来。到2020年前后,随着国家电网特高压骨干网架基本形成,国家电网跨区输送容量将超过2亿千瓦,占全国总装机容量的20%左右。届时,从周边国家向中国远距离、大容量跨国输电将成为可能。
在对特高压的经济性进行了深入分析以后,国网北京经济技术研究院专家得出结论:到2020年,通过互为备用、水火互剂所获取的联网效益,可以有效降低备用容量,从而减少装机容量约2000万千瓦,节约电源建设投资约823亿元;由于地区煤价差异,北电南送的火电容量可以达到5500万千瓦,同各区域电网单独运行相比,年燃煤成本约降低240亿元,并节约大量燃煤造成的污染治理成本。此外,建设特高压电网,还可以有效降低500千伏电网的短路电流,减少500千伏电网的改造成本。
特高压电网良好的应用前景和市场需求,使得各省区市政府的决策者们对它的建设给予了高度的关注和热情,在特高压电网的征地和线路走廊选择等方面纷纷给予积极支持。
中共中央政治局委员、湖北省委书记俞正声说:“建设特高压电网的决策必将对我国能源的合理开发利用、减轻煤电运紧张状况、保证电力供应发挥重要作用。湖北将大力支持国家电网公司的特高压电网建设。”
山西、河南等省领导也都表示希望特高压项目早开工,早投产,早日发挥效益。
上海、江苏、浙江、山东、天津和江西等省市的领导都希望通过特高压电网多向本地输送电力,满足经济发展持续增长的需要。四川、陕西等地希望通过特高压工程实现大规模电力外送,带动水力、煤炭资源的集中开发和高效利用。
面对历史的机遇,国家电网公司作出周密安排,一系列超前部署为将来特高压电网的建设、设备制造和运行提供了有力的保障。电网发展方式的转变与公司发展方式转变之间有机互动,互相促进。
在特高压输电工程建设过程中,国家电网公司将继续充分发挥集团化运作的优势,集中各方智慧,协调各方力量,坚持把安全可靠作为首要原则,全力以赴推进特高压工程建设。
2006年8月,华中理工大学的博士毕业生田庆来到跨区电网运行的一线单位参加实践锻炼。作为首批特高压运行的储备人才之一,他对特高压电网满怀憧憬,“特高压电网使中国的电网真正迈入了世界领先的境地,能成为中国第一批特高压电网运行人员,我感到很自豪。我们将刻苦学习,努力钻研,创造出世界一流的运行水平。”
战略为琴,创新为弦,电网发展,步伐铿锵……
特高压电网建设,正在打造着我国电网乃至整个电力工业的美好未来!
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