領(lǐng)先全球的特高壓直流輸電

江蘇省如皋市東陳鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué) 何建春

我們知道，輸電導(dǎo)線是有電阻的，因此電流通過導(dǎo)線會(huì)發(fā)熱，這是電流熱效應(yīng)所帶來的不可回避的現(xiàn)象。但是這個(gè)發(fā)熱過程是要耗電的，而且我們的輸電導(dǎo)線并不需要這份“熱情”，那怎么辦？想辦法減少這部分發(fā)熱量唄！科學(xué)家們?cè)缫褟睦碚撋险业搅朔椒ǎ蔷褪巧咻旊娋€路上的電壓。

高壓直流輸電的意義

人類生產(chǎn)出直流電的時(shí)間遠(yuǎn)早于交流電，因此直流電是人類最早系統(tǒng)性利用的電能形式。時(shí)至今日，大家日常所見的手機(jī)、電腦、高鐵均以直流供電。在規(guī)模化生產(chǎn)直流電的初期，適用于高壓直流輸電的設(shè)備或技術(shù)還未成熟，而交流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離傳輸上損耗低于直流電，所以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，甚至是現(xiàn)在，交流輸電發(fā)揮著主導(dǎo)地位。隨著大功率電力電子器件的成熟和相關(guān)直流輸電技術(shù)的進(jìn)步，高壓直流輸電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)日漸明顯，特別適合處理我國(guó)“發(fā)電廠與用戶距離遙遠(yuǎn)”的能源需求現(xiàn)狀。

我國(guó)約有80%的能源資源分布在西部與北部，而近70%的電力用戶則集中在中部和東部。這要求我國(guó)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離和大規(guī)模電能輸送，將西南水電、西北風(fēng)電和火電保質(zhì)保量地送往華北、華中、華東和南方負(fù)荷中心，促成“西電東送”和“北電南送”的電能傳輸格局。

我國(guó)的高壓直流輸電技術(shù)的成就

高壓直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)日益突出，我國(guó)電力專家們經(jīng)過一次次科研攻關(guān)才取得了令世界矚目的成就：1989 年，我國(guó)首個(gè)高壓直流輸電工程——±500 千伏葛洲壩至上海直流工程投運(yùn)，輸電距離1046 千米，最大傳輸功率達(dá)1 200 兆瓦；2009 年，世界首個(gè)特高壓直流輸電工程——±800 千伏云南至廣東直流工程投運(yùn)，標(biāo)志著世界進(jìn)入特高壓直流時(shí)代；2014 年，世界容量最大的特高壓直流輸電工程——±800 千伏哈密至鄭州直流工程投運(yùn)，容量達(dá)800 萬千瓦，標(biāo)志著特高壓直流輸電達(dá)到了一個(gè)新的高度；2016 年，云南魯西背靠背直流工程投運(yùn)，百萬千瓦柔性直流單元的電壓和容量均處于世界最高水平。

在舉國(guó)上下喜迎新中國(guó)成立70 周年之際，國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)的全球最牛的輸電線路正式投入運(yùn)行！請(qǐng)記住它的名字：準(zhǔn)東至皖南±1 100 千伏特高壓直流輸電工程。請(qǐng)記住它服務(wù)的范圍：起于新疆昌吉州昌吉換流站，止于安徽宣城市古泉換流站，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽六個(gè)省區(qū)，是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸電距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的直流輸電工程。

最牛電線，到底有多牛？這不是普通的電線，它的強(qiáng)大你絕對(duì)想象不到！它擁有多項(xiàng)世界冠軍頭銜，每一項(xiàng)都非常強(qiáng)悍。

這是世界上最長(zhǎng)的電線！它全長(zhǎng)3 324千米，大約12 根這樣的電線就能繞地球赤道一周，可以擔(dān)當(dāng)跨國(guó)輸電、甚至跨洲輸電的重任。

這是世界上電壓等級(jí)最高的電線！它承載的電壓是1 100 千伏，是普通居民用電電壓220 伏的5 000 倍。

這是世界上輸電容量最大的電線！它的輸送容量是1 200 萬千瓦，可以同時(shí)點(diǎn)亮4 億盞30 瓦的電燈；可以滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的華東地區(qū)5 000 萬家庭的用電需求；可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)1 200 列高鐵列車全速運(yùn)行；輸送1 億度電僅需8 小時(shí)20 分鐘；每10 小時(shí)輸送的電量即可為我國(guó)所有電動(dòng)汽車充滿電；每年可送電600 億度～850 億度，超過上海全年用電量的一半！

之前國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)建成了10 條±800 千伏特高壓直流輸電線路，這次為什么要把電壓升級(jí)到±1 100 千伏呢？當(dāng)輸送電力距離提升到3 000 千米及以上時(shí)，必須采用±1 100 千伏的輸電技術(shù)。±1 100 千伏輸電技術(shù)經(jīng)濟(jì)輸送距離可達(dá)5 000 千米，可以縱貫我國(guó)東部和西部。這條特高壓輸電線路的起點(diǎn)和落點(diǎn)間的距離已經(jīng)超過3 000千米。于是，世界最牛電線應(yīng)運(yùn)而生。

為什么要建設(shè)這么一條電線？因?yàn)樗哂酗@著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益。它對(duì)于促進(jìn)新疆能源基地開發(fā)，保障華東地區(qū)電力可靠供應(yīng)，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)新疆跨越式發(fā)展和長(zhǎng)治久安，落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃等具有十分重要的意義，是當(dāng)之無愧的“大國(guó)重器”。工程投運(yùn)后，具備年送電600 億千瓦時(shí)～850 億千瓦時(shí)的能力，將有力促進(jìn)長(zhǎng)三角區(qū)域大氣污染防治目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)——可以使我國(guó)經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)華東地區(qū)每年減少燃煤約3 800 萬噸，減少排放二氧化碳7 000 萬噸、二氧化硫70 萬噸！對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)國(guó)際社會(huì)做出的碳排放莊嚴(yán)承諾具有重要的意義！

走向世界的我國(guó)高壓直流輸電技術(shù)

目前，中國(guó)直流輸電技術(shù)電壓等級(jí)最高、規(guī)模最大。在過去二十年中，雖然中國(guó)周邊國(guó)家和地區(qū)的大面積停電事故頻發(fā)，但無一起發(fā)生在中國(guó)電網(wǎng)。我國(guó)電網(wǎng)安全運(yùn)行水平已達(dá)世界領(lǐng)先水平，同時(shí)也為世界造福。

直流輸電保留送、受兩端電網(wǎng)的相對(duì)獨(dú)立性，適用于大規(guī)模跨國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)。建設(shè)跨國(guó)直流輸電系統(tǒng)，可以滿足國(guó)家之間大容量、遠(yuǎn)距離輸電或功率交換需求，提高電網(wǎng)互濟(jì)能力和安全可靠性。以中國(guó)南方電網(wǎng)為例，其立足自身獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，正在積極利用先進(jìn)的直流輸電等技術(shù)，推動(dòng)實(shí)施我國(guó)與越南、緬甸、老撾、泰國(guó)等周邊國(guó)家的電網(wǎng)互聯(lián)互通項(xiàng)目，逐步構(gòu)建瀾湄國(guó)家、孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊、東盟國(guó)家以及南亞互聯(lián)電網(wǎng)，進(jìn)而形成開放包容、普惠共享的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)。

當(dāng)然，在特高壓輸電的道路上，沒有句號(hào)，只有逗號(hào)！我們的電氣科學(xué)家們正在與全世界的同行們一起奮勇前進(jìn)。