7月8日，向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程正式投入運行，實(shí)現了遠距離、大規模輸電，促進(jìn)資源優(yōu)化配置。
　  
    7月8日，世界首個(gè)電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最長(cháng)、技術(shù)水平最高的直流輸電工程——向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程正式投入運行。這是繼去年初特高壓交流試驗示范工程成功投產(chǎn)之后，我國能源領(lǐng)域取得的又一世界頂級創(chuàng )新成果。它是一個(gè)時(shí)代的標志，既標志著(zhù)我國在全面攻克特高壓交、直流兩大前沿領(lǐng)域世界性難題的基礎上，搶占了世界電力技術(shù)制高點(diǎn)；同時(shí)又宣示著(zhù)一個(gè)時(shí)代的來(lái)臨。

    解開(kāi)煤電運魔咒：從就地平衡轉向統籌平衡

    通過(guò)加大輸電比重，變過(guò)度輸煤為輸煤輸電并舉，從西部、北部能源基地向東中部負荷中心遠距離、大規模輸電，才是治本之策。

    “以煤為主的能源格局在較長(cháng)時(shí)間內不會(huì )發(fā)生根本變化”，對我國能源結構的這一基本判斷，幾乎成為業(yè)內外人耳熟能詳的一句口頭禪。

    就像每年都要考驗我們一回的鐵路春運一樣，電煤的大范圍調運數十年來(lái)一直都是我們原本捉襟見(jiàn)肘的鐵路、公路運力的一道解不開(kāi)的魔咒。鐵路運輸長(cháng)期忙于煤炭大搬家，其背后的深層原因在于，長(cháng)期煤電為主形成電力發(fā)展注重就地平衡、分區平衡之勢——70%的燃煤電廠(chǎng)分布在東中部負荷中心（不含山西），而這些地區探明的煤炭?jì)α績(jì)H占12.6%（不含山西）。據統計，2009年，全國煤炭產(chǎn)量的近60%通過(guò)鐵路外運；運煤占用鐵路運力資源比重不斷上升，到2009年達到51.2%，比2000年提高了12.6%。“三西”（山西、陜西、蒙西）輸煤對輸電比例按電煤外調口徑計算為15∶1，通過(guò)輸電方式配置的煤炭資源不足7%。華中四?。ㄏ?、鄂、豫、贛）和華東地區按電煤輸入口徑計算的輸煤對輸電比例分別為13∶1和48∶1。由于運輸中間環(huán)節多、調控難度大，煤炭輸入區的電煤供應極為脆弱，一旦遭遇惡劣天氣等突發(fā)因素，極易造成供需失衡、煤炭?jì)r(jià)格失控。

    隨著(zhù)土地、資源、環(huán)保、運力等制約因素的增多和影響程度的增大，當前，局部地區自求平衡的電力發(fā)展方式已經(jīng)難以為繼。

    從這個(gè)角度，把電網(wǎng)發(fā)展納入能源發(fā)展全局來(lái)考慮，無(wú)論從當前還是長(cháng)遠看，通過(guò)加大輸電比重，變過(guò)度輸煤為輸煤輸電并舉，從西部、北部能源基地向東中部負荷中心遠距離、大規模輸電，才是治本之策，才能實(shí)現能源資源在更大范圍內優(yōu)化配置、統籌平衡。當前，各類(lèi)大型能源基地正在大規模建設，尤其是西南大水電、北部大煤電以及西部和北部千萬(wàn)千瓦級大風(fēng)電基地的開(kāi)發(fā)，都亟須通過(guò)特高壓電網(wǎng)實(shí)現電力規模外送和消納。

    去冬今春以來(lái)，在華中、華東等地區再次出現的煤電運緊張中，特高壓試驗示范工程對于緩解電力供需矛盾發(fā)揮出重要作用。加快特高壓發(fā)展的重要性和緊迫性得到實(shí)踐驗證。

    資源與負荷逆向分布：清潔能源呼喚特高壓

    通過(guò)特高壓跨區聯(lián)網(wǎng)、構建“三華”同步電網(wǎng)以及加大調峰電源建設，全國風(fēng)電開(kāi)發(fā)規模有望達到1.5億千瓦。

    一個(gè)基本的共識是，要實(shí)現2020年非化石能源占一次能源消費總量15%的既定目標，水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機容量分別應達到3—3.5億千瓦、8000萬(wàn)千瓦、1.5億千瓦和2000萬(wàn)千瓦左右。

    但我國80%的水能資源分布在川、云、藏等西南部地區，風(fēng)能資源主要集中在華北、西北、東北等“三北”地區和東部沿海，國家規劃的甘肅酒泉、新疆哈密、河北、蒙西、蒙東、吉林、江蘇沿海等7個(gè)千萬(wàn)千瓦級風(fēng)電基地，有6個(gè)位于“三北”地區，適宜規?；虚_(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能發(fā)電主要分布在西部和北部的沙漠、戈壁等偏遠地區。能源資源與中東部能源消費中心這種逆向分布的特點(diǎn)，決定了必須建立大容量、遠距離的能源輸送通道，在全國范圍配置和消納清潔能源。

    我國西部、北部地區的清潔能源基地與中東部負荷中心地區的距離一般為800—3000公里，依靠現有輸電技術(shù)很難滿(mǎn)足大規模、遠距離輸送需求。加快建設特高壓電網(wǎng)，則將極大促進(jìn)清潔能源的開(kāi)發(fā)與利用。根據有關(guān)研究結果，如果僅考慮在本省內的風(fēng)電消納能力，2020年全國可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電規模為5000萬(wàn)千瓦左右；通過(guò)特高壓跨區聯(lián)網(wǎng)、構建“三華”同步電網(wǎng)以及加大調峰電源建設，可以大幅增加清潔能源的消納能力，全國風(fēng)電開(kāi)發(fā)規模有望達到1.5億千瓦。

    直流輸電電壓、電流雙提升：創(chuàng )一批世界紀錄

    目前，特高壓直流輸電技術(shù)已申請專(zhuān)利214項，已授權92項。

    用平均高達65米、重達62噸的3939基鐵塔，把額定電壓±800千伏、額定電流4000安培的強大電力從四川宜賓復龍換流站送到1907公里之外的上海奉賢換流站，途經(jīng)川、渝、鄂、湘、皖、浙、蘇、滬8省市，4次跨越長(cháng)江，是一項前無(wú)古人的壯舉。完成這樣的壯舉，需全面破解特高壓直流工程系統方案、過(guò)電壓與絕緣配合、電磁環(huán)境控制、成套設計和設備制造的一系列世界性難題，創(chuàng )造一大批世界性紀錄，同時(shí)也就意味著(zhù)站上世界直流輸電技術(shù)的制高點(diǎn)。

    向上工程率先實(shí)現了直流輸電電壓、電流雙提升。不僅將輸送電壓提升至800千伏，同時(shí)在全球范圍內首次采用6英寸晶閘管技術(shù)，將額定電流提升至4000安培，額定輸送容量達到640萬(wàn)千瓦，最大連續輸送容量達到720萬(wàn)千瓦。輸送容量的提升，還極大提高了工程的經(jīng)濟性，使單位容量送電距離的造價(jià)水平低于±500千伏直流工程。

    為全面支撐關(guān)鍵技術(shù)研究，國網(wǎng)公司投資建設了世界一流的特高壓直流試驗基地、高海拔試驗基地、桿塔試驗基地、特高壓直流輸電工程成套設計研發(fā)（實(shí)驗）中心、大電網(wǎng)仿真中心，擁有了世界最高參數的高電壓、大電網(wǎng)試驗和大電網(wǎng)仿真條件，試驗研究能力達到了世界領(lǐng)先水平。共完成重大關(guān)鍵技術(shù)和工程專(zhuān)項研究130項，全面涵蓋規劃、系統、設計、設備、施工、調試、試驗、調度、運行等，成功解決了特高壓直流輸電關(guān)鍵的技術(shù)難題，取得了一大批具有世界領(lǐng)先水平的技術(shù)成果，全面掌握了特高壓直流輸電核心技術(shù)。目前，特高壓直流輸電技術(shù)已申請專(zhuān)利214項，已授權92項。

    通過(guò)向上工程，完整建立特高壓輸電技術(shù)標準體系。截至目前，共發(fā)布特高壓直流技術(shù)企業(yè)標準57項、行業(yè)標準8項，立項編制國際標準4項、國家標準14項、行業(yè)標準7項。

    向上工程引入三維設計技術(shù)，便捷地實(shí)現了閥廳設備布置及空氣間隙校核。通過(guò)采用GIS設備、交流濾波器“田”字形布置、閥廳面對面布置、換流變安裝廣場(chǎng)寬度優(yōu)化等措施，使換流站總平布置緊湊，配電裝置功能分區明確，占地面積縮小，大大節省了土地資源。提出雙換流器并聯(lián)融冰理念并成功實(shí)現工程應用，通過(guò)簡(jiǎn)單的運行方式倒換即實(shí)現線(xiàn)路阻冰、融冰功能。采用6×720平方毫米大截面導線(xiàn)、選用低噪聲設備、換流變使用box-in降噪設計、圍墻加裝隔音屏障等方案，使工程真正實(shí)現“環(huán)境友好型”。

    向上工程單位走廊輸電能力約為±500千伏直流工程的1.5倍，單位長(cháng)度單位容量線(xiàn)路電阻損耗約為±500千伏直流工程的40%。工程總投資為232.74億元，每千瓦每公里造價(jià)1.91元／(千瓦·公里)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性；兩端換流站總投資為110.38億元，單位輸送容量造價(jià)1725元/千瓦，相比±500千伏直流工程（三滬工程）單位輸送容量造價(jià)1680元／千瓦僅增加2.7%，基本達到同等造價(jià)水平。

    極限挑戰：裝備制造業(yè)大跨越

    整個(gè)工程設備國產(chǎn)化率達到67%，實(shí)現了民族裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級和跨越式發(fā)展。

    同特高壓交流示范工程一樣，其關(guān)鍵設備研制的國產(chǎn)化能力問(wèn)題始終是社會(huì )關(guān)注的焦點(diǎn)。

    據介紹，特高壓直流設備絕緣水平高，通流能力大，使用的800千伏、30萬(wàn)千伏安級特高壓換流變壓器，通流能力4500安培的6英寸晶閘管，單閥組容量180萬(wàn)千瓦的換流閥，額定電流4000安培的低噪聲干式平波電抗器、直流穿墻套管、直流斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，基于實(shí)時(shí)操作系統的換流站控制保護系統等關(guān)鍵設備均為世界首創(chuàng )，研制難度極大，是對電力電子技術(shù)、電工技術(shù)、材料技術(shù)、高壓試驗技術(shù)和控制技術(shù)的極限挑戰。特別是兩大系列、8種型號換流變的研發(fā)，涉及電場(chǎng)分布技術(shù)、磁場(chǎng)分布技術(shù)、發(fā)熱和傳導計算、諧波分析、油紙兼容和電化學(xué)技術(shù)、直流電場(chǎng)和交流電場(chǎng)疊加交互作用分析等技術(shù)。

    通過(guò)向上工程的全面嚴格驗證，代表國際領(lǐng)先水平的全套特高壓直流設備研制成功，創(chuàng )造了一大批世界紀錄：除直流輸電用6英寸晶閘管外，換流變壓器電壓等級最高、單臺容量最大，換流閥單閥組容量最大，低噪聲干式平波電抗器、直流穿墻套管、直流斷路器和隔離開(kāi)關(guān)通流能力最大，均創(chuàng )造了世界之最。其中，特高壓換流變、換流閥等重要設備研發(fā)屬于世界級技術(shù)難題，采用國內外聯(lián)合研發(fā)的方式，換流變由國內外廠(chǎng)家聯(lián)合制造供貨，平波電抗器和交流設備則完全立足于國內自主研制。整個(gè)工程設備國產(chǎn)化率達到67%，國內相關(guān)廠(chǎng)家依托工程掌握了特高壓直流設備制造的核心技術(shù)，具備了絕大部分特高壓設備批量生產(chǎn)的能力，實(shí)現了民族裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級和跨越式發(fā)展。