2013年,特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用項目榮獲2012年度國家科學技術進步獎特等獎。這是由國家電網(wǎng)公司牽頭、國內百余家電力和機械行業(yè)的科研、設計、制造單位和高校協(xié)同攻關的成果。
在主要完成50人的獲獎名單中,陳維江排名第二,他的專業(yè)背景是高電壓與絕緣技術,從事該技術領域的人大多知曉,在其任國網(wǎng)武漢高壓研究院院長期間,主持研發(fā)建設了中國第一個特高壓交流試驗基地,主持過多項特高壓交流輸電關鍵技術研究,為中國特高壓電網(wǎng)的建設做出了重要的知識貢獻,由此奠定了在中國高電壓研究領域的權威。記者在半年內先后兩次采訪了陳維江。
曾經(jīng)落后西方
在輸電技術領域,上世紀中國與發(fā)達國家的差距有多大?
陳維江:從世界電網(wǎng)的發(fā)展歷程看,輸電網(wǎng)已經(jīng)有100多年歷史了。但是,就輸電技術從低電壓到高電壓等級提升的過程看,西方國家一直領先,中國比世界發(fā)達國家首次出現(xiàn)更高電壓等級輸電網(wǎng)的時間都晚了20多年。1972年6月16日,我國自行設計、自行制造設備、自行施工安裝的第一條330千伏超高壓輸變電工程劉(劉家峽)-天(天水)-關(關中)線路投入運行,而瑞典早在1952年就已經(jīng)建成380千伏的輸電工程了。不僅如此,750千伏輸電技術我們則晚了40年。1965年加拿大最早建成麥尼夸根-魁北克市-蒙特利爾735千伏的輸電工程,而我國首次全面掌握750千伏電網(wǎng)建設及運行技術是在2005年,建成青海官亭至甘肅蘭州東輸變電工程。
從規(guī)律上看,輸電網(wǎng)電壓等級提升的周期一般是多長時間?
陳維江:在用電負荷持續(xù)增長的前提下,從低電壓等級向高電壓等級的提升周期一般是10年到20年左右。低電壓等級時間相對短一些,而高電壓等級從研發(fā)到運營一般的時間尺度都要在20年左右,而從超高壓到特高壓則經(jīng)歷了接近20年的時間。
為什么中國亮起第一盞電燈只比世界第一盞電燈的誕生晚三年,而電網(wǎng)的建設會有20-40年的差距呢?
陳維江:是的,1882年7月26日上海首次點燃15盞電燈,距1879年10月27日世界第一盞電燈的誕生時間不算長。但是,輸電技術發(fā)展及電網(wǎng)建設與一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平密切相關。改革開放以來,我國電力工業(yè)發(fā)展迅速。到2013年年底,全國發(fā)電裝機容量高達12.3億千瓦,超過美國成為世界上發(fā)電裝機容量最大的國家。電力生產不僅與經(jīng)濟增長呈正相關的關系,電力的發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展的軌跡吻合。由此看來,長時間以來西方國家經(jīng)濟較發(fā)達,對電力生產傳輸?shù)纳墦Q代需求較旺,技術發(fā)展自然也比較快,直到2009年中國建成特高壓輸電工程,才開始改變這個格局。
特高壓在世界各國的探索
世界首條特高壓輸電線路于1985年在前蘇聯(lián)建成,為什么沒有長期運行?
陳維江:你說的對。前蘇聯(lián)于1985年建成從埃基巴斯圖茲-科克切塔夫-庫斯坦奈1150千伏特高壓線路,線路全長900公里,但是僅斷續(xù)運行了5年的時間,1991年蘇聯(lián)解體以后特高壓工程下馬了,由原來1150千伏降到500千伏。有三個原因:其一是政治原因,前蘇聯(lián)的解體導致這條線路已經(jīng)不在俄羅斯本土,而是在哈薩克斯坦境內;其二是經(jīng)濟原因,前蘇聯(lián)解體后,15個加盟國經(jīng)濟快速下滑,對電力的需求大大下降;第三是技術原因。不僅是設備,包括輸電線路方面的技術,比如像電磁環(huán)境的控制等等不是很好。綜合因素使其降到500千伏運行。
世界各國從什么時間開始研究與建設特高壓輸電網(wǎng)?
陳維江:是在20世紀的60到90年代,包括美國、日本、前蘇聯(lián)、意大利等,這些國家當時經(jīng)濟快速增長,對電力的需求旺盛,建設特高壓電網(wǎng)有很大的動力。但是只有前蘇聯(lián)建成工程,盡管后來降低了電壓,而其它國家都沒有建成完整的工程。
比如美國,1967年開始對1000千伏特高壓輸電的特性研究,當時主導這項技術研究的有美國電力公司(AmericanElectricPower,AEP)和美國邦那維爾電力公司(BonnevillePowerAdministration,BPA),他們建了一些實驗設施,甚至曾經(jīng)規(guī)劃了工程,但是沒有實施。主要原因是遇到上個世紀70年代的石油危機。另外,美國的能源需求的不平衡性不是很突出,對特高壓遠距離、大能量的傳輸需求隨著經(jīng)濟增速的放緩和產業(yè)結構調整,原來所規(guī)劃的特高壓電網(wǎng)的建設和技術的應用就都擱置了。客觀地說,上個世紀美國在世界上研究特高壓輸電技術算是比較領先的,但是美國沒有工程應用。
日本的情況呢?
陳維江:日本是一個多島小國,國土面積只有38萬平方公里,對特高壓遠距離、大能量輸送的訴求客觀上沒有大國的需求旺盛。但是上個世紀日本的經(jīng)濟高速發(fā)展,面對日本資源短缺,上個世紀60-70年代曾規(guī)劃千萬千瓦的核電群項目,其負荷中心在東京灣,如果用500千伏輸送,輸電線路將比較密,占用的走廊面積大;如提升輸電壓等級,可提高輸電效率、節(jié)約土地資源。日本基于這樣的需求也研究特高壓輸電。
日本研發(fā)出特高壓相關的設備,還建了2條同塔雙回路的特高壓交流線路,其中一條就是從福島送往東京的線路。2條輸電線路約430公里,分別于1992年和1999年建成。雖然建成了2條線路,設備也有了,但并不是完整的工程,因為變電站還是500千伏設備。日本1000千伏特高壓線路傳輸一直降壓至500千伏等級。其原因仍然是受經(jīng)濟的危機影響需求下降,原來所規(guī)劃的大規(guī)模核電未付諸實施。在福島沒有出事之前,我們曾經(jīng)詢問日本東京電力的同行究竟是否上特高壓,當時他們還說我們盡快要上馬,但是福島核電事故以后,