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2017年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎“特高壓±800kV直流輸電工程”項目攻克了特高壓直流外絕緣、過電壓、電磁環(huán)境、系統(tǒng)控制等一系列世界性難題，創(chuàng)造了7項世界第一，獲得114項發(fā)明專利，構(gòu)建起完整的特高壓直流輸電技術(shù)體系，確立了我國在世界特高壓直流領(lǐng)域的引領(lǐng)地位

特高壓直流輸電線路工程扎魯特換流站。 （資料圖片）

我國能源資源和生產(chǎn)力分布不均衡，實施“西電東送”戰(zhàn)略，加快開發(fā)并應用輸電容量大、損耗小、適合遠距離大容量輸電的直流特高壓輸電技術(shù)，提高我國輸變電技術(shù)的自主創(chuàng)新能力十分必要。近日，2017年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎授予“特高壓±800kV直流輸電工程”，以表彰該項目在支撐國家重大戰(zhàn)略上作出的突出貢獻。

掌握技術(shù)主導權(quán)

我國曾經(jīng)采用的±500千伏直流輸電技術(shù)要從國外引進，遇到了各種技術(shù)壁壘。從引進到消化吸收，再到創(chuàng)新引領(lǐng)，我國在特高壓領(lǐng)域終于實現(xiàn)主導權(quán)

特高壓±800kV直流輸電技術(shù)是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠、技術(shù)水平最先進的輸電技術(shù)，是解決我國能源與電力負荷逆向分布問題、實施國家“西電東送”戰(zhàn)略的核心技術(shù)。

如果說500kV直流輸電是“電力高速公路”，那么特高壓就是“電力高鐵”。項目研發(fā)之初，國內(nèi)最高電壓等級為±500kV，要從±500kV提高到±800kV，沒有現(xiàn)成的設(shè)備、工程經(jīng)驗和技術(shù)標準可循，甚至國內(nèi)都沒有相應的試驗條件，只能靠自主研發(fā)，迎接技術(shù)挑戰(zhàn)。

以外絕緣技術(shù)為例，由南方電網(wǎng)公司負責建設(shè)的云廣特高壓跨越滇、桂、粵三省，線路長度1400多公里，超長距離面臨高海拔、重覆冰等復雜環(huán)境，常規(guī)的絕緣材料無法滿足特高壓直流的安全運行要求。

“特高壓±800千伏直流輸電工程”第三完成人、國家電網(wǎng)公司董事長舒印彪告訴經(jīng)濟日報記者，我國80%以上的能源分布在西部和北部地區(qū)，70%以上的電力消費集中在東部和中部，“西電東送”戰(zhàn)略將輸電距離由1000公里延伸至2000公里以上，需要建設(shè)大容量、高效率、遠距離的輸電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，當輸電距離大于800公里時，采用直流輸電更加經(jīng)濟。但是原有的±500kV直流輸電技術(shù)占地大、損耗高。

“特高壓±800千伏直流輸電工程”第一完成人、南方電網(wǎng)公司專家委主任李立浧介紹，我國曾經(jīng)采用的±500千伏直流輸電工程技術(shù)需要從國外引進，在實踐過程中遇到了各種技術(shù)壁壘，因此決定要研究突破±800千伏直流輸電技術(shù)，實現(xiàn)我國在這個領(lǐng)域的真正主導權(quán)。

“每一次電壓等級的升高，都是特高壓領(lǐng)域技術(shù)零的突破。從引進到消化吸收，再到創(chuàng)新引領(lǐng)，中國在特高壓領(lǐng)域已完全擺脫西方的技術(shù)封鎖，掌握了話語權(quán)。”李立浧說。

攻克諸多科研難題

項目攻克了設(shè)備研制、系統(tǒng)控制等一系列難題，研發(fā)了13大類73種主要電氣設(shè)備，并構(gòu)建了國際領(lǐng)先的特高壓直流試驗技術(shù)體系和試驗研究平臺

相對交流而言，直流具有容量大、占地少、損耗低等顯著特點，研發(fā)直流工程，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。李立浧介紹，項目通過160多家單位聯(lián)合攻關(guān)，攻克了設(shè)備研制、系統(tǒng)控制等一系列難題，研發(fā)了13大類73種主要電氣設(shè)備，實現(xiàn)了從中國創(chuàng)造到中國引領(lǐng)，為全球能源互聯(lián)提供了中國方案。

項目首創(chuàng)6英寸晶閘管徑向變摻雜制造工藝，攻克短路阻抗和運輸尺寸約束下的設(shè)備復合電場計算、漏磁、溫升和噪聲控制等技術(shù)難題，首次成功研制世界上通流能力最大的換流閥，電壓最高、容量最大的換流變壓器，平波電抗器等特高壓直流成套設(shè)備。

特高壓復雜運行環(huán)境準確模擬難度大，對特高壓和高海拔兩個苛刻條件約束的試驗裝置和方法提出更高要求，國內(nèi)外原有試驗場均不能滿足要求。項目構(gòu)建了完備的特高壓直流試驗技術(shù)體系，建立了國際領(lǐng)先的試驗研究平臺，建成了世界上試驗電壓最高的國家工程實驗室、世界上海拔最高的西藏高海拔試驗基地和世界上最先進的電力系統(tǒng)仿真中心。

超大容量特高壓直流輸電工程規(guī)模龐大，需要研究掌握設(shè)計、設(shè)備、施工、調(diào)試、運行、維護全套技術(shù)，實現(xiàn)安全性、可靠性、經(jīng)濟性的有機統(tǒng)一。項目依托研究成果，全面攻克了系統(tǒng)集成難題，建成世界上電壓最高、容量最大的直流輸電工程并穩(wěn)定運行多回。

“通過示范工程，項目創(chuàng)造了7項世界第一，獲得114項發(fā)明專利，確立了我國在世界特高壓直流領(lǐng)域的引領(lǐng)地位。”舒印彪說。

瞄準國家重大需求

我國已建成12條特高壓直流輸電工程，年輸送電量中清潔能源占比超過80%，為推動我國西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，推進能源革命奠定了堅實基礎(chǔ)

“我們在研究這項技術(shù)的必要性時，首先瞄準國家的重大需求。”舒印彪表示，經(jīng)過共同努力，項目取得了一系列成果，對“一帶一路”建設(shè)、構(gòu)建清潔高效的能源體系等國家重大戰(zhàn)略起到了重要支撐。

我國能源資源與負荷需求呈逆向分布格局，西部大型清潔能源基地與東部負荷中心相距1000至3000公里。特高壓直流輸電技術(shù)的突破，能夠大幅提高電網(wǎng)遠距離、大規(guī)模輸電能力，使西部清潔能源的集約高效開發(fā)和大范圍配置消納成為可能，對保障能源安全、促進綠色發(fā)展、推動東西部地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有重要意義。

我國已建成12條特高壓直流輸電工程，輸送總?cè)萘?360萬千瓦，年輸送電量中清潔能源占比超過80%，相當于每年減少東中部地區(qū)煤炭消耗1.7億噸，減少二氧化碳排放4.5億噸。工程為推動我國西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，推進能源革命奠定了堅實基礎(chǔ)。

特高壓直流成套設(shè)備還顯著提升了我國電工裝備制造的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力。依托成熟的特高壓直流輸電技術(shù)，國家電網(wǎng)公司成功中標巴西美麗山水電站特高壓直流送出一期、二期兩個項目，實現(xiàn)了我國特高壓輸電技術(shù)、標準、裝備、工程總承包和運行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈走出去，實現(xiàn)了350億美元的經(jīng)濟效益。

舒印彪表示，基于特高壓直流工程，我國主導編制并發(fā)布了相關(guān)國際標準6項，建立了世界上首個特高壓直流全套技術(shù)標準體系。目前，特高壓±800kV直流技術(shù)已經(jīng)成為國際能源電力發(fā)展的重要方向。