|
一、历经磨难的中国电力 1. 发光的「茄子」 1888 年，李鸿章花费 6000 两银子，费心费力把发电设备和电灯运到大清朝，当做贡品进献给慈禧太后。 第一次见到电灯的慈禧太后眉开眼笑，好奇地对身边太监说了一句很经典的话： 「 为什么这个茄子会发光？」 在场的洋人听了哭笑不得，慈禧太后对这个发光的「茄子」很是喜欢，下令把这盏灯安在自己寝宫里。  当时北京城照明还在用煤油灯，这盏灯就成了北京城亮起来的第一盏电灯，也是中华大地亮起来的第一盏电灯。 从此，中国关于电的篇章，就此翻开。 2. 绞杀战下的「义东线」 1950 年，朝鲜战争爆发，中国人民解放军远赴朝鲜，进行抗美援朝鲜战争。 1951 年 8 月，美国趁朝鲜发生特大洪水发动攻势，与此同时还展开了规模空前的 「空中封锁战役」——也称「绞杀战」。 「绞杀战」是以空中战的方式，切断志愿军后方交通线，阻滞我军前后方联系，窒息我军作战力量。  当时美国远东空军认真研究了中朝军队的后勤系统，认为在北朝鲜没有支援战争的重要工业，其主要作战物资均来自中国的东北地区和苏联的西伯利亚。 美军估计，在朝鲜沙里院一线以南的战区内，中朝军队驻有 60 个师、每师每天至少需要 40 吨补给品才能维持战斗，因此每天必须运送到沙里院一线以南 2400 吨补给品。经过分析，判定铁路是中朝军队的重要运输通道。 于是，美国远东空军迅速决定，实施三种方式攻击： 炸断铁路桥梁、摧毁铁路车辆、破坏铁轨和路基。 很快，北朝鲜主要江河上的铁路桥梁被毁坏 94 座，运输一度被中断，其中中断运输最久的竟达一个半月，公路桥梁也被冲毁了 50%，志愿军后勤物资集散地的三登里地区一片洪水汪洋。 美军在轰炸、封锁我后方铁路的同时，也加大了对公路线及运输车辆的轰炸破坏。 白天，用战斗轰炸机扫射待避车辆和囤积物资，在重要桥梁、路线上投下定时炸弹和一触即发的蝴蝶弹，阻止志愿军车辆通行。 夜间，在公路上空投照明弹，用轻型轰炸机分区搜巡目标，进行跟踪追击。  到了 8 月底，我军前方部队发生了粮荒，许多二线部队已经靠野菜充饥了。我军进入了最困难、最危急的境地。 1950 年 11 月 8 日，美军飞机炸断鸭绿江大桥上的输电线路，安东市军民生产生活用电全部中断。 当时的安东市主要依靠由朝鲜新义州送往安东六道沟变电所的 66 千伏新六线供电。这条电力输入通道是辽东省委和中国人民志愿军总部等单位的唯一电源。 为了守护这条电力生命线，为了恢复安东市供电，辽东省委、安东市委和东北电业管理局决定新架设一条输电线路——66 千伏「义东线」，而这条线路只有七天时间。 时任电业局检修班班长的苏发成带领 60 多名抢修员，主动赴江桥及新义州地区奋力抢修。  当时的抢修工作在 50 余米高的电塔上展开，电力抢修员身下是燃烧的大桥，头顶是盘旋的美军敌机。 由于高空作业没有掩体，只能一边抢修，一边躲避子弹和弹片。 1950 年 11 月 15 日，安东电业局 400 余名员工几乎全部出动，开始了非常规、超极限的义东线抢建工作，经过七天七夜的抢修，11 月 22 日，66 千伏的「义东线」投运送电。 送电时间比原计划还提前了 1 小时 10 分钟。 至 1953 年抗美援朝战争结束，「义东线」有力地保障了安东地区的军民用电安全。抗美援朝战争的胜利也为新中国经济复苏和实施第一个五年计划赢得了稳定的外部环境。 3.电力复苏——506 电力工程 抗美援朝时期，美军轰炸机除了炸朝鲜，还「 拐弯」，把东三省也给炸了。 一些核心交通路线和重点工业设施在美军轰炸中受到精确打击，战争结束后，我国东三省的线路严重破败不堪。  如果没有电路，钢铁就不能生产，当时东北钢产量占了全国的 88%，怎么能不着急呢？ 为了保证东北用电和生产稳定，中央决定新建一条从丰满水电站到李石寨的二百二十千伏输电线路，项目代号 506。线路的起点是吉林的丰满水电站，终点辽宁抚顺的李石寨，距离丰满水电站约 370 公里。  370 公里的输电线路，对于当时一穷二白的新中国来说，真的太难了。 人不够，钱不够，技术经验也不够。 参与此次建设的电力工作者只能现学现用，当时全世界只有瑞典有一条 380 千伏的实验高压线路，而 220 千伏，是当时投入使用的最高电压等级。 难也得干！——中国人从来都不是吓唬大的。 全程磕磕绊绊，设计人员花了将近一年的功夫，才完成初期线路勘测及铁塔设计。 1953 年 7 月 15 日中国第一条自主设计和施工的 220 千伏的松-东-李（丰满-东陵-李石寨）输电线路工程正式破图动工。  电力工人夏新便是其中一名参与者。 当时的东北，山高、雪深、风大。夏新经常刚爬上塔身，手就已经冻麻了，每根手指头像被猫咬一样难受，只能咬着牙拍拍角钢，一下、两下……等到手感觉到痛恢复知觉后，他便开始一天的工作。 螺丝固定、穿孔、架线，每一步都认认真真。 经常是刚装上发现不太对，不得不又拆了，又重新装一遍，……直到最后完全弄对，他终于舒一口气。 有一次，干完活走在回去的路上，本想休息一会儿，爬在石头上就睡着了，如果不是同事把他叫醒，他恐怕会在山里大石头上睡过去，这天寒地冻的，冻死也说不定。  负责电力线路班子都是临时组建的，工种不全，人员也不够，最让人头疼的是没什么参考资料，全靠自我摸索。 经常是拆了又装，装了又拆，循环往复。 作为一名电力工作者，夏新知道，项目早一天完工，东北就能早一天用上电。因此工程队每天都在拼命赶进度。 人手不够，技术也不够，再加上天气恶劣，每一天都举步维艰。 夏新和工友们一起挖坑、安装、建设铁塔或者电线放线，用的都是人力，电线杆要几个人扛过去，混凝土也是人工搅拌的。 几吨重的钢材，都是靠人力抬上去的，工友们砸伤脚或者手指划伤是常有的事。 赶上冬天，经常一出门衣服上就蒙了一层白霜，嘴巴经常冻得不听使唤。  差不多干了 180 多天，我国第一条设计和建设的二百二十千伏输电线路，就这么一点一点地建设起来了。 如今松东李线几经更名，早就不再是原来的样子。 然而一座座铁塔依旧耸立在中国大地上，为振兴东北老工业基地作出应有的贡献。 4. 1080 公里的屈辱 伴随着 1978 年改革开放，中国电力事业蓬勃发展。当时中国成功研制 500 千伏输变电成套设备，并且在葛洲坝工程上进行了应用。 中国大力发展「交流输电技术」时，「直流输电技术」悄然风行。由于「直流输电技术」具有长距离，大容量，小损耗的优势，一经诞生，迅速成为国际电力发展的重点。 为了更快掌握「直流变电技术」，在 1985 年，国家批准建设 500 千伏葛南直流输电工程。 工程西起湖北葛洲坝、东至上海奉贤南桥，是我国第一个商业运行的大容量远距离直流输电工程，全长 1080 公里。 这个工程，却给中国电力带来了巨大的屈辱。 当时上海一片繁荣，急待用电，我国电力技术虽然一路精进，却仍一个「后进生」，一直研究的是交流电领域，面对国际盛行的超高压直流输电，既没技术，也没设备，更没经验。 中国短时间很难攻克直流变电输电技术，就算攻克了相关技术，国内也没有厂房和能力生产相关电器设备，想完全自主攻关还不现实。 综合考量之下，中国决定采购国外设备。当中国表达购买需求时，却被回复： 「要买电力设备，就要连钉子、草皮和水龙头一起买！」 这是美国的回复，收到回复，整个工程队忍不住憋了一股子火。 彼时中国像个乡下穷小子，一穷二白要啥没啥，好不容易攒够钱想买人家点东西，谁知道人家翻个白眼，啐你一口：「要买这个，就得把其他的都买了，设备不单卖！」 落后就要挨打，最后中国忍辱「买单」。 在南桥变电站的建设中，三相自耦变压器来自德国和日本，隔离开关从法国进口，220 千伏断路器则是从瑞士和德国进口的。 从上海的南桥到葛洲坝，工程输电距离 1080 公里。很多设备都是国外拼凑的，大到换流阀等核心设备，小到辅助设备上的螺栓，设备资料是全英文的，技术人员英文水准有限，只能是一边学习一边用。 当时现有的翻译对于电力设备并不精准，直接拿来用，埋藏各种安全隐患。 设备稍微出现点问题，中国技术人员很难进维修和解决，不得不请外国专家过来修。 这一修不要紧，生生给中国上了一课。 根据老电力人回忆： 「设备出问题，就要请国外售后人员上门来维修，毕竟咱们不懂。」 「等人家专家来了，我们好好学习一下。」  「现在想想就心酸，国外维修人员来了，我们把他们从酒店接到现场，费用居然是按照分钟计算的，从出酒店门就开始算……这还不算，到了现场，我们还要被清出去……」 ——「请无关人员离场。」 这句话深深刺痛了中国电力技术员的心。说白了，就是人家修机器，我们不允许看。明显怕我们偷学技术。 这句话，像是一颗钉子深深钉在中国电力人的心上。 后来，组织上在 1999 年把王和杰调到南桥变电站，他带领同事把所有设备贴上「汉化」标签。 边为技术人员「补课」，一边在各大外文书店充电。 在他和同事不懈努力下，把一摞摞手册和说明书归纳成一本本「口袋书」。 经过八年努力，王和杰和同事们逐渐「吃」透了南桥站大大小小的设备，把汉化的标签贴满了设备，同时还对南桥站的验收指导书和运行规程进行了更新。 他也从一个只能跟着国外工程看的小学徒，成长为轻松处理疑难杂症的专家。 从 1953 年的电力困境，到 1985 年的强买强卖，中国电力只有自身强大，才能立于不败之地。 5. 逆境自强——柔性直流换电技术 （1）国网成立，助力技术研发 从新中国成立以来，中国电力工业管理体制经历了燃料工业部，电力工业部，水电部，能源部等，到 2002 年 12 月 29 日，「国家电网」正式成立。 由中央直接管理，属于国有独资公司，注册资本 8295 亿元，以投资建设运营电网为核心业务，「国家电网」正式登上了历史舞台。  我们现在叫「国网」，「国网」继承了中国电力人不服输的科研精神，从诞生之日开始，就开始研发道路上激流勇进。 2006 年，中国要发展「柔性直流换电技术」，消息一出，外国专家纷纷嘲笑： 「这项技术，中国人 10 年也绝对干不出来！」 科研人员憋着一股子劲，开始拼命干，埋头钻研。 「柔性直流输电技术」，简单地讲，是以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制技术为核心的新一代直流输电技术，由于速度快、可控性好、适应性强、运行灵活、占地规模小等特点，是提升可再生能源接纳能力和新型电力系统构建的重要手段。 由于柔直输电实现电能传输的灵活可控制，在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有很强的技术优势，特别符合我国的国情。 中国之所以要搞这个，是因为中国风力发电水力发电等散落的清洁能源比较多，然而远距离输送造成巨大损耗，就需要一种换流技术把电能进行汇总、储存和输送，于是就用到了「 柔性换流技术」。 交流电和直流电之间是通过换流站进行变换的，交流电要整流成为直流电，而直流电要逆变成为交流电，要实现这两个过程，就需要一个关键设备叫换流阀。 换流阀好比智能人脸识别的「 闸机」，通过它可以自动开关，自由出入，双向通行。 这样以来，直流电和交流电就可以自如切换了，非常适合新能源并网。 这种技术合适长距离和大容量的输电，非常合适中国国情。 （2）「柔性直流输电技术」研发进展 虽然外国人笑话我们，国家电网可不示弱。 「柔性直流输电技术」作为破解清洁能源并网的唯一「金钥匙」，这项技术必须掌握在中国人手里。 国际对于相关技术封的「密不透风」，相关文献、图纸和照片，一片都找不到。 2006 年 5 月，组织了一众专家学者召开了《柔性直流输电系统关键技术研究框架》全面启动了柔性直流输电重大科研专项。 当时中国电力科学研究院电力电子所所长、输配电工程中心副主任汤广福，带领团队确定 技术路线，积极投入研发当中。 刚开始的时候，十分困难。 研发团队不断的分析和研究，通过机理分析、公式推导、模型搭建与仿真验证等方式，进行反复求证。 终于发现交直流的电能转移规律。 发现「规律」剩下的就好办了，凭借着这一重大发现，研发团队以系列仿真和试验为研发手段，实实在在掌握关键技术方法，中国第一次建立了柔性直流输电技术的基础理论体系。 同时对强电磁环境驱动与保护、等效试验机理等关键工程技术，他带领团队一一攻克。 随后，先后完成静止无功补偿器、可控串补晶闸管阀、±800kV 特高压直流换流阀、柔性直流换流器和高压直流断路器等高端电力装备的研制。 2007 年年底，上海南汇风电场开展柔性直流输电技术工程示范，开始了高压大容量柔性直流输电技术路线的探索。 国外对于中国柔性直流变电技术的嘲笑也从来没有停止。 研发人员只能顶着压力，每个人内心都憋着一股子劲儿，怀着不到黄河心不死的决心，投入到一天天的研发当中。 一次次实验…… 又一次次失败…… 光实验研制换流阀样机就不下数百次、并且攻关数字电路在高电位场合的高耐压能力和高抗电磁干扰难题。 就连设计上，也是精益求精，连续开展了十多次的设计迭代，专家技术评审会就有五十多次……在基础理论研究、关键技术攻关、核心设备研制、试验能力建设和工程系统集成等方面取得全面突破后。 终于 2011 年 7 月，上海南汇建成亚洲首个柔性直流输电工程，实现了我国柔性直流输电技术领域「零的突破」。 （3）「柔性直流输电技术」研究成果和应用 如今，这项技术已经在中国广泛应用。 「张北柔性直流工程」，从 2018 年 2 月开工建设以来，一直备受关注。 工程在 2020 年 6 月竣工，并在 2021 年 9 月，张北柔性直流电网进行全面体检，柔性直流电网核心部件——换流阀阀塔进行测试，到 2022 年北京冬奥会期间，这条直流工程，为北京奥运会提供了源源不断的绿色电能，送达北京冬奥 26 个奥运场馆。 张家口地区的新能源电力成功接入北京电网，真正实现了用张北的风，点亮了北京的灯。 在北京冬奥会上，实现了绿色电网全覆盖，每年 140 亿千瓦时的清洁能源，供应了北京大约十分之一的用电量，首都用电也越来越绿色。 在此之后，国网发展就像开了「外挂」。 在中国浙江舟山，密布着 1300 多个岛屿。凭着着海风，产生了很多风电。 2014 年 7 月 4 日，世界首个五端柔性直流输电工程——浙江舟山±200 千伏五端柔性直流输电科技示范工程投运。这次工程，国家电网拥有完全的自主知识产权。 这次工程的亮点是，中国自主研发的全球首个 200 千伏高压直流断路器以及快速恢复装置，进行了应用。 这个断路器就像一个智能电闸，可在 3 毫秒内断开一条 200 千伏高压直流输电线路产生的高达 15000 安的故障电流，速度快到比人眨眼都快。 至此，高压直流电难以快速断开的世界级技术难题被中国攻克，随后直流输电核心装备研发和制造也取得了重大突破，我国柔性直流输电装备和技术迈上新的台阶，终于走在世界前列。 伴随着柔性直流变电技术的发展，世界首个特高压柔性直流工程，于 2020 年 12 月 27 日全面投产。 它有一个闪亮的名字：「昆柳龙直流工程」。 「昆柳龙直流工程」是国家特高压多端直流示范工程，也是世界首个特高压柔性直流工程。 这里科普一下「多端直流输电系统」的概念，是指三个及以上换流站通过一定联结方式构成的输电系统。当一个换流站退出运行，并不影响其余端，可实现多点供电以及多点受电。 「昆柳龙直流工程」就属于多端直流输电系统，这个工程飞跃 1500 公里，横跨了南方四个省份地区，特高压等级达到了正负 800 千伏。 每年把世界第七大水电站乌东德水电站的清洁水电，源源不断送往粤港澳大湾区。 这个工程是目前全球电压等级最高，输送电量最大的超级电力工程。截至 2021 年底，「 昆柳龙直流工程」累计输送清洁水电超 277 亿千瓦时，相当于输送 1/4 个三峡电站年发电量，相当于减少燃煤消耗 800 万吨、减排二氧化碳 2100 万吨。 工程投产后经受大负荷、高电压、长时间等多重考验，始终保持安全稳定运行，这也为特高压柔直等关键设备的大规模应用奠定了坚实基础。 二、国家电网——不为人知的水底大鳄 |
|
|
来自： 昵称55301288 > 《汉风网大参考文章》
