1954年,新中國第一條220千伏線路松東李線建成。人們評價說,滿足了東北重工業(yè)基地恢復(fù)和發(fā)展的用電需要,昭示著共和國電力事業(yè)的大崛起。
1981年,我國首條500千伏線路平武線建成。人們看到,隨后20多年時間里,500千伏成為中國電網(wǎng)主網(wǎng)架,國產(chǎn)500千伏設(shè)備的國內(nèi)市場占有率從零升至40%。
2009年,我國首條1000千伏特高壓交流線路——晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程投運。人們將如何評價它?
電力人說,它將電網(wǎng)電壓等級提升到了特高壓,電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)“中國引領(lǐng)”;環(huán)保人說,它每年能為我國節(jié)約標(biāo)煤超過百萬噸,減排二氧化碳300萬噸;裝備人說,它推動了我國裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級,使國產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)“中國創(chuàng)造”。
今天,歷史的長河流淌至2013年1月18日,國家對工程作出了評價:這項工程因創(chuàng)新特別突出、效益特別顯著、推動電力行業(yè)科技進步特別明顯,榮獲2012年度國家科技進步獎特等獎。這是對工程建設(shè)成果的肯定,亦是對國家電網(wǎng)公司科技創(chuàng)新工作的肯定。
國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說,回顧國家電網(wǎng)公司十年發(fā)展歷程,最大的創(chuàng)新實踐就是發(fā)展特高壓。成熟、可投入商業(yè)使用的特高壓技術(shù)出現(xiàn)在中國,是一種必然。它源于國家電網(wǎng)公司“一流四大”科技發(fā)展戰(zhàn)略的引領(lǐng),源于國家電網(wǎng)公司科技創(chuàng)新體系的完善,源于國家電網(wǎng)公司科技試驗研究平臺的建立,它是國家電網(wǎng)公司服務(wù)創(chuàng)新型國家建設(shè)、不斷提升自主創(chuàng)新能力的可預(yù)見之結(jié)果。
創(chuàng)新驅(qū)動,特高壓技術(shù)實現(xiàn)“中國引領(lǐng)”
1月18日,在國家科技進步獎頒獎儀式上,評獎委員會這樣介紹創(chuàng)新的試驗示范工程:項目涉及180項關(guān)鍵課題攻關(guān)、9大類40余種關(guān)鍵設(shè)備研制,通過產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān),在電壓控制、外絕緣配置、成套設(shè)備研制、電磁環(huán)境控制、系統(tǒng)集成和試驗?zāi)芰?大方面實現(xiàn)創(chuàng)新突破。
這樣一段評價,是國家電網(wǎng)公司聯(lián)合科研、設(shè)計、制造、高校等100余家單位連續(xù)幾年奮斗,攻克一項項世界級難題換來的。
項目第二完成人、國家電網(wǎng)公司交流建設(shè)部副主任陳維江說,研發(fā)特高壓交流輸電技術(shù),既面臨高電壓、強電流的電磁與絕緣技術(shù)世界級挑戰(zhàn),又面臨重污穢、高海拔的嚴(yán)酷自然環(huán)境影響,創(chuàng)新難度極大。
以電磁環(huán)境控制為例。電磁環(huán)境包括工頻電場、工頻磁場以及由電場導(dǎo)致的可聽噪聲和無線電干擾。特高壓的電壓、電流強度遠大于500千伏,意味著電磁環(huán)境更復(fù)雜;加上特高壓線路、變電站構(gòu)成的多導(dǎo)體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺度大,進一步加大了電磁環(huán)境控制難度。
科研人員通過建立特高壓復(fù)雜多導(dǎo)體系統(tǒng)模型,首次開展全場域電場分析,提出了導(dǎo)線布置方案、線路對鄰近輸油輸氣管道的電磁影響防護措施。這些創(chuàng)新工作,使特高壓工程的電磁環(huán)境控制水平與常規(guī)500千伏工程相當(dāng)。
相關(guān)資料顯示,工程項目在電壓控制上的創(chuàng)新研究,在國際上首次實現(xiàn)了特高壓系統(tǒng)電壓優(yōu)化控制;在外絕緣配置上的創(chuàng)新,在世界上首次實現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下特高壓系統(tǒng)外絕緣優(yōu)化配置,確保線路鐵塔重量降低64%、造價降低60%;在成套設(shè)備研制上的創(chuàng)新,改變了中國電氣設(shè)備制造領(lǐng)域長期從發(fā)達國家“引進技術(shù)、消化吸收”的發(fā)展模式,首次實現(xiàn)了中國創(chuàng)造;電磁環(huán)境控制研究實現(xiàn)了特高壓工程環(huán)境友好目標(biāo);系統(tǒng)集成研究形成了工程全套技術(shù)規(guī)范;試驗?zāi)芰ρ芯啃纬闪藝H上可試參數(shù)最高的高電壓、強電流試驗檢測能力,建立了完整的特高壓試驗研究體系。
目前,試驗示范工程共獲專*授權(quán)279項,其中發(fā)明專*96項,出版技術(shù)專著13部,發(fā)表論文370余篇;建立7大類77項國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為推廣特高壓交流技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
“可以說,依托項目,我國電力科技和輸變電裝備制造水平大幅提升,創(chuàng)新能力顯著增強,改變了我國輸變電行業(yè)長期跟隨西方發(fā)達國家發(fā)展的被動局面,確立了在高壓輸電領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。”項目第三完成人、中國西電集團副總工程師宓傳龍說。
從行業(yè)跟隨者變?yōu)橐I(lǐng)者,這一為多少人所夢想著的事,首先在特高壓技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)。在突破的過程中,國家電網(wǎng)公司明確的科技發(fā)展戰(zhàn)略、完善的科技創(chuàng)新體系發(fā)揮出巨大作用。
戰(zhàn)略制勝,科技創(chuàng)新體系高效運轉(zhuǎn)
戰(zhàn)略制勝。戰(zhàn)略成熟才能方向正確,才能引領(lǐng)創(chuàng)新體系從無到有、不斷完善、高效運轉(zhuǎn)。從2006年到2012年,國家電網(wǎng)公司科技發(fā)展戰(zhàn)略和創(chuàng)新體系有力地支撐了電網(wǎng)和公司發(fā)展,也直接支撐了特高壓建設(shè)這一創(chuàng)新實踐。
企業(yè)是自主創(chuàng)新的主體。長期以來,國家電網(wǎng)公司積極響應(yīng)黨中央、國務(wù)院關(guān)于科技創(chuàng)新的要求,服務(wù)創(chuàng)新型國家建設(shè)。早在2006年10月15日的國家電網(wǎng)公司黨政主要負(fù)責(zé)人會議上,國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞就提出了“一流三大”科技發(fā)展戰(zhàn)略。2008年第二季度工作會議暨科技工作會議上,科技發(fā)展戰(zhàn)略被優(yōu)化為“一流四大”(建設(shè)一流人才隊伍,實施大科研、創(chuàng)造大成果、培育大產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)大推廣)。
回顧歷史,科技發(fā)展戰(zhàn)略的實施,為國家電網(wǎng)公司的一項項創(chuàng)新實踐奠定了基礎(chǔ)。正如劉振亞所指出的,提出并實施“一流四大”科技發(fā)展戰(zhàn)略,解決了科研資源分散、試驗研究能力不強、創(chuàng)新能力不足等問題,創(chuàng)新驅(qū)動了國家電網(wǎng)公司和電網(wǎng)發(fā)展。
戰(zhàn)略決定創(chuàng)新路線圖,體系則是路線圖順利實施的保證。“一流四大”科技發(fā)展戰(zhàn)略客觀上需要一個科學(xué)的科技創(chuàng)新體系。在科技戰(zhàn)略的指引下,國家電網(wǎng)公司在2008年二季度工作會議明確提出,建立“布局合理、層次清晰、分工明確、協(xié)作高效”的科技創(chuàng)新體系。2012年,這一體系進一步被明確為“定位科學(xué)、分工明確、產(chǎn)研協(xié)同、運轉(zhuǎn)高效”。“定位科學(xué)”決定了“分工明確”,“產(chǎn)研協(xié)同”則保證了“運轉(zhuǎn)高效”。
“定位科學(xué)”是建立完善科技創(chuàng)新體系的第一步。
國家電網(wǎng)公司擁有50多個科研、實驗和設(shè)計機構(gòu),超過400個實驗室,科研隊伍近2萬人,但歷史上形成的粗放、松散、長鏈條、多層級的管理模式,降低了科研效率。
科學(xué)調(diào)整定位勢在必行。從2006年開始,國家電網(wǎng)公司調(diào)整中國電力科學(xué)研究院等5家直屬科研單位功能定位,變更其相應(yīng)名稱,拉開了直屬科研單位定位調(diào)整的序幕。調(diào)整的目的很簡單:更好地適應(yīng)國家電網(wǎng)公司和電網(wǎng)發(fā)展。
隨后幾年,定位調(diào)整朝著“產(chǎn)研協(xié)同”的方向挺進。除了進一步強化科研單位的力量,國家電網(wǎng)公司還成立國網(wǎng)電力科學(xué)研究院(南瑞集團)等直屬產(chǎn)業(yè)單位,作為科研成果產(chǎn)業(yè)化的實施主體。國家電網(wǎng)公司深知,如科研成果不能迅速產(chǎn)業(yè)化,就無法及時釋放“第一生產(chǎn)力”的能量。
到2012年,國家電網(wǎng)公司形成涵蓋直屬科研、直屬產(chǎn)業(yè)、省屬科研、外部研發(fā)等多個層次的科技創(chuàng)新力量,形成“定位科學(xué)、分工明確、產(chǎn)研協(xié)同、運轉(zhuǎn)高效”的科技創(chuàng)新體系。其中,直屬科研單位成為國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新和支撐的骨干力量,直屬產(chǎn)業(yè)單位成為國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新和支撐的重要力量,省屬科研單位是國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新和支撐的基本力量,海外研發(fā)(檢測)機構(gòu)是國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新和支撐的延伸力量,外部科技資源是國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新和支撐的協(xié)同力量。各層次力量之間建立了高效的協(xié)同機制。
科技創(chuàng)新體系在特高壓建設(shè)中發(fā)揮了極其重要的作用。今年1月初,《科技日報》記者就特高壓交流工程投運4周年采訪相關(guān)專家時問:“國家電網(wǎng)公司在工程建設(shè)中,為何能組織起100余家企業(yè)、兩萬余人的龐大科研團隊開展攻關(guān)?”國家電網(wǎng)公司科技部副主任周宏的回答是:一個重要原因是國家電網(wǎng)公司已經(jīng)形成完善的科技創(chuàng)新體系,能夠通過產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同,確保研發(fā)方向符合自身需求。
科技創(chuàng)新體系的作用在后續(xù)特高壓交直流工程建設(shè)中也表現(xiàn)得淋漓盡致。據(jù)統(tǒng)計,迄今為止,國家電網(wǎng)公司開展跨部門、跨行業(yè)協(xié)調(diào),共組織30多名院士、9所高等院校、500多家建設(shè)單位、200多家設(shè)備廠家開展聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)過數(shù)年奮戰(zhàn),國家電網(wǎng)公司成功掌握了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的裝備制造核心技術(shù),形成了全套特高壓輸變電設(shè)備的國內(nèi)量產(chǎn)能力,實現(xiàn)了我國輸變電裝備制造業(yè)的技術(shù)升級,顯著提升了我國裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力。
誠如陳維江所說,國家電網(wǎng)公司自身的科研實力和產(chǎn)研協(xié)同能力已經(jīng)大大增強。2003年以來,國家電網(wǎng)公司獲國家科技進步獎39項(特等獎1項、1等獎4項),在央企中居于首位,擁有專*16399項,形成841項國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),建立了完善的特高壓和智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系,交流1000千伏電壓成為國際標(biāo)準(zhǔn)電壓。
目前,國家電網(wǎng)公司已經(jīng)實現(xiàn)從技術(shù)跟隨到技術(shù)趕超的轉(zhuǎn)變,正在努力推進從技術(shù)趕超向技術(shù)引領(lǐng)的跨越。
試驗研究體系,建設(shè)世界領(lǐng)先的試驗?zāi)芰?
“我們建成了以‘四基地兩中心’為核心、世界最先進的特高壓試驗研究體系,國家級實驗室達到11個。”1月7日,在國家電網(wǎng)公司“兩會”上,劉振亞總經(jīng)理特別提到了試驗研究體系建設(shè)成果。
與這段表述相呼應(yīng)的是,在試驗示范工程項目建設(shè)過程中,試驗?zāi)芰κ琼椖?大創(chuàng)新點之一。經(jīng)過多年努力,國家電網(wǎng)公司已建立了完整的試驗研究體系,形成了國際上可試參數(shù)最高的高電壓、強電流試驗檢測能力。
科技支撐是企業(yè)和電網(wǎng)發(fā)展的動力,而試驗研究體系又是順利實現(xiàn)科技支撐的前提。尤其是研究世界尖端電力技術(shù)時,研究工作的開創(chuàng)性,決定了研究人員必須依靠完備的試驗研究手段解決難題。
研究特高壓這一世界領(lǐng)先的技術(shù)時,試驗研究體系就發(fā)揮出巨大作用。專家表示,高電壓技術(shù)是一門基于試驗研究的學(xué)科。特高壓輸電技術(shù)的研發(fā),對高電壓、強電流等試驗條件要求很高。“建設(shè)特高壓工程,是一項世界性的創(chuàng)舉。實現(xiàn)這一偉大創(chuàng)舉,面臨著許多重大技術(shù)難關(guān)。沒有強有力的試驗手段,將無法完成這一艱巨任務(wù)。”
但在特高壓工程建設(shè)之前,國家電網(wǎng)公司面臨的形勢并不樂觀:長期占據(jù)國際壟斷地位的國外試驗場站不能完全滿足試驗要求,我國已有的試驗?zāi)芰τ州^弱。建立適合電網(wǎng)發(fā)展需求的試驗研究體系迫在眉睫。
2006年8月10日,特高壓直流試驗基地在北京市中關(guān)村科技園區(qū)昌平園東區(qū)奠基;2個月后,特高壓交流試驗基地奠基儀式在湖北武漢舉行。隨后,在河北霸州、在北京、在西藏拉薩,特高壓工程力學(xué)試驗基地、高海拔試驗基地、國家電網(wǎng)仿真中心、特高壓直流輸電工程成套設(shè)計研發(fā)(試驗)中心相繼建立。2009年11月4日,特高壓工程力學(xué)試驗基地在北京通過驗收,標(biāo)志著國家電網(wǎng)公司建成世界上功能最完整、試驗?zāi)芰ψ顝姟⒓夹g(shù)水平最高的特高壓試驗研究體系。
這些試驗基地定位不同、分工各異,但核心目標(biāo)是一致的——圍繞特高壓交流輸變電工程的科研、建設(shè)、運行,開展系統(tǒng)全面的試驗研究工作,為特高壓電網(wǎng)提供強有力的技術(shù)支撐。針對我國高海拔、重污穢和嚴(yán)重覆冰等特殊自然條件,開展外絕緣特性、電磁環(huán)境影響、特高壓設(shè)備的長期帶電考核等相關(guān)的技術(shù)研究。
“試驗?zāi)芰_到國際領(lǐng)先水平。”2009年2月22日,特高壓直流試驗基地和高海拔試驗基地在北京順利通過總體驗收,包括8位中國科學(xué)院、中國工程院院士在內(nèi)的評審委員會高度評價道。這句評語,道出了國家電網(wǎng)公司試驗?zāi)芰Φ氖澜绺叨取?/p>
在一些重大工程的建設(shè)中,國家電網(wǎng)公司的試驗研究體系“嶄露頭角、表現(xiàn)非凡”。青藏聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)即是如此。
在青藏聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)過程中,高海拔試驗基地“功不可沒”。在青藏聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)之前,國際上對海拔2000米以上的輸電技術(shù)研究尚缺乏系統(tǒng)全面的試驗數(shù)據(jù)。高海拔試驗基地的建立,為海拔4000米及以上輸變電線路、設(shè)備外絕緣和電磁環(huán)境特性的研究提供了可能,大大增強了我國高海拔地區(qū)超高壓、特高壓試驗研究能力,形成了一批具有世界領(lǐng)先水平、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果,填補了世界特高壓高海拔試驗研究的空白。
不能忽視的是,在風(fēng)電、太陽能等新能源領(lǐng)域,國家電網(wǎng)公司在試驗?zāi)芰ι弦踩〉昧酥卮笸黄啤R劳袊译娋W(wǎng)公司的風(fēng)能、太陽能試驗研究平臺,國家電網(wǎng)公司建成了目前世界上規(guī)模最大的新能源綜合利用平臺——國家風(fēng)光儲輸示范工程。工程通過風(fēng)光互補、儲能調(diào)節(jié)、智能調(diào)度,實現(xiàn)了新能源發(fā)電的穩(wěn)定、可控。風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電全景智能監(jiān)控系統(tǒng)、大規(guī)模儲能監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)光功率預(yù)測系統(tǒng)等成功應(yīng)用于實際,積累了大量寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)。
成果轉(zhuǎn)化,真正體現(xiàn)科技創(chuàng)新價值
從技術(shù)跟隨到技術(shù)趕超再到技術(shù)引領(lǐng),國家電網(wǎng)公司在特高壓交直流技術(shù)和設(shè)備、堅強智能電網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面突破,占領(lǐng)了世界電網(wǎng)技術(shù)的“制高點”。然而,國家電網(wǎng)公司作為事關(guān)國民經(jīng)濟發(fā)展的公共事業(yè)型企業(yè),科技成果只有盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,才能真正體現(xiàn)出科技創(chuàng)新的價值,推動電網(wǎng)與企業(yè)發(fā)展。
中國電力科學(xué)研究院院長郭劍波接受采訪時曾表示:“在科技產(chǎn)業(yè)的市場開拓上,我們要有真正好的技術(shù),同時要讓客戶真正了解我們的技術(shù),我們也真正了解客戶的需求。”
近年來,國家電網(wǎng)公司一直加速科技成果轉(zhuǎn)化,構(gòu)建成果轉(zhuǎn)化機制,以產(chǎn)研高效協(xié)同為目標(biāo),建立科研產(chǎn)業(yè)單位間相互依托、合作共贏的格局。通過強化成果評估、拓寬轉(zhuǎn)化渠道、加大扶持力度、加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào),國家電網(wǎng)公司的科技成果轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的能力大大提升。這一點在特高壓輸電領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。
特高壓輸電技術(shù)是我國能源領(lǐng)域的重大自主創(chuàng)新成果,廣闊的市場空間和良性的運行機制,使特高壓輸電技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)能力。目前,國家電網(wǎng)公司已建成投運特高壓交流工程1條、直流工程2條,還有多項特高壓工程正在建設(shè)或者開展前期工作。到2020年,國家電網(wǎng)公司將全面建成堅強智能電網(wǎng),“三華”特高壓同步電網(wǎng)形成“五縱五橫”主網(wǎng)架。發(fā)展特高壓輸電,已列入國家“十二五”規(guī)劃綱要和國家能源科技“十二五”規(guī)劃。
特高壓輸電技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,還表現(xiàn)在對我國電工裝備制造業(yè)的帶動作用上。據(jù)了解,因特高壓交直流工程的建設(shè),我國特高壓設(shè)備研發(fā)設(shè)計、制造工藝和試驗檢測能力均達到國際領(lǐng)先水平。其中,首條特高壓交流工程的設(shè)備國產(chǎn)化率達到90%以上,向家壩—上海特高壓直流示范工程設(shè)備國產(chǎn)化率接近70%。
中國特高壓技術(shù)的發(fā)展,引起了世界各國矚目。巴西、俄羅斯、印度等國家紛紛表示非常希望學(xué)習(xí)和引進中國的特高壓技術(shù)。2010年2月,沈陽特變電工股份有限公司已經(jīng)成功獲得了印度國家電網(wǎng)公司逾1億美元的特高壓輸變電設(shè)備采購合同。這不僅是印度首次從我國企業(yè)采購特高壓輸電工程設(shè)備,也是中國企業(yè)首次向國外批量出口特高壓輸變電高端產(chǎn)品。
許繼集團總經(jīng)理李富生說,在“一流四大”科技戰(zhàn)略和堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的直接拉動下,許繼集團加大對特高壓遠距離輸電、柔性直流輸電、新能源發(fā)電及并網(wǎng)等領(lǐng)域技術(shù)的研究,在75個關(guān)鍵科研項目實現(xiàn)重大突破,60多項新產(chǎn)品達到國際領(lǐng)先水平,20多項產(chǎn)品和技術(shù)成為世界領(lǐng)跑者。
“過去是我們追著國際同行求合作,現(xiàn)在正好倒過來,他們主動要求與我們合作。過去我們是‘小舢板’,現(xiàn)在則變成了‘航母群’!”李富生說。國家電網(wǎng)公司技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的能量還在不斷增強:國內(nèi)骨干制造企業(yè)通過應(yīng)用高性能硅鋼片、絕緣油紙等新材料,逐漸形成核心競爭力,已主導(dǎo)國內(nèi)市場并全面進軍國際市場;在靈活交流輸電技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域加快技術(shù)推廣,促使國外產(chǎn)業(yè)巨頭將相應(yīng)設(shè)備的價格降低三分之一;國內(nèi)企業(yè)屢屢中標(biāo)海外工程,憑借技術(shù)優(yōu)勢加速“走出去”的步伐;近三年,我國超高壓設(shè)備出口年均增長率達49%,出口總額超過100億元……
特高壓的成功,是國家電網(wǎng)公司科技發(fā)展戰(zhàn)略的成功,是國家電網(wǎng)公司發(fā)展戰(zhàn)略、電網(wǎng)技術(shù)、電工裝備、工程建設(shè)、安全運行的全方位突破。特高壓工程系統(tǒng)運行穩(wěn)定、設(shè)備狀態(tài)正常,這一事實足以表明國家電網(wǎng)公司在科技創(chuàng)新的道路上的步伐何其堅實有力。這一切正如劉振亞總經(jīng)理所評價的:“我們付出的是勞動和艱辛,實現(xiàn)的是電網(wǎng)事業(yè)的價值和意義,創(chuàng)造的是對國家和人民的貢獻,贏得的是世界尊重和民族尊嚴(yán)。”