來源:21世紀 | 0評論 | 11443查看 | 2014-05-15 11:39:42
2013年,“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用項目”榮獲2012年度國家科學技術進步獎特等獎。這是由國家電網公司牽頭、國內百余家電力和機械行業的科研、設計、制造單位和高校協同攻關的成果。
在主要完成50人的獲獎名單中,陳維江排名第二,他的專業背景是高電壓與絕緣技術,從事該技術領域的人大多知曉,在其任國網武漢高壓研究院院長期間,主持研發建設了中國第一個特高壓交流試驗基地,主持過多項特高壓交流輸電關鍵技術研究,為中國特高壓電網的建設做出了重要的知識貢獻,由此奠定了在中國高電壓研究領域的權威。記者在半年內先后兩次采訪了陳維江。
曾經落后西方
記者:在輸電技術領域,上世紀中國與發達國家的差距有多大?
陳維江:從世界電網的發展歷程看,輸電網已經有100多年歷史了。但是,就輸電技術從低電壓到高電壓等級提升的過程看,西方國家一直領先,中國比世界發達國家首次出現更高電壓等級輸電網的時間都晚了20多年。1972年6月16日,我國自行設計、自行制造設備、自行施工安裝的第一條330千伏超高壓輸變電工程——劉(劉家峽)-天(天水)-關(關中)線路投入運行,而瑞典早在1952年就已經建成380千伏的輸電工程了。不僅如此,750千伏輸電技術我們則晚了40年。1965年加拿大最早建成麥尼夸根-魁北克市-蒙特利爾735千伏的輸電工程,而我國首次全面掌握750千伏電網建設及運行技術是在2005年,建成青海官亭至甘肅蘭州東輸變電工程。
記者:從規律上看,輸電網電壓等級提升的周期一般是多長時間?
陳維江:在用電負荷持續增長的前提下,從低電壓等級向高電壓等級的提升周期一般是10年到20年左右。低電壓等級時間相對短一些,而高電壓等級從研發到運營一般的時間尺度都要在20年左右,而從超高壓到特高壓則經歷了接近20年的時間。
記者:為什么中國亮起第一盞電燈只比世界第一盞電燈的誕生晚三年,而電網的建設會有20-40年的差距呢?
陳維江:是的,1882年7月26日上海首次點燃15盞電燈,距1879年10月27日世界第一盞電燈的誕生時間不算長。但是,輸電技術發展及電網建設與一個國家的經濟發展水平密切相關。改革開放以來,我國電力工業發展迅速。到2013年年底,全國發電裝機容量高達12.3億千瓦,超過美國成為世界上發電裝機容量最大的國家。電力生產不僅與經濟增長呈正相關的關系,電力的發展與經濟發展的軌跡吻合。由此看來,長時間以來西方國家經濟較發達,對電力生產傳輸的升級換代需求較旺,技術發展自然也比較快,直到2009年中國建成特高壓輸電工程,才開始改變這個格局。
特高壓在世界各國的探索
記者:世界首條特高壓輸電線路于1985年在前蘇聯建成,為什么沒有長期運行?
陳維江:你說的對。前蘇聯于1985年建成從埃基巴斯圖茲-科克切塔夫-庫斯坦奈1150千伏特高壓線路,線路全長900公里,但是僅斷續運行了5年的時間,1991年蘇聯解體以后特高壓工程下馬了,由原來1150千伏降到500千伏。有三個原因:其一是政治原因,前蘇聯的解體導致這條線路已經不在俄羅斯本土,而是在哈薩克斯坦境內;其二是經濟原因,前蘇聯解體后,15個加盟國經濟快速下滑,對電力的需求大大下降;第三是技術原因。不僅是設備,包括輸電線路方面的技術,比如像電磁環境的控制等等不是很好。綜合因素使其降到500千伏運行。
記者:世界各國從什么時間開始研究與建設特高壓輸電網?
陳維江:是在20世紀的60到90年代,包括美國、日本、前蘇聯、意大利等,這些國家當時經濟快速增長,對電力的需求旺盛,建設特高壓電網有很大的動力。但是只有前蘇聯建成工程,盡管后來降低了電壓,而其它國家都沒有建成完整的工程。
比如美國,1967年開始對1000千伏特高壓輸電的特性研究,當時主導這項技術研究的有美國電力公司(American Electric Power,AEP)和美國邦那維爾電力公司(Bonneville Power Administration,BPA),他們建了一些實驗設施,甚至曾經規劃了工程,但是沒有實施。主要原因是遇到上個世紀70年代的石油危機。另外,美國的能源需求的不平衡性不是很突出,對特高壓遠距離、大能量的傳輸需求隨著經濟增速的放緩和產業結構調整,原來所規劃的特高壓電網的建設和技術的應用就都擱置了。客觀地說,上個世紀美國在世界上研究特高壓輸電技術算是比較領先的,但是美國沒有工程應用。
記者:日本的情況呢?
陳維江:日本是一個多島小國,國土面積只有38萬平方公里,對特高壓遠距離、大能量輸送的訴求客觀上沒有大國的需求旺盛。但是上個世紀日本的經濟高速發展,面對日本資源短缺,上個世紀60-70年代曾規劃千萬千瓦的核電群項目,其負荷中心在東京灣,如果用500千伏輸送,輸電線路將比較密,占用的走廊面積大;如提升輸電壓等級,可提高輸電效率、節約土地資源。日本基于這樣的需求也研究特高壓輸電。
日本研發出特高壓相關的設備,還建了2條同塔雙回路的特高壓交流線路,其中一條就是從福島送往東京的線路。2條輸電線路約430公里,分別于1992年和1999年建成。雖然建成了2條線路,設備也有了,但并不是完整的工程,因為變電站還是500千伏設備。日本1000千伏特高壓線路傳輸一直降壓至500千伏等級。其原因仍然是受經濟的危機影響需求下降,原來所規劃的大規模核電未付諸實施。在福島沒有出事之前,我們曾經詢問日本東京電力的同行究竟是否上特高壓,當時他們還說我們盡快要上馬,但是福島核電事故以后,日本投運特高壓的可能性就更小了。
記者:意大利是不是也開展過特高壓輸電工程實踐?
陳維江:意大利在歐洲算得上工業基礎強國。通常歐洲國家的最高電壓等級為380千伏,最高運行電壓是400千伏。意大利當時工業比較發達,想把南部的煤電送到北部,為此研究特高壓輸電技術。他們當時選的標稱電壓是1050千伏,并建立了實驗站,對絕緣與電磁環境特性做了一些研究,也建成了幾十公里的試驗線段,但是原來規劃的工程沒有上,還是因為經濟的原因。美國、日本加上意大利都曾經研究開發過特高壓,最終由于經濟原因停滯或者暫緩,或者是降低輸電等級。
1988年國際大電網委員會成立了一個工作組,對世界范圍內特高壓輸電技術的開發做過一個調研總結,其結論是:特高壓交流輸電技術沒有不可逾越的障礙,已經基本上達到可以應用的程度。正是鑒于上述國家的實踐,特高壓在技術方面已經沒有障礙。
記者:這些國家在上個世紀70年代開展的特高壓輸電的研究,前提是預測未來電力需求急驟增長,如果不上新的電壓等級,電網可能滿足不了需要。但是實際上70年代末這些國家經濟發展變緩,電力需求量年增長只有1%~2%,因此特高壓輸電研究擱置,特高壓計劃取消,這倒是印證了經濟學生產可能性曲線原理。
陳維江:是的。發達國家雖然研究了特高壓輸電技術,但是由于經濟下滑產生了技術的閑置,未能完成經濟資源和生產技術最大限度的組合。而中國恰恰是存在經濟增長的潛力,即存在生產可能性-市場的需求。同時,上世紀的特高壓輸電技術和設備均不成熟,也沒有技術標準和規范。
中國特高壓為何是自主創新
記者:談到特高壓傳輸,聽到最多的是“自主創新”。我的問題是,在我們之前已經有歐美國家的實踐,何來自主與創新?
陳維江:長期以來,中國電力技術的發展,從高壓到超高壓輸電技術研發,實際上是走了引進、吸收、消化、再創新的道路,或者叫跟蹤式的發展技術路線。關于特高壓,中國到底有哪些創新?如果按照過去的發展模式,我們是不是仍舊可以走引進、吸收、消化、再創新的技術路線呢?回答是不可行的。
記者:為什么?
陳維江:發達國家雖然開展過特高壓試驗研究,蘇聯還建設了輸電工程,但是并沒有形成成熟的技術和設備,更沒有完整的技術標準體系以供參考。雖然國際大聯網委員會認為已經沒有障礙了,但是如果我們依舊走老路,馬上遇到一個問題:當中國建設500千伏電網時,我們還能夠買到“八國聯軍”的設備,但是建設1000千伏電網,技術與設備從哪里引進?我們即便是有錢,但是在國際市場買不到!另外,雖然特高壓輸電技術國外研究過,但是別人的研究