新时代·新本领 特高压：打造电力输送“超级动脉”

中国特高压输电技术的出现，使“煤从空中走、电送全中国”成为现实，使“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”成为中国能源和电力发展的新常态，为构建“全球能源互联网”、落实国家“一带一路”发展战略提供了强大基础支撑——

特高压：打造电力输送“超级动脉”

特殊的时间点，标识着世界电力工业发展史上的重要里程碑。电压等级的每一次跃升，见证电网发展百余年光辉历程。

1891年，世界上第一条高压输电线路诞生，它的电压只有13.8千伏；

1935年，美国将220千伏电压提高到275千伏，人类社会第一次出现了超高压线路；

1959年，前苏联建成世界上第一条500千伏输电线路，这是人类利用电能水平的一次大跨越；

20世纪70年代起，美国、前苏联、日本等国家开始研究特高压输电技术，前苏联还建成了一段1150千伏的特高压试验线路；

2009年，世界上第一条1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程投入商业运行。这次领先世界的是中国！

截至目前，我国已累计建成20多项特高压工程，单回输电能力最高达1000万千瓦，输送距离达2400公里，刷新世界电网技术新纪录。

±800千伏上海庙—山东、±800千伏晋北—南京特高压输电线路跨越黄河（徐可 摄）

“我国成为世界首个，也是唯一一个成功掌握并实际应用特高压这项尖端技术的国家，不仅全面突破了特高压技术，率先建立了完整的技术标准体系，而且自主研制成功了全套特高压设备，实现了跨越式发展。”国家电网公司党组书记、董事长舒印彪说。

“电从远方来，来的是清洁电”

——特高压破解我国能源资源与电力负荷分布极不平衡的现实难题

打开中国地图，不难发现，能源资源与生产力布局呈逆向分布，是我们国家的一大现实国情。

我国能源资源与电力负荷分布极不平衡

“80%以上的能源资源分布在西部、北部，70%以上的电力消费集中在东部、中部。在一段时期内，这就存在‘冰火两重天’的局面：一头是中西部资源大省有电送不出、白白浪费掉，另一头是东中部经济大省电不够用。”国家电网公司副总工程师、中国科学院院士陈维江向我们介绍。

据测算，有多达2.7亿千瓦电力需要跨越2000多公里输送至电力负荷中心，而已有500千伏输电技术面临输电能力不足、损耗高、走廊资源稀缺等一系列突出问题，无法满足高效送出的要求。

基于这个国情，发展特高压这一更先进的输电技术成为破解难题的必由之路。

早在2004年，国家电网公司就联合科研院所、高校、设备制造等160多家单位协同攻关，开展309项重大关键技术研究，连续攻克了特高电压、特大电流下的绝缘特性、电磁环境、设备研制、试验技术等世界级难题，成功研制世界上通流能力最大的6英寸晶闸管、换流阀、变压器等一批国际领先的电工装备，在世界上率先掌握了特高压大容量输电系统集成、大电网运行控制等技术，研制成功了全套特高压设备，建立起完整的特高压输电技术标准体系。

那么，研发出来的特高压输电技术，“特”在哪儿呢？

在采访中，国家电网公司专家解答说：输电网电压等级一般分为高压、超高压（直流±500千伏、±600千伏等，交流330千伏-1000千伏）、特高压（直流±800千伏及以上、交流1000千伏及以上）。电压越高，输电效率就越高。特高压的“特”就特在输出的电压特高、输送的容量特大、传输的距离特远。

“与传统输电技术相比，特高压输电技术的输送容量最高提升3倍，输送距离最高提升2.5倍，输电损耗可降低45%，单位容量线路走廊宽度减小30%，单位容量造价降低28%。可以更安全、更高效、更环保地配置能源。”中国电科院高电压研究所所长李鹏说。

空中俯瞰锡盟-泰州±800千伏特高压输变电工程泰州换流站（汤德宏 摄）

另一个大家经常问到的问题是，特高压交流输电技术和特高压直流输电技术有什么不一样？

“特高压直流好比直达航班、一飞到底，中途不能‘停’，而特高压交流则是高速公路，既能快速到达目的地，在中途也有出口、能‘停’”。专家解答，交流与直流从来都是配合使用、相互补充的。交流输电具有输电和组网双重功能，电力的接入、传输和消纳十分灵活。直流输电只具有输电功能，不能形成网络，主要以中间落点的两端工程为主，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。

2008年底，1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建成，并于次年1月6日投入商业运行。这是世界上首个实现商业化运行的特高压输电线路。

2010年7月8日，向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程投入运行，标志着国家电网全面进入特高压交直流混合电网时代。

两条特高压工程线路投运以来一直保持稳定运行，全面验证了特高压输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性和环境友好性。

国家对工程作出了高度评价。“特高压交流输电关键技术、成套设计及工程应用”和“特高压±800千伏直流输电工程”分别摘得2012年度和2017年度国家科学技术进步奖特等奖。

“荣获两个国家科学技术进步奖特等奖，是鼓励更是激励。”舒印彪表示，发展特高压输电技术是21世纪以来我国电力工业最艰难、最成功的创新实践之一，扭转了我国电力工业长期跟随西方发达国家发展的被动局面，成为又一张亮丽的“中国名片”。

“世界上唯一将特高压输电项目投入商业运营的国家”

——抢占世界电网科技制高点，带来经济、环境、社会等多重效益

全球首条特高压长江综合管廊在江苏南通贯通

8月21日9时许，长江北岸，江苏南通，巨大的“卓越号”盾构机翻卷着泥浆驶出过江隧道。这一刻，1000千伏淮南—南京—上海交流特高压输变电工程苏通GIL（气体绝缘输电线路）综合管廊隧道工程贯通。这也是特高压工程首次穿越长江隧道。

自晋东南-南阳-荆门、向家坝-上海两条特高压示范工程投入运营以来，特高压建设驶入快车道，一项项特高压工程犹如巨龙纵横东西南北。“运行电压最高、输送能力最强、技术水平最高”的指标一次次被刷新：

2012年12月，锦屏—苏南±800千伏特高压直流输电工程投入运营；

2016年7月，锡盟—山东1000千伏特高压交流输电工程投入运营；

2017年9月，锡盟—泰州±800千伏特高压直流输电工程投入运营；

2018年5月31日，总长3000多公里的新疆昌吉至安徽古泉±1100千伏特高压直流工程全线贯通。整个项目建成后，将是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。

……

国家电网公司在运在建23项特高压工程，线路长度达3.3万公里

目前，我国是世界上唯一一个将特高压输电项目投入商业运营的国家。截至今年9月，国家电网公司已累计建成“八交十直”特高压工程，在建“四交一直”特高压工程，在运在建23项特高压工程，线路长度达到3.3万公里，变电（换流）容量超过3.3亿千伏安（千瓦）。

“国家电网公司已初步建成了特高压电网架构，形成全国‘西电东送、北电南供、水火互济、风光互补’能源互联网新格局、资源优化配置新平台，为保证电力可靠供应、推动能源转型和区域经济协调发展奠定了坚实基础。”国家电网公司特高压建设部副主任王绍武说。

特高压电网，“一头连着西部清洁能源开发利用，一头连着东中部清洁发展”。

2014年5月，包括“四交四直”特高压工程在内的12条重点输电通道纳入国家大气污染防治行动计划，并于2017年底全面建成投运，形成了一幅自北向南、自西向东的清洁电能输送蓝图：新增跨区输电能力8500万千瓦，每年可减少燃煤运输约1.9亿吨，减排二氧化碳约3.2亿吨、二氧化硫约100万吨、氮氧化物约94万吨，为打赢蓝天保卫战做出了重要贡献。

±800千伏沂南换流站阀厅直流设备验收（徐可 摄）

许继集团研制出世界首套±800千伏直流输电控制保护系统，完成世界首套±1100千伏控制保护系统开发，总体技术达到国际领先水平；南瑞集团研发的统一潮流控制器达到国际领先水平……依托特高压工程建设，中国电工装备制造企业技术水平大幅提升，创新能力显著增强。

特高压不仅在国内遍地开花，还走出了国门。“近年来，国家电网公司先后中标巴西美丽山±800千伏特高压直流一、二期项目，实现了特高压输电技术、标准、装备、工程总承包和运行管理全产业链、全价值链输出，带动超、特高压设备出口超过50亿人民币。”国家电网公司国际部党总支书记于军说。

巴西美丽山±800千伏特高压直流一期项目

据介绍，我国在世界上率先建立了由168项国家标准和行业标准组成的特高压输电技术标准体系。同时，成功推动了国际电工委员会（IEC）成立专门的特高压直流和交流输电技术委员会（TC115和TC122），秘书处均设在中国，占据了技术和标准制高点，显著提升了我国在国际电工标准领域的话语权。

“勇攀电力技术珠穆朗玛峰”

——坚定自信又冷静清醒，把特高压这张“金色名片”擦得更亮

看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛。

谈起中国特高压输电技术发展历程，相关参与者都有着说不完的故事。

“长期以来，电力工业领域，我们一直是跟在西方发达国家后面亦步亦趋。在特高压以前，我们国家每一个电压等级的出现都至少晚了西方国家20年。”陈维江说。

王绍武讲了一个让他记忆犹新的画面：“我是2001年参加工作的，当时中国只有一条高压直流输电工程，就是±500kV葛洲坝—上海直流工程。这是外国公司参与建设的项目，里面几乎找不到国产的设备，就连换流站里值班人员的椅子、变电站里的马桶都是国外整装进来的。”

从跟着别人、一直落后，到较短时间内研发特高压成功，并取得成熟的实际运用，靠的是什么？

“一个是我国能源资源大范围配置的迫切需要，为发展特高压注入了强大需求动力。”陈维江说，还有一个关键因素，就在于我们国家集中力量办大事的制度优势，使政府支持、企业主导、产学研联合、社会各方广泛参与的科技创新工作体系高效运转。“特高压输电在国际上没有成熟适用的经验可供借鉴，面对巨大的创新压力和工程挑战，两大电网公司集聚电力、机械行业300多家单位的专家和资源，开展产学研协同攻关。”

1000千伏锡盟—山东特高压输电线路高空作业（徐可 摄）

有这样一个故事。当时研制特高压变压器时，参与的两家企业一开始各自进行技术攻关，分头研制出了样品，但是在做试验时，先后都失败了。这时产学研协同攻关体系发挥了作用。国家电网公司主导，召集相关企业，联合国内外专家，一起分析会诊，很快找到了问题所在，分析出了原因，然后进行了技术上的改进，最后非常顺利地通过了试验，取得了研制成功。

研发特高压，还需要完备的试验研究体系和严谨细致的科学精神，需要敢为人先、坚定自信的精神力量。

“特高压电网不是500千伏高压电网的简单放大，而是关键技术和配套设备质的提升。既面临高电压、强电流的电磁与绝缘技术世界级挑战，又面临重污秽、高海拔的严酷自然环境影响，创新难度极大，一直被喻为输电领域的‘珠穆朗玛峰’。”李鹏说，我们敢为人先，非常注重试验验证，用科学的态度开展研究。

科研人员在-20℃温度下进行长串绝缘子覆冰试验

2006年8月以来，国家电网公司先后建成特高压直流试验基地、特高压交流试验基地、特高压工程力学试验基地、高海拔试验基地、国家电网仿真中心、特高压直流输电工程成套设计研发（试验）中心等“四基地两中心”，用大量科学严密的试验攻克了一个又一个世界性难题。

以高海拔试验基地为例，在基地建成之前，国际上对海拔2000米以上的输电技术研究尚缺乏系统全面的试验数据。高海拔试验基地的建立，为海拔4000米及以上输变电线路、设备外绝缘和电磁环境特性的研究提供了可能，填补了世界特高压高海拔试验研究的空白。

正是在一大批科研专家、电力工作者的艰辛奋斗下，特高压输电技术在中国成为现实，一项项特高压工程崛起在华夏大地，也培育锻造出难能可贵的特高压精神：忠诚报国的负责精神、实事求是的科学精神、敢为人先的创新精神、百折不挠的奋斗精神和团结合作的集体主义精神。

电力建设者迎着朝霞上工

征途漫漫，由中国书写的特高压传奇还在继续。

党的十九大对我国能源转型与绿色发展作出重大决策部署，强调“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。”“瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破”。

“在成就面前要始终保持冷静清醒的头脑，创新的脚步不能停歇。”陈维江说，下一步我们将继续推进特高压输电技术研究，实现相关设备彻底国产化，不断提高其可靠性、经济性、环保性，建设更多符合实际需要的特高压工程，把特高压这张“金色名片”擦得更亮。