科技時代,我國的創新能力不斷提高,許多領域的科技水平逐漸領先全球,如量子通信、高速鐵路、無人機、人工智能……這些科技成就不僅讓每一個中國人倍感自豪,也讓許多外國友人贊嘆不已。
你知道嗎?我國還有一項技術是獨一無二且非常厲害的,這就是特高壓輸電技術。雖然在生活里,這個名字我們不常聽到,但它卻和千家萬戶的生活,以及工農業生產息息相關,甚至影響著整個世界的經濟格局。
艱難的起步
要了解特高壓輸電技術,還得從發電廠說起。
1875年,世界上第一座以煤炭為燃料的火力發電廠在法國巴黎北火車站建成,為附近的居民區提供照明用電,此后幾年里,美國、俄國、英國紛紛建立小型火電廠。1913年,全世界年發電量達500億千瓦時,電力工業部門作為一個獨立的工業部門,進入人類的生產、生活領域。但建發電廠容易,把電輸送出去卻不簡單。
輸電線路就像是一條運送電能的“道路”——如果僅在城市里送電,距離不算遠,難度并不大。如果要跨地區、遠距離送電,難度就飆升了。要想送得多、送得遠,就必須加大電流或電壓,但電流太大又會引起電線發熱,在輸送過程中出現能量損耗,也不安全。人們最終只能采取提高電壓的方式來送電。
新中國成立后,黨和政府一直關注電力建設。1954年,我國第一條220千伏高壓輸電線路——松東李輸電線投入運行,確保了遼寧省南部地區的工業用電。當時,220千伏是國際上高壓輸電線路實際應用中的最高等級,世界上只有美國、蘇聯等少數幾個國家具有獨立設計、建設的能力。
1972年,支持劉家峽水電站水電外送的劉天關輸電線投入運行,這是我國第一條330千伏超高壓輸電線路。但直到21世紀初,我國用電仍處于緊張狀態。電力優先供應給工業生產,其次保障居民用電。2003年夏天,全國就有22個省拉閘限電,不僅經濟發展受到影響,居民生活用電也無法得到保障。
與此同時,我國西部地區有充足的水電、火電資源,卻由于缺少遠距離輸電線路,無法輸送到東部缺電地區。在這種情況下,建設特高壓輸電線路被提上日程,我國的電力事業開始起飛。
打造“電力高速公路”
在專業領域內,一般稱220千伏以下的輸電電壓是高壓輸電,330千伏-765千伏的輸電電壓是超高壓輸電,1000千伏及以上的輸電電壓是特高壓輸電。
特高壓輸電線路輸送電能的能力是超高壓輸電線路的數倍,如果說超高壓輸電是“4G”,那特高壓輸電就是名副其實的“5G”。
我國經濟發達地區主要在東部和中部,這些地區集中了70%以上的電力消費,但能源資源豐富的地區卻多在上千公里之外的西部。過去,為滿足東部和中部地區的電力供應,我國建設了大量火電廠,可是所需的煤炭資源卻要從山西省、內蒙古自治區、新疆維吾爾自治區等地拉運。
因此,用輸電代替輸煤,讓特高壓輸電線路成為“電力高速公路”,也是我國電力專家團隊的一個重要研究目標。經過十多年的艱苦攻關后,我國終于在遠距離、大容量、低損耗的特高壓輸電核心技術和設備國產化等領域取得重大突破。
2009年,我國第一條1000千伏長距離特高壓輸電線路通過試運行,它從山西省出發,經過河南省南陽市,直達湖北省荊門市,是我國在能源基礎研究和能源建設領域取得的世界級重大創新成果,也是世界電力發展史上的重要里程碑;2010年,來自向家壩水電站的電能,通過特高壓輸電線路被輸送到1000多公里外的上海市,在世界范圍內率先實現直流輸電電壓和電流的雙提升、輸電容量和送電距離的雙突破。
輸電能力的提高,讓我國的發電量迅速增長。1985年,我國大陸地區的發電量全球排名第六;2011年,我國超過美國,成為發電量全球排名第一的國家;而到了2015年,僅江蘇一省就和德國全國的用電量相當。
與此同時,特高壓輸電線路將青海省、新疆維吾爾自治區的風電和太陽能,金沙江、雅魯藏布江上的水電,源源不斷地輸往東部——它成為資源富集地區和電力需求大戶之間的便捷通道。
2019年9月底,新中國成立70周年紀念日的前夕,我國電力人為祖國華誕獻上了特別的禮物——準東-皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程、淮南-南京-上海1000千伏交流特高壓輸變電工程蘇通GIL綜合管廊工程雙雙投入運營。這兩大特高壓創新工程一個上天、一個過江,使我國大范圍跨區域配置能源的能力大幅提升。
特高壓輸電技術為何沒有“全球化”
我國的特高壓輸電技術獨步全球,也招來了不少質疑的聲音:既然特高壓輸電技術這么有用,為什么發達國家不用?
實際上,從20世紀60年代開始,美國就著手研究1000千伏特高壓輸電技術,并規劃了相關工程,但由于70年代的石油危機,以及經濟增速放緩和去工業化的政策,最后不了了之。
無獨有偶,日本也想過建核電群,然后用特高壓向全國輸送電力,甚至在20世紀90年代建成了2條線路??上菽洕茰绾?,日本沒有了大規模核電站,這兩條線路也就降壓成了超高壓。
因此,發達國家并非不想用特高壓輸電技術,只是他們開展研究雖然早,但遭遇各種意外,失去了需求動力,只能讓技術閑置荒廢。
百年巨變,走向世界
1888年,李鴻章花6000兩白銀買了套發電設備和電燈,裝在寢宮討慈禧太后歡心的時候,他不會想到,100多年后,我國特高壓輸電技術會領跑世界。
今日,我國特高壓輸電技術獨步全球,不僅擁有完全的自主知識產權,技術標準也成為全世界的通用標準。哪個國家想建特高壓電網,都會向我國買設備,采用我國的技術標準。
例如巴西第二大水電站“美麗山”項目,這個位于亞馬遜熱帶雨林中的項目,電能要輸送到2000公里之外的南方工業區。巴西與中國國家電網有限公司合作,開發特高壓電網。
由多項國家標準和行業標準組成的特高壓輸電技術標準體系,讓我國在國際電工標準領域掌握了話語權。由此推動成立的國際特高壓直流和交流輸電技術委員會,秘書處也設在我國。
幾十年來,一直追趕世界先進科技的我國在特高壓輸電技術領域彎道超車,最終成為領跑者,中華民族偉大復興的腳步永不停歇。