電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)

世界“四項(xiàng)第一”特高壓工程年底建成

亞歐大陸腹地的曠野上，數(shù)百萬年來，只有稀疏的荒漠植物和黃羊、野驢隨著冬去春來，循環(huán)往復(fù)地釋放生機(jī)。但在如今，亙古荒原熱鬧非凡，一列宛如長龍的巨大銀色電力鐵塔群，從工地上拔地而起，托舉著手臂粗細(xì)的電纜，接力般從新疆準(zhǔn)噶爾盆地一路向東，翻過天山，穿行河西走廊，跨越黃河、長江天險(xiǎn)，最終抵達(dá)安徽南部。

這條“長龍”便是承攬目前世界電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)“四項(xiàng)第一”的準(zhǔn)東至皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程。隨著這一工程一路攻堅(jiān)克難并將于今年年底建成投運(yùn)，中國的特高壓輸電技術(shù)再度引起廣泛關(guān)注。

技術(shù)創(chuàng)新“挑戰(zhàn)不可能”

不久前，在新疆準(zhǔn)東工業(yè)園的昌吉換流站附近，準(zhǔn)東至皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程中，地形地貌最多樣、氣候條件最復(fù)雜的新疆段實(shí)現(xiàn)全線貫通。

進(jìn)入施工現(xiàn)場，如同來到“巨人國”：兩基鐵塔高度均超過百米，有33層樓高，塔重400多噸，是名副其實(shí)的“巨無霸”；工程所用電纜有成年人手腕粗細(xì)，固定電纜的“螺絲螺母”、絕緣瓷瓶每個(gè)都有十幾公斤重。

兩年來，工程新疆段從準(zhǔn)噶爾盆地東部，征服沙漠和戈壁，越過風(fēng)區(qū)和天山，近600公里的廊道上架起了1109基鐵塔。

相對(duì)于技術(shù)成熟的750千伏輸電線路，電壓等級(jí)提升至1100千伏，意味著鐵塔更高、噸位更重，基礎(chǔ)混凝土方量更大、難度更高，且沒有先例借鑒，工程的首創(chuàng)性讓施工人員面臨前所未有的困難。

線路新疆段要穿越中國第二大沙漠――古爾班通古特沙漠，高溫暴曬、沙暴大風(fēng)卻不是讓施工人員最頭疼的事。400多噸的鐵塔要“站得穩(wěn)”基礎(chǔ)混凝土牢固是關(guān)鍵，而讓混凝土澆筑后“保濕”在沙漠并非易事，以往的“人工澆水法”耗時(shí)費(fèi)力還難以奏效。

在新1標(biāo)段項(xiàng)目副經(jīng)理金毅帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組技術(shù)人員“腦洞大開”，想到了農(nóng)業(yè)節(jié)水中的“滴灌”，不僅解決了混凝土“保養(yǎng)”難題，還節(jié)省了水資源。“混凝土強(qiáng)度得到保證，用水量僅相當(dāng)于過去的1/6。”金毅說。目前，沙漠地區(qū)混凝土滴灌養(yǎng)護(hù)技術(shù)正在申請(qǐng)國家專利。

翻越東天山是新疆段施工的又一個(gè)難題。60多公里的標(biāo)段不僅涵蓋高山丘陵等復(fù)雜地形，處于地震烈度帶，且全程處于43米/秒的風(fēng)區(qū)中。在天山深處的施工點(diǎn)，工作人員將山腳下的建材用索道一點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)送到塔位，再用抱桿在山頂將建材“精確”組立起來。新疆段業(yè)主項(xiàng)目部副經(jīng)理徐玉波說，其中一基鐵塔花費(fèi)45天才組立完成。

為了讓15公里以外攪拌好的混凝土“上山”時(shí)不能凝固，而要在澆筑后24小時(shí)內(nèi)凝固，施工方還聯(lián)合科研院校進(jìn)行科技攻關(guān)，最終通過加入新材料外加劑攻克了這一難題。

換流站是特高壓直流輸電工程的心臟，僅昌吉換流站投資就達(dá)81億。7家電廠及五彩灣750千伏變電站傳輸?shù)慕涣麟娫谶@里轉(zhuǎn)化為直流電，電壓升至±1100千伏再輸送出去。眼下，7臺(tái)換流變壓器和兩套換流閥已完成設(shè)備本體安裝。

國網(wǎng)直流公司昌吉換流站業(yè)主項(xiàng)目副經(jīng)理姚斌說，±1100千伏換流站代表當(dāng)今世界直流輸電技術(shù)最高水平，換流容量、電氣絕緣等技術(shù)指標(biāo)都“趨于極限”，刷新了我國相關(guān)設(shè)備制造的新高度。

準(zhǔn)東至皖南特高壓直流輸電工程， 全長3324千米，總投資407億元，輸送電壓等級(jí)提升到1100千伏，輸送容量增至1200萬千瓦，經(jīng)濟(jì)輸電距離延伸到3000公里以上。除了新疆段貫通之外，目前陜西段組塔過半，安徽段進(jìn)入放線階段。

這一工程順利展布標(biāo)志著我國特高壓技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入新高度，增強(qiáng)了我國電網(wǎng)技術(shù)和電工裝備制造領(lǐng)域的國際影響力與競爭力，為將來有序推進(jìn)電力互聯(lián)互通、帶動(dòng)中國技術(shù)和服務(wù)“走出去”奠定了基礎(chǔ)。

特高壓全面“出海”還有多遠(yuǎn)

我國西部能源資源富集，距離用能中心東中部地區(qū)卻有數(shù)千里之遙，電力供需區(qū)域不平衡。以新疆為例，當(dāng)?shù)孛禾款A(yù)測儲(chǔ)量逾2萬億噸，占全國煤炭預(yù)測儲(chǔ)量四成以上，風(fēng)能及太陽能儲(chǔ)量可觀，但地下、空中資源均需3000公里以上的運(yùn)輸才能到達(dá)東部。將能源集約化開發(fā)轉(zhuǎn)化為電能是可行之路，而特高壓能大幅降低長距離輸電損失。

據(jù)國家電網(wǎng)測算，準(zhǔn)東至皖南特高壓工程每年可從新疆向中東部輸送電力660億千瓦時(shí)，減少燃煤運(yùn)輸3024萬噸，每千公里輸電損耗僅1.5%，滿負(fù)荷條件下輸送能力相當(dāng)于6條750千伏線路，節(jié)約了土地和走廊資源。

建設(shè)特高壓輸電工程、大規(guī)模輸送西部清潔能源，可緩解東中部人口稠密地區(qū)大氣污染防治壓力。準(zhǔn)東至皖南特高壓工程投運(yùn)后，每年可減排煙塵2.4萬噸、二氧化硫14.9萬噸、氮氧化物15.7萬噸。

目前，中國建成“八交十直”特高壓工程，其他國家也看到了特高壓的優(yōu)勢(shì)。由中國國家電網(wǎng)公司與巴西國家電力公司聯(lián)合投資的巴西美麗山±800千伏特高壓直流輸電一期工程，2015年奠基，去年12月建成投運(yùn)。這條中國首個(gè)特高壓“走出去”項(xiàng)目，將美麗山水電站超過1/3的電能輸送到巴西東南部負(fù)荷中心，滿足了2200萬人口的年用電需求，實(shí)現(xiàn)了特高壓技術(shù)首次海外落地。

眼下，二期項(xiàng)目正在建設(shè)中。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，二期項(xiàng)目將帶動(dòng)超過25億元人民幣的國產(chǎn)電力裝備出口，進(jìn)一步推動(dòng)特高壓輸電技術(shù)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的全球化應(yīng)用。

動(dòng)輒兩三千公里的特高壓也許對(duì)部分國家吸引力有限，但對(duì)跨國電網(wǎng)、洲際互聯(lián)就不一樣了。日本軟銀集團(tuán)首席執(zhí)行官孫正義宣稱要打造包括中俄日韓蒙在內(nèi)的東北亞能源“超級(jí)電網(wǎng)”，去年10月軟銀在蒙古戈壁灘建設(shè)的50兆瓦風(fēng)力發(fā)電場投入使用。韓國電力公社社長趙煥益在一次論壇上也表示“覆蓋韓中日乃至俄羅斯的‘超級(jí)電網(wǎng)’在經(jīng)濟(jì)及技術(shù)層面是可行的。”

四年前的秋天，聯(lián)合國亞洲及太平洋經(jīng)濟(jì)社會(huì)委員會(huì)曾邀請(qǐng)多國電力專家、企業(yè)及投資機(jī)構(gòu)代表，在新疆探討泛亞洲區(qū)域“超級(jí)電網(wǎng)”。參會(huì)代表分析，東亞的韓國、日本屬消費(fèi)大國，但供應(yīng)能力薄弱，蒙古國煤炭、風(fēng)能及太陽能富集，但消費(fèi)市場有限；中亞的塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦水電供大于求，而臨近的阿富汗和巴基斯坦缺電人口達(dá)4000萬人――結(jié)論是，互相連通的“亞洲超級(jí)電網(wǎng)”可完成跨國電力交易和互聯(lián)，促進(jìn)區(qū)域能源供需平衡，提高能源利用經(jīng)濟(jì)性。“這是未來亞洲集體的能源策略。”亞太經(jīng)社會(huì)能源專家德里克?阿金森說。

促進(jìn)可再生能源利用被認(rèn)為是“亞洲超級(jí)電網(wǎng)”的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。氣候變化要求各國研究設(shè)計(jì)以可再生能源為依托的輸送模式，若想把發(fā)電空間讓給隨時(shí)變動(dòng)的風(fēng)電和光電，電網(wǎng)必須堅(jiān)強(qiáng)、智慧地應(yīng)付這些“不靠譜”能源，這就需要特高壓電網(wǎng)的大輸送能力和足夠的裕度。

這一點(diǎn)已被實(shí)踐證明。目前，新疆已投運(yùn)750千伏“疆電外送”一、二通道及±800千伏哈密南-鄭州特高壓直流外送通道。依靠這些“電力高速公路”，去年新疆可再生電力外送量占據(jù)“疆電外送”總電量的1/3還多。

金風(fēng)科技股份有限公司董事長武鋼表示，新疆與周邊8個(gè)國家接壤，是“一帶一路”核心區(qū)，未來可推進(jìn)新疆與周邊國家電力互聯(lián)互通，深化國際能源合作，為“一帶一路”沿線國家提供能源利用的最佳方案。

關(guān)于特高壓的爭議

特高壓自誕生之日，便爭議不斷，特別是對(duì)特高壓交流輸電技術(shù)。

主要觀點(diǎn)有三：一是不安全，有導(dǎo)致大停電的危險(xiǎn)，美國、印度大停電就是教訓(xùn)；二是造價(jià)太高，相當(dāng)于“燒錢”，發(fā)電企業(yè)虧損，電網(wǎng)企業(yè)營收增速放緩，誰來投資；三是電力需求增長放緩，西部棄水、棄風(fēng)、棄光加劇，難以消化特高壓跨區(qū)域送來的電，政策趨勢(shì)顯示送電地區(qū)與受電地區(qū)電價(jià)價(jià)差可能進(jìn)一步縮小，從而減弱遠(yuǎn)距離輸電的動(dòng)力。

但也有觀點(diǎn)與之相對(duì)，認(rèn)為特高壓與大停電并無直接因果關(guān)系。此外，特高壓工程造價(jià)及經(jīng)濟(jì)效益分析不等同于特高壓電網(wǎng)整體效益分析。

受訪業(yè)內(nèi)人士對(duì)記者表示，特高壓技術(shù)推進(jìn)應(yīng)伴隨整個(gè)項(xiàng)目的嚴(yán)謹(jǐn)論證，并通過實(shí)踐不斷檢驗(yàn)總結(jié)。

提升特高壓技術(shù)水平，在電網(wǎng)架構(gòu)、通道設(shè)計(jì)及事故防備上不斷完善，提高特高壓安全性。目前國家電網(wǎng)已建立仿真中心，通過掌握電網(wǎng)特性的仿真分析技術(shù)，避免安全穩(wěn)定控制措施失效，防止大面積停電。

引入市場化機(jī)制，通過跨省區(qū)現(xiàn)貨交易加大可再生能源消納空間，這使甘肅省去年棄風(fēng)棄光電量同比減少19%，通過跨省區(qū)現(xiàn)貨交易消納的新能源電量占新能源增發(fā)電量的一半。在東北，不能深度調(diào)峰的火電廠向提供深度調(diào)峰服務(wù)的火電廠支付補(bǔ)償金，這種市場化定價(jià)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償激勵(lì)發(fā)電企業(yè)在調(diào)峰困難時(shí)主動(dòng)減發(fā)，也為可再生能源騰出消納空間。

按照國家《解決棄水棄風(fēng)棄光問題實(shí)施方案》，今后幾年將優(yōu)先建設(shè)以輸送可再生能源為主且受端地區(qū)具有消納市場空間的輸電通道；優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行，提高現(xiàn)有輸電通道運(yùn)行效率，發(fā)揮電網(wǎng)關(guān)鍵平臺(tái)作用，為水電、風(fēng)電和光電打造“綠色通道”；因地制宜開展跨區(qū)跨流域的風(fēng)光水火聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)多種能源發(fā)電互補(bǔ)平衡，從而逐步解決全國棄水棄風(fēng)棄光問題。

可以預(yù)見，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國特高壓技術(shù)不會(huì)一夜壯大，發(fā)展道路上仍會(huì)爭議不斷，全面“出海”也不會(huì)一片坦途，未來有待于提高安全性、保持技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)大成本優(yōu)勢(shì)，還需考量我國供應(yīng)鏈控制能力和批量化工業(yè)制造能力。