换个视角，再看特高压输电技术
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中国电工技术学会电力电子学会
第16届学术年会
中国 南京 10月12日至14日
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特高压输电技术包括特高压交流、特高压直流两大类，其中特高压直流输电技术基本得到了业界的认可，目前出现争议的主要是特高压交流输电技术。争议的焦点主要围绕在安全性、经济性、必要性。特别是权威的中国工程院近期发布“我国未来电网格局研究（2020年）咨询意见”中明确提出：不建议建设“三华”特高压交流同步电网；未来西电东送工程的输电方式以直流输电为主；特高压1000kV交流工程技术一般不作为输电工程使用，该报告再次引燃业界关于特高压输电技术的大讨论，甚至被誉为“第二次交直流电力技术世纪之战”的序幕，即特高压交、直流输电技术之争。
从电网的发展历程来看，从诞生之日开始，交流同步电网的输电规模、电压等级一直在各种争议声中不断地扩大、提升，而争议的焦点在于庞大的交流电网发展是否应该有边界，无论是技术角度，还是经济角度。
9月29日下午，中央纪委国家监委网站发布了一篇关于特高压的文章，文章大赞特高压：中国特高压输电技术的出现，使“煤从空中走、电送全中国”成为现实，使“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”成为中国能源和电力发展的新常态，为构建“全球能源互联网”、落实国家“一带一路”发展战略提供了强大基础支撑。文章还升华了特高压精神：忠诚报国的负责精神、实事求是的科学精神、敢为人先的创新精神、百折不挠的奋斗精神和团结合作的集体主义精神。
本着“学术平等、学术自由”的思想，“NE电气”作为负责任的新媒体，在纯粹的学术、技术讨论上不持有自己的观点，仅仅是努力地将各方关于特高压输电技术的独立观点客观地呈现给社会大众，特别是电气工程领域内的技术专家。今天推送的是中央纪委国家监委网站发布的文章“特高压：打造电力输送“超级动脉” | 新时代·新本领”。
我们不生产观点，我们只是观点的搬运工
——辛教授
学术问题不能搞一花独放，要百花齐放，百家争鸣。来，让我们为缓和紧张局势干杯！
——毛主席
中央纪委国家监委网站
特高压：打造电力输送“超级动脉” | 新时代·新本领
▲带你看世界上最先进的输电技术——特高压
“特高压”
中国特高压输电技术的出现，使“煤从空中走、电送全中国”成为现实，使“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”成为中国能源和电力发展的新常态，为构建“全球能源互联网”、落实国家“一带一路”发展战略提供了强大基础支撑——
特高压：打造电力输送“超级动脉”
特殊的时间点，标识着世界电力工业发展史上的重要里程碑。电压等级的每一次跃升，见证电网发展百余年光辉历程。
1891年，世界上第一条高压输电线路诞生，它的电压只有13.8kV；
1935年，美国将220kV电压提高到275kV，人类社会第一次出现了超高压线路；
1959年，前苏联建成世界上第一条500kV输电线路，这是人类利用电能水平的一次大跨越；
20世纪70年代起，美国、前苏联、日本等国家开始研究特高压输电技术，前苏联还建成了一段1150kV的特高压试验线路；
2009年，世界上第一条1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程投入商业运行。这次领先世界的是中国！
截至目前，我国已累计建成20多项特高压工程，单回输电能力最高达1000万千瓦，输送距离达2400公里，不断刷新世界电网技术新纪录。
±800kV上海庙—山东、±800kV晋北—南京特高压输电线路跨越黄河（徐可 摄）
“我国成为世界首个，也是唯一一个成功掌握并实际应用特高压这项尖端技术的国家，不仅全面突破了特高压技术，率先建立了完整的技术标准体系，而且自主研制成功了全套特高压设备，实现了跨越式发展。”国家电网公司党组书记、董事长舒印彪说。
1
“电从远方来，来的是清洁电”
——特高压破解我国能源资源与电力负荷分布极不平衡的现实难题
打开中国地图，不难发现，能源资源与生产力布局呈逆向分布，是我们国家的一大现实国情。
我国能源资源与电力负荷分布极不平衡
“80%以上的能源资源分布在西部、北部，70%以上的电力消费集中在东部、中部。在一段时期内，这就存在‘冰火两重天’的局面：一头是中西部资源大省有电送不出、白白浪费掉，另一头是东中部经济大省电不够用。”国家电网公司副总工程师、中国科学院院士陈维江向我们介绍。
据测算，有多达2.7亿千瓦电力需要跨越2000多公里输送至电力负荷中心，而已有的500kV输电技术，面临输电能力不足、损耗高、走廊资源稀缺等一系列突出问题，无法满足高效送出的要求。
基于这个国情，发展特高压这一更先进的输电技术成为破解难题的必由之路。
早在2004年，国家电网公司就联合科研院所、高校、设备制造等160多家单位协同攻关，开展309项重大关键技术研究，连续攻克了特高电压、特大电流下的绝缘特性、电磁环境、设备研制、试验技术等世界级难题，成功研制世界上通流能力最大的6英寸晶闸管、换流阀、变压器等一批国际领先的电工装备，在世界上率先掌握了特高压大容量输电系统集成、大电网运行控制等技术，研制成功了全套特高压设备，建立起完整的特高压输电技术标准体系。
那么，研发出来的特高压输电技术，“特”在哪儿呢？
在采访中，国家电网公司专家解答说：输电网电压等级一般分为高压、超高压（直流±500kV、±600kV等，交流330kV-1000kV）、特高压（直流±800kV及以上、交流1000kV及以上）。电压越高，输电效率就越高。特高压的“特”就特在输出的电压特高、输送的容量特大、传输的距离特远。
“与传统输电技术相比，特高压输电技术的输送容量最高提升至3倍，输送距离最高提升至2.5倍，输电损耗可降低45%，单位容量线路走廊宽度减小30%，单位容量造价降低28%。可以更安全、更高效、更环保地配置能源。”中国电科院高电压研究所所长李鹏说。
空中俯瞰锡盟-泰州±800kV特高压输变电工程泰州换流站（汤德宏 摄）
另一个大家经常问到的问题是，特高压交流输电技术和特高压直流输电技术有什么不一样？
“特高压直流好比直达航班、一飞到底，中途不能‘停’，而特高压交流则是高速公路，既能快速到达目的地，在中途也有出口、能‘停’”。专家解答，交流与直流从来都是配合使用、相互补充的。交流输电具有输电和组网双重功能，电力的接入、传输和消纳十分灵活；直流输电只具有输电功能，不能形成网络，主要以中间落点的两端工程为主，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。
2008年底，1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建成，并于次年1月6日投入商业运行。这是世界上首个实现商业化运行的特高压输电线路。
2010年7月8日，向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程投入运行，标志着国家电网全面进入特高压交直流混合电网时代。
两条特高压工程线路投运以来一直保持稳定运行，全面验证了特高压输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性和环境友好性。
国家对工程作出了高度评价。“特高压交流输电关键技术、成套设计及工程应用”和“特高压±800kV直流输电工程”分别摘得2012年度和2017年度国家科学技术进步奖特等奖。
“荣获两个国家科学技术进步奖特等奖，是鼓励更是激励。”舒印彪表示，发展特高压输电技术是21世纪以来我国电力工业最艰难、最成功的创新实践之一，扭转了我国电力工业长期跟随西方发达国家发展的被动局面，成为又一张亮丽的“中国名片”。
2
“世界上唯一将特高压输电项目投入商业运营的国家”
——抢占世界电网科技制高点，带来经济、环境、社会等多重效益
全球首条特高压长江综合管廊在江苏南通贯通
8月21日9时许，长江北岸，江苏南通，巨大的“卓越号”盾构机翻卷着泥浆驶出过江隧道。这一刻，1000kV淮南—南京—上海交流特高压输变电工程苏通GIL（气体绝缘输电线路）综合管廊隧道工程贯通。这也是特高压工程首次穿越长江隧道。
自晋东南-南阳-荆门、向家坝-上海两条特高压示范工程投运以来，特高压建设驶入快车道，一项项特高压工程犹如巨龙纵横东西南北。“运行电压最高、输送能力最强、技术水平最高”的指标一次次被刷新：
2012年12月，锦屏—苏南±800kV特高压直流输电工程投入运营；
2016年7月，锡盟—山东1000kV特高压交流输电工程投入运营；
2017年9月，锡盟—泰州±800kV特高压直流输电工程投入运营；
2018年5月31日，总长3000多公里的新疆昌吉至安徽古泉±1100kV特高压直流工程全线贯通。整个项目建成后，将是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
……
国家电网公司在运在建23项特高压工程，线路长度达3.3万公里
目前，我国是世界上唯一一个将特高压输电项目投入商业运营的国家。截至今年9月，国家电网公司已累计建成“八交十直”特高压工程，在建“四交一直”特高压工程，在运在建23项特高压工程，线路长度达到3.3万公里，变电（换流）容量超过3.3亿千伏安（千瓦）。
“国家电网公司已初步建成了特高压电网架构，形成全国‘西电东送、北电南供、水火互济、风光互补’能源互联网新格局、资源优化配置新平台，为保证电力可靠供应、推动能源转型和区域经济协调发展奠定了坚实基础。”国家电网公司特高压建设部副主任王绍武说。
特高压电网，“一头连着西部清洁能源开发利用，一头连着东中部清洁发展”。
2014年5月，包括“四交四直”特高压工程在内的12条重点输电通道纳入国家大气污染防治行动计划，并于2017年底全面建成投运，形成了一幅自北向南、自西向东的清洁电能输送蓝图：新增跨区输电能力8500万千瓦，每年可减少燃煤运输约1.9亿吨，减排二氧化碳约3.2亿吨、二氧化硫约100万吨、氮氧化物约94万吨，为打赢蓝天保卫战做出了重要贡献。
±800kV沂南换流站阀厅直流设备验收（徐可 摄）
许继集团研制出世界首套±800kV直流输电控制保护系统，完成世界首套±1100kV控制保护系统开发，总体技术达到国际领先水平；南瑞集团研发的统一潮流控制器达到国际领先水平……依托特高压工程建设，中国电工装备制造企业技术水平大幅提升，创新能力显著增强。
特高压不仅在国内遍地开花，还走出了国门。“近年来，国家电网公司先后中标巴西美丽山±800kV特高压直流一、二期项目，实现了特高压输电技术、标准、装备、工程总承包和运行管理全产业链、全价值链输出，带动超、特高压设备出口超过50亿人民币。”国家电网公司国际部党总支书记于军说。
巴西美丽山±800kV特高压直流一期项目
据介绍，我国在世界上率先建立了由168项国家标准和行业标准组成的特高压输电技术标准体系。同时，成功推动了国际电工委员会（IEC）成立专门的特高压直流和交流输电技术委员会（TC115和TC122），秘书处均设在中国，占据了技术和标准制高点，显著提升了我国在国际电工标准领域的话语权。
3
“勇攀电力技术珠穆朗玛峰”
——坚定自信又冷静清醒，把特高压这张“金色名片”擦得更亮
看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛。
谈起中国特高压输电技术发展历程，相关参与者都有着说不完的故事。
“长期以来，电力工业领域，我们一直是跟在西方发达国家后面亦步亦趋。在特高压以前，我们国家每一个电压等级的出现都至少晚了西方国家20年。”陈维江说。
王绍武讲了一个让他记忆犹新的画面：“我是2001年参加工作的，当时中国只有一条高压直流输电工程，就是±500kV葛洲坝—上海直流工程。这是外国公司参与建设的项目，里面几乎找不到国产设备，就连换流站里值班人员的椅子、变电站里的马桶都是国外整装进来的。”
从跟着别人、一直落后，到较短时间内研发特高压成功，并取得成熟的实际运用，靠的是什么？
“一个是我国能源资源大范围配置的迫切需要，为发展特高压注入了强大需求动力。”陈维江说，还有一个关键因素，就在于我们国家集中力量办大事的制度优势，使政府支持、企业主导、产学研联合、社会各方广泛参与的科技创新工作体系高效运转。“特高压输电在国际上没有成熟适用的经验可供借鉴，面对巨大的创新压力和工程挑战，两大电网公司集聚电力、机械行业300多家单位的专家和资源，开展产学研协同攻关。”
1000kV锡盟—山东特高压输电线路高空作业（徐可 摄）
有这样一个故事。当时研制特高压变压器时，参与的两家企业一开始各自进行技术攻关，分头研制出了样品，但是在做试验时，先后都失败了。这时产学研协同攻关体系发挥了作用。国家电网公司主导，召集相关企业，联合国内外专家，一起分析会诊，很快找到了问题所在，分析出了原因，然后进行了技术上的改进，最后非常顺利地通过了试验，取得了研制成功。
研发特高压，还需要完备的试验研究体系和严谨细致的科学精神，需要敢为人先、坚定自信的精神力量。
“特高压电网不是500kV高压电网的简单放大，而是关键技术和配套设备质的提升。既面临高电压、强电流的电磁与绝缘技术世界级挑战，又面临重污秽、高海拔的严酷自然环境影响，创新难度极大，一直被喻为输电领域的‘珠穆朗玛峰’。”李鹏说，我们敢为人先，非常注重试验验证，用科学的态度开展研究。
科研人员在-20℃温度下进行长串绝缘子覆冰试验
2006年8月以来，国家电网公司先后建成特高压直流试验基地、特高压交流试验基地、特高压工程力学试验基地、高海拔试验基地、国家电网仿真中心、特高压直流输电工程成套设计研发（试验）中心等“四基地两中心”，用大量科学严密的试验攻克了一个又一个世界性难题。
以高海拔试验基地为例，在基地建成之前，国际上对海拔2000米以上的输电技术研究尚缺乏系统全面的试验数据。高海拔试验基地的建立，为海拔4000米及以上输变电线路、设备外绝缘和电磁环境特性的研究提供了可能，填补了世界特高压高海拔试验研究的空白。
正是在一大批科研专家、电力工作者的艰辛奋斗下，特高压输电技术在中国成为现实，一项项特高压工程崛起在华夏大地，也培育锻造出难能可贵的特高压精神：忠诚报国的负责精神、实事求是的科学精神、敢为人先的创新精神、百折不挠的奋斗精神和团结合作的集体主义精神。
电力建设者迎着朝霞上工
征途漫漫，由中国书写的特高压传奇还在继续。
党的十九大对我国能源转型与绿色发展作出重大决策部署，强调“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。”“瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破”。
“在成就面前要始终保持冷静清醒的头脑，创新的脚步不能停歇。”陈维江说，下一步我们将继续推进特高压输电技术研究，实现相关设备彻底国产化，不断提高其可靠性、经济性、环保性，建设更多符合实际需要的特高压工程，把特高压这张“金色名片”擦得更亮。
（中央纪委国家监委网站 兰琳宗）
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