按國際電工委員會(IEC)的標準:特高壓輸電對交流輸電來講,是指1000千伏及以上的輸電電壓等級,這是目前世界上最高的輸電電壓等級。從20世紀90年代起,美國、日本、前蘇聯都曾開展特高壓交流輸電技術方面的研究,但都沒能實現成熟使用。
現在,我國在這一領域取得重大突破:中國國家電網公司等單位共同研發的特高壓技術和設備,成功攻克了百萬伏特高壓輸電的世界性技術難題,被國際電工委員會認為是“世界電力工業發展史上的一個重要里程碑”。日前,“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用”項目,獲2012年度國家科學進步獎特等獎。
國家需求是發展特高壓輸電的動力
我國電力的主要供應能源資源是煤炭和水,這些資源主要集中在山西、貴州、內蒙古、甘肅等地。但我國用電的負荷需求,主要集中在長江三角洲和珠江三角洲及華北地區,遠距離大容量傳輸電能的難題擺在面前。由于電線都有電阻,輸電過程中會有電能損耗,且電壓越高,損耗越小。所以遠距離大容量輸電,提高電壓成為必然選擇。目前輸電的華中、華東、華北、東北和南方電網,都是以500千伏為主的高壓電網架。
國家“973”首席科學家、國家電網公司交流建設部副主任陳維江介紹,“500千伏高壓輸電,支撐了我國近30年的經濟發展,特高壓輸電技術成了我們必然的選擇。”根據計算,500千伏的輸送電壓提高到1000千伏特后,輸送相同功率的電,損耗只有原來的三分之一到四分之一。
九千余次雷擊未引起線路跳閘
攻克特高壓輸電這樣的世界性技術難題,中國靠什么突破?國家電網公司總經理劉振亞總結說,“相關單位和技術人員"產學研用"協同攻關,協同創新。”2004年,“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用”項目由國家電網組織實施,國內電力和機械行業的100余家單位,近5萬人參與了項目的研發和建設。
在位于武漢市的國家電網特高壓交流輸電試驗基地,中國電力科學研究院高級工程師鄔雄介紹,“對于特高壓輸電來說,所有設備必須安全可靠,哪怕是一個螺絲松了都可能導致大故障,一定要有足夠能力的試驗檢測手段才行。試驗基地的裝置,跟現實裝置幾乎一樣,電壓達到了1000千伏特。”
在國家電網環境氣候實驗室前,鄔雄介紹,這個實驗室可模擬各種氣候條件,比如雷擊、冰雹等。為確保特高壓交流輸電關鍵技術、設備、工程的安全應用,國家嚴格標準,把特高壓輸電的試驗參數、能力和規模都提升了。經過試驗,九千余次雷擊沒引起特高壓輸電線路的跳閘。
預計每年將節約電力供應成本600億元
從千里之外的“煤鐵之鄉”山西省長治,用特高壓把電輸送到湖北荊門,這在10年前,只是個夢想。如今,這一夢想成為現實。2006年,國家核準 “特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用”示范工程建設。2009年1月,工程投入運行,從山西的晉東南,經過河南的南陽到湖北荊門,輸電線路全長 640公里。
湖北省電力公司副總工程師楊勇介紹,“該項目建成的試驗示范工程,與采用500千伏方案相比,節省走廊占地1/2至2/3,減少輸電損耗2 /3。工程投運以來,一直保持安全穩定運行,累計向華中地區送火電185億千瓦時,節約用煤300多萬噸、減排二氧化碳近900萬噸,成為我國南北方向一條重要的能源輸送通道。”
國家電網公司科技部副主任周宏介紹,發展特高壓輸電已列入國家“十二五”規劃綱要和國家能源科技“十二五”規劃。預計未來我國特高壓交流工程的線路長度將達到1.8萬公里,可向中東部地區輸入電力約2億千瓦,節約當地土地資源3400公頃,每年節約電力供應成本600億元。