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这个成果就是中国的特高压输电技术！
给1000千伏特高压设备做体检 ▶特高压“特”在哪里？
电力工程技术上有一个名词叫“经济输送距离”，50万伏超高压输电线路的经济输送距离一般为600～800公里，而100万伏特高压输电线路的经济输送距离能达到1000～1500公里甚至更长。特高压输电具有明显的经济效益。据估计，1条1150千伏输电线路的输电能力可代替5～6条500千伏线路或3条750千伏线路；可减少铁塔用材三分之一；节约导线二分之一；节省包括变电所在内的电网造价10～15％。1150千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的 500千伏线路所需走廊的四分之一。 更奇特的是，100多年前特斯拉的交流电系统打败了爱迪生的直流电系统，在民用领域，大家看到的基本是交流电系统，但是在我国建成投运的35条特高压线路中，有14条是直流电系统。 为什么会这么神奇呢？ 因为相比于交流电，直流电也有一些优点： 1.直流电路架设成本低！交流电电路是三相交流电，需要三条导线。而直流电只要两条，如果用大地或海水做回路，则只要一条导线，光输电线缆就能省一大半！ 2.直流电的损耗更小。交流电会有感抗和容抗引起的无功损耗，无线电干扰等引起的损耗。交流电趋肤效应，频率越大电流越趋向于导线的表面传递，这样导线没有得到充分利用，电流集中在表面也引起电阻更大。而直流电没有趋肤效应，导线利用更充分，损耗更小。 3.交流系统两侧会产生电流相位差，需要庞大的补偿系统来保持同步运行，否则会设备中形成强大的循环电流损坏设备，导致电网崩溃；而交流电可以连接两个不同频率的交流电网，两侧的交流系统不需要同步，电网结构清晰，更加容易调控。
直流特高压输电系统两端多了交直流转换设备，因而成本更高了，其经济输送距离也更长了，一般要达到3000公里以上，才会产生较大效益。 因为特高压的特点，使得整个系统的技术要求非常高。 ▶特高压的前世这个世界你说不公平，它也是公平的！ 资源丰富的地方，往往发展慢，发达的地方，资源又特别缺！ 中国76％的煤炭、80%的风能、90%的太阳能分布在西部北部，80％的水能分布在西南部，70%以上的电力消费集中在东中部地区，能源富集地区距离东中部电力需求中心1000到4000公里左右。 资源禀赋与负荷逆向分布非常严重，国土面积大的国家都有这样的烦恼！ 于是，1970年代左右，美国和苏联都开始搞特高压输电技术研发，日本和意大利等国也紧密跟进。 1967年美国开始了特高压输电方面的研究，主导研究的美国电力公司和通用电力公司先后建成了数百千米的特高压输电试验线路。但是随后的石油危机使得美国政府财政没有足够的钱支撑特高压技术方面的进一步研究，而其联邦制政体，更是使得财团的电力公司各自为政，电网沦为区域性的二流电网。2021年一场百年一遇的寒潮突袭德州，打破了30年来的最低温度纪录，用力需求突增直接导致了德州电力系统瘫痪。很难相信一个1969年就能登月的发达国家，2021年还会因大面积停电而冻死数百人。
20世纪70年代，前苏联开始1000kV特高压交流输变电技术的研究工作，1985年8月建成了埃基巴斯图兹—科克切塔夫线路(497km)以及2座1 150kV变电站(升压站)，并按照系统额定电压1150kV投入工业运行。1988年8月建成了科克切塔夫～库斯坦奈线路(410km)以及1座1150kV变电站，该线路也按1150kV投入工业运行。一直到1990年为止，前苏联有907km长的1150kV输电线路和2座1150kV变电站、1座1150V升压站按1150kV电压运行了5年之久。 到苏联解体，这条特高压输电线的送端火电基地建设停滞，卡札克斯坦中央调度局将全线降压为500kV电压等级运行。
20世纪70年代，意大利和法国受西欧国际发供电联合会的委托进行欧洲大陆选用交流800kV和1050kV输电方案的论证工作，之后意大利特高压交流输电项目在国家主持下进行了基础技术研究，设备制造等一系列的工作，并于1995年10月建成了1050kV试验工程，至1997年12月，在系统额定电压(标称电压)1050kV电压下进行了2年多时间，取得了一定的运行经验。 上世纪90年代，日本建设了427千米1000千伏特高压交流同杆并架输电线路(目前以500千伏电压运行)和新榛名特高压设备实证实验场(一直到今天还在通电状态)。曾计划于21世纪初升压到特高压输电，但至今仍未升压。
这些“先辈”因为种种原因，其特高压技术都没有形成成套的技术和标准，我个人总结他们失败的原因为： 1.苏联：政局不稳定。 2.美国：太“民主”了，利益集团钱不好分。 3.日本和意大利：国太小了，没动力。好比菜市场就在家门口，没必要开宝马去。 4.印度和巴西：有需求，但是能力太弱鸡了！（这个不解释） ▶中国特高压之父的“特高压之负”
2004年底，掌舵国家电网两个月的刘振亚在去参加三峡—广东直流输电工程验收总结会路上的中巴车上，谈及中国缺电的现状，刘振亚深感忧虑，国内电力供应已“严重拖了经济发展的后腿”。 大规模、长距离输煤一直是中国能源资源配置的主要方式，铁路新增运力的70%以上用于煤炭运输。本世纪初我国沿长江每30公里就有一座发电厂，长三角地区每年每平方公里二氧化硫排放量达到45吨，是全国平均水平的20倍。 对于同车的发改委领导，刘振亚亮出“高招”：建设“电力高速公路”——特高压电网，彻底扭转中国电力发展长期受制于煤炭运力的难题。 事实上，刘振亚同接手国家电网时，在他主持的第一次党组会上就提出了，要发展特高压，并向国家递交了一份材料。 2005年春节后，国家电网公司启动了可行性研究。2月16日，国家发改委发文提出“启动我国百万伏级交流、正负80万伏级直流特高压输电技术前期研究工作”。 与此同时，反对声也开始伴随中国特高压一直成长！ 2005年5月，一份题为《关于发展特高压电网存在的问题和建议》的报告，提交到国务院。提出现有的500千伏电网上面再搞一个1000千伏级电网，是否必要，是否安全。一场旷日持久的特高压“论战”由此展开。6月，“200多人参加，既有电工专家，也有电力设备专家”在发改委的组织下于北戴河召开了技术研讨会。 专家们提出的问题主要集中于四个方面：输煤输电比较、特高压经济性、安全性和电磁环境影响。 会上大部分人赞成搞特高压，于是，国家电网公司呼吁“开展试验示范工程建设的条件已经具备，建议尽快批准试验示范工程”。2005年9月下旬，晋东南-南阳-荆门1000千伏交流特高压试验示范工程可行性报告顺利通过国家审批。 但是，不久，一些机构和人员再次提出不同意见。 10月，发改委再次召开论证会，并特意邀请反对特高压的人来参加。 两次会议过后，反对意见仍然集中在特高压的安全性、经济性、可靠性等问题，尤其是对交流特高压技术的应用以及由此出现的交流同步电网、大电网安全性等方面，还有不同意见。 特高压一度成了敏感话题，开始陷入“专家上书-国家电网公司汇报-政府论证-专家再上书-国家电网公司再汇报-政府再论证”的“怪圈”。不要说刘振亚了，像我们这样的人都感到身心疲惫。其实争论不可怕，但只争论不拍板，这是有问题的。”国家能源局原局长张国宝在《筚路蓝缕》书中说到。 中国电力行业，几十年来已经习惯了跟着欧美发达国家走，有些人首先思维上就有定式，认为外国人搞不成的中国人也搞不成。 2006年元旦前两天，特高压输电技术被正式列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》。但有人仍指出该规划纲要没有说电压等级，没有明确说是特高压。 为了积极应对，国家电网多次到国务院汇报工作，写了多份汇报材料，说明电网电压等级、规模与安全性没有必然联系。保证电网安全关键是电网的结构和技术手段的先进性、适用性以及运行管理水平。先后组织专家多次赴日本、俄罗斯等国家实地考察。通过考察，国外特高压发展要么是尚处于研究阶段，要么是因为技术或经济的原因，没有商业运行。 “当时看到日本和俄罗斯的特高压都不成功，我压力很大，但为了国家发展，面对再大的风险，也要把特高压搞成功。”多年以后，刘振亚也感到很“后怕”。 在这样的形势之下，国家电网没有一直等待。 2009年1月6日，我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程——晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程顺利通过试运行。 2014年，中国第一条特高压线路运行了5年多，并且还有多条特高压工程相继建成并安全运行的事实面前，仍然有人不断质疑。3月，全国政协组织了专题调研，5月召开座谈会。这次会议对特高压发展有很大的推动作用，但原来反对的人仍然坚持反对。 真正让特高压建设驶上“快车道”却是一场突如其来的雾霾。 实际上之前中国北方一直被沙尘暴困扰着，大家还不知道“雾霾”为何物，但是北京奥运前，国外“专家”开始密集研究和评论中国的“雾霾”天气，韩国和日本指责中国“雾霾”飘到他们家了。国内越来越多科普“雾”和“霾”的区别的“人”。
2011年，国家发布报告称，东北、华北、西北“三北”地区风电并网装机容量和发电量均占全国85%以上，但弃风情况比较严重。2011年，“三北”地区弃风电量达123亿千瓦时，对应电费损失约66亿元。 一面是突如其来的雾霾，一面是清洁能源严重浪费。 2013年9月，国务院《大气污染防治行动计划》提出，力争实现京津冀、长三角、珠三角等区域煤炭消费总量负增长，逐步提高接受外输电比例。2014年2月12日国务院研究部署加强雾霾治理的常务会议上明确“实施跨区送电项目”。 就这样“一头连着西部清洁能源开发利用、一头连着东中部雾霾治理”的特高压电网越来越得到重视。 ▶遥遥领先在特高压发展不同阶段，总会出现不同声音。早期，有人提出我国不需要特高压，现有电压等级就能满足要求；之后，又提出特高压核心技术中国人解决不了、关键设备造不出来；工程建设阶段，提出电磁环境问题无法解决；工程投运后，提出设备不可靠、电网不安全不经济；多条工程安全稳定运行多年后，又提出不需要特高压交流、只需要特高压直流。 特高压设备是实现整套系统的关键，这些设备能否实现国产化更是中国特高压成败关键。 在国外研究的基础上，还有很多关键技术还没有突破。例如美国开发出的陶瓷绝缘材料的变压器，为了能承受1000千伏以上高压，整了一个加强版，但成品重量却高达7000吨，什么概念？差不多250架波音737那么重。 面对没有鹰酱PP可摸的情况，由国家出面组织300多家单位、上千名科研技术专家合力攻坚。经过漫长的试验，最终专家团队在一张纸上找到了突破口。最终开发出特种绝缘纸，不但将变压器重量降到了500吨，还可适应不同形状，很方便进行裁剪。
晶闸管是特高压直流输电的“CPU”，决定了特高压直流的输电能力。当时，有5英寸和6英寸两个方案。“5英寸晶闸管技术成熟，国内能够生产，而6英寸晶闸管国内外均未生产使用过，靠国内自主研发很困难”，当时刘振亚坚持采用6英寸方案，国家电网内部有些人其实也有畏难情绪，担心搞不成。在他的坚持下，这个玩意给逼出来了。后来，刘振亚说：“不逼上绝路，都不知道创新潜力有多大。” 从2004年以来，国家电网先后组织几十家科研机构和高校、200多家设备制造企业、500多家建设单位、几十万人参与了特高压基础研究、技术研发、设备研制、系统设计、试验验证、工程建设和调试运行等工作，攻克了310项关键技术，解决了过电压与绝缘配合、电磁环境控制、特高压交直流混合大电网安全控制等世界级难题。 截止2022年5月，全球特高压设备第一大技术来源国为中国，中国特高压设备专利申请量达到318387项，占全球特高压设备专利总申请量的41.42%；其次是美国，美国特高压设备专利申请量占全球特高压设备专利总申请量的21.84%；日本则排名全球第三，特高压设备专利申请量占比为16.99%。
从专利申请人来看，国家电网公司累计申请特高压设备专利数量达26255项，遥遥领先于全球其他公司！
2014年和2015年，国家电网公司先后中标巴西美丽山水电特高压直流送出一期和二期工程，目前两项工程均已建成并保持安全稳定运行。 ▶写在最后正是依靠创新精神，中国制定了全球首个具有完全自主知识产权的特高压技术标准体系，形成了特高压交直流工程从设计到制造、施工、调试、运行、维护的全套技术标准和规范。 中国特高压交直流电压成为国际标准。
在特高压输电和柔性直流输电技术领域，他的丛书是权威！ --------------------------- |
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