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這條“長(cháng)龍”便是承攬目前世界電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術(shù)水平最先進(jìn)“四項第一”的準東至皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程。隨著(zhù)這一工程一路攻堅克難并將于今年年底建成投運，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“挑戰不可能”
不久前，在新疆準東工業(yè)園的昌吉換流站附近，準東至皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程中，地形地貌最多樣、氣候條件最復雜的新疆段實(shí)現全線(xiàn)貫通。
進(jìn)入施工現場(chǎng)，如同來(lái)到“巨人國”：兩基鐵塔高度均超過(guò)百米，有33層樓高，塔重400多噸，是名副其實(shí)的“巨無(wú)霸”；工程所用電纜有成年人手腕粗細，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(lái)，工程新疆段從準噶爾盆地東部，征服沙漠和戈壁，越過(guò)風(fēng)區和天山，近600公里的廊道上架起了1109基鐵塔。
相對于技術(shù)成熟的750千伏輸電線(xiàn)路，電壓等級提升至1100千伏，意味著(zhù)鐵塔更高、噸位更重，基礎混凝土方量更大、難度更高，且沒(méi)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(xiàn)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”基礎混凝土牢固是關(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)費力還難以奏效。
在新1標段項目副經(jīng)理金毅帶領(lǐng)下，項目組技術(shù)人員“腦洞大開(kāi)”，想到了農業(yè)節水中的“滴灌”，不僅解決了混凝土“保養”難題，還節省了水資源?！盎炷翉姸鹊玫奖ＷC，用水量?jì)H相當于過(guò)去的1／6?！苯鹨阏f(shuō)。目前，沙漠地區混凝土滴灌養護技術(shù)正在申請國家專(zhuān)利。
翻越東天山是新疆段施工的又一個(gè)難題。60多公里的標段不僅涵蓋高山丘陵等復雜地形，處于地震烈度帶，且全程處于43米／秒的風(fēng)區中。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)運送到塔位，再用抱桿在山頂將建材“精確”組立起來(lái)。新疆段業(yè)主項目部副經(jīng)理徐玉波說(shuō)，其中一基鐵塔花費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(guò)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81億。7家電廠(chǎng)及五彩灣750千伏變電站傳輸的交流電在這里轉化為直流電，電壓升至±1100千伏再輸送出去。眼下，7臺換流變壓器和兩套換流閥已完成設備本體安裝。
國網(wǎng)直流公司昌吉換流站業(yè)主項目副經(jīng)理姚斌說(shuō)，±1100千伏換流站代表當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)指標都“趨于極限”，刷新了我國相關(guān)設備制造的新高度。
準東至皖南特高壓直流輸電工程， 全長(cháng)3324千米，總投資407億元，輸送電壓等級提升到1100千伏，輸送容量增至1200萬(wàn)千瓦，經(jīng)濟輸電距離延伸到3000公里以上。除了新疆段貫通之外，目前陜西段組塔過(guò)半，安徽段進(jìn)入放線(xiàn)階段。
這一工程順利展布標志著(zhù)我國特高壓技術(shù)應用進(jìn)入新高度，增強了我國電網(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(lái)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。
特高壓全面“出?！边€有多遠
我國西部能源資源富集，距離用能中心東中部地區卻有數千里之遙，電力供需區域不平衡。以新疆為例，當地煤炭預測儲量逾2萬(wàn)億噸，占全國煤炭預測儲量四成以上，風(fēng)能及太陽(yáng)能儲量可觀(guān)，但地下、空中資源均需3000公里以上的運輸才能到達東部。將能源集約化開(kāi)發(fā)轉化為電能是可行之路，而特高壓能大幅降低長(cháng)距離輸電損失。
據國家電網(wǎng)測算，準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)，減少燃煤運輸3024萬(wàn)噸，每千公里輸電損耗僅1.5%，滿(mǎn)負荷條件下輸送能力相當于6條750千伏線(xiàn)路，節約了土地和走廊資源。
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建設特高壓輸電工程、大規模輸送西部清潔能源，可緩解東中部人口稠密地區大氣污染防治壓力。準東至皖南特高壓工程投運后，每年可減排煙塵2.4萬(wàn)噸、二氧化硫14.9萬(wàn)噸、氮氧化物15.7萬(wàn)噸。
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。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。這條中國首個(gè)特高壓“走出去”項目，將美麗山水電站超過(guò)1／3的電能輸送到巴西東南部負荷中心，滿(mǎn)足了2200萬(wàn)人口的年用電需求，實(shí)現了特高壓技術(shù)首次海外落地。
眼下，二期項目正在建設中。業(yè)內預計，二期項目將帶動(dòng)超過(guò)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)、規范和標準的全球化應用。
動(dòng)輒兩三千公里的特高壓也許對部分國家吸引力有限，但對跨國電網(wǎng)、洲際互聯(lián)就不一樣了。日本軟銀集團首席執行官孫正義宣稱(chēng)要打造包括中俄日韓蒙在內的東北亞能源“超級電網(wǎng)”，去年10月軟銀在蒙古戈壁灘建設的50兆瓦風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)投入使用。韓國電力公社社長(cháng)趙煥益在一次論壇上也表示“覆蓋韓中日乃至俄羅斯的‘超級電網(wǎng)’在經(jīng)濟及技術(shù)層面是可行的?！?/p>
四年前的秋天，聯(lián)合國亞洲及太平洋經(jīng)濟社會(huì )委員會(huì )曾邀請多國電力專(zhuān)家、企業(yè)及投資機構代表，在新疆探討泛亞洲區域“超級電網(wǎng)”。參會(huì )代表分析，東亞的韓國、日本屬消費大國，但供應能力薄弱，蒙古國煤炭、風(fēng)能及太陽(yáng)能富集，但消費市場(chǎng)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4000萬(wàn)人——結論是，互相連通的“亞洲超級電網(wǎng)”可完成跨國電力交易和互聯(lián)，促進(jìn)區域能源供需平衡，提高能源利用經(jīng)濟性?！斑@是未來(lái)亞洲集體的能源策略?！眮喬?jīng)社會(huì )能源專(zhuān)家德里克·阿金森說(shuō)。
促進(jìn)可再生能源利用被認為是“亞洲超級電網(wǎng)”的另一個(gè)驅動(dòng)力。氣候變化要求各國研究設計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)必須堅強、智慧地應付這些“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“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(cháng)武鋼表示，新疆與周邊8個(gè)國家接壤，是“一帶一路”核心區，未來(lái)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(xiàn)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，特別是對特高壓交流輸電技術(shù)。
主要觀(guān)點(diǎn)有三：一是不安全，有導致大停電的危險，美國、印度大停電就是教訓；二是造價(jià)太高，相當于“燒錢(qián)”，發(fā)電企業(yè)虧損，電網(wǎng)企業(yè)營(yíng)收增速放緩，誰(shuí)來(lái)投資；三是電力需求增長(cháng)放緩，西部棄水、棄風(fēng)、棄光加劇，難以消化特高壓跨區域送來(lái)的電，政策趨勢顯示送電地區與受電地區電價(jià)價(jià)差可能進(jìn)一步縮小，從而減弱遠距離輸電的動(dòng)力。
但也有觀(guān)點(diǎn)與之相對，認為特高壓與大停電并無(wú)直接因果關(guān)系。此外，特高壓工程造價(jià)及經(jīng)濟效益分析不等同于特高壓電網(wǎng)整體效益分析。
受訪(fǎng)業(yè)內人士對記者表示，特高壓技術(shù)推進(jìn)應伴隨整個(gè)項目的嚴謹論證，并通過(guò)實(shí)踐不斷檢驗總結。
提升特高壓技術(shù)水平，在電網(wǎng)架構、通道設計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(guò)掌握電網(wǎng)特性的仿真分析技術(shù)，避免安全穩定控制措施失效，防止大面積停電。
引入市場(chǎng)化機制，通過(guò)跨省區現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(guò)跨省區現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，不能深度調峰的火電廠(chǎng)向提供深度調峰服務(wù)的火電廠(chǎng)支付補償金，這種市場(chǎng)化定價(jià)的經(jīng)濟補償激勵發(fā)電企業(yè)在調峰困難時(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(wèn)題實(shí)施方案》，今后幾年將優(yōu)先建設以輸送可再生能源為主且受端地區具有消納市場(chǎng)空間的輸電通道；優(yōu)化電網(wǎng)調度運行，提高現有輸電通道運行效率，發(fā)揮電網(wǎng)關(guān)鍵平臺作用，為水電、風(fēng)電和光電打造“綠色通道”；因地制宜開(kāi)展跨區跨流域的風(fēng)光水火聯(lián)合調度運行，實(shí)現多種能源發(fā)電互補平衡，從而逐步解決全國棄水棄風(fēng)棄光問(wèn)題。
可以預見(jiàn)，擁有自主知識產(chǎn)權的我國特高壓技術(shù)不會(huì )一夜壯大，發(fā)展道路上仍會(huì )爭議不斷，全面“出?！币膊粫?huì )一片坦途，未來(lái)有待于提高安全性、保持技術(shù)先進(jìn)、擴大成本優(yōu)勢，還需考量我國供應鏈控制能力和批量化工業(yè)制造能力。
