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反对声无数,为何还要发展特高压?白手起家,如何逆袭世界第一?

在很多人眼里,高铁和5G是中国最闪亮的名片,她们既代表了我国交通和信息这两个基础产业所取得的巨大成就,也是我国技术创新的典范。

但我国特高压建设的成就和意义,并不输于高铁和5G,甚至从全球范围看,堪称独步天下,无一敌手。

并且相比高铁和5G,特高压的发展历程也十分坎坷,甚至在国内,反对声音一直非常大,所遇到的困难也非常多。而中国之前,没有一个国家在特高压方面取得产业性的成功,所以我们没有成功经验可以参照,可以说是真正的“摸着石头过河”。

但我们终究还是克服重重困难,在特高压领域取得了无与伦比的成就,并且让中国标准毫无争议的成为了世界标准。

那么中国特高压发展过程中,为何有众多的反对声音?中国的特高压,又是如何从一片空白到独步全球?今天我们就详细聊一聊。

进入21世纪后,随着中国经济快速发展,能源资源分布不平衡的问题日益凸显。

在我国西部、北部和西南部等地区,有着全国80%以上的煤炭、水能和太阳能等资源,但这些地区,由于经济不是很发达,人口密度也小,所以对能源的需求,包括对电力的需求并不大。

与之相比,我国东部沿海和中部地区,因为经济发展较快,对能源的需求占到了全国70%以上,但这些地方偏偏又十分缺少能源,包括电力,经常拉闸限电。

当然,这个现象不是2000年后才出现的,而是新中国成立以来就一直存在的问题。从五十年代起,中国就开始大力搞基建,全国各地都兴建水库电站,一为灌溉,二为发电,但对输变电方面却不够重视,结果导致中国发电量增长很快,但输变电能力却跟不上,东西部能源资源不平衡的情况也越来越严重。

改革开放之后,我国也开始重视这个问题,并在80年代引进了电压等级为500千伏的超高压输变电技术,在一定程度上缓解了资源能源和用电需求不匹配带来的矛盾。

但进入21世纪后,随着中国经济快速发展,500千伏的超高压输变电技术也变得不顶用了。

那时候,东部地区因为电力不够用,又缺少风能、水能和太阳能等清洁能源,只好大量建设火电厂,但是当地煤炭资源也缺乏,于是就去西部、北部购买煤炭,运回来进行发电。

这么一来,每年占用了大量铁路运力,发电成本非常高不说,东部地区的污染问题变得越来越严重,尤其由于大量烧煤炭,加重了空气污染,雾霾天变得越来越频繁。

与此同时,西部地区却完全是另外一种情况,因为大力发展水电、风电和太阳能,结果当地根本消化不了,又没有能力输送到东部地区,于是导致大量的“弃水”、“弃风”等现象。

比如在上世纪90年代,为了解决重庆和四川地区缺电的问题,我国在四川攀枝花境内雅砻江干流下游开工建设二滩水电站,计划在建成后,三分之二电量输送重庆,三分之一电量输送四川。

到了2000年,二滩水电站终于完工投产,并成为了我国当时最大的水电站。结果那时候,重庆已经变成直辖市,新的连接成渝地区的电网还没有建成,四川输往重庆的电量大大减少,同时除了二滩水电站外,四川地区还有多个水电站也都建成运营,导致当地电力由短缺变成了富余,电价也直线下降。

于是二滩水电站发出来的电,定价高了没人买,定价低了,多卖电就多亏钱。

而二滩水电站的建设资金,大部分都是从国内银行乃至世界银行贷款来的,所以偿债压力非常大。

当时发改委一位分管能源工作的领导还特意过去帮二滩水电站“卖电还债”,眼看四川当地都不要二滩水电站的电,他就去找电力部一位副部长帮忙,希望将二滩水电站的电力输送到外地去。

结果对方告诉它,一条500千伏的交流线路只能输送90多万千瓦的电力,这对于二滩水电站170亿千瓦时的平均发电量来说,无异于杯水车薪。

所以,把电卖往外地的计划也不可行,最终二滩水电站为了避免亏损越来越严重,只好减少发电量。

这就是著名的二滩水电站“弃水事件”。

这个事件,让越来越多人认识到超高压输变电技术的局限性,所以希望国家能发展特高压输变电技术。

所谓特高压,就是指1000千伏交流和正负800千伏直流以上的输电技术,它具有输送距离更远、容量更大、损耗更少等特点。

相比500千伏超高压,1000千伏特高压输送距离能提高1-4倍,输电电容提高4-6倍,损耗则减少60%-75%。并且建设特高压输电网,还能节省60%以上的土地资源。

然而,虽然特高压有这么多优势,但在国家电网公司正式提出要发展特高压后,发改委等有关部门召集专家进行论证时,却出现了大量反对的声音。

有人认为特高压不安全,会对人体造成伤害;还有人则认为特高压输电网容易在战争中遭受破坏,比如在科索沃战争中,美国频繁使用的石墨炸弹就会造成特高压大规模断电。

不过这些质疑声不算是最大的,并且还可以通过严格的科学计算和模拟计算来证伪,当时最大的反对声,还是认为以中国的实力,包括科技水平,是不可能把特高压搞成功的。

当时不少人都认为,中国的输变电技术在世界上,一直属于那种跟跑的角色,从低压到高压再到超高压,都落后西方国家很多,尤其超高压技术,更是比西方落后了整整二十年,而现在要搞特高压,那等于是一个孩子刚学会走路就想跑,实在有些不现实。

更关键的是,在特高压方面,连国外也没有成功的先例,要么处在研究的阶段,要么是因为技术或经济等原因,没有商业运营,甚至大多数国家都还没有进行研究。所以对中国来说,要搞特高压,几乎没有任何经验可以借鉴,也没有现成设备和技术可以引进,什么都要靠自己摸索,包括设备也要靠自己造。

所以很多人认为,特高压难度实在太大,以中国的能力根本搞不成。

还有人以美国举例,说美国曾经也想搞特高压,结果它研究出来的特高压变电器重达7000吨,根本无法运送,因此单单在变电器这个环节就被卡住了,最后不得不放弃。所以他们认为连科技最发达、国力最强大的美国都搞不成特高压,中国实力差美国那么多,怎么可能搞得了。

其实这种论调,归根到底还是属于一种“中国人不如西方人”的思维定式。在2000年初,这种思想在中国可谓泛滥,外国的月亮比中国圆,美国的空气比中国新鲜的论调甚嚣尘上,当时面对“如日中天”的美国,很多中国人都有一种既崇拜又自卑的心理。

在特高压方面,很多反对的人也都是这种心态。甚至哪怕后来中国建设的特高压输变电工程已经稳定运行多年,还有人不肯承认现实,沉浸在“自己不如人”的梦中,质疑中国特高压设备不可靠、电网不安全不经济等等。

所以可以想象,当时我国搞特高压的阻力有多大。

当时虽然是国家电网公司提出要建设特高压,但其实连它自己心里也没什么底。

在2005年,国家电网领导曾特意跑去日本和俄罗斯考察,因为那时候,在特高压方面,日本和俄罗斯算是走在最前面的,它们很早就开始搞特高压研究,尤其俄罗斯,在苏联时期就开始进行相关研究。

然而到了日本后,他们却发现,日本建设的那条特高压输变电线路,一直都是降压到500千伏在运行,所以所谓的特高压,实质上还是超高压。

至于俄罗斯的特高压输变电线路,虽然比日本要好一点,但也只是处于试验阶段,它的特高压设备又粗糙又笨重,还老出故障,完全不具备大规模推行和商用的价值。

当看到这些情况,国家电网领导的心都凉了一截,不免也怀疑中国是否能搞成特高压。

不过虽然阻力重重,但大多数人还是达成了共识,认为不能因为困难太大、挑战太多我们就不做,更不能因为国外没有我们就不做,因为特高压就是我们国家所需要的,关系着中国的国计民生和长远未来。

在2005年9月,晋东南-南阳-荆门1000千伏交流特高压试验示范工程可行性报告顺利通过国家审批。

2005年年底,国务院公布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,《纲要》中对特高压进行了正式定义,并且把特高压列为国家重点扶持的20项科技发展项目之一。

到了2009年,我国正式建成了晋东南-南阳-荆门1000千伏交流特高压输电工程,该工程以山西晋东南变电站为起点,跨越黄河,途经河南南阳开关站,终点为湖北荆门。这条线路全长654公里,最高运行电压1100千伏,是中国也是世界上第一条1000千伏特高压输电线路。

从此,中国电网进入了特高压时代,中国也开始一骑绝尘,领跑世界特高压电网建设。

当然,我们这里说起来很简单,似乎转眼间中国就搞成了特高压,但实际上,中国建设特高压,遇到了很多的困难和挑战,而也只有中国,才能在那么短的时间内搞成功。

建设特高压,最基本的要过两个关,一个是技术关,一个是设备关。

因为没有技术可以借鉴和参照,那我们就自己研究。自2004年以来,在国家组织下,几十家科研机构和高校,投入大量人力物力,参与了特高压的技术研发,先后攻克了数百项关键技术,也解决了很多世界级难题。

同样的,没有设备可以引进,我们就自己研制。十几年来,在国家组织下,我们有近千家设备制造企业和建设单位,几十万人参与了特高压的设备研制、工程建设和调试运行,为我国建成特高压输变电网立下了汗马功劳。

所以从某种程度上说,为了建设特高压,我们同样是举国之力。中国特高压建设的成功,是无数人的血汗结晶。

除此之外,特高压的成功,也离不开我国科研技术人员的大胆创新。或许正是因为前面没有什么可以参照和借鉴的,所以我们建设特高压,反而没有太多思想上的禁锢,因而做出了许多创新。

比如变电器,是特高压建设的关键设备,像我们前面说过,美国研制的特高压变电器重达7000吨,无法进行运输和安装,是导致美国放弃特高压的原因之一。

美国研制的特高压变电器之所以会这么重,主要在于美国仍采用陶瓷作为绝缘材料制造变电器。可在特高压情况下,连陶瓷也变得不绝缘了,就算美国使用了强化版的陶瓷,但制造出来的特高压变电器也重达7000吨,根本无法运输。

而中国在研制特高压变电器时,就放弃了以陶瓷做绝缘材料的传统思路,而是研制出了一种特殊的绝缘纸来代替陶瓷,使得变压器的重量和体积都得以大大减小。

不过就算这样,我国研制出来的特高压变电器也重达500吨,而且这东西还不能拆分,得整体运输到目的地进行安装。

这就轮到我们的国产模块化平板运输车上场了,这种运输车由多个可以自由组合的小型运输车组成,每个小型运输车有自己的制动和方向控制系统。而我国研制出的世界最大的模块化运输车,由上百辆小型运输车组成,载重量能达到几千吨,所以运一个500吨的特高压变电器自然也没什么问题。

除了这个,我国在特高压建设方面的创新,还不得不提当年晶闸管的“5英寸和6英寸之争”。

晶闸管也是特高压输变电网的关键设备,它决定了特高压直流的输电能力,因而被称为特高压直流输电的“CPU”。

在当时,晶闸管有5英寸和6英寸两个方案。大多数人认为,5英寸晶闸管技术已经十分成熟,并且在我国国内就能够生产,而6英寸的晶闸管在国内外都还没有研制成功,更没有应用的实例,要靠我们国内自主研发,不但费时费力,还不一定能够成功。

但国家电网公司还是力排众议,决定采用6英寸方案,最终在多方努力下,我国也成功研制出了6英寸晶闸管。而6英寸晶闸管,将通流能力从5英寸晶闸管的3000安培,提高到6000安培以上,采用6英寸晶闸管的特高压直流线路,其输电容量也比采用5英寸晶闸管提高一倍以上。

截止2020年底,我国已经建成30条特高压输变电线路,其中16条是直流特高压,14条是交流特高压,这些特高压线路总长度将近4万公里,能够绕地球赤道一圈。

并且根据规划,在十四五期间,我国还将新建38条特高压线路,包括24条交流特高压和14条直流特高压,线路总长约3万公里。

在特高压建设全面展开的同时,我国也已经制定了全球首个具有完全自主知识产权的特高压技术标准体系,形成了特高压交直流工程的全套技术标准和规范。

这个标准,也是现在的世界标准,因为全世界就只有中国建成了特高压输变电网。

特高压的建设,不但促进了我国风电、水电和太阳能的发展,推动了我国的电力革命,也实现了我国能源电力发展方式的重大转变。

在未来,随着我国特高压建设全面展开,将加快构建我国乃至全球能源互联网,促进“能源、交通、信息”三大领域的融合发展,助力实现我国的碳达峰、碳中和目标,推动人类社会可持续发展。

好啦,今天就聊到这里,我们下期不见不散,祝福大家。

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