中國特高壓輸電技術獨步全球 特高壓輸電工程發展迅猛
馳騁電力高速路
本報記者 王珍
檢查消缺、竣工驗收、系統調試……6月16日，位于江蘇常熟的虞城換流站內，工作人員正緊張地忙碌著，為即將到來的帶電試運行“大考”做著最后的準備工作。預計6月底，來自2000多公里外、我國第二大水電站——白鶴灘水電站的首批400萬千瓦清潔水電，將途經四川、重慶、湖北、安徽四省市，在這里落地，為華東地區經濟發展注入強勁動力。
一頭是大江奔流，一頭是萬家燈火。連接它們的“通道”，便是被稱為“電力高速路”的特高壓輸電工程。
如今，我國特高壓技術標準即是國際標準，特高壓輸電技術成為我國制造業的一張名片。在中宣部近日舉行的“中國這十年”系列主題新聞發布會上，科技部部長王志剛表示，特高壓輸電處于先進水平，重大技術突破帶動特高壓輸電工程迅猛發展。
那么，什么是特高壓？作為目前世界上最先進的輸電技術，特高壓究竟“特”在哪兒？中國特高壓輸電技術如何獨步全球？記者近日采訪了國家電網有關負責同志。
1
輸電距離遠、輸送容量大、運行損耗低……
特高壓讓“電從遠方來”成為現實
我國西北部，青海省共和縣的海南州綠色產業發展園區，風力發電機的葉片迎風飛轉，陽光照射蔚藍的電池板……風、光被“捕捉”進一條條輸電線。據介紹，這里的光伏、風電、光熱新能源裝機容量超過2000萬千瓦。
通過青?！幽稀?00千伏特高壓直流輸電工程，地處中原的河南人民得以共享這份“綠色紅利”。
特高壓輸電技術，是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上的輸電技術，是目前世界上電壓等級最高、技術最先進的輸電技術。這一輸電技術顛覆了中國傳統的能源輸送模式。
眾所周知，我們生產生活中所用的電，是經過電網送入工廠樓宇、千家萬戶。電網由低壓、中壓、高壓、超高壓、特高壓等不同的電壓等級構成。比如，居民生活用電通常是220伏和380伏，屬于低壓范疇；工業用電一般是中壓范疇。由此看來，特高壓比我們日常生活用電電壓高出數千倍。
在我國發展特高壓輸電技術之前，500千伏的超高壓輸電系統有力支撐了我國經濟社會發展。傳統的電力供應模式，通常是哪里缺電就在哪里建電廠。但我國能源資源與需求呈逆向分布，即70%以上的能源需求集中在中東部地區，而大量可用能源資源，如化石能源、水能、風能、太陽能等，卻遠離需求中心，集中在西北、西南地區。
如何將西部大規模的能源，尤其是清潔能源跨越數千公里送到東部？特高壓輸電技術成為必然選擇。
“電能傳輸同樣的距離，電壓等級越高，輸送容量越大，電能損耗越小，電網輸電能力也就越強?！眹W江蘇省電力有限公司建設部計劃處處長陳松濤告訴記者，與500千伏超高壓輸電相比，特高壓輸電具有許多優勢。
記者了解到，電網輸電能力的大小，與電壓的平方成正比，輸電損耗與電壓的平方成反比。這也就意味著，當電網電壓從500千伏提高到1000千伏，其輸送容量可提高到原來的4倍，輸電損耗可降低到原來的四分之一。
“特高壓輸電線路就好比是電力高速公路，與普通線路相比，輸送容量更大，輸電效率更高。”國網江蘇興力工程管理公司工程部副主任王世巍給記者打了個比方，“運行損耗小，輸送距離也更遠，可達2000公里甚至3000公里以上，能覆蓋我國所有的大型能源基地和用電負荷中心。”
不僅如此，由于特高壓技術大幅提高了架空線路的利用效率，還能夠節省大量土地資源。
諸多優勢，讓特高壓被視為輸電網絡的主動脈。
2009年，我國第一條，也是世界首個特高壓工程——晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程投入商業運行，成功將山西煤電送到千里之外的湖北，讓“電從遠方來”成為現實。
經過十余年發展，目前我國建成的特高壓輸電線路已有數十條。僅國家電網公司就累計建成29項特高壓工程，包括15個特高壓交流工程和14個特高壓直流工程，在運在建工程線路長度達到4.6萬公里，可繞赤道一圈還多?！笆奈濉逼陂g，國家電網共規劃建設特高壓工程“24交14直”，涉及線路3萬余公里。
2
理論、技術、裝備等取得全面突破……
自主創新讓中國標準成世界標準
6月15日，江蘇常熟。一大早，陳松濤就來到了±800千伏特高壓虞城換流站的閥廳。抬頭仰望閥塔上的每一個組件、每一顆螺栓、每一根水管，他感慨萬千。
作為“西電東送”核心樞紐工程——白鶴灘—江蘇±800千伏特高壓直流輸電工程的受端站，虞城換流站即將迎來帶電試運行的考驗?！斑@是我們一年多來的努力成果。”全程參與該項目建設的陳松濤十分激動，他告訴記者，“就像是看著自己的孩子慢慢長大了，要離開家了。”
能夠讓有著20年電力行業工作經歷的陳松濤如此激動，還在于虞城換流站是世界首座采用常規直流和柔性直流混合級聯接線方式的換流站，這是特高壓輸電領域的又一技術創新。
“同時兼顧常規直流輸電大容量、遠距離和柔性直流控制靈活、電壓動態支撐能力強的特點?！标愃蓾嬖V記者。
換流站，特高壓直流輸電系統中最為關鍵的一環。
“我們平時所用的電大部分是交流電。在直流輸電工程中，在發電端要先將交流變為直流，通過輸電導線到受電端后，再將直流變為交流?！蓖跏牢〗忉尩馈Ｒ园捉€為例，起于四川涼山布拖換流站，止于江蘇常熟虞城換流站。來自白鶴灘水電站的清潔電力經過升壓進入布拖換流站，在布拖換流站完成整流，通過“高速路”一站直達虞城換流站，在虞城換流站完成逆變后，再通過江蘇地區交流電網降壓分配。
換流閥是換流站的核心設備，堪稱“心臟”。20多年前，我國直流換流閥還全部依賴進口，而且必須“連換流站內草皮打包一齊買”。因此，我國直流換流閥研發工程又被稱為“爭氣閥”。
僅一年多的時間，我國研發團隊就完成了“爭氣閥”的研發，而且有著國外產品無法比擬的優勢：比其他換流閥額定電流更高，換流容量更大。
“從超高壓到特高壓、從交流到直流，這一系列技術革新給系統設計、設備研發、現場建設、調試運行等帶來了全方面的挑戰。”王世巍告訴記者，要保證特高壓工程按照設計標準安全穩定運行，不僅對換流閥，對換流變壓器、控制保護系統、調試運行等一系列關鍵設備、關鍵技術等都提出了更高的標準和要求。
從上世紀60年代開始，許多傳統的電力強國花費巨大精力投入特高壓技術研發，但都沒取得成功。對于我國而言，由于地形復雜、氣候多變，研究特高壓更是難上加難。
完全從零開始。2004年以來，國家電網公司聯合各方力量，在特高壓理論、技術、標準、裝備及工程建設、運行等方面取得全面創新突破，掌握了具有自主知識產權的特高壓輸電技術，并將特高壓技術和設備輸出國外，率先建立了完整的技術標準體系，并讓中國標準成為世界標準，實現了“中國創造”和“中國引領”。
如今，身在常熟的陳松濤，時不時地會到蘇州經開區偉業路1088號看一看。那里立著目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、技術水平最先進的超長距離GIL(氣體絕緣金屬封閉輸電線路)管廊工程模型。
3
監測設備自動報警、機器人自主攀爬清污……
智能化裝置守護電網安全
馮新巖，國網山東省電力公司超高壓公司變電檢修中心五級職員、電氣試驗班副班長，也是國家電網公司首席專家。
他的工作，被形象地稱為“電網醫生”。為特高壓電網設備“體檢”，及時發現隱藏在設備中的隱患，把隱患消除在萌芽狀態，給電網安全穩定運行提供技術支撐，是其工作的重要內容。
這段時間，正是他一年中最忙的時節。為全力保障迎峰度夏電力安全穩定供應，他和同事們要對省內所有特高壓線路及變電站、換流站設備進行一輪巡檢。
“我又多了幾名‘新同事’?！?月16日，記者聯系到馮新巖時，他剛剛結束了在榆橫—濰坊1000千伏特高壓交流輸變電工程的終端站——昌樂變電站的工作。
令記者沒想到的是，他口中的“新同事”，竟是幾個并不大的長方體箱柜。
“這里面裝著的是智能化監測裝置，可對變壓器核心部件——套管的絕緣狀態、運行情況等進行實時監測。一旦哪個套管狀態異常，智能化監測裝置將會對后臺發出警報?！瘪T新巖解釋道，在山東輸變電設備健康評估系統的基礎上，“智慧醫生”的投用進一步降低了電力檢修人員的工作強度和危險性，提高了作業效率。
山東省內首個±800千伏特高壓直流輸電工程——內蒙古扎魯特至山東青州輸電工程的受端站廣固換流站也剛剛結束了年度檢修。一款基于全自動智能作業技術的絕緣子專用清污機器人在此次檢修中得到首次應用，該機器人搭載了智能識污芯片及多任務管理模塊，能夠自主進行絕緣子攀爬、傘裙識別及污垢判別等，安全高效地完成絕緣子清污工作，有效解決人工清洗效率低、登高作業安全風險高等難題。
據國網山東省電力公司有關負責同志介紹，此次特高壓工程年度檢修中，“智能化”深入到了每一個工作場景，為全省特高壓日常運維和安全管控工作提供了有力保障。
專業人士介紹，由于特高壓輸電的電壓等級高、周圍電場強度大、輸電距離普遍較遠、線路翻山越嶺跨江過海等，特高壓設備檢修工作難度很大。近年來，隨著直升機巡檢、無人機巡檢、在線監測、激光掃描、數字孿生等現代技術、智能設備的普及應用和迭代升級，電網設備檢修工作越來越“智慧”。
前不久，在浙江湖州，還實現了全國首次特高壓密集通道直升機帶電作業，成功連續消除特高壓密集通道內兩處缺陷隱患，保障了特高壓大電網安全穩定運行。
“我們在攻克特高壓密集通道作業技術難點的同時，針對不同缺陷類型，創新應用吊籃、吊索兩種不同工法進行直升機帶電作業連續消除缺陷，僅用1個多小時就完成了維修。”國網湖州供電公司運檢部副主任岳靈平介紹，該作業使檢修效率提高了80%，減少停電時間5小時，向長三角增加送電1800萬千瓦時，相當于300萬戶居民一天的用電量，標志著我國特高壓運維技術實現新突破。
“傳統輸電線路巡檢主要靠人，能否巡視到位看天氣、發現問題缺陷靠眼睛、故障分析研判憑經驗，技術手段單一，工作效率較低。如今，已經實現了從‘人巡’到‘機巡’、再到‘智巡’的轉變?！眹W山東省電力公司超高壓公司輸電檢修中心的李敏告訴記者。