自20世纪60年代末,苏、日、美、德、意等国开始研究特高压输电技术,苏联和日本还曾建设了特高压输电工程,但目前都处于降压运行的状态,且未能实现规模化应用,未能形成技术标准和规范。
特高压输电技术,在我国主要指±800千伏直流输电和1000千伏交流输电技术。
我国研制750千伏交流输电工程和±500千伏直流输电工程积累的设备制造、工程建设和运行经验,为特高压输变电设备的研制和使用打下了基础。在前期准备阶段,中国机械工业联合会会同国家电网公司和南方电网公司,对特高压技术进行了认真调查研究,针对国内特高压设备自主研制开发和部分引进国外先进技术的可行性、国产化所需要的生产和试验条件等,开展了深入的研究论证工作。调研分析认为,发展±800千伏直流、1000千伏交流输电技术,将使我国超高压输变电设备制造技术更加成熟,能实现交、直流输变电设备制造技术的优化升级,提高行业的国际竞争力,并可带动和提升装备制造业自主创新能力和整体技术水平。
2005年2月,国家明确将特高压输变电工程作为装备制造业技术提升和自主创新的试验示范工程,要求除部分关键技术可由外方提供支持外,其他技术应基本立足国内,实现自主研发和制造,并由国家发展和改革委员会安排了试验示范工程。
特高压输电工程论证工作起步后,进展顺利,仅花了几年时间做技术储备,国家即批准了首条1000千伏特高压交流输电试验示范工程和3条±800千伏特高压直流输电示范工程项目。
图7-18 西电集团研制的世界首台1000千伏24万千乏并联电抗器
2006年,经国家核准,我国开始建设1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程。工程包括三站二线,起自山西省长治市晋东南变电站,经河南省南阳市开关站,止于湖北省荆门变电站,线路全长640千米,2007年开工建设,2009年1月投入试运行。
作为±800千伏特高压直流输电示范工程的,是云南至广州的输电线路。它汇集云南小湾、金安桥等水电站的电力,经广西输送至广东,额定输电容量为500万千瓦。换流站送端在云南楚雄州禄丰县,受端在广州增城,输电距离为1373千米。2009年12月单极投运,2010年6月已全面建成,并投入运行。这是全球首个±800千伏特高压直流输电工程。
第二个±800千伏特高压直流输电工程,是向家坝至上海的输电工程,起点在四川复龙换流站,落点在上海奉贤换流站,额定输电容量为640万千瓦,途经四川、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏和上海八省市,全长1907千米。2010年7月已全面建成投运。
图7-19 晋东南1000千伏特高压变电站(www.xing528.com)
图7-20 天威集团研制的1000千伏、1000兆伏安变压器
四川锦屏至苏南的±800千伏特高压直流输电工程,是国家安排的第三个特高压直流输电工程。起点为四川西昌,落点为江苏苏州,额定输电容量为720万千瓦,全长2047千米,是世界上输电容量最大、输电距离最远的特高压直流输电工程,预计2012年双极投运。
无论是±800千伏特高压直流输电工程,还是1000千伏特高压交流输电工程,所需设备世界各国都没有制造经验,这对我国输变电制造业构成极大的挑战。西电集团、特变电工、天威集团、新东北电气(沈阳)高压开关有限公司、平高集团、桂林电力电容器公司、南通神马电力科技有限公司、南瑞继电保护技术公司、许继集团等国内骨干企业,都参与到了这一工程中,肩负起了自主开发的重任。
图7-21 特变电工研制的世界首台±800千伏直流换流变压器
经过不懈努力,特高压交流输电工程实现了全部由国内自主设计、成套、建设和运营,主要设备立足国内制造的目标,综合国产化比例达到90%。其中,1000千伏、1000兆伏安单体式电力变压器的研制属世界首次;单台高压并联电抗器额定容量为32万千乏,是世界同类产品中最大容量的设备。特高压直流输电工程中,除部分高端换流变压器和直流场设备外,其余主设备全部由国内制造,国产化率达70%以上,并创造了电压等级最高、输电容量最大、额定电流最大、输电距离最远、换流变压器单台容量最大、干式平波电抗器通流容量最大、接地极通流能力最大、首次使用电触发6英寸大功率晶闸管等多项世界第一。
这些工程的建设,使我国输变电制造骨干企业掌握了一批具有自主知识产权的核心技术,实现了自主创新的核心目标,提升了创新能力、设计制造水平和管理水平,推动了国内装备制造业的跨越式可持续发展。
随着中国特高压1000千伏交流、±800千伏直流输电工程建设的投运成功,国际大电网会议(CIGRE)的许多委员和专家都认为“中国的特高压技术代表了目前世界上输电技术的制高点”。2007年7月,在北京召开了特高压国际标准研讨会,有300多名输变电技术专家参加了会议,当中国专家介绍了我国研制特高压设备、建设特高压输电试验示范工程的情况后,国际电工委员会(IEC)主席吉斯先生认为:“特高压输电技术已经成熟,但是,就世界而言,目前尚没有形成统一的特高压标准,为了安全、有效地运用这种技术,需要编制特高压国际标准。”为此,会议形成了为推进特高压输电技术的发展而必须制定标准的共识。
2009年12月,中国国家标准化管理委员会批准1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流输变电工程为“国家重大工程标准化示范”,同时宣布基本形成了由7大类77项国家标准和行业标准构成的特高压交流技术标准体系框架,全面涵盖系统集成、工程设计、设备制造、施工安装、调试试验和运行维护等方面内容。这大大增强了我国在国际电工标准制定领域的话语权,确立了我国在特高压输电技术领域的国际领先地位。
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