2021年6月21日,我國的四川雅中到江西撫州正負800千伏特高壓輸電工程,建設(shè)完成并正式投入輸電運營。同年6月28日,發(fā)電能力僅次于三峽工程的世界第二大水電站——金沙江白鶴灘水電站正式投產(chǎn)發(fā)電。這里平均每年將發(fā)出超過620億千瓦時的巨大電能,也將通過白鶴灘到江蘇、白鶴灘到浙江的特高壓輸電線路送往江蘇、浙江等華東地區(qū)。
特高壓輸電是一種新的電力傳輸技術(shù),從上世紀的七十年代開始,各個國家就已經(jīng)開始研究這種新的輸電技術(shù)。近二十年來,國家電網(wǎng)針對我國的實際情況,研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、獨樹一幟的特高壓輸電技術(shù)。截至2021年6月底,像這樣擁有特高壓輸電技術(shù)的電力新干線,在我國已建成或正在建設(shè)的就有36條,規(guī)模遠遠領(lǐng)先于世界。
我們?yōu)槭裁匆h距離輸電
我國能源的生產(chǎn)地和消費地跨度極大,大約80%的煤炭資源在西北部地區(qū),80%的水利資源在西南部地區(qū),80%的風(fēng)、光資源也在西北部地區(qū)。而我國能源70%以上的消費需求,都集中在經(jīng)濟發(fā)達、增長比較快的華東、華中等地區(qū)。
資源在西用戶在東,這就需要將西部地區(qū)的能源,想辦法給東部地區(qū)用。傳統(tǒng)方式一般靠物流運輸,但是最簡便的方式其實是你從西部就把各種資源變?yōu)殡娔芡ㄟ^電線傳輸?shù)綎|部直接使用。但是東西部超過3000千米的距離成為了電力傳輸?shù)淖畲笳系K。
超遠距離輸電的難處
在遠距離傳輸電能的過程中,會產(chǎn)生能量損耗。我們希望盡量減少傳輸時的能量損耗。在電力的遠距離傳輸中,如果僅僅依靠改變輸電線的材質(zhì)或加大輸電線的截面積,來降低傳輸中的損耗,會使建設(shè)成本大大提高,另一方面將給施工帶來難以想象的困難。而特高壓輸電技術(shù)只是通過提升電壓、降低電流,來減少傳輸過程中電能的損耗,從而實現(xiàn)更遠距離的傳輸。
不僅如此,特高壓輸電技術(shù),除了能把電能輸送到更遠的地方,還能把輸電的能力大幅提升。比如一條1000千伏特高壓輸電線路,它就能完成5條原來的500千伏輸電線路的輸電量,而且線路架設(shè)所占用的土地,相對之前的輸電線路也大大減少,這對當(dāng)下的土地資源稀缺的現(xiàn)狀更具有現(xiàn)實意義。所以,特高壓輸電技術(shù)是目前世界上最高效最經(jīng)濟的一種輸電方式。但大幅度提升傳輸中的電壓,卻并不那么簡單。
隨著電壓等級的大幅提升,特高壓傳輸過程中的安全穩(wěn)定性,自然成了人們關(guān)注的焦點,因為電壓的提高,對傳輸系統(tǒng)中的絕緣材料和關(guān)鍵設(shè)備的耐壓性能要求也更高。這些年,在特高壓輸電技術(shù)研發(fā)過程中,國家電網(wǎng)曾先后組織幾十家科研機構(gòu)和高校、200多家設(shè)備制造企業(yè),在國際上“無標準、無經(jīng)驗、無設(shè)備”的情況下,依靠自主創(chuàng)新,成功研發(fā)出了與特高壓相關(guān)的21大類、310項關(guān)鍵技術(shù),連續(xù)攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、設(shè)備研制、試驗技術(shù)等世界級難題,尤其是在特高壓絕緣套管和特高壓換流閥等“卡脖子”的材料和技術(shù)上取得重大成果,標志著我國在特高壓、遠距離、大容量輸變電核心技術(shù)上取得重大突破,所有關(guān)鍵設(shè)備全都實現(xiàn)了國產(chǎn)化。
這是四川雅中到江西撫州正負800千伏特高壓直流工程的換流站,也是特高壓輸電工程的心臟。這里裝配的世界上電壓等級最高、容量最大的單體變壓器、直流換流閥、開斷能力最強的開關(guān)等一系列的關(guān)鍵設(shè)備,都是我國自主研發(fā)制造的,而這些世界領(lǐng)先的裝備,就是特高壓傳輸正常運行的安全保障。
中國的特高壓遠距離輸電技術(shù)
目前,中國是世界上唯一一個將特高壓輸電技術(shù)投入商業(yè)運營的國家。經(jīng)過多年的技術(shù)積累,中國特高壓輸電技術(shù)在國內(nèi)遍地開花,僅四川一地就有已經(jīng)建成或正在建設(shè)的七個特高壓輸電工程。
特高壓輸電技術(shù),不僅帶動了我國電工裝備制造產(chǎn)業(yè)全面升級,而且還走出國門,參與到其他國家的電力建設(shè)中。2014年,國家電網(wǎng)公司成功中標巴西美麗山水電特高壓輸電工程項目,并于2019年完成全部工程建設(shè)。這是巴西最長、輸電量最大的一條電力干線,它跨越2000多公里,能滿足2200萬人口的用電需求,也被稱為巴西經(jīng)濟發(fā)展的主動脈。
近年來,我國還先后與哈薩克斯坦、俄羅斯、蒙古、巴基斯坦等國開展了互聯(lián)互通特高壓技術(shù)合作項目,實現(xiàn)了中國特高壓輸電技術(shù)、標準、裝備、工程總承包、全產(chǎn)業(yè)鏈輸出,創(chuàng)造了350多億美元的經(jīng)濟效益?,F(xiàn)在,中國特高壓輸電技術(shù),不僅為世界提供著可借鑒的經(jīng)驗,也將為全球電力工業(yè)的建設(shè)發(fā)展做出更大貢獻。
原標題: 從“拉閘限電”到燈火通明,中國特高壓輸電如何逆襲