挑战不可能 世界“四项第一”特高压工程年底建成

2018年06月20日 15:37:45 来源:中国新闻

  原标题:世界“四项第一”特高压工程年底建成:挑战不可能

  来源:经济参考报

  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

  世界“四项第一”特高压工程年底建成

  亚欧大陆腹地的旷野上,数百万年来,只有稀疏的荒漠植物和黄羊、野驴随着冬去春来,循环往复地释放生机。但在如今,亘古荒原热闹非凡,一列宛如长龙的巨大银色电力铁塔群,从工地上拔地而起,托举着手臂粗细的电缆,接力般从新疆准噶尔盆地一路向东,翻过天山,穿行河西走廊,跨越黄河、长江天险,最终抵达安徽南部。

  这条“长龙”便是承揽目前世界电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进“四项第一”的准东至皖南±1100千伏特高压直流输电工程。随着这一工程一路攻坚克难并将于今年年底建成投运,中国的特高压输电技术再度引起广泛关注。

 

  

  不久前,在新疆准东工业园的昌吉换流站附近,准东至皖南±1100千伏特高压直流输电工程中,地形地貌最多样、气候条件最复杂的新疆段实现全线贯通。

  进入施工现场,如同来到“巨人国”:两基铁塔高度均超过百米,有33层楼高,塔重400多吨,是名副其实的“巨无霸”;工程所用电缆有成年人手腕粗细,固定电缆的“螺丝螺母”、绝缘瓷瓶每个都有十几公斤重。

  两年来,工程新疆段从准噶尔盆地东部,征服沙漠和戈壁,越过风区和天山,近600公里的廊道上架起了1109基铁塔。

  相对于技术成熟的750千伏输电线路,电压等级提升至1100千伏,意味着铁塔更高、吨位更重,基础混凝土方量更大、难度更高,且没有先例借鉴,工程的首创性让施工人员面临前所未有的困难。

  线路新疆段要穿越中国第二大沙漠——古尔班通古特沙漠,高温暴晒、沙暴大风却不是让施工人员最头疼的事。400多吨的铁塔要“站得稳”基础混凝土牢固是关键,而让混凝土浇筑后“保湿”在沙漠并非易事,以往的“人工浇水法”耗时费力还难以奏效。

  在新1标段项目副经理金毅带领下,项目组技术人员“脑洞大开”,想到了农业节水中的“滴灌”,不仅解决了混凝土“保养”难题,还节省了水资源。“混凝土强度得到保证,用水量仅相当于过去的1/6。”金毅说。目前,沙漠地区混凝土滴灌养护技术正在申请国家专利。

  翻越东天山是新疆段施工的又一个难题。60多公里的标段不仅涵盖高山丘陵等复杂地形,处于地震烈度带,且全程处于43米/秒的风区中。在天山深处的施工点,工作人员将山脚下的建材用索道一点点运送到塔位,再用抱杆在山顶将建材“精确”组立起来。新疆段业主项目部副经理徐玉波说,其中一基铁塔花费45天才组立完成。

  为了让15公里以外搅拌好的混凝土“上山”时不能凝固,而要在浇筑后24小时内凝固,施工方还联合科研院校进行科技攻关,最终通过加入新材料外加剂攻克了这一难题。

  换流站是特高压直流输电工程的心脏,仅昌吉换流站投资就达81亿。7家电厂及五彩湾750千伏变电站传输的交流电在这里转化为直流电,电压升至±1100千伏再输送出去。眼下,7台换流变压器和两套换流阀已完成设备本体安装。

  国网直流公司昌吉换流站业主项目副经理姚斌说,±1100千伏换流站代表当今世界直流输电技术最高水平,换流容量、电气绝缘等技术指标都“趋于极限”,刷新了我国相关设备制造的新高度。

  准东至皖南特高压直流输电工程, 全长3324千米,总投资407亿元,输送电压等级提升到1100千伏,输送容量增至1200万千瓦,经济输电距离延伸到3000公里以上。除了新疆段贯通之外,目前陕西段组塔过半,安徽段进入放线阶段。

  这一工程顺利展布标志着我国特高压技术应用进入新高度,增强了我国电网技术和电工装备制造领域的国际影响力与竞争力,为将来有序推进电力互联互通、带动中国技术和服务“走出去”奠定了基础。

  

  我国西部能源资源富集,距离用能中心东中部地区却有数千里之遥,电力供需区域不平衡。以新疆为例,当地煤炭预测储量逾2万亿吨,占全国煤炭预测储量四成以上,风能及太阳能储量可观,但地下、空中资源均需3000公里以上的运输才能到达东部。将能源集约化开发转化为电能是可行之路,而特高压能大幅降低长距离输电损失。

  据国家电网测算,准东至皖南特高压工程每年可从新疆向中东部输送电力660亿千瓦时,减少燃煤运输3024万吨,每千公里输电损耗仅1.5%,满负荷条件下输送能力相当于6条750千伏线路,节约了土地和走廊资源。

  建设特高压输电工程、大规模输送西部清洁能源,可缓解东中部人口稠密地区大气污染防治压力。准东至皖南特高压工程投运后,每年可减排烟尘2.4万吨、二氧化硫14.9万吨、氮氧化物15.7万吨。

  目前,中国建成“八交十直”特高压工程,其他国家也看到了特高压的优势。由中国国家电网公司与巴西国家电力公司联合投资的巴西美丽山±800千伏特高压直流输电一期工程,2015年奠基,去年12月建成投运。这条中国首个特高压“走出去”项目,将美丽山水电站超过1/3的电能输送到巴西东南部负荷中心,满足了2200万人口的年用电需求,实现了特高压技术首次海外落地。

  眼下,二期项目正在建设中。业内预计,二期项目将带动超过25亿元人民币的国产电力装备出口,进一步推动特高压输电技术、规范和标准的全球化应用。

  动辄两三千公里的特高压也许对部分国家吸引力有限,但对跨国电网、洲际互联就不一样了。日本软银集团首席执行官孙正义宣称要打造包括中俄日韩蒙在内的东北亚能源“超级电网”,去年10月软银在蒙古戈壁滩建设的50兆瓦风力发电场投入使用。韩国电力公社社长赵焕益在一次论坛上也表示“覆盖韩中日乃至俄罗斯的‘超级电网’在经济及技术层面是可行的。”

  四年前的秋天,联合国亚洲及太平洋经济社会委员会曾邀请多国电力专家、企业及投资机构代表,在新疆探讨泛亚洲区域“超级电网”。参会代表分析,东亚的韩国、日本属消费大国,但供应能力薄弱,蒙古国煤炭、风能及太阳能富集,但消费市场有限;中亚的塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦水电供大于求,而临近的阿富汗和巴基斯坦缺电人口达4000万人——结论是,互相连通的“亚洲超级电网”可完成跨国电力交易和互联,促进区域能源供需平衡,提高能源利用经济性。“这是未来亚洲集体的能源策略。”亚太经社会能源专家德里克·阿金森说。

  促进可再生能源利用被认为是“亚洲超级电网”的另一个驱动力。气候变化要求各国研究设计以可再生能源为依托的输送模式,若想把发电空间让给随时变动的风电和光电,电网必须坚强、智慧地应付这些“不靠谱”能源,这就需要特高压电网的大输送能力和足够的裕度。

  这一点已被实践证明。目前,新疆已投运750千伏“疆电外送”一、二通道及±800千伏哈密南-郑州特高压直流外送通道。依靠这些“电力高速公路”,去年新疆可再生电力外送量占据“疆电外送”总电量的1/3还多。

  金风科技股份有限公司董事长武钢表示,新疆与周边8个国家接壤,是“一带一路”核心区,未来可推进新疆与周边国家电力互联互通,深化国际能源合作,为“一带一路”沿线国家提供能源利用的最佳方案。

  

  特高压自诞生之日,便争议不断,特别是对特高压交流输电技术。

  主要观点有三:一是不安全,有导致大停电的危险,美国、印度大停电就是教训;二是造价太高,相当于“烧钱”,发电企业亏损,电网企业营收增速放缓,谁来投资;三是电力需求增长放缓,西部弃水、弃风、弃光加剧,难以消化特高压跨区域送来的电,政策趋势显示送电地区与受电地区电价价差可能进一步缩小,从而减弱远距离输电的动力。

  但也有观点与之相对,认为特高压与大停电并无直接因果关系。此外,特高压工程造价及经济效益分析不等同于特高压电网整体效益分析。

  受访业内人士对记者表示,特高压技术推进应伴随整个项目的严谨论证,并通过实践不断检验总结。

  提升特高压技术水平,在电网架构、通道设计及事故防备上不断完善,提高特高压安全性。目前国家电网已建立仿真中心,通过掌握电网特性的仿真分析技术,避免安全稳定控制措施失效,防止大面积停电。

  引入市场化机制,通过跨省区现货交易加大可再生能源消纳空间,这使甘肃省去年弃风弃光电量同比减少19%,通过跨省区现货交易消纳的新能源电量占新能源增发电量的一半。在东北,不能深度调峰的火电厂向提供深度调峰服务的火电厂支付补偿金,这种市场化定价的经济补偿激励发电企业在调峰困难时主动减发,也为可再生能源腾出消纳空间。

  按照国家《解决弃水弃风弃光问题实施方案》,今后几年将优先建设以输送可再生能源为主且受端地区具有消纳市场空间的输电通道;优化电网调度运行,提高现有输电通道运行效率,发挥电网关键平台作用,为水电、风电和光电打造“绿色通道”;因地制宜开展跨区跨流域的风光水火联合调度运行,实现多种能源发电互补平衡,从而逐步解决全国弃水弃风弃光问题。

  可以预见,拥有自主知识产权的我国特高压技术不会一夜壮大,发展道路上仍会争议不断,全面“出海”也不会一片坦途,未来有待于提高安全性、保持技术先进、扩大成本优势,还需考量我国供应链控制能力和批量化工业制造能力。

张迪

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