我們?yōu)槭裁唇ㄔO(shè)電力高速公路

文 舒印彪

中國(guó)東中部地區(qū)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域，用電負(fù)荷約占全國(guó)總用電量的70%，而這些電卻大多來(lái)自遙遠(yuǎn)的西部地區(qū)。我國(guó)將西部地區(qū)就地生產(chǎn)的煤電、風(fēng)電和水電等，通過(guò)“西電東送”工程，送往幾千里之外的東中部地區(qū)，滿(mǎn)足那里旺盛的用電需求。但是過(guò)去的超高壓輸電技術(shù)，輸電距離和輸電容量都難以滿(mǎn)足如今越來(lái)越大規(guī)模的電力輸送需求。那么，用什么辦法能讓這些電力安全高效地傳送到千里之外呢？那就需要特高壓。

特高壓是目前世界上最先進(jìn)的輸電技術(shù)，如果把其他輸電線(xiàn)路比喻為鄉(xiāng)間小路，那么特高壓輸電線(xiàn)路就是電力高速公路。特高壓輸電是具有傳輸距離遠(yuǎn)、容量大、損耗低、占地少等優(yōu)勢(shì)的尖端技術(shù)。現(xiàn)在，中國(guó)是世界上首個(gè)，也是唯一一個(gè)成功掌握并實(shí)際運(yùn)用特高壓這項(xiàng)尖端技術(shù)的國(guó)家。

我國(guó)為什么需要特高壓

我國(guó)為什么需要特高壓？我概括為8個(gè)字，就是國(guó)家需要、國(guó)情使然。所謂國(guó)家需要，就是我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)電力提出了大量的需求。電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先行官，電力的發(fā)展要與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保持同步，并適度超前。1978年，我國(guó)的全國(guó)用電量是2500億千瓦時(shí)，到了2011年我國(guó)的用電量達(dá)到了4.7萬(wàn)億千瓦時(shí)，超過(guò)了美國(guó)，一直保持世界第一。到了2020年我國(guó)的用電量達(dá)到了7.5萬(wàn)億千瓦時(shí)，這40多年增長(zhǎng)了30倍。但是中國(guó)的人均用電量水平還是不高的，人均用電量剛剛超過(guò)5000度電，這與經(jīng)合組織國(guó)家相比，平均用電量只達(dá)到了他們的60%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，特別是全社會(huì)電氣化水平的提高，我國(guó)的電力增長(zhǎng)空間發(fā)展?jié)摿€是比較大的，因此可以說(shuō)我們?nèi)栽诎胪尽?/p>

所謂國(guó)情使然，進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)電力的需求更加旺盛，對(duì)發(fā)展特高壓提出了迫切的需求。從中華人民共和國(guó)成立以來(lái)到2000年我國(guó)的裝機(jī)是3.2億千瓦，但到了2010年，就達(dá)到了9.7億千瓦。這10年間，我國(guó)的裝機(jī)新增6.5億千瓦。在這個(gè)快速發(fā)展的過(guò)程中，有73%的新增裝機(jī)容量都是燃煤電站，有70%的新增煤電都布局在缺電十分嚴(yán)重的東中部地區(qū)。

我國(guó)能源資源以煤炭為主，煤炭?jī)?chǔ)量居世界第三位，油氣相對(duì)貧乏。我國(guó)水能資源較為豐富，水能蘊(yùn)藏量居世界第一位，它的技術(shù)可開(kāi)發(fā)量達(dá)到6.6億千瓦。我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能十分豐富，開(kāi)發(fā)潛力巨大。

我國(guó)的資源分布不平衡，主要的能源資源都在西部和西北部。我國(guó)80%以上的煤炭分布在西北、西部和北部等省區(qū)，待開(kāi)發(fā)的水能資源80%都在我國(guó)的西南部。我國(guó)陸上風(fēng)能資源主要在“三北”，就是東北、華北和西北地區(qū)，同時(shí)我國(guó)的光伏在這里也有很好的開(kāi)發(fā)條件，日照時(shí)間在3200小時(shí)以上的區(qū)域都在青藏高原、新疆和甘肅等地。但是這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)總量小，用電需求、用電市場(chǎng)不大。我國(guó)的用電需求主要在中東部地區(qū)，70%的用電負(fù)荷都集中在中東部地區(qū)，能源開(kāi)發(fā)的重心和用電需求的中心兩者之間距離1500～3000千米。這種能源資源與用電需求成逆向分布的基本國(guó)情，決定了我國(guó)需要實(shí)施遠(yuǎn)距離、大規(guī)模的西電東送。

我國(guó)電力需求還將持續(xù)增長(zhǎng)。從國(guó)情出發(fā)，我們?cè)谌珖?guó)范圍內(nèi)優(yōu)化能源資源配置成為必然，因此就需要發(fā)展遠(yuǎn)距離大容量、低損耗，占地省的特高壓輸電技術(shù)。

特高壓技術(shù)“特”在哪里

為了解決中國(guó)能源基地與用電中心相隔千里的難題，運(yùn)用特高壓完成遠(yuǎn)距離大容量輸電，是必然選擇。而建設(shè)這樣先進(jìn)的電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源互通，不僅僅是中國(guó)的發(fā)展需要，也是全球能源可持續(xù)發(fā)展的共識(shí)，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，許多傳統(tǒng)的電力強(qiáng)國(guó)花費(fèi)巨大精力投入特高壓技術(shù)研發(fā)，卻接連無(wú)功而返。

而對(duì)中國(guó)而言，研究特高壓更是難上加難，有太多需要從零破解的難題——崇山峻嶺、沙漠狂風(fēng)、電閃雷鳴，特高壓輸電線(xiàn)路不僅要面對(duì)我國(guó)復(fù)雜的地形，多變的氣候，甚至還要穿越生命禁區(qū)，在如此復(fù)雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)特高壓的安全穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)疑是一項(xiàng)挑戰(zhàn)極限的世界工程。從2004年至今，中國(guó)已經(jīng)建成投運(yùn)了33項(xiàng)特高壓工程，線(xiàn)路總長(zhǎng)達(dá)到5萬(wàn)千米，它們成為中國(guó)城市工業(yè)發(fā)展，居民生活用電的主要來(lái)源，同時(shí)還帶動(dòng)了中國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，與特高壓技術(shù)體系相關(guān)的方方面面，都實(shí)現(xiàn)了升級(jí)。特高壓不僅成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的電力輸送主動(dòng)脈，也給世界上其他國(guó)家和地區(qū)，提供了可借鑒的電力輸送解決方案。

現(xiàn)在我國(guó)輸電容量達(dá)到了2億千瓦，特高壓輸電成為我國(guó)能源輸送的大動(dòng)脈。一是在我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用。特高壓的投資到現(xiàn)在我們投了5150億元，這直接帶動(dòng)西部的電源投資1.3萬(wàn)億元，每年為西部拉動(dòng)GDP2600億元，提供就業(yè)崗位65萬(wàn)個(gè)，增加稅收約500億元。二是有力支撐了東中部的用電需求。特高壓輸電容量占東中部用電負(fù)荷的1/4，累計(jì)輸送電量達(dá)到了2萬(wàn)億千瓦時(shí)，其中70%都是清潔能源，這樣就相當(dāng)于減少中東部發(fā)電用煤8.3億噸，可以減少二氧化碳排放17億噸，煙塵氮氧化物排放650萬(wàn)噸。同時(shí)降低了用電成本，西電東送的電價(jià)到了東部，比東部的上網(wǎng)電價(jià)每度要便宜5分錢(qián)，這樣節(jié)省東中部的用電成本1000億元。三是優(yōu)化了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)。依靠特高壓遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了西南水電的開(kāi)發(fā)，促進(jìn)了三北地區(qū)新能源的開(kāi)發(fā)。這為我國(guó)新能源的發(fā)展起到了很好的促進(jìn)作用，我國(guó)的水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)居世界第一位。可再生能源的發(fā)電裝機(jī)比重在2020年達(dá)到了43%，煤電占比首次在歷史上降到了50%以下，10年前煤電占比還是73%。四是顯著提升了我國(guó)電工領(lǐng)域裝備的制造水平，提升了電工裝備、產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。特高壓裝備代表了電工裝備的最高水平，我國(guó)特高壓設(shè)備的研制，從設(shè)計(jì)、材料工藝、試驗(yàn)技術(shù)到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了自主化和國(guó)產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)了世界領(lǐng)先。同時(shí)進(jìn)一步鞏固了我國(guó)電工領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈的安全和自主可控，一些材料和關(guān)鍵部件經(jīng)過(guò)多年的持續(xù)努力都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化的替代。五是我國(guó)的特高壓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1906年成立的國(guó)際電工委員會(huì)（IEC），是世界上成立最早的國(guó)際性電工標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。過(guò)去我國(guó)都是采用IEC的標(biāo)準(zhǔn)，都是其他國(guó)家制定的。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)能夠成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也很不容易，這也是我國(guó)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)貢獻(xiàn)。到現(xiàn)在為止，我們累計(jì)發(fā)布特高壓交流和特高壓直流國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)，我國(guó)1000千伏交流特高壓成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電壓。

特高壓的未來(lái)發(fā)展前景

在輸電環(huán)節(jié)，特高壓輸電還要繼續(xù)發(fā)揮它的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)功能，支撐大規(guī)模新能源的并網(wǎng)和消納。大家知道，新能源有隨機(jī)性和季節(jié)性的特點(diǎn)，我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有辦法控制風(fēng)電和光伏。我國(guó)地域遼闊，在新能源的發(fā)電上存在著區(qū)域性和季節(jié)性的差異。為了實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、區(qū)域互遞，需要一個(gè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，特高壓將發(fā)揮這個(gè)作用。

在配電環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)廣泛互聯(lián)、智能互動(dòng)，將大量接入分布式能源和微電網(wǎng)，大量接入電動(dòng)汽車(chē)等儲(chǔ)能設(shè)施。今后，我們的電動(dòng)汽車(chē)會(huì)發(fā)展起來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)在本身是一個(gè)儲(chǔ)能裝置，未來(lái)會(huì)成為一個(gè)移動(dòng)儲(chǔ)能裝置。今后，電網(wǎng)可以向電動(dòng)汽車(chē)充電，也可以反過(guò)來(lái)由電動(dòng)汽車(chē)向電網(wǎng)送電。比如說(shuō)你出國(guó)或者旅行，一段時(shí)間不在家，但是電動(dòng)汽車(chē)在家里，用電低谷時(shí)候它充電到系統(tǒng)，高峰的時(shí)候，可以向系統(tǒng)賣(mài)電，能夠賺到錢(qián)。大量的儲(chǔ)能設(shè)施也將出現(xiàn)，這樣在配電網(wǎng)里邊就可以實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的智能互動(dòng)。

在用電環(huán)節(jié)，用戶(hù)將在新型電力系統(tǒng)當(dāng)中改變過(guò)去的角色。新能源的發(fā)展也不再僅是專(zhuān)業(yè)化大公司的獨(dú)有優(yōu)勢(shì)，我們的用戶(hù)可以在自己的建筑物上，比如農(nóng)村的屋頂上建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電站。用戶(hù)既是電能的使用者，同時(shí)也可以是電能的生產(chǎn)者，人人使用電能，人人生產(chǎn)電能，這將成為電力系統(tǒng)里一個(gè)新的景象。

特高壓的創(chuàng)新實(shí)踐，使我國(guó)輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從長(zhǎng)期跟隨到領(lǐng)先的歷史性跨越，為科技自立自強(qiáng)樹(shù)立了信心。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過(guò)程中，我國(guó)的電力科技將不斷取得新的更大突破。特高壓將為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，為構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體發(fā)揮重要作用。