特高压科研创新提供坚强联网基础

发布时间:2016-06-28   来源:国家电网杂志

  特高压科研创新提供坚强联网基础——访中国科学院院士、国家电网公司副总工程师陈维江

  文 / 本刊记者 房晓童

  人物简介

  中国科学院院士,教授级高级工程师,高电压与绝缘技术专家,现任国家电网公司副总工程师。长期从事电力系统电磁瞬态分析方法与防护技术研究。曾获国家科学技术进步特等奖,国家技术发明二等奖。

  2016年政府工作报告首次提出“建设特高压”。多年来,我国特高压科研和工程实践有了长足发展进步。未来,构建“智能电网+特高压电网+清洁能源”的全球能源互联网,特高压电网是关键。近日,记者就特高压输电科研创新与发展,采访了中国科学院院士、国家电网公司副总工程师陈维江。

  《国家电网》

  今年政府工作报告首次提出“建设特 高压”。作为我国特高压科研和实践全程的亲历者,您认为有何意义?

  陈维江:

  今年的政府工作报告第一次明确提出发展特高压输电,推广应用特高压技术,将助力解决我国能源发展问题,是非常有意义的。

  我国特高压输电技术研发可以追溯到上世纪80年代中期。苏联建设的交流特高压试验工程投入运行时,我国刚开始应用500千伏输电等级。当时的一批老专家跟踪国外特高压技术研究进展,翻译了大量技术资料。随后国家也给予了支持,1996年,原武高所在户外试验场建设了1000千伏交 流试验线段,开展了电磁环境与外绝缘等研究。直到2004年,我国关于特高压输电必要性、可行性的小规模研究从未间断。

  2004年,国家电网公司提出了发展和应用特高压输电技术的战略布局,集合科研、设计、设备、施工等100余家单位开展协同攻关,攻克了交流1000千伏、直流±800千伏特高压输电关键技术。

  2009年1月,1000千伏交流试验示范工程建成投运;次年7月,向家坝—上海±800千伏直流示范工程建成投运。这标志着我国特高压交直流输电技术取得重大突破,跻身高压输电领域国际领先行列。在随后的7年中,我们通过工程建设和运行不断总结经验,深化关键技术研究,形成一批新的科研成果,使特高压交直流输电技术又上了一个新台阶。

  可是在这之前,我国每个电压等级的出现,都比发达国家晚了约20年,我国电力工业沿袭了跟踪国外发展的模式。近10多年来,我们从跟踪变为追赶,并实现赶超,提升了我国在国际电工领域的影响力。这次发展特高压被写入政府工作报告,这是对创新 本身的认可,也是具有里程碑意义的标志。国家推动特高压的技术应用, 有助于我国能源结构调整优化。

  《国家电网》

  特高压交直流示范工程之后,又有哪些创新的成果?

  陈维江:

  在线路方面,试验示范工程是单回路,为了充分利用特高压线路走廊,实现资源节约、环境友好,7年来, 我们在交流特高压方面又突破了更具优势的同塔双回技术。2013年淮南—浙北—上海工程投运就是一个里程碑。同塔双回线路的电磁环境、系统运行特性、线路本体设计等技术难题,均通过这些年的自主研发、协同攻关取得了突破。

  变电技术方面也有提升。交流试验示范工程的两个变电站是HGIS,一个变电站是GIS。为了节省土地,更好发挥GIS的技术优势,后来的变电站都使用GIS。 特别值得一提的是,GIS变电站中隔离开关在关合空载母线时产生的波前时间极短的过电压,称为“特快速瞬态过电压”。它最高频率可达百兆赫兹,对设备绝缘可能产生危害,还可能干扰控制保护系统。对它的研究,国际上比较少。这7年,我们对特快速瞬态过电压的测量、仿真、抑制,以及绝缘配合、二次设备电磁干扰等,都开展了攻关研究,实现了突破。科研成果纳入了国际大电网组织(CIGRE)专门的工作报告。

  电磁环境方面,从单回到同塔双回,电磁环境可能有叠加效应,要让特高压技术成为环境友好型技术,更要解决这个问题。国家设立了973重 大科研计划“特高压交直流输电系统电磁与绝缘特性基础问题研究”,经过5年研究,从技术到实践都解决得很好。四个指标——地面1.5米处的工频电场、磁场、电晕噪声、无线电干扰,控制到了与500千伏相当的水平,甚至低于这个水平,确实做到了环境友好,对普通居民没有影响。直流±800千伏的电磁环境与交流工程不同,直流具有单极性,发生电晕后,空间电荷在恒定电场作用下向空间扩散,控制难度更大。离子流的场和标称场形成的“合成场”,要满足国家规定的标准限值,才能做到环境友好。我们的几个工程都通过技术创新达到了标准。

  特别是特高压直流输电,通过技术创新,不断实现了输送容量、电压等级提升。向上工程额定容量640万千瓦,锦苏是720万千瓦,再到哈郑工程达到800万千瓦,也就是俗称的“双八百”。后来的几个直流工程按照“双八百”设计。此后又提升至1000万千瓦,在锡盟—泰州、上海庙—临沂这两项工程应用。直流线路方面, 大截面导线从早期720平方毫米截面提升到1250平方毫米,去年在灵绍工程成功展放。

  在±800千伏基础上,公司经过大量研究,将直流再次提升到±1100千伏、容量达1200万千瓦,其设备研制、电磁环境控制、绝缘配合等技术难度增加。仍是靠产学研联合攻关,目前关键问题都突破了,核心设备也研发成功了。去年年底,国家核准了±1100 千伏、1200 万千瓦容量准东—皖南工程,成为一个新的里程碑。

  总体上,7年来,交流的每项工程都有技术提升;直流不仅技术,电压等级也提高了,取得了更新更大的突破。

  《国家电网》

  特高压已经走出国门,未来将应用更广。我们的自主创新在国际电工领域产生了怎样的影响?

  陈维江:

  2004年年底到现在,特高压输电技术在国家电网公司主导下,从研发成功到不断深化提升,一直是创新到实践、实践再创新的过程。我亲历了这个过程,深刻体会到在公司党组的坚强领导下,特高压输电在国内的从无到有,再到应用提升,成为我国工业领域协同创新的典范,为工业领域创新发展闯出了一条路子。从管理上,以企业为主导,联合科研、高校、制造、 设计等方面真正组成协同创新团队,体现得十分到位。

  之前国际上最高输电电压等级,交流是750千伏,直流是±600千伏。我们的突破,使得我国在高压输电领域提升到领先地位。在国际的电工领域我们过去基本是跟人家学,但是现在的国际话语权大不一样了。在电工领域的三大国际组织——国际大电网委员会(CIGRE)、国际电工委员会(IEC)、国际电气与电子工程师学会(IEEE)中,中国的影响力大幅提升。很多工作组都是中国专家牵头,担任主席、秘书长等职务,以前是不可想象的。过去,我们参加学术会议只能坐在边上听,发言机会很少;即使有机会发言,意见被采纳的也不多。现在,中国特高压交直流输电技术起主导作用,国际上的看法发生了很大变化,认为中国确实实现了重大突破,为世界高压输电技术发展贡献了力量。我们的工作、形成的标准,得到国际同行的高度认可。

  IEC专设了两个特高压委员会,直流TC 115和交流TC 122都由国家电网公司专家主导。我们还在IEEE发起并主导制定了三个关于特高压交流输电的标准,已经发布;目前还在IEC做一些相关的特高压输电标准。CIGRE也有多个工作组基于中国的经验形成相应技术报告。

  《国家电网》

  公司持续推进特高压科研创新,对我国这一领域的人才储备发挥了怎样的作用?

  陈维江:

  国家电网公司在特高压方面的贡献,体现在工程建设上,也体现在人才培养上。高压输电领域涉及多个技术环节和部门。特高压创新把不同单位的科研人员聚集在一起,锻炼了一支协同创新的队伍,在协同管理方面积累了丰富经验,为国家的重大技术创新模式提供了重要参考,研究人员也获得了成长。十几年来,参与特高压的科研和制造企业人员,学术有建树、管理有提高,有的成了技术骨干,有的走上了管理岗位。

  特高压创新同时促进了高电压与绝缘技术学科的发展和人才培养,以973重大计划为例,2011年启动以来,中国电科院(300215,股吧)、中国科学院电工所、武高院,以及清华大学、华北电力大学、西安交通大学、武汉大学、华中科技大学、浙江大学、重庆大学十家单位共120多名科研人员参与。五年研究中,一批科研骨干成长起来,学科发展也提升了一个台阶。培养和造就了一批高科学素质、有创新能力的优秀人才,培养了多名本领域国际知名专家。建立起了高压输电领域的中青年技术骨干队伍。已经培养了83名硕士研究生、64名博士研究生。

  《国家电网》

  构建全球能源互联网,推动国内电网乃至跨国高电压等级电网互联,将对特高压科研提出什么新要求?

  陈维江:

  全球能源互联网是一项宏大的系统工程。用特高压输电进行跨国电网互联,输电距离会更长,复杂的地理、 气象条件会带来以前没有遇到过的问题,还要围绕可靠性和经济性深入开展科研工作。

  目前我带着科研队伍还在做相关技术研发工作,在总结现有特高压工程实践经验的基础上,通过优化设备性能、工艺等,降低成本,并应对各种复杂环境问题,在差异化技术上做文章,提升特高压工程的可靠性和经济性。

      关键词: 特高压,科研创新,坚强联网

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