崔赫翾

2022年11月15日，在四川省涼山彝族自治州布拖縣，國(guó)家電網(wǎng)白鶴灘至浙江±800千伏特高壓直流輸電工程四川段最后一個(gè)架線區(qū)段導(dǎo)線展放順利完成，實(shí)現(xiàn)全線貫通，同時(shí)，也標(biāo)志著白浙工程全線貫通。

不久前，白鶴灘—江蘇±800千伏特高壓直流工程竣工投產(chǎn)。作為我國(guó)“西電東送”工程的戰(zhàn)略大動(dòng)脈，這項(xiàng)跨五個(gè)省市、全長(zhǎng)達(dá)2080公里的工程，只需要7毫秒就可以把水電從四川送至江蘇。

7毫秒運(yùn)送電力速度背后，正是中國(guó)領(lǐng)跑世界的特高壓技術(shù)。每年數(shù)萬(wàn)億千瓦時(shí)的電能通過(guò)長(zhǎng)度超過(guò)4.8萬(wàn)公里的特高壓輸電線路，跨越祖國(guó)山河湖海，送往經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第一線。

一根樹(shù)枝引發(fā)的巨額損失

2003年8月，正值美國(guó)用電高峰期，一根高壓電纜觸到樹(shù)枝導(dǎo)致俄亥俄州一家發(fā)電廠停擺，這場(chǎng)看起來(lái)不起眼的短路事件引發(fā)了蝴蝶效應(yīng)——以北美五大湖為中心的地區(qū)發(fā)生大停電事故，5000萬(wàn)人突然陷入一片黑暗，甚至加拿大的安大略、新英格蘭部分地區(qū)也被波及。

一根樹(shù)枝引發(fā)高達(dá)300億美元損失的背后，是美國(guó)的電力需求量增長(zhǎng)與電力傳輸能力的不匹配，老化的線路、滯后的電網(wǎng)建設(shè)，都是大停電的深層誘因。不僅是美國(guó)，當(dāng)時(shí)在法國(guó)、俄羅斯、中國(guó)等國(guó)家，輸電技術(shù)發(fā)展及電網(wǎng)建設(shè)都是難題。

中國(guó)作為制造業(yè)大國(guó)，要發(fā)展實(shí)體經(jīng)濟(jì)，能源的飯碗必須端在自己手里。而現(xiàn)實(shí)是，全國(guó)三分之二的煤炭資源都集中在陜西、山西和內(nèi)蒙古三省區(qū)，80%的水電資源集中在西南地區(qū)，光伏、風(fēng)能資源則主要集中在西北、內(nèi)蒙古等地。與之對(duì)應(yīng)的是，我國(guó)70%以上的能源消費(fèi)集中在東中部地區(qū)。

大規(guī)模、長(zhǎng)距離、損耗高的能源運(yùn)輸絕不是一件容易的事情。電力發(fā)展方式問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，是對(duì)電網(wǎng)功能定位認(rèn)識(shí)不到位，電網(wǎng)長(zhǎng)期投入不足，發(fā)展滯后，優(yōu)化能源資源配置的能力不足。

早在1986年7月，武漢高壓研究所（現(xiàn)為中國(guó)電力科學(xué)研究院武漢分院）的專家王鳳鳴和張一新，就在其論文《在煤炭基地集中布廠采用特高壓線路輸電是解決煤炭運(yùn)輸困難的一條重要途徑》中建議發(fā)展特高壓電網(wǎng)。這一年，中國(guó)開(kāi)始了“特高壓交流輸電前期研究”項(xiàng)目。

前無(wú)古人的建設(shè)

為什么一定要發(fā)展特高壓技術(shù)？

先從我國(guó)電壓等級(jí)說(shuō)起。在我國(guó)，電壓等級(jí)一共分為安全電壓、低壓、高壓、超高壓、特高壓五種。

特高壓電網(wǎng)指的是±800千伏及以上的直流電網(wǎng)和1000千伏及以上交流電網(wǎng)。與普通線路相比，特高壓輸電線路輸送容量更大、輸電效率更高、運(yùn)行損耗更小、輸送距離更遠(yuǎn)，可以達(dá)到2000公里甚至3000公里以上，能覆蓋我國(guó)所有的大型能源基地和用電負(fù)荷中心。

與±500千伏超高壓直流輸電相比，±800千伏、±1100千伏特高壓直流輸電距離分別增加了2-3倍、5-6倍，輸電容量分別提高了2-3倍、4-5倍，輸電損耗不到1/2、1/4，單位容量走廊寬度僅為65%、55%，單位造價(jià)只需65%、40%。

在輸電技術(shù)上，中國(guó)基本屬于白手起家。不僅如此，特高壓技術(shù)在國(guó)際上沒(méi)有成熟方法可以借鑒，也沒(méi)有現(xiàn)成的工具可以使用，甚至連現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也沒(méi)有。

上世紀(jì)80年代，蘇聯(lián)建成了1150千伏特高壓交流輸電線路，意大利和日本也先后建成了特高壓試驗(yàn)工程。不過(guò)，蘇聯(lián)解體后，電力需求明顯缺乏，導(dǎo)致特高壓線路僅僅運(yùn)行數(shù)年就降壓至500千伏運(yùn)行。美國(guó)、日本、意大利都曾經(jīng)研究、開(kāi)發(fā)過(guò)特高壓輸電技術(shù)，但由于種種原因都停滯或暫緩，甚至降低了輸電壓等級(jí)。

前無(wú)古人，又白手起家，中國(guó)工程院院士李立浧后來(lái)表示：“不能因?yàn)閲?guó)外沒(méi)有我們就不做，因?yàn)檫@是我們國(guó)家需要的。”

2005年，國(guó)務(wù)院正式將特高壓列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》。2006年，特高壓成套設(shè)備研制列入《關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見(jiàn)》。這一年8月，1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程獲得國(guó)家核準(zhǔn)。

不斷刷新世界紀(jì)錄

作為特高壓輸電工程核心裝備的特高壓變壓器和特高壓換流閥，因研發(fā)難度巨大，被譽(yù)為“珠穆朗瑪峰上的皇冠”。為了摘得這頂“皇冠”，國(guó)家電網(wǎng)公司集合了300多家單位的上千名科研技術(shù)專家，潛心研發(fā)了十年之久。

2009年1月6日，我國(guó)首個(gè)特高壓工程——1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程建成投運(yùn)，它是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流輸電工程，同時(shí)是世界上運(yùn)行電壓最高、技術(shù)水平最先進(jìn)的交流輸電工程。

通過(guò)1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程的建設(shè)，我國(guó)全面掌握了特高壓核心技術(shù)和全套設(shè)備制造能力，研制成功了特高壓串補(bǔ)、大容量特高壓開(kāi)關(guān)、雙柱特高壓變壓器等代表世界最高水平的特高壓交流新設(shè)備，刷新了主要輸變電設(shè)備的世界紀(jì)錄，形成了一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了發(fā)展特高壓的可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)創(chuàng)造”和“中國(guó)引領(lǐng)”。

2011年，特高壓技術(shù)納入“十二五”規(guī)劃，特高壓建設(shè)開(kāi)啟了快進(jìn)模式。到2013年，建設(shè)成三橫三縱特高壓骨干網(wǎng)架和13項(xiàng)直流輸電工程，形成大規(guī)?！拔麟姈|送”“北電南送”格局。2014至2016年，國(guó)家能源局提出加快推進(jìn)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃12條重點(diǎn)輸電通道的建設(shè)，推進(jìn)9條特高壓線路建設(shè)。2018年8月，國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)一批輸變電重點(diǎn)工程規(guī)劃建設(shè)》，作為“新基建”投資托底經(jīng)濟(jì)，特高壓建設(shè)提速。

截至2020年底，中國(guó)已經(jīng)建成了“14交16直”，在建“2交3直”，共35個(gè)特高壓工程，在運(yùn)在建特高壓線路總長(zhǎng)度4.8萬(wàn)公里。“十四五”期間，國(guó)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)特高壓線路“24交14直”，涉及線路3萬(wàn)余公里，變電換流容量3.4億千伏安，總投資3800億元。

迄今為止，中國(guó)不僅是世界唯一實(shí)現(xiàn)特高壓大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)家，也在這個(gè)領(lǐng)域全方位實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)引領(lǐng)”，成為了制定標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家。目前在特高壓技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)牽頭制定了國(guó)際范圍內(nèi)公用的特高壓輸電線路標(biāo)準(zhǔn)，且擁有全部專利使用權(quán)。這意味著，其他國(guó)家就算是研發(fā)出了國(guó)產(chǎn)技術(shù)，也必須遵守中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，才被允許在國(guó)際上出售。