我國(guó)已全面掌握了特高壓直流規(guī)劃設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究、設(shè)備研制、工程建設(shè)和運(yùn)行管理等關(guān)鍵技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)國(guó)際上全面推廣應(yīng)用，輸送容量和輸送距離不斷提升，先進(jìn)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性得到了全面驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)創(chuàng)造”和“中國(guó)引領(lǐng)”。特高壓直流輸電技術(shù)對(duì)保障能源安全、推動(dòng)?xùn)|西部地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有重要意義。
電從遠(yuǎn)方來(lái)
直流輸電創(chuàng)新發(fā)展
直流輸電是以高壓直流方式實(shí)現(xiàn)電能傳輸，在送端將三相交流電通過(guò)換流站整流變成直流電，然后通過(guò)直流輸電線路送往另一個(gè)換流站逆變?yōu)槿嘟涣麟?，送入受端交流電網(wǎng)使用。直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)(特別是高電壓、大功率換流設(shè)備)發(fā)展緊密相關(guān)。我國(guó)于20世紀(jì)60年代初開始直流輸電研究，1987年建成自主設(shè)計(jì)、全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的舟山直流輸電工程。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，我國(guó)直流輸電工程從電壓到容量正在引領(lǐng)世界直流輸電技術(shù)發(fā)展。
我國(guó)能源資源與電力負(fù)荷需求呈逆向分布。2/3的水電資源集中在西南地區(qū)，80%以上的陸地風(fēng)能資源和太陽(yáng)能資源集中在西部、北部地區(qū)，而70%以上的電力消費(fèi)集中在東中部地區(qū)，能源基地距離負(fù)荷中心1000~4000千米。針對(duì)我國(guó)能源資源特點(diǎn)，國(guó)家提出了“西電東送”發(fā)展戰(zhàn)略。
攻克世界級(jí)難題
加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整
特高壓直流輸電系統(tǒng)指的是±800千伏及以上直流電壓等級(jí)的直流輸電系統(tǒng)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明，當(dāng)輸電功率大于400萬(wàn)千瓦、輸電距離達(dá)到1500千米時(shí)，通過(guò)比較單位輸電距離、單位輸送電量的年費(fèi)用指標(biāo)(每千瓦時(shí)年費(fèi)用、每千米年費(fèi)用)，采用特高壓直流從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是合理的選擇。通過(guò)發(fā)展特高壓直流輸電，可以將西部省區(qū)的電力資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，改變東西部能源與經(jīng)濟(jì)不平衡的狀況，加快我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。為金沙江、瀾滄江、雅礱江等流域的電力資源提供外送通道，使我國(guó)四川、云南、西藏水電資源的大規(guī)模開發(fā)成為可能;為新疆、甘肅、青海等地的風(fēng)電、光伏等清潔能源提供輸送通道，從而為推動(dòng)能源供給側(cè)改革、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型創(chuàng)造有利條件。
與常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)相比，特高壓直流系統(tǒng)的設(shè)備制造技術(shù)難度大，特別是換流變壓器、平波電抗器、直流套管、換流閥等重要換流設(shè)備，需要克服制造技術(shù)上的諸多困難。1月8日，“特高壓±800千伏直流輸電工程”榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。特高壓±800千伏直流輸電技術(shù)是我國(guó)能源電力發(fā)展的核心技術(shù)，是實(shí)施我國(guó)大規(guī)?？鐓^(qū)域能源優(yōu)化戰(zhàn)略的重大關(guān)鍵技術(shù)，具有輸電損耗低、輸電走廊利用率高的特點(diǎn)。特高壓±800千伏直流輸電技術(shù)極其復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外沒有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)難度極大。國(guó)家電網(wǎng)公司等單位聯(lián)合科研、高校、設(shè)備制造等160多家單位協(xié)同攻關(guān)，完成關(guān)鍵技術(shù)研究141項(xiàng)，創(chuàng)造了37項(xiàng)世界第一，攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、電磁環(huán)境、設(shè)備研制、試驗(yàn)技術(shù)等世界級(jí)難題。
搶占技術(shù)制高點(diǎn)
向上特高壓示范工程
±800千伏特高壓直流輸電系統(tǒng)由中國(guó)率先建設(shè)，并成功投入商業(yè)運(yùn)行。2006年，中國(guó)開始實(shí)施特高壓直流輸電示范工程。2006年，云南—廣東±800千伏直流輸電工程開工，雙極輸送功率500萬(wàn)千瓦，輸電距離1373千米，2010年6月18日雙極正式投入運(yùn)行。向家壩—上海(向上)±800千伏直流輸電工程，最大輸送容量為700萬(wàn)千瓦，輸電距離1907千米。2010年7月8日，向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程投運(yùn)。
向家壩—上海±800kV特高壓直流輸電工程起點(diǎn)為四川宜賓復(fù)龍換流站，落點(diǎn)為上海奉賢換流站，途經(jīng)四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江蘇、浙江、上海等六省兩市，四次跨越長(zhǎng)江，是世界上首個(gè)線路全長(zhǎng)超過(guò)1900千米的特高壓直流輸電工程。
工程由我國(guó)自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)和自主建設(shè)，是我國(guó)能源領(lǐng)域取得的世界級(jí)創(chuàng)新成果，代表了當(dāng)時(shí)世界高壓直流輸電技術(shù)的最高水平。工程建設(shè)完成129項(xiàng)重大技術(shù)研究，設(shè)備綜合國(guó)產(chǎn)化率達(dá)68.52%。組裝附件多，施工難度大，施工當(dāng)時(shí)在世界上無(wú)先例可借鑒。向上工程的成功投運(yùn)，標(biāo)志著國(guó)家電網(wǎng)公司在超遠(yuǎn)距離、超大規(guī)模輸電技術(shù)上取得全面突破，為加快我國(guó)西部地區(qū)清潔能源的大規(guī)模開發(fā)、提高非化石能源比重打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)具備了生產(chǎn)和系統(tǒng)集成全套特高壓直流關(guān)鍵設(shè)備的綜合能力，顯著提升了我國(guó)電工裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。
世界之最
吉泉特高壓直流輸電工程
昌吉—古泉(準(zhǔn)東—皖南)±1100千伏特高壓直流輸電工程是世界上首個(gè)電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)最先進(jìn)的直流輸電工程，是繼哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流輸電工程后，國(guó)家實(shí)施“疆電外送”戰(zhàn)略的第二條特高壓輸電工程，全長(zhǎng)3324千米。工程電壓等級(jí)為±1100千伏，額定輸送容量1200萬(wàn)千瓦，起于新疆昌吉換流站，止于安徽古泉換流站，途徑新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南和安徽6個(gè)省(自治區(qū))。
吉泉工程設(shè)備研制難度大，換流閥、換流變、直流穿墻套管、平抗電壓提升至1100千伏，研制面臨著設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、試驗(yàn)?zāi)芰头椒ǖ目简?yàn)。設(shè)備自主化要求高，交直流主設(shè)備基本面向國(guó)內(nèi)采購(gòu)，設(shè)備自主設(shè)計(jì)、自主研發(fā)、自主生產(chǎn)供貨，設(shè)備自主化水平要進(jìn)一步提升。工程投運(yùn)后，每年可向華東地區(qū)輸送電量660億千瓦時(shí)，減少煤炭運(yùn)輸3024萬(wàn)噸，減排煙塵2.4萬(wàn)噸、二氧化硫14.9萬(wàn)噸、氮氧化物15.7萬(wàn)噸，將有力促進(jìn)長(zhǎng)三角區(qū)域大氣污染防治目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
3月29日，昌吉—古泉特高壓直流輸電工程新疆段全線貫通。4月15日，隨著最后一相導(dǎo)線順利跨越天塹長(zhǎng)江，±1100千伏長(zhǎng)江大跨越工程貫通。這是±1100千伏輸電線路首次跨越長(zhǎng)江，其主跨越塔高225.2米，單基塔重1259噸，跨越總長(zhǎng)2900米，三者均為全線之最。截至5月13日，古泉換流站主控樓、繼電器室、雙極低端閥廳已全面實(shí)現(xiàn)“無(wú)塵化”管理，電纜敷設(shè)完成91萬(wàn)米，占比99%;雙極低端閥廳換流閥及附屬設(shè)備安裝80%;1000千伏GIS設(shè)備全部特殊試驗(yàn)順利完成，500千伏GIS設(shè)備本體安裝單元1162個(gè)，全部完成。
后記
截至2018年4月，國(guó)家電網(wǎng)公司共建成±800千伏特高壓直流工程10項(xiàng)，分別為：向家壩—上海、哈密—鄭州、錦屏—蘇南、溪洛渡—浙江、靈州—紹興、酒泉—湖南、晉北—南京、錫盟—泰州、上海廟—山東、扎魯特—青州;在建1項(xiàng)，±1100千伏昌吉—古泉特高壓直流工程工程。其中，向家壩—上海、哈密—鄭州、錦屏—蘇南±800千伏特高壓直流輸電示范工程榮獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)，溪洛渡—浙江工程雙龍±800千伏換流站獲得2016～2017年度中國(guó)建筑工程魯班獎(jiǎng)等。
中國(guó)的特高壓同時(shí)在為世界提供著可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。國(guó)家電網(wǎng)公司成功中標(biāo)巴西美麗山水電送出±800千伏直流一、二期項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)特高壓輸電技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、裝備、工程總承包和運(yùn)行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈輸出。2017年12月21日，由國(guó)家電網(wǎng)公司與巴西國(guó)家電力公司聯(lián)合投資建設(shè)的巴西美麗山±800千伏特高壓直流輸電一期工程，在受端巴西伊斯特雷都換流站舉行投運(yùn)儀式。已投運(yùn)的一期工程，標(biāo)志著中國(guó)特高壓“走出去”的首個(gè)項(xiàng)目正式投入商業(yè)運(yùn)行。
