中国特高压输电技术独步全球 特高压输电工程发展迅猛
驰骋电力高速路
本报记者 王珍
检查消缺、竣工验收、系统调试……6月16日，位于江苏常熟的虞城换流站内，工作人员正紧张地忙碌着，为即将到来的带电试运行“大考”做着最后的准备工作。预计6月底，来自2000多公里外、我国第二大水电站——白鹤滩水电站的首批400万千瓦清洁水电，将途经四川、重庆、湖北、安徽四省市，在这里落地，为华东地区经济发展注入强劲动力。
一头是大江奔流，一头是万家灯火。连接它们的“通道”，便是被称为“电力高速路”的特高压输电工程。
如今，我国特高压技术标准即是国际标准，特高压输电技术成为我国制造业的一张名片。在中宣部近日举行的“中国这十年”系列主题新闻发布会上，科技部部长王志刚表示，特高压输电处于先进水平，重大技术突破带动特高压输电工程迅猛发展。
那么，什么是特高压？作为目前世界上最先进的输电技术，特高压究竟“特”在哪儿？中国特高压输电技术如何独步全球？记者近日采访了国家电网有关负责同志。
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输电距离远、输送容量大、运行损耗低……
特高压让“电从远方来”成为现实
我国西北部，青海省共和县的海南州绿色产业发展园区，风力发电机的叶片迎风飞转，阳光照射蔚蓝的电池板……风、光被“捕捉”进一条条输电线。据介绍，这里的光伏、风电、光热新能源装机容量超过2000万千瓦。
通过青海—河南±800千伏特高压直流输电工程，地处中原的河南人民得以共享这份“绿色红利”。
特高压输电技术，是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上的输电技术，是目前世界上电压等级最高、技术最先进的输电技术。这一输电技术颠覆了中国传统的能源输送模式。
众所周知，我们生产生活中所用的电，是经过电网送入工厂楼宇、千家万户。电网由低压、中压、高压、超高压、特高压等不同的电压等级构成。比如，居民生活用电通常是220伏和380伏，属于低压范畴；工业用电一般是中压范畴。由此看来，特高压比我们日常生活用电电压高出数千倍。
在我国发展特高压输电技术之前，500千伏的超高压输电系统有力支撑了我国经济社会发展。传统的电力供应模式，通常是哪里缺电就在哪里建电厂。但我国能源资源与需求呈逆向分布，即70%以上的能源需求集中在中东部地区，而大量可用能源资源，如化石能源、水能、风能、太阳能等，却远离需求中心，集中在西北、西南地区。
如何将西部大规模的能源，尤其是清洁能源跨越数千公里送到东部？特高压输电技术成为必然选择。
“电能传输同样的距离，电压等级越高，输送容量越大，电能损耗越小，电网输电能力也就越强。”国网江苏省电力有限公司建设部计划处处长陈松涛告诉记者，与500千伏超高压输电相比，特高压输电具有许多优势。
记者了解到，电网输电能力的大小，与电压的平方成正比，输电损耗与电压的平方成反比。这也就意味着，当电网电压从500千伏提高到1000千伏，其输送容量可提高到原来的4倍，输电损耗可降低到原来的四分之一。
“特高压输电线路就好比是电力高速公路，与普通线路相比，输送容量更大，输电效率更高。”国网江苏兴力工程管理公司工程部副主任王世巍给记者打了个比方，“运行损耗小，输送距离也更远，可达2000公里甚至3000公里以上，能覆盖我国所有的大型能源基地和用电负荷中心。”
不仅如此，由于特高压技术大幅提高了架空线路的利用效率，还能够节省大量土地资源。
诸多优势，让特高压被视为输电网络的主动脉。
2009年，我国第一条，也是世界首个特高压工程——晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程投入商业运行，成功将山西煤电送到千里之外的湖北，让“电从远方来”成为现实。
经过十余年发展，目前我国建成的特高压输电线路已有数十条。仅国家电网公司就累计建成29项特高压工程，包括15个特高压交流工程和14个特高压直流工程，在运在建工程线路长度达到4.6万公里，可绕赤道一圈还多。“十四五”期间，国家电网共规划建设特高压工程“24交14直”，涉及线路3万余公里。
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理论、技术、装备等取得全面突破……
自主创新让中国标准成世界标准
6月15日，江苏常熟。一大早，陈松涛就来到了±800千伏特高压虞城换流站的阀厅。抬头仰望阀塔上的每一个组件、每一颗螺栓、每一根水管，他感慨万千。
作为“西电东送”核心枢纽工程——白鹤滩—江苏±800千伏特高压直流输电工程的受端站，虞城换流站即将迎来带电试运行的考验。“这是我们一年多来的努力成果。”全程参与该项目建设的陈松涛十分激动，他告诉记者，“就像是看着自己的孩子慢慢长大了，要离开家了。”
能够让有着20年电力行业工作经历的陈松涛如此激动，还在于虞城换流站是世界首座采用常规直流和柔性直流混合级联接线方式的换流站，这是特高压输电领域的又一技术创新。
“同时兼顾常规直流输电大容量、远距离和柔性直流控制灵活、电压动态支撑能力强的特点。”陈松涛告诉记者。
换流站，特高压直流输电系统中最为关键的一环。
“我们平时所用的电大部分是交流电。在直流输电工程中，在发电端要先将交流变为直流，通过输电导线到受电端后，再将直流变为交流。”王世巍解释道。以白江线为例，起于四川凉山布拖换流站，止于江苏常熟虞城换流站。来自白鹤滩水电站的清洁电力经过升压进入布拖换流站，在布拖换流站完成整流，通过“高速路”一站直达虞城换流站，在虞城换流站完成逆变后，再通过江苏地区交流电网降压分配。
换流阀是换流站的核心设备，堪称“心脏”。20多年前，我国直流换流阀还全部依赖进口，而且必须“连换流站内草皮打包一齐买”。因此，我国直流换流阀研发工程又被称为“争气阀”。
仅一年多的时间，我国研发团队就完成了“争气阀”的研发，而且有着国外产品无法比拟的优势：比其他换流阀额定电流更高，换流容量更大。
“从超高压到特高压、从交流到直流，这一系列技术革新给系统设计、设备研发、现场建设、调试运行等带来了全方面的挑战。”王世巍告诉记者，要保证特高压工程按照设计标准安全稳定运行，不仅对换流阀，对换流变压器、控制保护系统、调试运行等一系列关键设备、关键技术等都提出了更高的标准和要求。
从上世纪60年代开始，许多传统的电力强国花费巨大精力投入特高压技术研发，但都没取得成功。对于我国而言，由于地形复杂、气候多变，研究特高压更是难上加难。
完全从零开始。2004年以来，国家电网公司联合各方力量，在特高压理论、技术、标准、装备及工程建设、运行等方面取得全面创新突破，掌握了具有自主知识产权的特高压输电技术，并将特高压技术和设备输出国外，率先建立了完整的技术标准体系，并让中国标准成为世界标准，实现了“中国创造”和“中国引领”。
如今，身在常熟的陈松涛，时不时地会到苏州经开区伟业路1088号看一看。那里立着目前世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进的超长距离GIL(气体绝缘金属封闭输电线路)管廊工程模型。
3
监测设备自动报警、机器人自主攀爬清污……
智能化装置守护电网安全
冯新岩，国网山东省电力公司超高压公司变电检修中心五级职员、电气试验班副班长，也是国家电网公司首席专家。
他的工作，被形象地称为“电网医生”。为特高压电网设备“体检”，及时发现隐藏在设备中的隐患，把隐患消除在萌芽状态，给电网安全稳定运行提供技术支撑，是其工作的重要内容。
这段时间，正是他一年中最忙的时节。为全力保障迎峰度夏电力安全稳定供应，他和同事们要对省内所有特高压线路及变电站、换流站设备进行一轮巡检。
“我又多了几名‘新同事’。”6月16日，记者联系到冯新岩时，他刚刚结束了在榆横—潍坊1000千伏特高压交流输变电工程的终端站——昌乐变电站的工作。
令记者没想到的是，他口中的“新同事”，竟是几个并不大的长方体箱柜。
“这里面装着的是智能化监测装置，可对变压器核心部件——套管的绝缘状态、运行情况等进行实时监测。一旦哪个套管状态异常，智能化监测装置将会对后台发出警报。”冯新岩解释道，在山东输变电设备健康评估系统的基础上，“智慧医生”的投用进一步降低了电力检修人员的工作强度和危险性，提高了作业效率。
山东省内首个±800千伏特高压直流输电工程——内蒙古扎鲁特至山东青州输电工程的受端站广固换流站也刚刚结束了年度检修。一款基于全自动智能作业技术的绝缘子专用清污机器人在此次检修中得到首次应用，该机器人搭载了智能识污芯片及多任务管理模块，能够自主进行绝缘子攀爬、伞裙识别及污垢判别等，安全高效地完成绝缘子清污工作，有效解决人工清洗效率低、登高作业安全风险高等难题。
据国网山东省电力公司有关负责同志介绍，此次特高压工程年度检修中，“智能化”深入到了每一个工作场景，为全省特高压日常运维和安全管控工作提供了有力保障。
专业人士介绍，由于特高压输电的电压等级高、周围电场强度大、输电距离普遍较远、线路翻山越岭跨江过海等，特高压设备检修工作难度很大。近年来，随着直升机巡检、无人机巡检、在线监测、激光扫描、数字孪生等现代技术、智能设备的普及应用和迭代升级，电网设备检修工作越来越“智慧”。
前不久，在浙江湖州，还实现了全国首次特高压密集通道直升机带电作业，成功连续消除特高压密集通道内两处缺陷隐患，保障了特高压大电网安全稳定运行。
“我们在攻克特高压密集通道作业技术难点的同时，针对不同缺陷类型，创新应用吊篮、吊索两种不同工法进行直升机带电作业连续消除缺陷，仅用1个多小时就完成了维修。”国网湖州供电公司运检部副主任岳灵平介绍，该作业使检修效率提高了80%，减少停电时间5小时，向长三角增加送电1800万千瓦时，相当于300万户居民一天的用电量，标志着我国特高压运维技术实现新突破。
“传统输电线路巡检主要靠人，能否巡视到位看天气、发现问题缺陷靠眼睛、故障分析研判凭经验，技术手段单一，工作效率较低。如今，已经实现了从‘人巡’到‘机巡’、再到‘智巡’的转变。”国网山东省电力公司超高压公司输电检修中心的李敏告诉记者。