刊登日期 : 2021-11-26
改革開放以來，中國發展勢頭強勁，現已躋身世界高科技領域的第一梯隊！除了基建、高鐵和航空航天等領域異軍突起之外，中國在電力輸送領域的「特高壓輸電技術」更是獨步全球！「特高壓輸電技術」就好比是輸電領域的「5G」，可以實現大容量、長距離的快速輸電，解決了偏僻地區居民用電、缺電、少電的問題，其中的「昆柳龍直流工程」更是橫跨了近1,500公里，實現直接從中國西南部的烏東德水電站送電到廣東、廣西的壯舉。
掌握「特高壓輸電」尖端技術 解決偏遠地區缺電問題
「特高壓輸電技術」代表了國際高壓輸電的最高水平，好比是電工領域的5G技術，是電力輸送的超快高速公路，具體是指交流1,000千伏和直流800千伏以上電壓等級的輸電技術。此技術相比於從前較低電壓的輸電技術，最大的特點是能夠實現長途高效輸電，尤其對於幅員廣闊的中國而言，更是需要這種技術來完成電力配送。
20世紀60至90年代，蘇聯、美國、日本、意大利等國家曾開展過特高壓輸電試驗研究，但因為遠距離、大容量的輸電需求不明顯，最終並沒有形成成熟適用的技術和設備，也沒有現成的捷徑可供中國電力業界參考和借鑒。面對巨大創新壓力和挑戰，中國國家電網公司組織國內科研、設計、製造、高校等100餘家單位，進行產學研的聯合攻關和自主創新，終在特高壓理論創新、技術攻關、工程實踐等方面取得了全面突破，在世界上率先掌握了特高壓大容量輸電系統集成、大電網運行控制等技術，建立了完整的特高壓輸電技術標準體系，使中國成為世界上第一個、亦是唯一一個成功掌握並能實際運用「特高壓輸電」這項尖端技術的國家，實現了「中國創造」和「中國引領」。
依靠着強大的「特高壓輸電技術」，中國近年已然徹底解決了偏遠地區居民用電、缺電、少電的問題。相比於常規高壓輸電技術，採用「特高壓輸電技術」主要有以下幾項優勢，其一是可以滿足大規模、遠距離、高效率電力輸送要求。中國能源資源與負荷中心逆向分布的特徵明顯，能源資源大部分集中在西部、北部地區，負荷中心集中在中東部、東南部地區。由於大型能源基地與負荷中心的距離往往可達1,000至3,000公里，因此需要大力發展具有輸送容量大、距離遠、效率高等特點的「特高壓輸電技術」。
其二是有利於改善環境質量，採用特高壓輸電，可以推動清潔能源的集約化開發和高效利用，將中國西南地區的水電、西北和北部地區的風電、太陽能發電等清潔電能大規模、遠距離輸送至東中部、東南部負荷中心，實現「電從遠方來、來的是清潔電」，從而減少化石能源的消耗和污染物的排放，具有極高的環境效益。其
三是有利於提高電網運行的安全性，采用「強交強直」的特高壓交直流混合電網輸電，可以大大降低直流系統故障情況下500kV電網潮流轉移能力不足、無功電壓支撐弱等問題，降低電網大面積停電風險，並可為下一級電網逐步分層分區運行創造條件，解決短路電流超限等限制電網發展的問題，提高電網運行的靈活性和可靠性。
其四是有利於提高社會綜合效益。相對於高壓、超高壓輸電，採用特高壓輸電能夠大量節省輸電走廊，顯著提高單位走廊寬度的輸送內容，節約寶貴的土地資源，提高土地資源的整體利用效率。
「特高壓輸電技術」落地應用 建「昆柳龍直流工程」創第一
「特高壓輸電技術」自落地應用以來，在運在建的特高壓工程線路長度達到了4.1萬公里，變電(換流)容量超過4.4億千伏安(千瓦)，累計送電超過1.8萬億千瓦時。加上南方電網公司建成投運的4條±800千伏特高壓直流工程，中國已有最少30項在運的特高壓工程，輸電線路長度足繞地球赤道一周有餘。
而在中國芸芸特高壓工程中，2020年12月27日建成投產的烏東德水電站送電廣東、廣西特高壓多端柔性直流示範工程（亦稱「昆柳龍直流工程」），可謂是一個顛覆性的輸電工程。「昆柳龍直流工程」創造了19項「世界第一」，當中包括世界上第一個±800千伏特高壓柔性直流輸電工程、世界單站容量最大的換流站、世界首次具備架空線路故障自清除及再啟動能力等。
據悉，此前世界主流的輸電模式都是「直流送電、交流組網」，常規直流主要用於點對點、遠距離、大容量的電源外送，並不能組網；而交流輸電則可以滿足常規電源送出和電網互聯的需求，而且成本亦較低。然而，這一基本模式卻面臨着一個「原理性障礙」，亦即是所謂的「多直流饋入」問題。據南方電網公司首席技術專家、南方電網科研院董事長饒宏的介紹指，大流量的常規直流匯入電網，就像是一條大河流入水庫，一旦常規直流線路「閉鎖」，河水就會突然截停，導致水庫缺水。
面對着傳統輸電的「多直流饋入」問題，「昆柳龍直流工程」的柔性直流就改變了這一切。柔性直流對電壓、頻率的控制更加靈活，就像一個完全可控的水泵，能夠精準控制水流的方向、速度和流量，使水庫水位更加平穩，河水被截停的幾率也大幅下降。
在當今世上，「昆柳龍工程」首次採用特高壓多端混合直流系統，送端雲南昆北是常規直流，廣西柳北、廣東龍門兩個受端則是柔性直流。要實現將西部水電送至廣東、廣西這種遠距離、大容量的輸電，最經濟高效的方法就是利用特高壓直流，同時配合柔性直流的應用，就能使電力的調控更加靈活，還能在關鍵時刻支持系統安全穩定地運行。柔性直流作為一種新技術，以往工程最高電壓為500千伏，送電量、送電效率還不夠高，但「昆柳龍工程」將之突破提升至800千伏，送電量也達到了全球最高的800萬千瓦，這對於日後遠距離、大容量的送電工程建設和「特高壓輸電技術」的應用都起到指標性的作用。
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