我們?yōu)槭裁唇ㄔO(shè)電力高速公路

文 舒印彪

中國東中部地區(qū)是中國經(jīng)濟最發(fā)達(dá)的區(qū)域，用電負(fù)荷約占全國總用電量的70%，而這些電卻大多來自遙遠(yuǎn)的西部地區(qū)。我國將西部地區(qū)就地生產(chǎn)的煤電、風(fēng)電和水電等，通過“西電東送”工程，送往幾千里之外的東中部地區(qū)，滿足那里旺盛的用電需求。但是過去的超高壓輸電技術(shù)，輸電距離和輸電容量都難以滿足如今越來越大規(guī)模的電力輸送需求。那么，用什么辦法能讓這些電力安全高效地傳送到千里之外呢？那就需要特高壓。

特高壓是目前世界上最先進的輸電技術(shù)，如果把其他輸電線路比喻為鄉(xiāng)間小路，那么特高壓輸電線路就是電力高速公路。特高壓輸電是具有傳輸距離遠(yuǎn)、容量大、損耗低、占地少等優(yōu)勢的尖端技術(shù)。現(xiàn)在，中國是世界上首個，也是唯一一個成功掌握并實際運用特高壓這項尖端技術(shù)的國家。

我國為什么需要特高壓

我國為什么需要特高壓？我概括為8個字，就是國家需要、國情使然。所謂國家需要，就是我國經(jīng)濟持續(xù)增長對電力提出了大量的需求。電力是國民經(jīng)濟的先行官，電力的發(fā)展要與經(jīng)濟的發(fā)展保持同步，并適度超前。1978年，我國的全國用電量是2500億千瓦時，到了2011年我國的用電量達(dá)到了4.7萬億千瓦時，超過了美國，一直保持世界第一。到了2020年我國的用電量達(dá)到了7.5萬億千瓦時，這40多年增長了30倍。但是中國的人均用電量水平還是不高的，人均用電量剛剛超過5000度電，這與經(jīng)合組織國家相比，平均用電量只達(dá)到了他們的60%。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，特別是全社會電氣化水平的提高，我國的電力增長空間發(fā)展?jié)摿€是比較大的，因此可以說我們?nèi)栽诎胪尽?/p>

所謂國情使然，進入新世紀(jì)，我國經(jīng)濟對電力的需求更加旺盛，對發(fā)展特高壓提出了迫切的需求。從中華人民共和國成立以來到2000年我國的裝機是3.2億千瓦，但到了2010年，就達(dá)到了9.7億千瓦。這10年間，我國的裝機新增6.5億千瓦。在這個快速發(fā)展的過程中，有73%的新增裝機容量都是燃煤電站，有70%的新增煤電都布局在缺電十分嚴(yán)重的東中部地區(qū)。

我國能源資源以煤炭為主，煤炭儲量居世界第三位，油氣相對貧乏。我國水能資源較為豐富，水能蘊藏量居世界第一位，它的技術(shù)可開發(fā)量達(dá)到6.6億千瓦。我國風(fēng)能和太陽能十分豐富，開發(fā)潛力巨大。

我國的資源分布不平衡，主要的能源資源都在西部和西北部。我國80%以上的煤炭分布在西北、西部和北部等省區(qū)，待開發(fā)的水能資源80%都在我國的西南部。我國陸上風(fēng)能資源主要在“三北”，就是東北、華北和西北地區(qū)，同時我國的光伏在這里也有很好的開發(fā)條件，日照時間在3200小時以上的區(qū)域都在青藏高原、新疆和甘肅等地。但是這些地區(qū)經(jīng)濟總量小，用電需求、用電市場不大。我國的用電需求主要在中東部地區(qū)，70%的用電負(fù)荷都集中在中東部地區(qū)，能源開發(fā)的重心和用電需求的中心兩者之間距離1500～3000千米。這種能源資源與用電需求成逆向分布的基本國情，決定了我國需要實施遠(yuǎn)距離、大規(guī)模的西電東送。

我國電力需求還將持續(xù)增長。從國情出發(fā)，我們在全國范圍內(nèi)優(yōu)化能源資源配置成為必然，因此就需要發(fā)展遠(yuǎn)距離大容量、低損耗，占地省的特高壓輸電技術(shù)。

特高壓技術(shù)“特”在哪里

為了解決中國能源基地與用電中心相隔千里的難題，運用特高壓完成遠(yuǎn)距離大容量輸電，是必然選擇。而建設(shè)這樣先進的電網(wǎng)，實現(xiàn)能源互通，不僅僅是中國的發(fā)展需要，也是全球能源可持續(xù)發(fā)展的共識，從20世紀(jì)60年代開始，許多傳統(tǒng)的電力強國花費巨大精力投入特高壓技術(shù)研發(fā)，卻接連無功而返。

而對中國而言，研究特高壓更是難上加難，有太多需要從零破解的難題——崇山峻嶺、沙漠狂風(fēng)、電閃雷鳴，特高壓輸電線路不僅要面對我國復(fù)雜的地形，多變的氣候，甚至還要穿越生命禁區(qū)，在如此復(fù)雜的環(huán)境中實現(xiàn)特高壓的安全穩(wěn)定運行，無疑是一項挑戰(zhàn)極限的世界工程。從2004年至今，中國已經(jīng)建成投運了33項特高壓工程，線路總長達(dá)到5萬千米，它們成為中國城市工業(yè)發(fā)展，居民生活用電的主要來源，同時還帶動了中國裝備制造業(yè)的發(fā)展，與特高壓技術(shù)體系相關(guān)的方方面面，都實現(xiàn)了升級。特高壓不僅成為中國經(jīng)濟發(fā)展的電力輸送主動脈，也給世界上其他國家和地區(qū)，提供了可借鑒的電力輸送解決方案。

現(xiàn)在我國輸電容量達(dá)到了2億千瓦，特高壓輸電成為我國能源輸送的大動脈。一是在我國西部大開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。特高壓的投資到現(xiàn)在我們投了5150億元，這直接帶動西部的電源投資1.3萬億元，每年為西部拉動GDP2600億元，提供就業(yè)崗位65萬個，增加稅收約500億元。二是有力支撐了東中部的用電需求。特高壓輸電容量占東中部用電負(fù)荷的1/4，累計輸送電量達(dá)到了2萬億千瓦時，其中70%都是清潔能源，這樣就相當(dāng)于減少中東部發(fā)電用煤8.3億噸，可以減少二氧化碳排放17億噸，煙塵氮氧化物排放650萬噸。同時降低了用電成本，西電東送的電價到了東部，比東部的上網(wǎng)電價每度要便宜5分錢，這樣節(jié)省東中部的用電成本1000億元。三是優(yōu)化了我國能源結(jié)構(gòu)。依靠特高壓遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送的技術(shù)優(yōu)勢，促進了西南水電的開發(fā)，促進了三北地區(qū)新能源的開發(fā)。這為我國新能源的發(fā)展起到了很好的促進作用，我國的水電、風(fēng)電、太陽能裝機規(guī)模穩(wěn)居世界第一位?？稍偕茉吹陌l(fā)電裝機比重在2020年達(dá)到了43%，煤電占比首次在歷史上降到了50%以下，10年前煤電占比還是73%。四是顯著提升了我國電工領(lǐng)域裝備的制造水平，提升了電工裝備、產(chǎn)品的國際競爭力。特高壓裝備代表了電工裝備的最高水平，我國特高壓設(shè)備的研制，從設(shè)計、材料工藝、試驗技術(shù)到產(chǎn)品實現(xiàn)了自主化和國產(chǎn)化，實現(xiàn)了世界領(lǐng)先。同時進一步鞏固了我國電工領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈的安全和自主可控，一些材料和關(guān)鍵部件經(jīng)過多年的持續(xù)努力都實現(xiàn)了國產(chǎn)化的替代。五是我國的特高壓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。1906年成立的國際電工委員會（IEC），是世界上成立最早的國際性電工標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)。過去我國都是采用IEC的標(biāo)準(zhǔn)，都是其他國家制定的。我國的標(biāo)準(zhǔn)能夠成為國際標(biāo)準(zhǔn)，也很不容易，這也是我國對國際標(biāo)準(zhǔn)的一個貢獻。到現(xiàn)在為止，我們累計發(fā)布特高壓交流和特高壓直流國際標(biāo)準(zhǔn)18項，我國1000千伏交流特高壓成為國際標(biāo)準(zhǔn)電壓。

特高壓的未來發(fā)展前景

在輸電環(huán)節(jié)，特高壓輸電還要繼續(xù)發(fā)揮它的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)功能，支撐大規(guī)模新能源的并網(wǎng)和消納。大家知道，新能源有隨機性和季節(jié)性的特點，我國現(xiàn)在還沒有辦法控制風(fēng)電和光伏。我國地域遼闊，在新能源的發(fā)電上存在著區(qū)域性和季節(jié)性的差異。為了實現(xiàn)多能互補、區(qū)域互遞，需要一個強大的網(wǎng)絡(luò)平臺，特高壓將發(fā)揮這個作用。

在配電環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)要實現(xiàn)廣泛互聯(lián)、智能互動，將大量接入分布式能源和微電網(wǎng)，大量接入電動汽車等儲能設(shè)施。今后，我們的電動汽車會發(fā)展起來，電動汽車現(xiàn)在本身是一個儲能裝置，未來會成為一個移動儲能裝置。今后，電網(wǎng)可以向電動汽車充電，也可以反過來由電動汽車向電網(wǎng)送電。比如說你出國或者旅行，一段時間不在家，但是電動汽車在家里，用電低谷時候它充電到系統(tǒng)，高峰的時候，可以向系統(tǒng)賣電，能夠賺到錢。大量的儲能設(shè)施也將出現(xiàn)，這樣在配電網(wǎng)里邊就可以實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲的智能互動。

在用電環(huán)節(jié)，用戶將在新型電力系統(tǒng)當(dāng)中改變過去的角色。新能源的發(fā)展也不再僅是專業(yè)化大公司的獨有優(yōu)勢，我們的用戶可以在自己的建筑物上，比如農(nóng)村的屋頂上建設(shè)太陽能發(fā)電站。用戶既是電能的使用者，同時也可以是電能的生產(chǎn)者，人人使用電能，人人生產(chǎn)電能，這將成為電力系統(tǒng)里一個新的景象。

特高壓的創(chuàng)新實踐，使我國輸電技術(shù)實現(xiàn)了從長期跟隨到領(lǐng)先的歷史性跨越，為科技自立自強樹立了信心。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，我國的電力科技將不斷取得新的更大突破。特高壓將為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，為構(gòu)建人類命運共同體發(fā)揮重要作用。