30年彈指一揮間,不過(guò),對(duì)我國(guó)的重大技術(shù)裝備來(lái)說(shuō),卻彌足珍貴。
正是在這30年間,我國(guó)的重大技術(shù)裝備取得了舉世矚目的成就,而這其中,輸變電設(shè)備無(wú)疑是最為突出的亮點(diǎn)。
自20世紀(jì)80年代初開(kāi)始,通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、消化吸收和再創(chuàng)新,我國(guó)輸變電設(shè)備制造行業(yè)逐步縮短了與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。1998年以后,依托三峽水電站送出工程、西北750千伏交流輸變電示范工程及特高壓交、直流輸變電試驗(yàn)示范工程,我國(guó)輸變電設(shè)備制造業(yè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展,全面掌握了500千伏交、直流和750千伏交流輸變電關(guān)鍵成套設(shè)備設(shè)計(jì)制造技術(shù)。
進(jìn)入21世紀(jì)后,我國(guó)又開(kāi)展了±800千伏特高壓直流和1000千伏特高壓交流輸變電成套設(shè)備的研制及工程建設(shè),并以我為主、對(duì)外合作生產(chǎn)了世界第一條百萬(wàn)伏特高壓交流試驗(yàn)示范線路(晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén))所需的成套設(shè)備,搶占了世界輸變電技術(shù)、設(shè)備制造和試驗(yàn)的制高點(diǎn)。
高壓直流輸電跨躍臺(tái)階
直流輸電工程在我國(guó)起步較晚。20世紀(jì)八九十年代建成的兩個(gè)±500千伏高壓直流輸電工程的設(shè)備和技術(shù)全部依賴(lài)進(jìn)口,我國(guó)還尚不具備成套設(shè)計(jì)和制造±500千伏直流輸變電設(shè)備的能力。
“九五”期間,為盡快掌握相關(guān)技術(shù)裝備的制造能力,根據(jù)三峽工程輸電需求,國(guó)家依托西電東送的中通道三峽—常州±500千伏直流輸電工程,采取“技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、分包制造和攻關(guān)創(chuàng)新”的方式,即在國(guó)際招標(biāo)中要求外方轉(zhuǎn)讓換流變壓器、平波電抗器、換流閥和晶閘管技術(shù),并允許國(guó)內(nèi)廠商分包制造,對(duì)國(guó)外±500千伏直流輸電成套設(shè)備技術(shù)進(jìn)行消化吸收。
隨后,通過(guò)三峽—廣東、貴州—廣東、三峽—上海等±500千伏直流輸電工程的建設(shè),國(guó)內(nèi)制造企業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大了分包制造的份額,并重點(diǎn)引進(jìn)了直流輸電控制與保護(hù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)等,在直流輸變電裝備制造技術(shù)和制造能力方面實(shí)現(xiàn)了跨越。
期間,我國(guó)輸變電設(shè)備制造企業(yè)先后通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)、獨(dú)立制造的方式研制了換流變壓器、平波電抗器和大功率晶閘管元件,使得設(shè)備的本土化率從開(kāi)始時(shí)的30%逐步提升,并在大功率晶閘管、換流閥制造和換流站成套設(shè)備與設(shè)計(jì)技術(shù)方面取得了重大突破。
而經(jīng)過(guò)上述工程對(duì)我國(guó)輸變電設(shè)備制造企業(yè)的磨練,到2005年投運(yùn)的“靈寶直流背靠背”工程時(shí),我國(guó)就實(shí)現(xiàn)了成套裝備100%的本土化,完全具備了獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造±500千伏直流輸變電工程和設(shè)備的能力,徹底改變了高壓直流輸電設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口的歷史。
超高壓輸電勇創(chuàng)紀(jì)錄
隨著西北地區(qū)黃河上游梯級(jí)水電站的開(kāi)發(fā),建設(shè)750千伏電壓等級(jí)輸變電工程已成為迫切需求。
2001年開(kāi)工建設(shè)的公伯峽水電站,是黃河上游大型梯級(jí)水電站之一,其電力由官亭輸送至蘭州東。它是西北電網(wǎng)“西電東送”重要通道之一,長(zhǎng)度為140.7千米,2003年被確定為我國(guó)首條750千伏輸變電示范工程。同時(shí),“750千伏交流輸變電成套設(shè)備”還被列入“十五”國(guó)家重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目。
該工程電壓等級(jí)高,又處在3000米的高海拔地區(qū),技術(shù)難度大。西電集團(tuán)、特變電工、天威集團(tuán)等37個(gè)科研、設(shè)計(jì)、制造、施工和調(diào)試單位,分別應(yīng)用數(shù)值分析、物理仿真、實(shí)物試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等方法,通過(guò)反復(fù)研究試驗(yàn)、攻關(guān)突破,最終掌握了750千伏輸變電工程所涉及的高海拔、重污染的主變壓器等全套電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、施工、調(diào)試和電網(wǎng)安全自動(dòng)控制等系列核心技術(shù);自主創(chuàng)新研制了750千伏自耦變壓器、電抗器、斷路器等。
2005年9月,該工程建成投運(yùn),順利實(shí)現(xiàn)了“一次性制造成功、一次性安裝成功、一次性投運(yùn)成功”的預(yù)期目標(biāo),獲國(guó)家專(zhuān)利25項(xiàng),還形成了20項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),被評(píng)為中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程。項(xiàng)目成果榮獲2007年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
該示范工程的研究與實(shí)施,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,創(chuàng)造了世界上海拔最高、運(yùn)行電壓最高的輸變電技術(shù)紀(jì)錄。目前,這條輸變電示范工程已安全投運(yùn)4年多,其關(guān)鍵技術(shù)研究和核心設(shè)備的研制成果,在后續(xù)建設(shè)的750千伏工程中被廣泛應(yīng)用。
特高壓交流輸電全球創(chuàng)先
特高壓輸電技術(shù),在我國(guó)主要指±800千伏直流輸電和1000千伏交流輸電技術(shù)。
特高壓電網(wǎng)建設(shè)可減少走廊回路數(shù),節(jié)約大量的土地資源;同時(shí)還能減輕煤炭的鐵路運(yùn)輸和中、東部地區(qū)環(huán)保壓力;并且增加對(duì)西部地區(qū)的資金投入,帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展等。
中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)同國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司調(diào)研認(rèn)為,發(fā)展特高壓將使我國(guó)超高壓輸變電設(shè)備制造技術(shù)更加成熟,能實(shí)現(xiàn)交、直流輸變電設(shè)備制造技術(shù)的優(yōu)化升級(jí),提高行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,并可帶動(dòng)和提升裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新能力和整體技術(shù)水平。
2005年,國(guó)家明確將特高壓輸變電工程作為裝備制造業(yè)技術(shù)提升和自主創(chuàng)新的試驗(yàn)示范工程,要求除部分關(guān)鍵技術(shù)可由外方提供外,其他技術(shù)基本立足國(guó)內(nèi),實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)和制造。
2006年,經(jīng)國(guó)家核準(zhǔn),我國(guó)開(kāi)始建設(shè)1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗(yàn)示范工程。工程包括三站二線,起自山西省長(zhǎng)治市晉東南變電站,經(jīng)河南省南陽(yáng)市南陽(yáng)開(kāi)關(guān)站,止于湖北省荊門(mén)市荊門(mén)變電站,線路全長(zhǎng)645千米,自然功率5000兆瓦,工程靜態(tài)投資56.88億元。該工程于2007年開(kāi)工建設(shè),2009年1月16日正式投入商業(yè)運(yùn)行。
特高壓輸變電工程所需設(shè)備國(guó)外都尚無(wú)制造經(jīng)驗(yàn),這對(duì)中國(guó)輸變電制造業(yè)是一個(gè)極大地挑戰(zhàn)。西電集團(tuán)、特變電工、天威集團(tuán)、新東北電氣(沈陽(yáng))高壓開(kāi)關(guān)有限公司、平高集團(tuán)等國(guó)內(nèi)骨干企業(yè),都參與到了這一工程中,肩負(fù)起了自主開(kāi)發(fā)的重任。
經(jīng)過(guò)不懈努力,特高壓交流輸電工程實(shí)現(xiàn)了全部由國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)、成套、建設(shè)和運(yùn)營(yíng),主要設(shè)備立足國(guó)內(nèi)制造的目標(biāo),綜合國(guó)產(chǎn)化比例達(dá)到90%,自主完成了1000千伏主變壓器、電抗器、全封閉組合電器、隔離開(kāi)關(guān)、避雷器、變壓器套管、電容式電壓互感器、絕緣子、自動(dòng)控制保護(hù)及擴(kuò)徑導(dǎo)線等主設(shè)備的研究、試驗(yàn)和制造任務(wù)。其中,1000千伏、1000兆伏單體式電力變壓器的研制屬世界首次;單臺(tái)高壓并聯(lián)電抗器額定容量為320Mvar,在世界同類(lèi)產(chǎn)品中額定容量最大。
通過(guò)試驗(yàn)示范工程的建設(shè),我國(guó)特高壓交流輸變電設(shè)備的自主創(chuàng)新取得了重大突破,全面掌握了特高壓交流輸變電設(shè)備的核心技術(shù),形成了完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)規(guī)范,主要產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平,創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一。
而該試驗(yàn)示范工程的國(guó)產(chǎn)化建設(shè),使中國(guó)掌握了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新的核心目標(biāo),促進(jìn)了企業(yè)創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)制造水平和管理水平的全面提升,推動(dòng)了國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)的跨越式可持續(xù)發(fā)展。
該線路至今已投入運(yùn)行4年。今年第二條國(guó)產(chǎn)化的特高壓交流百萬(wàn)伏輸電線路-皖電東送工程即將投運(yùn);第三條國(guó)產(chǎn)化線路-浙福線也將全面啟動(dòng)建設(shè)。
特高壓直流輸電后來(lái)居上
中國(guó)特高壓直流輸電工程雖然起步晚,但進(jìn)展很快,近幾年間,已擁有國(guó)際上最先進(jìn)的直流輸電技術(shù)和最高的直流輸電容量。
到目前為止,發(fā)改委已批準(zhǔn)了3條±800千伏特高壓直流輸電工程:云南—廣東±800千伏特高壓直流輸電示范工程,輸電距離1373米,這是全球首個(gè)±800千伏特高壓直流輸電工程;向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程,途徑四川、重慶、湖南、湖北、安徽、浙江、江蘇和上海八省市,全長(zhǎng)1907米;錦屏—蘇南±800千伏特高壓直流輸電工程,這是世界上輸電容量最大、輸電距離最遠(yuǎn)的特高壓直流輸電工程。
在±800千伏特高壓直流輸電示范工程中,除了部分高端換流變壓器和直流場(chǎng)設(shè)備外,其余主設(shè)備全部都由國(guó)內(nèi)制造,國(guó)產(chǎn)化率達(dá)70%以上。該工程創(chuàng)造了電壓等級(jí)最高、輸送功率最大、額定電流最大、輸電距離最遠(yuǎn)、換流變壓器單臺(tái)容量最大、首次使用電觸發(fā)6英寸大功率晶閘管等多項(xiàng)世界第一。
依托這三條特高壓直流輸電示范工程,我國(guó)在世界上首次完成了±800千伏直流輸電工程的系統(tǒng)研究、成套設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì);確定了工程主接線、主設(shè)備型式、絕緣水平、無(wú)功配置等技術(shù)參數(shù)和方案,制定了特高壓直流輸電的功能規(guī)范和設(shè)備規(guī)范,首次編制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特高壓直流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在工程建設(shè)與設(shè)備研制中創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一。
通過(guò)示范工程的國(guó)產(chǎn)化建設(shè),我國(guó)輸變電制造骨干企業(yè)掌握了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特高壓直流輸電成套設(shè)備設(shè)計(jì)制造核心技術(shù),工藝裝備和綜合試驗(yàn)?zāi)芰S居世界先進(jìn)行列。
云廣線±800千伏特高壓直流輸電工程投運(yùn)3年多的業(yè)績(jī)表明,我國(guó)直流輸電成套設(shè)備的技術(shù)水平也已進(jìn)入世界領(lǐng)先行列。目前我國(guó)已成為世界上直流輸電電壓最高、線路最多、單條線路輸電量和直流輸電總量最大的國(guó)家。