亞歐大陸腹地的曠野上,數(shù)百萬年來,只有稀疏的荒漠植物和黃羊、野驢隨著冬去春來,循環(huán)往復(fù)地釋放生機。但在如今,亙古荒原熱鬧非凡,一列宛如長龍的巨大銀色電力鐵塔群,從工地上拔地而起,托舉著手臂粗細的電纜,接力般從新疆準噶爾盆地一路向東,翻過天山,穿行河西走廊,跨越黃河、長江天險,最終抵達安徽南部。

這條“長龍”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“四項第一”的準東至皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程。隨著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(zhàn)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(fù)雜的新疆段實現(xiàn)全線貫通。

進入施工現(xiàn)場,如同來到“巨人國”:兩基鐵塔高度均超過百米,有33層樓高,塔重400多噸,是名副其實的“巨無霸”;工程所用電纜有成年人手腕粗細,固定電纜的“螺絲螺母”、絕緣瓷瓶每個都有十幾公斤重。

兩年來,工程新疆段從準噶爾盆地東部,征服沙漠和戈壁,越過風(fēng)區(qū)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750千伏輸電線路,電壓等級提升至1100千伏,意味著鐵塔更高、噸位更重,基礎(chǔ)混凝土方量更大、難度更高,且沒有先例借鑒,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(wěn)”基礎(chǔ)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”,想到了農(nóng)業(yè)節(jié)水中的“滴灌”,不僅解決了混凝土“保養(yǎng)”難題,還節(jié)省了水資源。“混凝土強度得到保證,用水量僅相當于過去的1/6?！苯鹨阏f。目前,沙漠地區(qū)混凝土滴灌養(yǎng)護技術(shù)正在申請國家專利。

翻越東天山是新疆段施工的又一個難題。60多公里的標段不僅涵蓋高山丘陵等復(fù)雜地形,處于地震烈度帶,且全程處于43米/秒的風(fēng)區(qū)中。在天山深處的施工點,工作人員將山腳下的建材用索道一點點運送到塔位,再用抱桿在山頂將建材“精確”組立起來。新疆段業(yè)主項目部副經(jīng)理徐玉波說,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”時不能凝固,而要在澆筑后24小時內(nèi)凝固,施工方還聯(lián)合科研院校進行科技攻關(guān),最終通過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家電廠及五彩灣750千伏變電站傳輸?shù)慕涣麟娫谶@里轉(zhuǎn)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(shè)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,±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(shè)備制造的新高度。

準東至皖南特高壓直流輸電工程, 全長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,目前陜西段組塔過半,安徽段進入放線階段。

這一工程順利展布標志著我國特高壓技術(shù)應(yīng)用進入新高度,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,為將來有序推進電力互聯(lián)互通、帶動中國技術(shù)和服務(wù)“走出去”奠定了基礎(chǔ)。

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(qū)卻有數(shù)千里之遙,電力供需區(qū)域不平衡。以新疆為例,當?shù)孛禾款A(yù)測儲量逾2萬億噸,占全國煤炭預(yù)測儲量四成以上,風(fēng)能及太陽能儲量可觀,但地下、空中資源均需3000公里以上的運輸才能到達東部。將能源集約化開發(fā)轉(zhuǎn)化為電能是可行之路,而特高壓能大幅降低長距離輸電損失。

據(jù)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,減少燃煤運輸3024萬噸,每千公里輸電損耗僅1.5%,滿負荷條件下輸送能力相當于6條750千伏線路,節(jié)約了土地和走廊資源。

建設(shè)特高壓輸電工程、大規(guī)模輸送西部清潔能源,可緩解東中部人口稠密地區(qū)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2.4萬噸、二氧化硫14.9萬噸、氮氧化物15.7萬噸。

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。這條中國首個特高壓“走出去”項目,將美麗山水電站超過1/3的電能輸送到巴西東南部負荷中心,滿足了2200萬人口的年用電需求,實現(xiàn)了特高壓技術(shù)首次海外落地。

眼下,二期項目正在建設(shè)中。業(yè)內(nèi)預(yù)計,二期項目將帶動超過25億元人民幣的國產(chǎn)電力裝備出口,進一步推動特高壓輸電技術(shù)、規(guī)范和標準的全球化應(yīng)用。

動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(zhí)行官孫正義宣稱要打造包括中俄日韓蒙在內(nèi)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(shè)的50兆瓦風(fēng)力發(fā)電場投入使用。韓國電力公社社長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)濟社會委員會曾邀請多國電力專家、企業(yè)及投資機構(gòu)代表,在新疆探討泛亞洲區(qū)域“超級電網(wǎng)”。參會代表分析,東亞的韓國、日本屬消費大國,但供應(yīng)能力薄弱,蒙古國煤炭、風(fēng)能及太陽能富集,但消費市場有限;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4000萬人——結(jié)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),促進區(qū)域能源供需平衡,提高能源利用經(jīng)濟性?！斑@是未來亞洲集體的能源策略?！眮喬?jīng)社會能源專家德里克·阿金森說。

促進可再生能源利用被認為是“亞洲超級電網(wǎng)”的另一個驅(qū)動力。氣候變化要求各國研究設(shè)計以可再生能源為依托的輸送模式,若想把發(fā)電空間讓給隨時變動的風(fēng)電和光電,電網(wǎng)必須堅強、智慧地應(yīng)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。

這一點已被實踐證明。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(jù)“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武鋼表示,新疆與周邊8個國家接壤,是“一帶一路”核心區(qū),未來可推進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)。

主要觀點有三:一是不安全,有導(dǎo)致大停電的危險,美國、印度大停電就是教訓(xùn);二是造價太高,相當于“燒錢”,發(fā)電企業(yè)虧損,電網(wǎng)企業(yè)營收增速放緩,誰來投資;三是電力需求增長放緩,西部棄水、棄風(fēng)、棄光加劇,難以消化特高壓跨區(qū)域送來的電,政策趨勢顯示送電地區(qū)與受電地區(qū)電價價差可能進一步縮小,從而減弱遠距離輸電的動力。

但也有觀點與之相對,認為特高壓與大停電并無直接因果關(guān)系。此外,特高壓工程造價及經(jīng)濟效益分析不等同于特高壓電網(wǎng)整體效益分析。

受訪業(yè)內(nèi)人士對記者表示,特高壓技術(shù)推進應(yīng)伴隨整個項目的嚴謹論證,并通過實踐不斷檢驗總結(jié)。

提升特高壓技術(shù)水平,在電網(wǎng)架構(gòu)、通道設(shè)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,通過掌握電網(wǎng)特性的仿真分析技術(shù),避免安全穩(wěn)定控制措施失效,防止大面積停電。

引入市場化機制,通過跨省區(qū)現(xiàn)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%,通過跨省區(qū)現(xiàn)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(diào)峰的火電廠向提供深度調(diào)峰服務(wù)的火電廠支付補償金,這種市場化定價的經(jīng)濟補償激勵發(fā)電企業(yè)在調(diào)峰困難時主動減發(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)棄光問題實施方案》,今后幾年將優(yōu)先建設(shè)以輸送可再生能源為主且受端地區(qū)具有消納市場空間的輸電通道;優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度運行,提高現(xiàn)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”;因地制宜開展跨區(qū)跨流域的風(fēng)光水火聯(lián)合調(diào)度運行,實現(xiàn)多種能源發(fā)電互補平衡,從而逐步解決全國棄水棄風(fēng)棄光問題。

可以預(yù)見,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國特高壓技術(shù)不會一夜壯大,發(fā)展道路上仍會爭議不斷,全面“出海”也不會一片坦途,未來有待于提高安全性、保持技術(shù)先進、擴大成本優(yōu)勢,還需考量我國供應(yīng)鏈控制能力和批量化工業(yè)制造能力。