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新吉陽長江大跨越工程成功封頂 |
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編者按
4月28日，國家電網公司1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程項目在 第二屆中國工業(yè)大獎表彰大會上榮獲中國工業(yè)大獎。該工程由我國自主研發(fā)、設計和建設，是目前世界上運行電壓最高、技術水平最先進的交流輸電工程，占據了世界電網技術的制高點，實現了“中國創(chuàng)造”和“中國引領”。在此過程中，有諸多經驗值得總結借鑒?，F將中國工業(yè)大獎第二考察組就該項目的考察調研報告刊登如下，以饗讀者。
國家電網公司1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程是我國的第一個特高壓工程，是目前世界上運行電壓最高、技術水平最先進、我國具有完全自主知識產權的交流輸電工程。
這項工程北起山西長治晉東南變電站，經河南南陽開關站，南止湖北荊門變電站。線路全長640千米，標稱電壓1000千伏，最高電壓1100千伏。工程于2006年8月獲得國家核準，同年12月開工建設，2009年1月6日建成投運，連接華北和華中兩大電網，至今已安全穩(wěn)定運行兩年多。
這項工程是我國電力工業(yè)學習實踐科學發(fā)展觀的世界級重大創(chuàng)新成就，完全由國內自主研究、自主設計、自主制造和自主建設，在特高壓輸電方面率先實現了“中國創(chuàng)造”和“中國引領”，是世界電力發(fā)展史上的重要里程碑。
改革開放以來，我國電力工業(yè)長期保持較快增長趨勢，2004年的發(fā)電裝機僅為4.4億千瓦，2010年的發(fā)電裝機已增至9.6億千瓦，2020年的發(fā)電裝機預計將超過17億千瓦，增長空間巨大。我國的能源資源和負荷中心呈逆向分布：70％以上的能源需求集中在東中部，而76％的煤炭資源分布在北部和西北部，80％的水能資源分布在西南部，風電等新能源也主要集中在北部和西北部，遠離負荷中心800—3000公里。
我國的資源稟賦和基本國情決定了必須實施遠距離、大規(guī)模輸電，建設堅強電網，在全國范圍優(yōu)化配置和消納電力。目前我國電網的骨干網架為500千伏電壓等級，現有500千伏電網的簡單擴大無法滿足上述要求，并受到走廊資源和環(huán)境保護的雙重“硬約束”，必須依托技術創(chuàng)新，轉變發(fā)展方式、提高發(fā)展質量、滿足發(fā)展需要。
交流輸電工程的輸送能力與電壓平方成正比。在500千伏電網基礎上發(fā)展1000千伏特高壓輸電，具有明顯優(yōu)勢：
一是輸送容量大，自然功率是500千伏線路的4—5倍；二是送電距離遠，約是500千伏線路的3倍；三是輸電損耗低，約是500千伏的1/3—1/4；四是走廊占地少，單位走廊輸送能力約是500千伏的2—3倍；五是聯網能力強，穩(wěn)定極限功率高，有利于構建結構堅強、輸電能力強的電網。
發(fā)展特高壓輸電，有利于全面提升我國電網的資源優(yōu)化配置能力，促進大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地的集約化開發(fā)利用，解決長期困擾我國的煤電運緊張難題，促進清潔能源發(fā)展，保障國家能源安全和電力可靠供應，是我國電力工業(yè)科學發(fā)展的迫切需要。
發(fā)展特高壓輸電是國家從能源和電力工業(yè)發(fā)展全局作出的重大戰(zhàn)略決策和部署，2005年5月，特高壓試驗示范工程建設列入國務院《今明兩年能源工作要點》；2005年12月，發(fā)展特高壓輸電技術列入《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》；2006年2月，特高壓輸變電成套設備研制列入《國務院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》；2006年10月，特高壓輸變電系統開發(fā)與示范列為“十一五”國家科技支撐計劃項目；2007年1月，特高壓輸變電與電力系統安全關鍵技術開發(fā)和試驗設施建設列入國家自主創(chuàng)新基礎能力建設“十一五”規(guī)劃；2007年6月，研究開發(fā)特高壓輸電技術與裝備列入《中國應對氣候變化國家方案》；2006年8月，國家核準建設特高壓交流試驗示范工程，作為我國發(fā)展特高壓輸電技術的依托工程。
該工程研發(fā)、設計和建設中，有以下六大成功經驗：
1 敢為人先，引領電網發(fā)展潮流
電壓等級越高，研究開發(fā)的技術難度越大、安全可靠性的要求越高。特高壓輸電技術是國際電力工業(yè)的珠穆朗瑪峰，達到了現有工業(yè)水平的極限，研究工作極具挑戰(zhàn)和風險。上世紀60—90年代，前蘇聯、美國、日本、意大利等國開展了特高壓交流輸電的前期研究，建設了試驗工程和試驗站，但沒有成熟的技術和設備，沒有成功商業(yè)運行的經驗，更沒有技術標準和規(guī)范。目前，國外交流輸電的最高電壓等級為750千伏等級。
我國的特高壓交流試驗示范工程代表了國際高壓輸電技術研究和工程應用的最高水平，需要系統研究并掌握世界上一個全新電壓等級從系統規(guī)劃、工程設計、設備制造、施工安裝、調試試驗到運行維護的全套關鍵技術，需要在世界上首次研制電壓最高、容量最大的變壓器、高抗和開關等核心設備。2005年，國務院在聽取國家電網公司建議發(fā)展特高壓輸電的匯報后，特別強調“特高壓輸變電技術在國際上沒有商業(yè)運行業(yè)績，我國必須走自主開發(fā)研制和設備國產化的發(fā)展道路”。
特高壓輸電核心技術既“不能買”,也“買不來”，必須立足國內、自主創(chuàng)新，經過艱苦努力，在世界上率先實現技術突破。特高壓交流試驗示范工程承載著中國幾代電力人趕超世界先進水平的夢想，是我國電力工業(yè)和電工裝備制造業(yè)在國際上實現從學習者、追趕者向引領者轉換的歷史舞臺。
2 自主創(chuàng)新，勇攀科學技術高峰
為應對一個全新電壓等級面臨的一系列問題，在國家統一領導下，國家電網公司建立了政府支持、企業(yè)主導、產學研聯合、社會各方參與的特高壓創(chuàng)新工作體系，研究提出了“基礎研究—工程設計—設備研制—試驗驗證—系統集成—工程示范”的創(chuàng)新路線，統籌國內各方資源，以工程應用為導向，全面開展了特高壓關鍵技術的自主攻關。據統計，有227家單位約5萬人參與了項目論證和工程建設。其中包括10多個行業(yè)組織和咨詢機構、8所高等院校、100多家科研設計、設備制造和建設運行單位，30多名院士、2000余名專家學者。這充分體現了社會主義集中力量辦大事的優(yōu)越性。
為支撐科研、掌握技術規(guī)律，建設了武漢特高壓交流試驗基地、北京工程力學試驗基地、西藏高海拔試驗基地和國家電網仿真中心，改造了西安高電壓、強電流試驗站，升級了制造廠的試驗檢測能力，建成了世界上功能最完整、技術水平最先進的特高壓試驗研究體系，為科學研究奠定了的實證基礎。
通過“十一五”國家科技支撐計劃“特高壓輸變電系統開發(fā)與示范”等180余項重大課題攻關，全面攻克了特高壓系統的過電壓深度控制、絕緣配合、無功平衡、潛供電流控制、外絕緣配置、雷電防護、電磁環(huán)境控制和大電網運行控制等關鍵難題，在世界上率先掌握了特高壓交流輸電的全套核心技術，共形成專利技術431項（其中發(fā)明專利185項），占領了國際高壓輸電領域的制高點，技術水平國際領先。
在科研攻關和工程實踐的基礎上，同步推進標準化建設。在世界上率先建立了由7大類77項國家標準和行業(yè)標準構成的特高壓交流輸電標準體系，已發(fā)布國家標準16項、行業(yè)標準1項、企業(yè)標準73項，為特高壓輸電的發(fā)展奠定了堅實基礎，同時極大地提升了我國在國際電工標準制定領域的話語權。我國的特高壓標準電壓已被推薦為國際標準電壓。
3 立足國內，攻克裝備制造難關
與國外先進企業(yè)特別是大型跨國公司相比，國內電工裝備制造業(yè)在規(guī)模、效益、管理及產品的性能和質量等方面仍有一些差距，綜合競爭能力處于弱勢地位，而自主創(chuàng)新能力和技術開發(fā)能力尤為欠缺。利用我國發(fā)展特高壓輸電的契機，依托特高壓工程建設，集中優(yōu)勢力量突破高端產品核心技術，是我國電工裝備制造業(yè)實現跨越式發(fā)展的重大歷史機遇。國家高度重視裝備制造業(yè)的振興，特別明確特高壓交流試驗示范工程是我國特高壓設備自主化的依托工程。
國家電網公司為此要求工程設備全部立足國內研制供貨，堅持了以我為主、自主創(chuàng)新的國產化路線。特高壓設備大都達到了設計和制造極限，常規(guī)設備的制造、運行經驗不能確保對特高壓設備特性的精確把握，極具挑戰(zhàn)和風險。為成功實現設備國產化研制，國家電網公司研究提出了依托工程、業(yè)主主導、專家咨詢、質量和技術全過程管控的產學研用聯合創(chuàng)新模式，充分調用各種資源和力量，組成由專家委員會和科研、設計、制造、試驗、建設、運行單位以及高校組成的常態(tài)設備研制工作體系，打破了業(yè)主與廠家、廠家與廠家之間的技術壁壘，集中力量進行開放式創(chuàng)新，形成了創(chuàng)新合力。
在國家電網公司的全面主導下，電力裝備行業(yè)通力合作，大專院校和研究機構大力支持，用短短四年時間，走過了前蘇聯和日本等國15—20年的道路并實現了全面超越，研制成功了代表世界最高水平的全套特高壓設備，創(chuàng)造了一大批世界紀錄，設備國產化率達到90%，掌握了核心技術，形成了批量生產能力，實現了國內電工裝備制造的產業(yè)升級。國際上電壓最高、容量最大、損耗最小的變壓器和并聯電抗器，技術水平最先進的氣體絕緣金屬封閉組合電器等高端設備均為“中國制造”。
在特高壓項目帶動下，國產全系列高壓設備制造水平和品牌形象大幅提升，在國際國內市場競爭中形成了核心競爭力，掌握了國內市場主動權，并全面進軍國際市場。依托特高壓工程實踐，我國輸變電設備制造企業(yè)已進入從“裝備中國”向“裝備世界”轉變、實現跨越式發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇期。
4 安全可靠，奠定科學發(fā)展基礎
工程投運至今已安全運行28個月，最大輸送功率283萬千瓦，一般輸送功率100—250萬千瓦，按設計預期實現了大容量送電，經受了雷雨、大風、高溫、嚴寒等惡劣條件以及各種運行方式、運行操作和電網故障擾動的考驗，未發(fā)生任何因特高壓設備和系統缺陷引發(fā)的事故。
運行過程中，特高壓工程沿線2千米走廊通道內先后遭受雷擊5000余次，但未發(fā)生任何雷擊跳閘，成功解決了國外同類工程雷擊跳閘率過高難題，運行可靠性優(yōu)于同走廊的500千伏工程。特高壓設備的在線監(jiān)測和年度例行試驗結果表明，設備參數與初始值完全一致，指標優(yōu)異、性能穩(wěn)定。
工程連接華北和華中兩大電網，總裝機容量達到3.7億千瓦，聯網系統運行穩(wěn)定，潮流、電壓和頻率控制有效。工程與原來500千伏聯網方式比較，資源配置能力顯著加大，系統抗擾動能力增強，事故支援能力提高，已成為我國南北方向的一條重要能源輸送通道，經濟社會效益十分顯著。
截至2011年4月底，已累計送電234億千瓦時，其中華北火電送華中155億千瓦時，替代運送標煤500萬噸；華中水電送華北79億千瓦時，相當于節(jié)約標煤255萬噸、減排二氧化碳694萬噸。實測輸電損耗率僅為1.7%，約為500千伏工程的1/3，節(jié)能降耗效果十分顯著。
2009年末，通過該工程向華中的緊急支援功率達到248萬千瓦、日均電量約5000萬千瓦時，對緩解華中電網的供電緊張局面發(fā)揮了十分重要的作用。隨著特高壓電網的逐步建設，工程的輸送能力將進一步釋放、作用將進一步凸顯，發(fā)揮更為顯著的經濟和社會效益。
工程的成功實踐，全面驗證了特高壓輸電的技術可行性、設備可靠性、系統安全性、環(huán)境友好性和經濟合理性，使我國具備了規(guī)模應用特高壓輸電技術的條件。特高壓輸電技術的全面突破，為我國電網科學發(fā)展奠定了堅實基礎。
5 全面突破，樹立電力工業(yè)豐碑
工程嚴格按照國家要求建設，全面實現了安全、質量、進度和投資控制目標，提升了電網技術水平，實現了電工裝備制造的產業(yè)升級，通過了水利部、環(huán)保部、科技部、國家能源局和國家檔案局的水土保持、環(huán)境保護、科研攻關、設備國產化與工程檔案國家專項驗收。2010年9月，經上報國務院同意，國家發(fā)改委批復了國家驗收意見。工程全面通過了國家組織的驗收，獲得高度評價，并得到黨和國家領導人的充分肯定。
工程的成功在國內外引起廣泛關注。被授予第二屆中國工業(yè)大獎、國家優(yōu)質工程金質獎、中國標準創(chuàng)新貢獻獎一等獎、國家重大工程標準化示范、新中國成立60周年百項經典暨精品工程等重要榮譽。國際大電網會議、國際電工委員會、國際電氣電子工程師學會等國際組織在工程投運后給予了高度評價，認為是“世界電氣工程領域具有重要意義的成功”，“為國際特高壓輸電技術的發(fā)展作出了重大貢獻”，“無論對中國還是世界都有重要意義”，是“世界電力工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑”。
6 百煉成鋼，鑄就特高壓精神
電網發(fā)展的世界性難題在中國。發(fā)展特高壓既是重大創(chuàng)新，也是重大挑戰(zhàn)。在提出發(fā)展特高壓戰(zhàn)略構想、全面啟動特高壓工作之初，無論是國內還是國外都沒有現成的技術、設備和標準可以利用，必須率先實現“中國創(chuàng)造”和“中國引領”。
作為能源領域的世界級重大創(chuàng)新工程，推進特高壓發(fā)展的過程，是一個探索規(guī)律、銳意創(chuàng)新的過程，是一個統一思想、凝聚共識的過程，是一個團結奮斗、攻堅克難的過程，也是一個挑戰(zhàn)自我、攀登高峰的過程。特高壓的成功，靠的是忠誠與責任，靠的是奉獻與付出，靠的是團結與奮斗。
通過特高壓建設，我國實現了核心技術、關鍵裝備、工程建設、標準制定和工程應用五大創(chuàng)新突破，創(chuàng)造了具有鮮明時代特色的“特高壓精神”，這就是忠誠報國的負責精神、實事求是的科學精神、敢為人先的創(chuàng)新精神、百折不撓的奮斗精神和團結合作的集體主義精神，為電網的創(chuàng)新發(fā)展提供了強大動力。
當前，全球正經歷著一場以能源多元化、清潔化為方向，以優(yōu)化能源結構、實現能源轉型為目標，以清潔能源和智能電網為特征的新一輪能源變革。特高壓技術的全面突破，為中國乃至世界電力工業(yè)的創(chuàng)新變革提供了戰(zhàn)略選擇。巴西、俄羅斯、印度等國已相繼將特高壓作為能源和電力發(fā)展的重要方向。
從我國情況看，加快發(fā)展特高壓的任務非常緊迫。轉變經濟發(fā)展方式是我國“十二五”發(fā)展的主線。要轉變經濟發(fā)展方式，需要轉變能源發(fā)展方式，轉變我國過度依賴輸煤的能源配置方式和就地平衡的電力發(fā)展方式，推動能源生產和利用方式的變革。盡快形成交直流協調發(fā)展、結構布局合理的特高壓骨干網架，在此基礎上構建起資源配置能力強、抵御風險能力強、技術裝備水平先進的堅強智能電網，加快形成現代電網體系，適應各類大型能源基地集約化開發(fā)和清潔能源大規(guī)模外送消納的要求，是轉變電力發(fā)展方式的關鍵，是滿足經濟社會發(fā)展的基本需求。 《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中已明確指出，要“適應大規(guī)?？鐓^(qū)輸電和新能源發(fā)電并網的要求，加快現代電網體系建設，進一步擴大西電東送規(guī)模，完善區(qū)域主干電網，發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術”。
“十二五”是我國全面建設小康社會的關鍵時期，對電力工業(yè)加快發(fā)展、科學發(fā)展提出了更高要求，我國迫切需要加快發(fā)展特高壓輸電，滿足未來經濟、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需要。推廣應用特高壓交流試驗示范工程的創(chuàng)新成果、大力弘揚特高壓精神，對加快推動電網科學發(fā)展、保障國家能源安全和電力可靠供應具有重大意義。
