我國特高壓工程的昨天、今天、明天
董飛飛 李喜來 王勇 陳海焱
（電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院）
特高壓工程，被譽(yù)為“電力高速公路”，是指電壓等級在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的輸電工程，具有輸電距離遠(yuǎn)、容量大、損耗低和效率高等諸多優(yōu)勢，能夠極大提高電網(wǎng)的輸送能力。
經(jīng)過20余年的實(shí)踐探索與科研攻關(guān)，我國特高壓已成功實(shí)現(xiàn)從“中國創(chuàng)造”到“中國引領(lǐng)”，從“裝備中國”到“裝備世界”。在新的歷史方位下，特高壓工程已成為中國“西電東送、北電南供、水火互濟(jì)、風(fēng)光互補(bǔ)”的能源運(yùn)輸“主動脈”，必將在推動能源轉(zhuǎn)型變革、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮更大作用。
一、我國特高壓工程發(fā)展歷程及成就
（一）
特高壓技術(shù)提出的背景
發(fā)展遠(yuǎn)距離、大容量的特高壓輸電，是由我國能源資源稟賦和負(fù)荷地理分布特點(diǎn)決定的。我國能源資源與負(fù)荷中心呈逆向分布，80%以上的能源資源分布在西部、北部地區(qū)，70%以上的電力消費(fèi)集中在東部和中部，能源富集地區(qū)距離東中部電力需求中心1000～4000千米。而已有的500/750千伏輸電技術(shù)面臨輸電能力不足、損耗高、走廊資源緊張等一系列突出問題，無法滿足遠(yuǎn)距離高效率送出的要求。因此，發(fā)展特高壓這一更先進(jìn)的輸電技術(shù)成為破解難題的必由之路。
（二）
特高壓工程的發(fā)展歷程
隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對電力安全高效傳輸與供應(yīng)的要求不斷提高，作為電力傳輸骨干的特高壓工程主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段的發(fā)展：
“從無到有”的探索階段。自2005年特高壓可行性研究工作啟動后，電網(wǎng)公司、科研機(jī)構(gòu)、高校、設(shè)備制造企業(yè)、設(shè)計(jì)單位、施工單位等多方聯(lián)合攻關(guān)，攻克了一系列世界級難題，迎來了2009年晉東南—南陽—荊門首個(gè)1000千伏特高壓交流示范工程和2010年云南—廣東、向家壩—上海±800千伏首批特高壓直流示范工程的建成投運(yùn)，開啟了我國特高壓工程建設(shè)的宏偉篇章。
“不斷成長”的提速階段。隨著特高壓技術(shù)研究和工程實(shí)踐的不斷深入，特高壓工程建設(shè)的技術(shù)路線逐步清晰完善，裝備制造能力顯著提升，人才隊(duì)伍迅速壯大，標(biāo)準(zhǔn)化工作也取得了較大進(jìn)展。2014年5月，國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)大氣污染防治行動計(jì)劃12條重點(diǎn)輸電通道建設(shè)的通知》，特高壓工程迎來第一波建設(shè)高潮。
“突飛猛進(jìn)”的高速發(fā)展階段。2018年9月，國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)一批輸變電重點(diǎn)工程規(guī)劃建設(shè)工作的通知》，掀起了特高壓工程建設(shè)第二波高潮，電網(wǎng)領(lǐng)域的世界紀(jì)錄一次次刷新。2019年投產(chǎn)的昌吉—古泉±1100千伏特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸電距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的直流輸電工程，推動我國電工裝備制造能力實(shí)現(xiàn)新的飛躍；2019年投產(chǎn)的蘇通GIL綜合管廊工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、技術(shù)水平最高的超長距離GIL工程，為華東特高壓環(huán)網(wǎng)創(chuàng)造了條件；2020年投產(chǎn)的烏東德送電廣東廣西±800千伏特高壓多端直流輸電工程是全球首個(gè)特高壓柔性直流工程。在此階段，我國特高壓技術(shù)更加先進(jìn)、建設(shè)模式逐步成熟、工程經(jīng)驗(yàn)不斷豐富，取得了快速發(fā)展。
（三）
特高壓工程取得的成就
截至2021年底，我國已建成特高壓直流工程17項(xiàng)，輸電容量合計(jì)約1.4億千瓦，線路長度約3萬千米，建成特高壓交流工程15項(xiàng)，新建變電站32座，線路長度約1.4萬千米，形成“17直15交”格局。在建特高壓輸電工程7項(xiàng)，其中1000千伏特高壓交流工程4項(xiàng)，±800千伏特高壓直流工程3項(xiàng)。
我國不僅是特高壓輸電領(lǐng)域唯一實(shí)現(xiàn)大規(guī)模投入商業(yè)運(yùn)營的國家，而且建立了全球首個(gè)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的特高壓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，形成了特高壓交直流工程從設(shè)計(jì)到制造、施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)的全套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用”“特高壓±800千伏直流輸電工程”分別榮獲2012年度和2017年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎特等獎。
特高壓不僅在國內(nèi)蓬勃發(fā)展，還走出了國門。2014年和2015年，國家電網(wǎng)公司先后中標(biāo)巴西美麗山水電特高壓直流送出一期和二期工程，實(shí)現(xiàn)了特高壓輸電技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、裝備、工程總承包和運(yùn)行管理全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈輸出。
二、新形勢下特高壓工程發(fā)展面臨的問題與挑戰(zhàn)
（一）
“雙碳”目標(biāo)對特高壓工程建設(shè)提出新要求
2022年1月，中共中央政治局第三十六次集體學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)，“要加大力度規(guī)劃建設(shè)以大型風(fēng)光電基地為基礎(chǔ)、以其周邊清潔高效先進(jìn)節(jié)能的煤電為支撐、以穩(wěn)定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系”，將特高壓提到了一個(gè)更高的戰(zhàn)略位置。
“十四五”是我國加強(qiáng)西電東送、提高清潔能源消納比例，鞏固能源安全保障的重要發(fā)展階段。為破解能源電力發(fā)展的深層次矛盾，實(shí)現(xiàn)能源從就地平衡到大范圍配置的根本性轉(zhuǎn)變，加快特高壓工程建設(shè)成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必然選擇。同時(shí)，為了適應(yīng)并支撐能源轉(zhuǎn)型發(fā)展、新型電力系統(tǒng)建設(shè)，特高壓工程也必將朝著“安全可靠性更高、方法手段更新、質(zhì)量效率更優(yōu)、建設(shè)能力更強(qiáng)”的升級版目標(biāo)邁進(jìn)。
（二）
新形勢下特高壓工程再發(fā)力
2021年底，我國已啟動“三交九直”等跨省、跨區(qū)輸電通道和配套電源一體化方案研究論證工作，12項(xiàng)特高壓工程大部分已進(jìn)入預(yù)可研、可研階段。2022年初，我國又啟動以沙漠、戈壁、荒漠為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地送出五條特高壓輸電通道。
“十四五”期間，特高壓投資將大規(guī)模全面重啟，特高壓工程將迎來新一輪建設(shè)高潮。國家電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)特高壓工程“24交14直”，涉及線路3萬余千米，變電換流容量3.4億千伏安，總投資3800億元；南方電網(wǎng)也將加大投資力度，著力推進(jìn)多項(xiàng)特高壓直流工程的建設(shè)和柔性化改造。
（三）
發(fā)展面臨的問題與挑戰(zhàn)
1.復(fù)雜內(nèi)外部環(huán)境對特高壓工程建設(shè)帶來更大挑戰(zhàn)
當(dāng)前，百年未有之大變局與世紀(jì)疫情交織疊加，能源電力發(fā)展面臨錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)外部環(huán)境。俄烏沖突等重大事件迭出，新冠肺炎疫情影響廣泛深遠(yuǎn)，國家能源安全形勢嚴(yán)峻，同時(shí)也給特高壓工程的建設(shè)、運(yùn)行、安全管理帶來了更大的壓力與挑戰(zhàn)。
2.我國特高壓工程的輸電通道和站址資源日趨緊張
特高壓輸電工程的受端一般位于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的負(fù)荷集中地區(qū)，沿線受城鎮(zhèn)規(guī)劃、礦區(qū)、生態(tài)敏感點(diǎn)等因素影響，不可避免需途經(jīng)走廊擁擠地段。特高壓變電站/換流站圍墻內(nèi)占地較大，受地形、地質(zhì)、交通等條件制約，選出滿足工程建設(shè)需求的合適站址更加困難。近年來，隨著特高壓工程加速建設(shè)，變電站/換流站站址、輸電線路走廊資源越來越緊張，與地方規(guī)劃、自然保護(hù)區(qū)、環(huán)境敏感點(diǎn)等因素的矛盾愈發(fā)明顯，而生態(tài)保護(hù)紅線管控力度持續(xù)加大，環(huán)保水保依法合規(guī)的要求不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致站址和輸電通道的落實(shí)難度不斷增大。
3.多項(xiàng)工程并行推進(jìn)致使各環(huán)節(jié)配套保障壓力巨大
按照規(guī)劃進(jìn)度安排，多個(gè)跨省跨區(qū)特高壓工程今年需并行推進(jìn)、集中核準(zhǔn)，項(xiàng)目前期工作流程長、環(huán)節(jié)多、難度大，任務(wù)十分艱巨；工程建設(shè)工期緊張，資源統(tǒng)籌安排、施工有序推進(jìn)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)；物資需求量大且集中，安全質(zhì)量高和響應(yīng)速度快的物資供應(yīng)保障體系受到極大挑戰(zhàn)；大規(guī)模建設(shè)導(dǎo)致有限的建設(shè)資源被攤薄，安全管理存在較大隱患。
4.特高壓工程的關(guān)鍵技術(shù)還存在短板
隨著特高壓工程的深入發(fā)展，逐步進(jìn)入交通困難“無人區(qū)”地域，超高海拔、特重冰區(qū)特高壓輸電技術(shù)尚無應(yīng)用先例；特高壓分接開關(guān)等“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)有待進(jìn)一步突破；相關(guān)設(shè)備完全國產(chǎn)化仍需持續(xù)推進(jìn)；大規(guī)模新能源集中送出背景下的柔性直流協(xié)同控制技術(shù)亟待深入研究；綠色建造、智能建造、數(shù)字化技術(shù)等現(xiàn)代手段應(yīng)用還有待進(jìn)一步加強(qiáng)提升。
5.大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)仍需重點(diǎn)防范
“十四五”期間，隨著我國新能源發(fā)電迎來新一輪快速發(fā)展，適合遠(yuǎn)距離大容量輸電的特高壓直流工程也將迎來更大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)。為滿足大規(guī)模新能源電力跨省區(qū)外送需求，亟需構(gòu)建適應(yīng)多直流外送、饋入的堅(jiān)強(qiáng)送受端交流主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，助力提升電力系統(tǒng)綜合支撐能力，大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)仍是今后需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。同時(shí)，隨著特高壓工程大規(guī)模建設(shè)，密集通道數(shù)量將不斷增加，可能導(dǎo)致多回直流同時(shí)故障的風(fēng)險(xiǎn)增大。
三、我國特高壓工程發(fā)展建議
（一）
加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，全國通盤考慮合理布局特高壓工程
“十四五”期間，我國規(guī)劃了大批特高壓工程，為了按計(jì)劃有序推進(jìn)各項(xiàng)特高壓工程建設(shè)，應(yīng)從國家層面加強(qiáng)宏觀調(diào)控、科學(xué)決策，協(xié)調(diào)電網(wǎng)公司集中攻關(guān)，全局一盤棋，合理布局規(guī)劃特高壓工程，提高特高壓通道綜合利用率，統(tǒng)籌推進(jìn)發(fā)展規(guī)劃、工程建設(shè)、物資保障等各方面工作，嚴(yán)把穩(wěn)定安全可靠質(zhì)量關(guān)，確保多項(xiàng)特高壓工程全過程高效實(shí)施。
（二）
補(bǔ)短板鍛長板，特高壓工程應(yīng)持續(xù)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新
在系統(tǒng)分析特高壓技術(shù)攻關(guān)、建設(shè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，客觀總結(jié)、充分吸收已有成果，深入剖析存在的問題，全面落實(shí)能源發(fā)展轉(zhuǎn)型、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和“雙碳”目標(biāo)新要求，以實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行可靠性、全生命周期效益為目標(biāo)，持續(xù)推進(jìn)特高壓工程技術(shù)創(chuàng)新。一方面，從設(shè)備完全自主國產(chǎn)化、極端環(huán)境適應(yīng)性研究、“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)等方向提升特高壓工程本身的建設(shè)能力與水平，不斷提高其可靠性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性；另一方面，借助數(shù)字化技術(shù)和智能化手段，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)備質(zhì)量和施工安全性，全面提升特高壓工程的全過程管理質(zhì)量和效率。
（三）
強(qiáng)化帶動效應(yīng)，特高壓工程應(yīng)與其他產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展
特高壓工程投資規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)鏈條長，能夠有效拉動上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在穩(wěn)增長中作用力十足。進(jìn)入新能源快速發(fā)展的新時(shí)期，在特高壓工程推進(jìn)中，應(yīng)注重推動能源產(chǎn)業(yè)從以化石能源為主體的產(chǎn)業(yè)集群向以清潔能源和電力為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)集群轉(zhuǎn)變，打造新材料、新能源、高效用電設(shè)備等綠色低碳產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步推動我國科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。尤其是應(yīng)充分發(fā)揮特高壓工程的帶動效應(yīng)，助力疫情后復(fù)工復(fù)產(chǎn)與擴(kuò)大內(nèi)需，立竿見影地推動經(jīng)濟(jì)“綠色復(fù)蘇”。
（四）
堅(jiān)持“走出去”戰(zhàn)略，打造靚麗 “中國名片”
當(dāng)前，我國是世界上唯一全面掌握特高壓核心技術(shù)和全套裝備制造能力的國家。應(yīng)持之以恒以特高壓工程建設(shè)為抓手，加強(qiáng)互聯(lián)互通，采用更多適應(yīng)于疫情常態(tài)化的創(chuàng)新方式與手段，積極開展與“一帶一路”周邊國家的國際能源合作，帶動我國技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、裝備全方位“走出去”，打造更加響亮的中國品牌。
