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自动化联盟 - 60年见证中国自动化

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    交流输电技术发展历程 新中国60年从110到1000

    孙严军 2009-10-03 13:23

    110千伏、330千伏是15年一遇,500千伏是30年一遇,750千伏是50年一遇,特高压是100年一遇。 ——国家能源局原副局长赵小平

        我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流特高压试验示范工程的成功投运,标志着我国已全面掌握了特高压交流输电技术,并在一些关键技术领域实现创新和突破。在中国乃至世界电力发展史上都具有重要的里程碑意义。

        ——国家电网公司副总经理舒印彪

        我国电力工业自1882年在上海诞生以来,经历了艰难曲折、发展缓慢的67年,到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时,分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国的电力工业得到了快速发展,装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本,从1996年底开始一直稳居世界第2位。进入新世纪,我国的电力工业得到了前所未有的发展。

        在青海海北州一望无际的高原上,一条条银线牵着电杆倔强地行走,将光明送到草原深处的每一户人家……

        60年来,我国电网规模不断扩大,从解放初的只有35千伏及以上送电线路(含20千伏)6475千米,发展到2008年底的117万千米,成为当今世界规模最大的电网,以最广泛的布局、最细致的触角、最大范围的延伸,履行了电力普遍服务的崇高责任。

        从山西东南部的群山起步,长达640千米的我国第一条1000千伏特高压线路,跨越雄浑的黄河、汉江,蜿蜒而至湖北荆门……

        60年来,我国电网技术不断升级,电压等级不断提高,从解放初的最高220千伏电压等级,发展到500千伏电网为主网架,并迅速攀登上1000千伏的“电网珠穆朗玛峰”,成为当今世界技术水平最高的电网,为经济社会发展送去了源源不断的动力。

        黯淡岁月:“停电习以为常”

        40岁以上的人一定都不会忘记那段“停电习以为常”的黯淡日子。

        林集明,现任国家电网公司中国电力科学研究院系统研究所总工程师,回忆起自己1958年—1964年上清华大学期间隔三差五“停电又停水”的窘境,每每用“很惨”来形容。“那时,学校自己备有电厂,而蜡烛更是每人必备之物”。在没有空调等高耗能电器、连电风扇都属极为罕见奢侈品的年代,频繁停电的根源在于电源、电网都严重不足。

        “停电肯定就要停水。清华园那时还有很多喷泉,在清华园到圆明园的路上,也有二三处泉水。每逢停电停水,同学们就出去到处找水。冬天,把冰凿开,漏点水出来打回去用。”这些“找水”的经历或许能成为那个惨淡年代里的一丝快乐记忆。

        电源、电网严重不足是什么概念?

        新中国建立之初,全国电力装机容量才区区185万千瓦。放到现在,也就是一个大中型电厂的装机规模。

        而在输配电方面,国内主力电网,关内以110千伏为主;更早一些,还有35千伏的。关外则是日本人搞的154千伏线路。跟如今500千伏主网架相比,差了好几个档次;跟已建成和在建的特高压线路相比,更有天壤之别。

        短缺时代,国家、业界对电力短缺的现状其实是十分清醒的,也努力想要有所改变。当时提出口号:“一年装机400万千瓦”,并动员了大量人力物力,但综合实力所限,终究很难完成。想想后来90年代连续10年每年装机1000万千瓦以上,现在一年装机动辄数千万、甚至上亿千瓦,真令人有“不知今夕何夕”之感。
        林集明1964年大学毕业后来到“当时没有路,出入坐马车、驴车”的电科院。在这个全国最高电力科研机构,停电停水同样是“家常便饭”,一赶上停电,同事们就赶紧到一楼接水。幸亏邻居有个钢厂,因生产原因不能停电,每每成为林集明们接水救急的“生命线”。
        电压升级:每一步都有技术挑战
        此前一二年,220千伏输电线路开始兴建;之后,为解决刘家峡—关中的水电外送,又上马更高等级的330千伏线路。“这期间,我在云南东川(今属昆明)海子头,离金沙江十几公里的一个海拔3200米的山头上做高海拔试验站,监管220—330千伏试验线路,后扩展到330—500千伏线路。”
        林集明回忆,输电电压每升高一个等级,技术上都有不小的挑战。比如,从220千伏到330千伏也很费劲,怎样把总装机122.5万千瓦的刘家峡水电送往关中?这一课题从1967、1968年间开始搞,到1975、1976年能够运行,其间有很多教训。典型的一例是高压电抗器:一开始因为没有经验,也没有国外资料可资参考,把本应三个单相分开做成了三相相连,也就是三个铁芯一体,这样省钱,但运行出现谐振,电压非常高,比正常高1.5倍。投产试验时,变压器、电抗器的响声就像牛叫,可怕极了。只能赶紧停下,再重新研究,这才发现应该三相分开。“这样的错误,现在是不可想象的!”
        以刘家峡水电送出为契机,西北电网主力网架从110千伏直接升到330千伏,这是一个比较经济的做法。而当时其他地方220千伏线路较多,经过论证,直接上500千伏。论证过程中,争议不少,“官司”甚至打到了当时的电力部、机械部,焦点主要集中在相关电工装备的国产能力问题上。
        电工装备:国产化之路越走越顺畅
        跟现在特高压工程上马前期的纷争一样,在输电电压不断升级的过程中,国产电工装备能不能拿得出、顶得上,始终是一个核心问题。1970年代末,改革开放之初,第一条500千伏线路在东北建成,变压器、高压电抗器、开关三大件基本上实现了国产化。但众所周知,国产三大件在电压等级升高历程中曾惹过不少麻烦。林集明认为,这是因为没有经验,“是必经的过程”。
        他介绍,进口的高端电工设备通常都很贵,但我们自己有了以后,马上就降价。比如500千伏线路的串连补偿,能够大幅提高线路输送能力40%,设备比新建线路便宜很多。电科院牵头研发,做出来以后,进口设备马上降价30%。由此,林集明对前几年在广西平果超高压局看到的标语“没有实力就没有尊严”感同身受。
        另一件让他感慨颇深的事情是,国家电网2005年开始搞特高压时,前来考察的日本人根本不相信能干成,因为在他们的词典里,中国人总是效率低,能力差;可到2008年底特高压示范线路快建成时,日本人来看了,佩服得五体投地:“比日本大发展时还厉害!”他们的特高压线路现在只能降压运行。
        从最初东北的锦辽线,而后平武线,再后大黄线,到上世纪八九十年代,500千伏线路电工装备国产化之路越走越顺畅。现在500千伏线路国产化已经不成问题,特高压设备和下一代智能电网装备的国产化成为新的更高目标,中国企业正在和已经站上世界电网技术的制高点。

        智能电网:离我们渐行渐近

        2009年5月,国网公司首次提出了基于特高压电网的“智能电网”全新概念。一石激起千层浪。

        2009年7月16日,正在北京访问的美国能源部长朱棣文和商务部长骆家辉率团同时造访国网公司,特高压和智能电网是宾主双方关注的关键。7月28日结束的首轮中美战略与经济对话中,智能电网已成为一个重要议题,双方承诺将在该领域加强合作。

        所谓“智能电网”,即以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,以信息化、自动化、互动化为主要特征的坚强电网。

        在国网公司的谋划中,“坚强智能电网”已不仅仅是一个概念。目前,跟这一电网相关的规划、标准研究与制订、试验(示范)试点、关键技术研究等,已在“统一规划、统一标准、统一建设”的原则下,有了具体而周密的部署。

        智能电网将给中国带来什么?

        国网北京经济技术研究院电网规划研究中心副主任张义斌告诉记者,智能电网在世界上才刚刚起步,如果我们抓住这个机遇,就可与欧美发达国家处于同一起跑线,这是带动中国电力工业领先或同步于世界先进水平的重要战略机遇。其次,坚强智能电网通过提升发电利用效率、输电效率和电能在终端用户的使用效率,以及推动水电、核电、风能及太阳能等清洁能源开发利用,每年可以带来巨大的节能减排和化石能源替代效益,更充分发挥电网在应对气候变化方面的重要作用。其三,坚强智能电网通过提升电网的资源优化配置能力,促进大规模煤电、水电、风电等电源的集约化开发,实现大容量、高效、远距离电力传输,为满足中国持续增长的电力供应需求提供可靠的可持续能源资源保障;通过提升电网的智能化水平,大幅增强电网应对自然灾害等外界影响的能力,提升电网对于风电等清洁能源的适应性,提高电网的安全稳定运行水平和供电可靠性。其四,建设坚强智能电网不仅将直接创造大量的技术、设备及相关咨询服务的需求,还将通过用电方式变化在智能家电等相关产业间接创造巨大市场,将为中国电力工业及相关电子、家电、信息通信、控制等行业带来重要的跨越式发展机遇。其五,通过发展坚强智能电网,将建立电力用户、电源与电网之间的友好互动平台,在这个平台上,客观需要分时电价等电价机制的引导。同时,坚强智能电网还将为电力市场化建设提供透明、开放的平台支撑。

        “最终,发电企业和电力用户都将享受到切身实惠。”张义斌说,一方面,通过发挥坚强智能电网“削峰填谷”作用,减少电力装机,进而减少发电企业投资,同时增加发电企业的机组利用小时数,提高发电机组的稳定运行水平和发电效率,增加发电企业的效益;另一方面,广大电力用户可以通过参与互动,减少电价较高的用电高峰时段的用电量,减少电费支出,如在电价较低的用电低谷时段使用洗衣机等电器设备。

    来源:千龙网

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