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全球能源互联网是一项宏大的系统工程。用特高压输电进行跨国电网互联,输电距离会更长,复杂的地理、气象条件会带来以前没有遇到过的问题,还要围绕可靠性和经济性深入开展科研工作。
2016年政府工作报告首次提出“建设特高压”。多年来,我国特高压科研和工程实践有了长足发展进步。未来,构建“智能电网+特高压电网+清洁能源”的全球能源互联网,特高压电网是关键。近日,记者就特高压输电科研创新与发展,采访了中国科学院院士、国家电网公司副总工程师陈维江。
陈维江:中国科学院院士,教授级高级工程师,高电压与绝缘技术专家,现任国家电网公司副总工程师。长期从事电力系统电磁瞬态分析方法与防护技术研究。曾获国家科学技术进步特等奖,国家技术发明二等奖。
《国家电网》今年政府工作报告首次提出“建设特高压”。作为我国特高压科研和实践全程的亲历者,您认为有何意义?
陈维江:今年的政府工作报告第一次明确提出发展特高压输电,推广应用特高压技术,将助力解决我国能源发展问题,是非常有意义的。我国特高压输电技术研发可以追溯到上世纪80年代中期。苏联建设的交流特高压试验工程投入运行时,我国刚开始应用500千伏输电等级。当时的一批老专家跟踪国外特高压技术研究进展,翻译了大量技术资料。随后国家也给予了支持,1996年,原武高所在户外试验场建设了1000千伏交流试验线段,开展了电磁环境与外绝缘等研究。直到2004年,我国关于特高压输电必要性、可行性的小规模研究从未间断。2004年,国家电网公司提出了发展和应用特高压输电技术的战略布局,集合科研、设计、设备、施工等100余家单位开展协同攻关,攻克了交流1000千伏、直流±800千伏特高压输电关键技术。
2009年1月,1000千伏交流试验示范工程建成投运;次年7月,向家坝—上海±800千伏直流示范工程建成投运。这标志着我国特高压交直流输电技术取得重大突破,跻身高压输电领域国际领先行列。在随后的7年中,我们通过工程建设和运行不断总结经验,深化关键技术研究,形成一批新的科研成果,使特高压交直流输电技术又上了一个新台阶。可是在这之前,我国每个电压等级的出现,都比发达国家晚了约20年,我国电力工业沿袭了跟踪国外发展的模式。近10多年来,我们从跟踪变为追赶,并实现赶超,提升了我国在国际电工领域的影响力。这次发展特高压被写入政府工作报告,这是对创新本身的认可,也是具有里程碑意义的标志。国家推动特高压的技术应用,有助于我国能源结构调整优化。
《国家电网》特高压交直流示范工程之后,又有哪些创新的成果?
陈维江:在线路方面,试验示范工程是单回路,为了充分利用特高压线路走廊,实现资源节约、环境友好,7年来,我们在交流特高压方面又突破了更具优势的同塔双回技术。2013年淮南—浙北—上海工程投运就是一个里程碑。同塔双回线路的电磁环境、系统运行特性、线路本体设计等技术难题,均通过这些年的自主研发、协同攻关取得了突破。变电技术方面也有提升。交流试验示范工程的两个变电站是HGIS,一个变电站是GIS。为了节省土地,更好发挥GIS的技术优势,后来的变电站都使用GIS。特别值得一提的是,GIS变电站中隔离开关在关合空载母线时产生的波前时间极短的过电压,称为“特快速瞬态过电压”。它最高频率可达百兆赫兹,对设备绝缘可能产生危害,还可能干扰控制保护系统。对它的研究,国际上比较少。这7年,我们对特快速瞬态过电压的测量、仿真、抑制,以及绝缘配合、二次设备电磁干扰等,都开展了攻关研究,实现了突破。科研成果纳入了国际大电网组织(CIGRE)专门的工作报告。电磁环境方面,从单回到同塔双回,电磁环境可能有叠加效应,要让特高压技术成为环境友好型技术,更要解决这个问题。国家设立了973重大科研计划“特高压交直流输电系统电磁与绝缘特性基础问题研究”,经过5年研究,从技术到实践都解决得很好。
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