我國已全面掌握了特高壓直流規劃設計、試驗研究、設備研制、工程建設和運行管理等關(guān)鍵技術(shù)，并在國內國際上全面推廣應用，輸送容量和輸送距離不斷提升，先進(jìn)性、可靠性、經(jīng)濟性和環(huán)境友好性得到了全面驗證，實(shí)現了“中國創(chuàng )造”和“中國引領(lǐng)”。特高壓直流輸電技術(shù)對保障能源安全、推動(dòng)東西部地區協(xié)調發(fā)展，具有重要意義。
電從遠方來(lái)
直流輸電創(chuàng )新發(fā)展
直流輸電是以高壓直流方式實(shí)現電能傳輸，在送端將三相交流電通過(guò)換流站整流變成直流電，然后通過(guò)直流輸電線(xiàn)路送往另一個(gè)換流站逆變?yōu)槿嘟涣麟?，送入受端交流電網(wǎng)使用。直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)(特別是高電壓、大功率換流設備)發(fā)展緊密相關(guān)。我國于20世紀60年代初開(kāi)始直流輸電研究，1987年建成自主設計、全部采用國產(chǎn)設備的舟山直流輸電工程。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，我國直流輸電工程從電壓到容量正在引領(lǐng)世界直流輸電技術(shù)發(fā)展。
我國能源資源與電力負荷需求呈逆向分布。2/3的水電資源集中在西南地區，80%以上的陸地風(fēng)能資源和太陽(yáng)能資源集中在西部、北部地區，而70%以上的電力消費集中在東中部地區，能源基地距離負荷中心1000~4000千米。針對我國能源資源特點(diǎn)，國家提出了“西電東送”發(fā)展戰略。
攻克世界級難題
加快能源結構調整
特高壓直流輸電系統指的是±800千伏及以上直流電壓等級的直流輸電系統。技術(shù)經(jīng)濟分析表明，當輸電功率大于400萬(wàn)千瓦、輸電距離達到1500千米時(shí)，通過(guò)比較單位輸電距離、單位輸送電量的年費用指標(每千瓦時(shí)年費用、每千米年費用)，采用特高壓直流從技術(shù)經(jīng)濟上是合理的選擇。通過(guò)發(fā)展特高壓直流輸電，可以將西部省區的電力資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢，改變東西部能源與經(jīng)濟不平衡的狀況，加快我國能源結構調整，促進(jìn)東西部地區經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展。為金沙江、瀾滄江、雅礱江等流域的電力資源提供外送通道，使我國四川、云南、西藏水電資源的大規模開(kāi)發(fā)成為可能;為新疆、甘肅、青海等地的風(fēng)電、光伏等清潔能源提供輸送通道，從而為推動(dòng)能源供給側改革、能源結構轉型創(chuàng )造有利條件。
與常規高壓直流輸電系統相比，特高壓直流系統的設備制造技術(shù)難度大，特別是換流變壓器、平波電抗器、直流套管、換流閥等重要換流設備，需要克服制造技術(shù)上的諸多困難。1月8日，“特高壓±800千伏直流輸電工程”榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎特等獎。特高壓±800千伏直流輸電技術(shù)是我國能源電力發(fā)展的核心技術(shù)，是實(shí)施我國大規?？鐓^域能源優(yōu)化戰略的重大關(guān)鍵技術(shù)，具有輸電損耗低、輸電走廊利用率高的特點(diǎn)。特高壓±800千伏直流輸電技術(shù)極其復雜，國內外沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗，研發(fā)難度極大。國家電網(wǎng)公司等單位聯(lián)合科研、高校、設備制造等160多家單位協(xié)同攻關(guān)，完成關(guān)鍵技術(shù)研究141項，創(chuàng )造了37項世界第一，攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、電磁環(huán)境、設備研制、試驗技術(shù)等世界級難題。
搶占技術(shù)制高點(diǎn)
向上特高壓示范工程
±800千伏特高壓直流輸電系統由中國率先建設，并成功投入商業(yè)運行。2006年，中國開(kāi)始實(shí)施特高壓直流輸電示范工程。2006年，云南—廣東±800千伏直流輸電工程開(kāi)工，雙極輸送功率500萬(wàn)千瓦，輸電距離1373千米，2010年6月18日雙極正式投入運行。向家壩—上海(向上)±800千伏直流輸電工程，最大輸送容量為700萬(wàn)千瓦，輸電距離1907千米。2010年7月8日，向家壩—上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程投運。
向家壩—上?！?00kV特高壓直流輸電工程起點(diǎn)為四川宜賓復龍換流站，落點(diǎn)為上海奉賢換流站，途經(jīng)四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江蘇、浙江、上海等六省兩市，四次跨越長(cháng)江，是世界上首個(gè)線(xiàn)路全長(cháng)超過(guò)1900千米的特高壓直流輸電工程。
工程由我國自主研發(fā)、自主設計和自主建設，是我國能源領(lǐng)域取得的世界級創(chuàng )新成果，代表了當時(shí)世界高壓直流輸電技術(shù)的最高水平。工程建設完成129項重大技術(shù)研究，設備綜合國產(chǎn)化率達68.52%。組裝附件多，施工難度大，施工當時(shí)在世界上無(wú)先例可借鑒。向上工程的成功投運，標志著(zhù)國家電網(wǎng)公司在超遠距離、超大規模輸電技術(shù)上取得全面突破，為加快我國西部地區清潔能源的大規模開(kāi)發(fā)、提高非化石能源比重打下了堅實(shí)基礎;標志著(zhù)我國已經(jīng)具備了生產(chǎn)和系統集成全套特高壓直流關(guān)鍵設備的綜合能力，顯著(zhù)提升了我國電工裝備制造業(yè)的自主創(chuàng )新能力和核心競爭力。
世界之最
吉泉特高壓直流輸電工程
昌吉—古泉(準東—皖南)±1100千伏特高壓直流輸電工程是世界上首個(gè)電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術(shù)最先進(jìn)的直流輸電工程，是繼哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流輸電工程后，國家實(shí)施“疆電外送”戰略的第二條特高壓輸電工程，全長(cháng)3324千米。工程電壓等級為±1100千伏，額定輸送容量1200萬(wàn)千瓦，起于新疆昌吉換流站，止于安徽古泉換流站，途徑新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南和安徽6個(gè)省(自治區)。
吉泉工程設備研制難度大，換流閥、換流變、直流穿墻套管、平抗電壓提升至1100千伏，研制面臨著(zhù)設計、生產(chǎn)工藝、試驗能力和方法的考驗。設備自主化要求高，交直流主設備基本面向國內采購，設備自主設計、自主研發(fā)、自主生產(chǎn)供貨，設備自主化水平要進(jìn)一步提升。工程投運后，每年可向華東地區輸送電量660億千瓦時(shí)，減少煤炭運輸3024萬(wàn)噸，減排煙塵2.4萬(wàn)噸、二氧化硫14.9萬(wàn)噸、氮氧化物15.7萬(wàn)噸，將有力促進(jìn)長(cháng)三角區域大氣污染防治目標的實(shí)現。
3月29日，昌吉—古泉特高壓直流輸電工程新疆段全線(xiàn)貫通。4月15日，隨著(zhù)最后一相導線(xiàn)順利跨越天塹長(cháng)江，±1100千伏長(cháng)江大跨越工程貫通。這是±1100千伏輸電線(xiàn)路首次跨越長(cháng)江，其主跨越塔高225.2米，單基塔重1259噸，跨越總長(cháng)2900米，三者均為全線(xiàn)之最。截至5月13日，古泉換流站主控樓、繼電器室、雙極低端閥廳已全面實(shí)現“無(wú)塵化”管理，電纜敷設完成91萬(wàn)米，占比99%;雙極低端閥廳換流閥及附屬設備安裝80%;1000千伏GIS設備全部特殊試驗順利完成，500千伏GIS設備本體安裝單元1162個(gè)，全部完成。
后記
截至2018年4月，國家電網(wǎng)公司共建成±800千伏特高壓直流工程10項，分別為：向家壩—上海、哈密—鄭州、錦屏—蘇南、溪洛渡—浙江、靈州—紹興、酒泉—湖南、晉北—南京、錫盟—泰州、上海廟—山東、扎魯特—青州;在建1項，±1100千伏昌吉—古泉特高壓直流工程工程。其中，向家壩—上海、哈密—鄭州、錦屏—蘇南±800千伏特高壓直流輸電示范工程榮獲國家優(yōu)質(zhì)工程金獎，溪洛渡—浙江工程雙龍±800千伏換流站獲得2016～2017年度中國建筑工程魯班獎等。
中國的特高壓同時(shí)在為世界提供著(zhù)可借鑒的經(jīng)驗和技術(shù)。國家電網(wǎng)公司成功中標巴西美麗山水電送出±800千伏直流一、二期項目，實(shí)現了中國特高壓輸電技術(shù)、標準、裝備、工程總承包和運行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈輸出。2017年12月21日，由國家電網(wǎng)公司與巴西國家電力公司聯(lián)合投資建設的巴西美麗山±800千伏特高壓直流輸電一期工程，在受端巴西伊斯特雷都換流站舉行投運儀式。已投運的一期工程，標志著(zhù)中國特高壓“走出去”的首個(gè)項目正式投入商業(yè)運行。
