從拉閘限電到世界標準，這項技術打通電力“高速鐵路”

從一窮二白拉閘限電到24小時燈火通明，這項技術打通電力“高速鐵路”，具有自主知識產權，讓中國標準和世界標準劃上等號。

撰文/記者 趙天宇 編輯/劉昭

新媒體編輯/房永珍

審核專家

馬靜（華北電力大學電氣與電子工程學院教授、博士生導師，中國電工技術學會青年工作委員會副主任）

能源是經濟發展的基石。在過去的十年里，我國能源自主保障能力顯著提升，建成了全球最大的清潔發電體系，能源結構不斷優化，有力地保障了國民經濟的穩定運行。

近年來，中國在電氣工程、電力技術領域逐步發展壯大，經過六十多年的發展，如今中國擁有了全世界最強大的電力工業體系：2021年全國發電裝機容量約23.8億千瓦，穩居世界第一；以央企國家電網為例，目前擁有專利數超2萬件，排名世界第三；僅儲能電池方面的專利數就占到全球的67.56%；同時我國也是世界最大的電力輸出國。

尤其是在世界上最先進的輸電技術——特高壓輸電技術領域，我國已經掌握了具有自主知識產權的特高壓輸電技術，是領先世界的重大自主創新成果，牽頭制定了國際范圍內公用的特高壓輸電線路標準，讓中國標準和世界標準劃上等號。

什么是特高壓輸電

在我國電網運行系統中，電壓分為輸電和配電兩個系統，輸電系統是以輸送電源至同級或下級變電站為目的，一般電壓等級較高。配電系統是以輸送電源至配電負載為目的，一般電壓等級不超過110kV。

簡單來說，從發電廠到升壓變電站、輸電網的是輸電系統；從降壓變電站到配電網再到電視、空調等用電設備的是配電系統。

根據歐姆定律可知，電流在傳輸過程中會出現損耗。距離、材料都是導致損耗的重要原因，尤其是傳輸距離，越遠損耗就越大，降低輸電損耗的辦法之一就是提高輸電電壓，因此有了高壓電的概念。

在我國，高壓電網指的是220kV電網。在高壓電基礎上發展起來的超高壓，可以達到500kV。但即便如此，超高壓直流輸電技術，仍然不足以應對上千公里的長距離輸電，電流損耗甚至可以達到20%或更多。

繼續提高直流輸電的電壓，傳統絕緣材料無法承受，會導致電網系統發生故障，增加火災等事故的風險，這就需要特高壓直流輸電技術支持。

特高壓技術，指交流1000kV和直流±800kV電壓等級的輸電技術。該技術最大的特點是能夠實現長途高效輸電，尤其對于國土廣闊、人口眾多或者區域資源分布不均的國家來說，更如“雪中送炭”一般，也被稱為“電工領域5G網”“電力系統高速鐵路”。

國家電網公司提供的數據顯示，一回路特高壓直流電網可以送600萬千瓦電量，相當于現有500kV直流電網的5-6倍，送電距離也是后者的2到3倍，且能節省60%的土地資源。

▲特高壓輸電示意圖（圖片來源/華爾街見聞）

從白手起家到自力更生

事實上，中國發展特高壓輸電也是“無奈之舉”，因為中國的基本國情，決定了電力生產和消耗在地域分布上的極不平衡。

全國三分之二的煤炭資源都集中在陜西、山西和內蒙古三省區，80%的水電資源集中在西南地區，光伏、風能資源則主要集中在西北、內蒙古等地。但人口最密集、用電需求最高的卻是中東部的16個省，這就導致長距離輸電需求量很大。電力技術不僅是科學問題，更是我國能源安全的重要保障。

與橋梁、土木等“傳統優勢”領域不同，在輸電技術上，中國沒有太多技術儲備，基本屬于白手起家。所以直到改革開放初期，因為供電不足，各地拉閘限電的情況還較為普遍。

為了解決電能供應問題，20世紀80年代，我國從西方引進了電壓等級為500kV的輸變電技術（此前多數地區是220kV普通輸電）?？呻S著經濟社會的快速發展，500kV的輸電技術也遇到了供求天花板，需要繼續提升輸電功率，向特高壓領域進軍。

在能源領域，特高壓輸電一直是世界級難題，很多國家都開展過特高壓研究試驗、設備研制和工程嘗試，但受制于政治、經濟、技術等因素，最終都以失敗告終。

從2000年開始，相關部門先后組織幾十家科研機構和高校、幾百家設備制造企業，形成了幾千套方案，共幾十萬人參與，在國際上“無標準、無經驗、無設備”的情況下，攻克了特高壓輸電技術諸多世界級難題。

我國自主研制的±800kV特高壓直流換流變壓器，創造了世界單體容量最大、技術難度最高、產出時間最短的世界紀錄。

我國改進技術研發的特高壓節能導線導電率，從61.0%IACS（導電率，是表示物質傳輸電流能力強弱的一種測量值）提高到63.5%IACS，極大降低了特高壓輸電過程中的損耗，每年可降低電力輸送損耗幾十億度。

這些科技創新成果，離不開國家有關部門的重視，更離不開無數科研工作者埋頭苦干，發揚求實創新、艱苦奮斗的科學家精神。例如中國工程院院士李立浧就是國內特高壓直流輸電領域的專家，被譽為“直流輸電第一人”。在特高壓±800kV直流技術上，他帶領專家和團隊攻堅克難，研制了13大類73種主要電氣設備，獲得關鍵技術141項，創造了37項世界第一，成為我國在該領域“領先世界”的主要推動者之一。

中國科學院院士陳維江，是高電壓與絕緣技術專家，曾獲國家科學技術進步特等獎、國家技術發明二等獎。他長期從事電力系統電磁瞬態分析方法與防護技術研究。這些科研成果，有效支撐了我國特高壓輸電技術的成功研發。

成立于1981年的中國電工技術學會，是由以電氣工程師、電工科學技術工作者為主體的學術性群團組織，也是發展中國電氣工程事業的重要社會力量。學會堅持以學術交流為中心，面向電工科技前沿和國民經濟建設的需要，積極開展學術交流活動。中國科協《重要學術會議指南（2022）》，共收錄8個來自中國電工技術學會的會議，像中國電工技術學會學術年會等會議，都是影響力較大、參與人數較多的學術會議。

▲了解更多《重要學術會議指南（2022）》信息，請掃描二維碼

“雙碳”背景下的新機遇

2009年，我國第一條特高壓輸電線路晉東南—南陽—荊門全線貫通，中國成為了世界上第一個全面掌握特高壓輸電技術，并將其投入商業運營的國家。

此后十余年間，我國特高壓輸電技術又取得了歷史性突破：截止到2021年底，我國共有33條特高壓線路投入使用，覆蓋全國七大電網區域，輸電線路工程接近4萬公里，相當于繞地球一周。

技術上的領先讓中國掌握了更多話語權。目前在特高壓技術領域，中國牽頭制定了國際范圍內公用的特高壓輸電線路標準，且擁有全部專利使用權。這意味著其他國家就算是研發出了國產技術，也必須遵守中國的標準，才被允許在國際上出售。

中國先后與菲律賓、葡萄牙、澳大利亞、希臘、俄羅斯等國合作，開始了特高壓輸電的全球布局。全球168個國家與國家電網簽訂了技術領域合作協議，意味著中國特高壓技術已經開始走出國門，走向世界。

在“雙碳”大背景下，如今電力系統正面臨著一場變革，特高壓技術也走到了一個全新的路口。

未來隨著傳統火電占比的下降，風電、太陽能綠電清潔能源占比的上升，傳統“發電、輸電、變電、配電、用電”模式將因此改變，也將給中國電力工程行業發展帶來更多機遇和挑戰。

一方面，作為碳中和過程中電力遠程輸送的載體，特高壓技術是保障能源安全，加速實現“雙碳”目標的重要支撐，起到平衡能源與負荷分布、促進新能源消納的作用。

另一方面，特高壓項目還能有效帶動地方經濟發展。據測算，“十四五”期間，我國東北、蒙西、山西、西北、西南等區域直流外送通道需增加輸送能力8452萬千瓦，需新增特高壓直流工程投資約2600億元，這對促進上下游產業鏈發展，將起到積極作用。特高壓有望繼續加速發展，迎來更大的成長空間?！?/p>