陈维江:特高压在中国为何能取得成功?
来源:21世纪 | 0评论 | 9207查看 | 2014-05-15 11:39:42    
  2013年,“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用项目”荣获2012年度国家科学技术进步奖特等奖。这是由国家电网公司牵头、国内百余家电力和机械行业的科研、设计、制造单位和高校协同攻关的成果。

  在主要完成50人的获奖名单中,陈维江排名第二,他的专业背景是高电压与绝缘技术,从事该技术领域的人大多知晓,在其任国网武汉高压研究院院长期间,主持研发建设了中国第一个特高压交流试验基地,主持过多项特高压交流输电关键技术研究,为中国特高压电网的建设做出了重要的知识贡献,由此奠定了在中国高电压研究领域的权威。记者在半年内先后两次采访了陈维江。

  曾经落后西方

  记者:在输电技术领域,上世纪中国与发达国家的差距有多大?

  陈维江:从世界电网的发展历程看,输电网已经有100多年历史了。但是,就输电技术从低电压到高电压等级提升的过程看,西方国家一直领先,中国比世界发达国家首次出现更高电压等级输电网的时间都晚了20多年。1972年6月16日,我国自行设计、自行制造设备、自行施工安装的第一条330千伏超高压输变电工程——刘(刘家峡)-天(天水)-关(关中)线路投入运行,而瑞典早在1952年就已经建成380千伏的输电工程了。不仅如此,750千伏输电技术我们则晚了40年。1965年加拿大最早建成麦尼夸根-魁北克市-蒙特利尔735千伏的输电工程,而我国首次全面掌握750千伏电网建设及运行技术是在2005年,建成青海官亭至甘肃兰州东输变电工程。

  记者:从规律上看,输电网电压等级提升的周期一般是多长时间?

  陈维江:在用电负荷持续增长的前提下,从低电压等级向高电压等级的提升周期一般是10年到20年左右。低电压等级时间相对短一些,而高电压等级从研发到运营一般的时间尺度都要在20年左右,而从超高压到特高压则经历了接近20年的时间。

  记者:为什么中国亮起第一盏电灯只比世界第一盏电灯的诞生晚三年,而电网的建设会有20-40年的差距呢?

  陈维江:是的,1882年7月26日上海首次点燃15盏电灯,距1879年10月27日世界第一盏电灯的诞生时间不算长。但是,输电技术发展及电网建设与一个国家的经济发展水平密切相关。改革开放以来,我国电力工业发展迅速。到2013年年底,全国发电装机容量高达12.3亿千瓦,超过美国成为世界上发电装机容量最大的国家。电力生产不仅与经济增长呈正相关的关系,电力的发展与经济发展的轨迹吻合。由此看来,长时间以来西方国家经济较发达,对电力生产传输的升级换代需求较旺,技术发展自然也比较快,直到2009年中国建成特高压输电工程,才开始改变这个格局。

  特高压在世界各国的探索

  记者:世界首条特高压输电线路于1985年在前苏联建成,为什么没有长期运行?

  陈维江:你说的对。前苏联于1985年建成从埃基巴斯图兹-科克切塔夫-库斯坦奈1150千伏特高压线路,线路全长900公里,但是仅断续运行了5年的时间,1991年苏联解体以后特高压工程下马了,由原来1150千伏降到500千伏。有三个原因:其一是政治原因,前苏联的解体导致这条线路已经不在俄罗斯本土,而是在哈萨克斯坦境内;其二是经济原因,前苏联解体后,15个加盟国经济快速下滑,对电力的需求大大下降;第三是技术原因。不仅是设备,包括输电线路方面的技术,比如像电磁环境的控制等等不是很好。综合因素使其降到500千伏运行。

  记者:世界各国从什么时间开始研究与建设特高压输电网?

  陈维江:是在20世纪的60到90年代,包括美国、日本、前苏联、意大利等,这些国家当时经济快速增长,对电力的需求旺盛,建设特高压电网有很大的动力。但是只有前苏联建成工程,尽管后来降低了电压,而其它国家都没有建成完整的工程。

  比如美国,1967年开始对1000千伏特高压输电的特性研究,当时主导这项技术研究的有美国电力公司(American Electric Power,AEP)和美国邦那维尔电力公司(Bonneville Power Administration,BPA),他们建了一些实验设施,甚至曾经规划了工程,但是没有实施。主要原因是遇到上个世纪70年代的石油危机。另外,美国的能源需求的不平衡性不是很突出,对特高压远距离、大能量的传输需求随着经济增速的放缓和产业结构调整,原来所规划的特高压电网的建设和技术的应用就都搁置了。客观地说,上个世纪美国在世界上研究特高压输电技术算是比较领先的,但是美国没有工程应用。

  记者:日本的情况呢?

  陈维江:日本是一个多岛小国,国土面积只有38万平方公里,对特高压远距离、大能量输送的诉求客观上没有大国的需求旺盛。但是上个世纪日本的经济高速发展,面对日本资源短缺,上个世纪60-70年代曾规划千万千瓦的核电群项目,其负荷中心在东京湾,如果用500千伏输送,输电线路将比较密,占用的走廊面积大;如提升输电压等级,可提高输电效率、节约土地资源。日本基于这样的需求也研究特高压输电。

  日本研发出特高压相关的设备,还建了2条同塔双回路的特高压交流线路,其中一条就是从福岛送往东京的线路。2条输电线路约430公里,分别于1992年和1999年建成。虽然建成了2条线路,设备也有了,但并不是完整的工程,因为变电站还是500千伏设备。日本1000千伏特高压线路传输一直降压至500千伏等级。其原因仍然是受经济的危机影响需求下降,原来所规划的大规模核电未付诸实施。在福岛没有出事之前,我们曾经询问日本东京电力的同行究竟是否上特高压,当时他们还说我们尽快要上马,但是福岛核电事故以后,日本投运特高压的可能性就更小了。

  记者:意大利是不是也开展过特高压输电工程实践?

  陈维江:意大利在欧洲算得上工业基础强国。通常欧洲国家的最高电压等级为380千伏,最高运行电压是400千伏。意大利当时工业比较发达,想把南部的煤电送到北部,为此研究特高压输电技术。他们当时选的标称电压是1050千伏,并建立了实验站,对绝缘与电磁环境特性做了一些研究,也建成了几十公里的试验线段,但是原来规划的工程没有上,还是因为经济的原因。美国、日本加上意大利都曾经研究开发过特高压,最终由于经济原因停滞或者暂缓,或者是降低输电等级。

  1988年国际大电网委员会成立了一个工作组,对世界范围内特高压输电技术的开发做过一个调研总结,其结论是:特高压交流输电技术没有不可逾越的障碍,已经基本上达到可以应用的程度。正是鉴于上述国家的实践,特高压在技术方面已经没有障碍。

  记者:这些国家在上个世纪70年代开展的特高压输电的研究,前提是预测未来电力需求急骤增长,如果不上新的电压等级,电网可能满足不了需要。但是实际上70年代末这些国家经济发展变缓,电力需求量年增长只有1%~2%,因此特高压输电研究搁置,特高压计划取消,这倒是印证了经济学生产可能性曲线原理。

  陈维江:是的。发达国家虽然研究了特高压输电技术,但是由于经济下滑产生了技术的闲置,未能完成经济资源和生产技术最大限度的组合。而中国恰恰是存在经济增长的潜力,即存在生产可能性-市场的需求。同时,上世纪的特高压输电技术和设备均不成熟,也没有技术标准和规范。

  中国特高压为何是自主创新

  记者:谈到特高压传输,听到最多的是“自主创新”。我的问题是,在我们之前已经有欧美国家的实践,何来自主与创新?

  陈维江:长期以来,中国电力技术的发展,从高压到超高压输电技术研发,实际上是走了引进、吸收、消化、再创新的道路,或者叫跟踪式的发展技术路线。关于特高压,中国到底有哪些创新?如果按照过去的发展模式,我们是不是仍旧可以走引进、吸收、消化、再创新的技术路线呢?回答是不可行的。

  记者:为什么?

  陈维江:发达国家虽然开展过特高压试验研究,苏联还建设了输电工程,但是并没有形成成熟的技术和设备,更没有完整的技术标准体系以供参考。虽然国际大联网委员会认为已经没有障碍了,但是如果我们依旧走老路,马上遇到一个问题:当中国建设500千伏电网时,我们还能够买到“八国联军”的设备,但是建设1000千伏电网,技术与设备从哪里引进?我们即便是有钱,但是在国际市场买不到!另外,虽然特高压输电技术国外研究过,但是别人的研究
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