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特高压 再造中国能源大动脉——《国家电网报》

发布时间:2007-05-23 发布人:

    两山排黛,一水东去。滔滔金沙水,奔腾不息,积蓄着无穷无尽的能量和财富。

    作为金沙江流域水电外送的领航工程,四川—上海±800千伏特高压直流输电示范工程,将把数千万千瓦的强大电力,源源不断地送向东方。

    从祖国的西南到东部,循着与长江相同的方向,特高压直流线路,像中国经济版图一个强大、顺畅的能源大动脉,为中华大地的发展贡献着无穷无尽的能量。

    洁能西来 金沙水拍云崖暖

    让西部崇山峻岭间奔腾的浪花,化作千里之外大都市的能源所需。这里是向家坝,位于四川西南,金沙江梯级开发最末一级。装机容量达600万千瓦的向家坝水电站2006年11月27日正式开工,西南水利资源的开发进程骤然提速。

    金沙江年均水量1450万立方米,相当于3条黄河;每1千米河道下降1米多。这些数据在“水电人”眼里魅力无限。金沙江水电开发对于破解我国能源困局意义重大。

    看上海。1992年以来,上海GDP已连续15年保持两位数增长,电力需求与日俱增。但是,“十一五”期间,贯彻国务院节能减排总体部署,上海要关停210万千瓦小火电机组。此外,受土地、环保和一次能源运输制约,在市内继续规划建设电源项目可能性不大。为满足用电量进一步增长的需求,唯有新增外受电通道建设,加大外受电力度。

    能否让西部崇山峻岭间奔腾的浪花,化作千里之外大都市的能源所需?中科院高技术研究与发展局副局长董永初分析,我国煤炭资源2/3以上分布在北方,水电资源80%在西部,而2/3以上的能源需求集中在中东部地区。我国能源与生产力发展不均衡的基本国情,决定了能源资源大规模、大范围优化配置势在必行。

    立足于这样的基本国情,国家电网公司在经过充分研究后提出:规划建设交流1000千伏和直流±800千伏特高压电网,突破局部区域电力自我平衡的束缚,在更大范围内优化配置电力资源,促进大煤电基地、大水电基地、大核电基地的集约化开发,能够实现我国有限能源资源的高效利用和开发。

    国内外专家列举出特高压输电的六大优势:输电容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、土地利用效率高和联网能力强。其中,输送距离是决定直流工程电压选择的关键因素之一。输送距离越长,特高压直流输电在技术经济指标比较中的优势越明显。

    发展特高压直流输电技术在世界范围内拥有巨大的应用空间。2006年11月28日在北京召开的特高压输电技术国际会议透露,在巴西亚马逊河盆地、非洲刚果河流域、印度东部等将陆续出现大规模的能源基地,距离负荷中心一般都超过1500千米,±800千伏直流输电方式正在被广泛研究。

    在中国,特高压电网还能够发挥市场对资源配置的基础性作用,有效调节电力供求关系,引导电力投资,提高能源利用效率……经过科学严密的论证和工作实践,公司对于特高压的认识不只局限于需求满足,更包含着一种战略把握。经过数次特高压技术研讨和座谈,国家发展和改革委员会最终认定,我国发展特高压输电十分必要,没有不可逾越的障碍。

    对于特高压直流输电线路的两端而言,这个结论更为现实。过去只是共饮一江水。从今之后,电力将汇聚起从巴蜀到申城发展的灿烂前景。

    “特高压电网既可解决川电外送能力和通道有限的问题,促进四川水电资源优势转化为经济优势,又能够加强四川电网与全国电网的联系,构筑四川参与全国电力资源优化配置的平台。”四川省副省长王怀臣说。

    上海市市长韩正明确表示支持直流特高压示范工程建设。经测算,“十二五”期间,上海市需要外送电1500万千瓦左右。而从外部每输送1000万千瓦电力,受端城市可以减少煤炭消费2100万吨、水1.5亿吨,少排二氧化硫32万吨、氮氧化物7万吨、二氧化碳1400万吨。洁能西来,对于求能若渴的上海而言,无疑有着双重意义。

    科学论证 会挽雕弓如满月

    科学论证带来的是一种新觉醒,也是新思路、新理念的萌动。2005年10月25日,经过一天跋涉,数十位专家来到了美丽的向家坝。他们面对滔滔江水,纵论工程的美好前景。第二天,公司在成都召开了金沙江一期送电华中、华东±800千伏直流输电工程和锦屏一、二级送电华东±800千伏直流输电工程可行性研究总报告评审会议。一位老专家说:“即使现场条件再艰苦,我也要亲自去看一看。”在公司高度负责精神的感召下,忘我工作的庞大专家团队,为示范工程的科学论证不懈奋斗着。

    据不完全统计,截至2006年,有2000多人直接参与了特高压研究咨询工作,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。先后召开的专题论证会议达240次之多,与会专家和代表超过7000人次。

    共识的取得来之不易,争论的过程殊为珍贵。2004年7月,国家发改委主持召开金沙江一期工程输电系统规划设计报告论证会议。以周孝信、朱英浩院士为组长,30余位相关领域资深专家参加的专家组对设计报告进行咨询和评审。会议一致同意报告推荐的金沙江一期电能主要在华中、华东电网消纳的方案和采用纯直流外送的输电方案。

    特高压直流输电方案开始步入公众视野。老专家曾德文是溪洛渡、向家坝水电站输电系统规划设计及优化论证项目经理,他一直保存着论证期间的三本规划书。他为记者翻开一本本规划图,指点着每一个变化:最初拟定的输出方式是五回500千伏交流,后来又调整为四回±500千伏直流。2004年,国家电网公司对方案再次优化,提出三回±800千伏直流的方案。

    特高压直流输电的优点已被广泛认可:输送容量大,可充分利用输电走廊,有效节约土地资源。1回±800千伏特高压直流与2回±500千伏直流或6回500千伏交流的输电能力相当,而占用的走廊宽度仅为后者的50%~70%。

    事实上,每一次更优方案的提出,都是公司站在科学的立场上,以严谨的态度作出的更深层次的思考。在科学论证的步步引导下,正确的路径渐渐清晰。

    “快吵起来了。”中国电力工程顾问集团公司电力设计院副总工程师俞正清晰地记得一次坦诚而又热烈的讨论情景。2005年11月20日,公司确定示范工程双换流器电压分配方案,到会专家畅所欲言,对“500千伏+300千伏”、“400千伏+400千伏”等不同电压分配方案进行热议。考虑到运行的方便性及安全性,反复权衡后,专家建议选用电压配置为“400千伏+400千伏”。这样的精心论证之例不胜枚举。

    送端换流站站址不占耕地,而选择了丘陵,场平之后,土石方可就地平衡。从一张挂在公司特高压建设部的线路走向图上还可以看到,未来的线路避开了青峰寺省级森林公园、芙蓉洞国家级自然保护区等地区,从而实现对环境的最大保护。由于示范工程的环境友好型特点,2006年3月13日,水利部正式批复四川—上海±800千伏直流输电工程水土保持方案。

    数年求索,终有所成。2006年6月20日,《国家发展改革委办公厅关于开展交流1000千伏、直流±800千伏特高压输电试验示范工程前期工作的通知》的下发,标志着特高压跃入新阶段。

    2006年9月26日,科技部召开“国家科技支撑计划项目可行性论证会”,对《特高压系统开发与示范》项目进行论证,形成如下意见:该项目的完成,将使我国掌握交直流特高压关键技术,占领世界交直流输变电技术制高点,引领世界特高压输变电技术。同时对促进我国电工制造业的升级,占领国际输变电设备市场,具有十分重要的意义。

    立足国产 快马加鞭未下鞍

    特高压时代,国家电网公司将继续沿着立足国产化的道路坚定不移地走下去。作为全国最大的电力机械与电器制造企业之一,北京电力设备总厂的特高压直流平波电抗器研究已见曙光。该厂党委书记刘志刚向记者说:“不能想象没有特高压。我们的企业要争做龙头,就必须关注它。电网发展拉动着设备制造企业的发展,我们步伐跟不紧,就会从一流退到二流。”西安电力机械制造公司总经理张雅林认为,国家电网公司始终支持国产设备制造业的发展,支持开发取得自主知识产权的设备。

    郑健超院士认为:发展特高压技术可以推动我国高端制造技术进步,有利于提高整个电力行业制造水平,带动科研、设计等方面的自主创新。

    回顾公司推动特高压直流工程的发展历史,就是体味一段自主创新的奋斗历程。直流特高压专家吴元熙说,早期的葛上线,我们曾依靠外方。但三常、三沪、三广等直流工程建成投产后,我们已完全掌握了±500千伏直流输电设备的系统设计方法、制造技术、工艺要求和试验标准。

    4月6日,示范工程换流站设备招标采购文件在京发布。这次发布会,被普遍评论为发出了公司支持直流设备国产化的一个强烈信号。

    关注特高压的国泰君安资深证券分析师彭继忠认为,从发布的采购方案来看,系统研究、成套设计、直流控制和保护系统设备、换流阀、晶闸管、平波电抗器等,国内制造比例的目标为100%;换流变压器国内制造比例的目标超过60%,全面体现了国家电网公司对直流设备自主化的支持。

    晶闸管是决定示范工程输送能力的关键。采用传统5英寸晶闸管虽然技术上可行,但技术不先进,造价高,不能占领技术制高点。敢于采用6英寸晶闸管,彰显出公司支持国产化的雄心与魄力。

    对6英寸晶闸管的设计、型式试验、出厂试验等必须严格把关,对此,国家电网公司表示将精益求精。在三峡送出工程上,经过检验的晶闸管和阀运行可靠性极高:三峡三回直流运行中的12528只晶闸管只有一只损坏;在灵宝工程运行的国产晶闸管至今没有一只损坏。

    设备厂家的信心更足了。日前,世界上最大直径、最高电压容量的6英寸晶闸管样品已在中国研制成功。

    一家成立仅11年的民营企业——南通神马电力科技有限公司,借助特高压的强大引导力,正实现跨越式发展。它生产的电力复合空心绝缘子将有望助力特高压设备核心部件——电力套管的国产化。2006年7月3日,国家发改委副主任张国宝视察该公司时,鼓励它为我国电力工业作出更大贡献。

    公司一直倡导:特高压直流工程发展初期,很大一部分设计和设备制造完全可以直接实现国产化,其余部分设计和设备制造可采取合作研制或国际采购。部分关键设备的制造可以与国外合作,但一定要拿到中国来制造,目的是逐步掌握核心技术。

    国产化的理念也在延伸。历史和现实地看,我国装备制造业的发展壮大和竞争力提升,都必须在一个开放和竞争的市场环境下形成,没有原则的保护只能是伤害。公司副总经理舒印彪对数十家设备厂的负责人说,示范工程招标将最大限度地引起竞争,并且十分激烈。制造企业应尽早启动、及早开展科研攻关和关键技术的研究工作,及时制造出适应工程建设的电气设备。

    这无疑是一种鞭策。一位电力设备厂负责人说:“示范工程是我国特高压直流输电设备自主化的重要依托工程,也将为未来更多的远距离大容量‘西电东送’工程提供样本,机不可失。”

    工程递进 欲与天公试比高

    示范工程竣工之际,将创下电压等级最高、输送容量最大等18项世界纪录。一艘装载着主变压器的巨型轮船,行驶了2800余千米的长江水路,30千米的金沙江水路后,抵达金沙江小岸坝码头。之后,这台主变压器被送到大型汽车上,翻山越岭,向换流站站址驶去……

    这是向家坝、溪洛渡水电站工程大件运输三维漫游图像,2010年,该情景将真实地出现在金沙江畔。为了将单台容量达到32万千伏安、重量近400吨的换流变压器送入站址,国家电网公司对沿途的桥梁、隧道的通行能力进行了全面勘测。

凡事预则立,不预则废。示范工程建设所面临的挑战是世界级的,必须长期认真地准备和艰苦卓绝地努力。

    2005年3月19日,公司经与国内外各方协商,成立了特高压直流工作组,以期将科研单位和有经验的制造厂家联合起来,共同开展工作。

    小组成员、国网直流工程建设有限公司的郑劲始终记得,越来越多的单位参与进来,最后几乎囊括国内外所有知名的科研单位和制造厂家,这无疑令大家的交流更加有效。显然,公司以开放的态度广聚智慧,是推动特高压发展的动力。

    为了广泛吸收世界上一切有益的研究成果,2005年6月,刘振亚总经理随中国政府代表团访问俄罗斯时,对特高压输电技术进行了考察。考察期间,中俄电力高层就特高压输电线路规划、建设的有关问题交换了意见。

    夯实基础之后,面对规模宏伟的示范工程,建设者们开始以科学求实、勇于创新的精神,挑战世界级电力技术难题。

    中国电力科学研究院专家宿志一告诉记者,特高压直流输电线路途经高海拔、覆冰、重污秽等多种气候条件地区。在工程实施之前,克服线路电磁环境影响,在如此恶劣的条件下保持绝缘特性等,世界范围内迄今尚无成功的先例可循,都需要进行深入的试验研究。

    2006年8月,国家电网公司特高压直流试验基地在北京奠基,一个将创下特高压输电技术领域12项世界第一的国际一流综合性试验平台正式启动建设。

    正因为世界上尚无商业运行的特高压直流工程,示范工程的系统研究、成套设计、工程设计、设备制造、施工安装和运行维护等问题,无一不需要创新。

    在溪洛渡、向家坝的出线规划中,公司首次进行了通道区域规划和综合优化,将全球卫星定位技术、遥感技术、地理信息系统技术和数字摄影测量技术完整地集成应用到电力工程勘测设计工作中,使电力勘测设计的水平大幅提升。

    一个良好的机制也将伴随工程建设始终。随着示范工程从技术研究逐步转入工程建设,公司建立了领导和专业分工的工作体系,各负其责,上下对应,专业细化,对于保证里程碑计划的完成,意义重大。

    2006年5月30日,公司正式发布四川—上海特高压直流工程系统功能规范和设备技术规范书(第一版),各设备制造厂家反响热烈。同年11月15日,特高压交直流输电标准制定协调会在京召开。记者了解到,公司有望取得一批拥有自主知识产权、国内领先、国际一流的技术成果,形成±800千伏直流输变电工程设计、制造、施工、维护、管理等方面的一系列标准规范,从而推动特高压更好更快发展。

    示范工程竣工之际,将创下电压等级最高、输送容量最大等18项世界纪录。2012年,送出向家坝首台机组所发电力之后,±800千伏特高压直流输电线路还将继续西进,将金沙江上更多电站串成一条“流金淌银”的珠链,实现更大范围的电力外送。

    如今,特高压的脚步已然迈出。2020年前后,我国将基本形成覆盖华北、华中、华东地区的特高压电网,“西电东送、南北互供”能力将再次跃升。一个以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的大区统筹、资源整合的新时代正在向我们走来。

                                                            刊于2007年5月22日《国家电网报》


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