高榮偉
2018年1月8日,國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行,中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員李立浧作為第一完成人研究的“特高壓±800kV直流輸電工程”項目,榮獲2017年國家科技進步獎特等獎。
據了解,作為著名的直流輸電專家,李立浧帶領團隊研究的特高壓±800kV直流輸電技術,是解決我國能源與電力負荷逆向分布問題、實施國家“西電東送”戰略的核心技術。與此同時,該項技術為全球能源互聯提供了中國方案。
從清華走出的電網專家
李立浧,1941年出生于江蘇建湖縣上岡鎮,1955年進入鹽城中學讀書。1961年李立浧參加高考,順利考入了清華電機系,“數學考了滿分”。作為老家建湖岡東公社第一個考上清華的學生,李立浧在家鄉引起巨大的轟動。
1968年7月,李立浧走出學習和生活了7年的清華大學校園,懷著“服從國家安排,到祖國最需要的地方去”的豪情,他踏上去蘭州的列車,開始了16年的西北之旅。
李立浧被分配到水利電力部西北電力建設局送變電工程公司工作。當他離開這片土地的時候,這里留給他的記憶,不僅僅是艱苦的條件,更有精神、技術和體魄的磨煉。白天,他與隊友們風里來,雨里去,常年奔波在大西北茫茫的高原上;夜晚,他坐在煤油燈下看書,厚厚的電力專著,陪他渡過了無數個不眠之夜。他的近視度數漸漸達到了2000度,但這更促使他努力投身電力這一給人帶來無限光明的事業之中去。
“有一次330kV的施工,是我國第一次雙分裂導線施工,由于缺乏相關知識,一個月都沒能架成一檔線。”此情此景,令李立浧下決心利用所學知識,解決施工中碰到的難題。他想到了材料力學柔索理論中的懸鏈線方程。經過反復計算,李立浧終于找到了最佳答案。李立浧的巧妙設計,極大提高了工作效率,5天就架好一檔線。
后來,他逐步負責起公司的技術工作,成為公司的總工程師、副總經理,帶領送變電公司參加我國第一個交流500kV輸變電工程建設的全國大會戰,取得了驕人的成績。其后,李立浧又被調到武漢籌備建設我國第一個±500kV直流輸電工程——葛洲壩—上海直流輸電工程。湖北工作8年后,他又來到珠江邊的廣州,籌備建設我國第二個±500kV直流輸電工程——天生橋—廣東直流輸電工程。
“我的電力生涯,就是從黃河流域到長江流域,再轉戰珠江流域”。多年后,李立浧自豪地說。
長期的工程實踐中,李立浧不斷攻克一個又一個難關、填補一項又一項空白。雖然電網建設中不乏創新之舉,但“葛上”“天廣”等工程的直流設備技術規范均是聘請外國咨詢公司編制,耗資數百萬美元,李立浧一直對此心有不甘。他認為,中國直流輸電工程的設備技術規范,應該由中國人自己編制,要自己想辦法解決問題。
拿下“葛上”“天廣”工程的直流設備技術規范編制難題,在他的心中涌動。經過多年努力,李立浧主持編制的 “貴廣”直流工程設備技術規范,不僅結束了請國外咨詢公司編制技術規范的歷史,而且為我國直流輸電工程提供了技術范本。
李立浧是我國電網建設的參與者和見證者。半個世紀的科研和實踐過程中,李立浧院士創造了中國電網建設的許多個第一:他先后參加和組織建設了我國第一條330kV交流輸電工程、第一條500kV交流輸電工程、第一條±500kV直流輸電工程等。李立浧是我國直流輸電工程主要開拓者之一。在中國電力工程界,李立浧被譽為中國“直流輸電第一人”。
2007年的院士評審中,李立浧在480多名候選人中脫穎而出,成為我國電力企業十年來的第一位中國工程院院士。
參與世界首個特高壓直流輸電工程
我國幅員遼闊,能源資源總體來看比較豐富,但資源與電力負荷分布卻極不均衡。負荷主要在長三角、珠三角等東部發達地區,而能源資源主要在西部和中部。
擺在科學家面前的難題是:“西電東送”的輸電距離由此前的1000公里延伸至2000公里及以上。數據顯示,當輸電距離大于800公里時,采用直流輸電更加經濟。如果采用原有的±500kV直流輸電技術,每回輸送300萬千瓦電量,需要至少13回,且占地大、損耗高,極不經濟。相比之下,我國在世界上首次提出大容量、低損耗的特高壓±800kV直流輸電技術,每回輸送容量可達500萬—1000萬千瓦,輸電距離超過2000公里,技術經濟優勢十分突出。
發展特高壓直流輸電技術成為必然選擇。從±500KV提高到±800KV,電壓等級提高1.6倍,國外沒有做過,要不要上,成為爭議的焦點之一。這個時候,“從技術到設備研發都遇到了不少質疑的聲音。”
李立浧強調,該項技術創新性極強、難度極大。由于屬世界首創,國內外沒有經驗可資借鑒,尤其是面臨“特高壓、大電流下的絕緣物理特性,電磁環境,設備研制,系統控制等四大挑戰和難題。”以外絕緣技術為例,“目前在電網輸電線路絕緣材質中,鋼化玻璃、瓷質是主流材質,“而云廣特高壓跨越滇、桂、粵三省,線路面臨重污穢、高海拔、重覆冰等復雜環境,常規的絕緣材料無法滿足特高壓直流的安全運行要求”。
“不能因為國外沒有,我們就不能搞、不敢搞。”李立浧說。為了突破材料瓶頸,他帶領團隊,結合自身數十年在直流工程建設運行的經驗,提出以硅橡膠復合絕緣材料替代傳統陶瓷絕緣材料的方案,并在短短半個月內拿出了試驗樣品,解決了特高壓輸電的外絕緣難題。
在李立浧的帶動下,國家電網公司、南方電網公司聯合科研、高校、設備制造等160多家單位、上萬名科研人員協同攻關,攻克了設備研制、系統控制等一系列世界級難題。項目完成關鍵技術研究141項,創造了37項世界第一,在世界首次研發了13大類73種主要電氣設備。“從引進到消化吸收,再到創新引領,中國在特高壓領域已完全擺脫了西方的技術封鎖,掌握了話語權。”李立浧表示。
據了解,特高壓±800kV直流輸電技術,是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠、技術水平最先進的輸電技術。
一張“中國創造”和“中國引領”的金色名片
在李立浧主持下,從2004年開始,特高壓±800kV直流輸電工程開始建設。
經過6年的努力,2010年,我國成功建成世界上首批技術領先的云南-廣東、向家壩-上海特高壓±800kV直流示范工程。投運7年多來,運行的穩定性和可靠性“甚至超過當初一切依賴進口的500kV輸電線路”。
目前,特高壓已經成為“中國創造”和“中國引領”的金色名片。特高壓工程的投用不僅解決了國內的電力輸送問題,更推動我國能源領域高新技術強勢“走出去”。2014年和2015年,國家電網公司先后成功中標巴西美麗山一期、二期特高壓±800kV直流輸電工程,實現了中國技術、標準、裝備、工程總承包和運行管理全產業鏈、全價值鏈輸出。據悉,與我國能源分布相似,巴西地域遼闊,80%用電負荷集中在東南部發達地區,而發電資源則集中分布在北部亞馬遜河流域,供需分布極不平衡。在李立浧看來,特高壓直流輸電為全球能源互聯提供了中國方案。
作為連接我國能源基地與負荷中心的“電力動脈”,特高壓±800kV直流輸電工程,目前最大容量已經達到1000萬千瓦級,一天24小時可以輸送2.4億度電,相當于1200輛100噸卡車送的煤,通過電網瞬時完成。據媒體描述:“來自甘肅的風電、太陽能發電等清潔能源,可瞬間送至湖南湘潭換流站,耗時僅0.008秒……”這是特高壓±800kV直流輸電技術最近成功應用于酒泉至湖南±800kV特高壓直流輸電工程時的場景。
“這真是人類歷史上最偉大的‘搬運!”“這將極大解決我國東西能源資源分布不均的問題,其技術的提升,就如同從‘綠皮火車提速至‘復興號高鐵那樣,大大提高了送電效率。”“從頭到尾”全程參與項目研發、組織的國網公司副總經理劉澤洪這樣形容。
國家電網公司董事長舒印彪指出:“沒有特高壓之前,我們都是哪里用電就在哪里建電廠,造成了煤電油運緊張:受巨量電煤所累,鐵路車皮緊張;高速公路上超載大貨車排成長龍,呈現獨特的中國式汽車運煤現象。這一不經濟,二不安全,三帶來大量污染,東部地區環境承載力幾至極限。”所以,能否變輸煤為輸電,用西部風電、水電、太陽能光伏等新能源,以及煤炭坑口高效集約開放,“打捆”輸送到東中部,“是擺在我們能源人面前的重大戰略課題”。特高壓變輸煤為輸電,有效解決能源大范圍平衡問題。
鑒于李立浧團隊取得的驕人業績,2017年,國家科學技術進步獎特等獎授予“特高壓±800kV直流輸電工程”,以表彰這項工程技術對國家重大戰略需求所做出的貢獻。據了解,作為著名的直流輸電專家,李立浧帶領團隊研究的特高壓±800kV直流輸電技術,是解決我國能源與電力負荷逆向分布問題、實施國家“西電東送”戰略的核心技術。
成功秘訣:把從事的事做到極致
“剛參加工作時,我是從一線電力工地的工人、技術員做起的。做過輸變電建設的送電工,還干過挖坑、立電桿、架線等基本作業。”雖然這些一線工作不涉及深奧的電力技術知識,但他認真對待,在下工地的第一天,李立浧就爬上電線桿開始作業。
“我向一線工人學習,學到了很多實踐經驗,這些對我日后的工作都有很大幫助。”不管是負責某一項技術工作,還是擔任總工程師,李立浧都非常仔細的把每一件事情做好。在一次演講時,面對莘莘學子,李立浧動情地說,無論從事什么專業,“都要把本身的事做好,把從事的事做到極致就是專家”。
談及成功的原因,李立浧院士謙遜地說,“主要歸結為堅持的力量,工作幾十年沒有離開過主題。我相信,生活對于執著的人總是有豐厚的回報的。”由于李立浧的“堅持”,自參加工作以來,李立浧獲得了無數的表彰與榮譽。
“李立浧院士為特高壓的貢獻,體現了我國電力工程技術人員追求科學和科技報國的精神。”舒印彪說。事實上,與特高壓工程相關的項目并不是首次獲得國家層面的殊榮,在此之前,李立浧早已榮譽等身,先后榮獲部級科技進步獎5項,授權專利4項。由李立浧牽頭的“高壓直流輸電工程成套設計自主化技術開發與工程實踐”、“惡劣環境中電氣外絕緣放電特性及其在電網中的工程應用”先后獲得過國家科技進步獎的一、二等獎。
面對榮譽,年過七旬的李立浧心態平和。“對我而言,榮譽不重要。我只希望能在有生之年,盡可能為國家多做些事,為實現電力支持人民的美好生活、支持中國夢的實現做出自己的貢獻。”
(作者單位:河南省社旗縣縣委黨校)