绝缘体

从落后到领先,用20年反超美日,中国的特

发布时间:2023/1/6 14:35:59   
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年中国全社会用电量亿度电,较年增加了亿度,同比增长3.1%,年上半年中国全社会用电量已达亿度,对于用电,已经成为人们生活中不可或缺的共识,没有电,我们用不了电脑手机,没有电,我们追不了喜欢的影视剧;没有电,我们甚至吃不到可口的美食。

在这里大家可以先来一波回忆杀,回忆下上次因电力不足而导致频繁停电,大夏天只能扇扇子是什么时候的事了。我感觉是很久远了,而这一切都离不开背后复杂的输电网络和供电动力技术,大家知道,电力输送,常常都是上千公里的输送距离,普通的高压输电电流耗损就可以达到20%,甚至比这更多,而这也意味着能源、人力、物力、财力的重大损失,所以高压输电技术成为各国主力研发的焦点,今天就和大家聊聊,号称高压输电技术瓶颈的黑科技:特高压直流输电技术,那么我们又是如何从无到有,从有到领先世界,仅用20年时间就冠绝欧美,实现反超,破解这个全球都无解的新技术的。

特高压交流输电技术的研究始于上个世纪60年代后期。当时以苏美日为首的国家率先开始研发特高压的方案。前苏联从70年代末开场进展kV输电工程的建立,于年建成埃基巴斯图兹-科克切塔夫-库斯坦奈特高压线路,全长km,但是好景不长,随着美苏争霸的愈演愈烈,后期的苏联已经是风雨飘摇,在年,由于前苏联解体和经济衰退,电力需求明显缺乏,导致特高压线路仅仅运行5年就降压至kV运行,实在是有些可惜。二战后的日本,随着经济的复苏,用电量也是与日俱增,为满足沿海大型原子能电站送电到负荷中心的需要并最大程度地节省线路走廊,日本从年开始对特高压输电的研究,通过各方面的综合比拟,选定kV作为特高压系统的标称电压。相比于苏联的kw,日本的kw可能略逊一筹,但是他在外绝缘设计、耐雷水平、抗风噪音等方面还是比较厉害的,符合了特高压交流输电的要求,但是不幸的是,遇到了东亚经济危机,失去了数十年的经济发展黄金期,没有经济的支撑,对电力的需求自然也就下降了。原来所规划的大规模核电项目未付诸实施,也就没有了大量电力输送的需求。所以日本的特高压工程八成也是出不来了。相比于苏联和日本,美国也是不甘落后,他们的起步也是比较早的,年,美国通用电气公司与电力研究协会就开始研究特高压方案,并在匹兹费尔德市建立了特高压试验中心。年开场利用三相系统验证以前单相试验的各项结果,试验线段全长m。年美国电力公司与瑞典通用电气公司拟订了为期10年的特高压2研究方案,后延长到年。建有kV、2.2km三相电气试验线段,年5月开场充电使用,相比于苏联和日本,美国一直处于试验,没有完备的工程应用,虽然美国的国土面积不小,但是各个州之间的协调性差,美国的输电网络是由家区域电力公司分别控制,无法实现电压的跨区域传输,在加上美国经济发展的放缓和技术的长期停滞,最终所规划的特高压电网的建设和技术应用就被搁置了。

通过以上苏美日对特高压输电技术的研究的历史进程,他们都有一个共同点,那就是最后研究项目的搁浅都是因为经济的崩溃、停滞或者放缓,由此我们也可以看得出,输电技术的发展及建设,很大程度上与一个国家经济发展有着密切的关系,这就意味着经济发展快速,导致了用电量开始激增的国家才有可能考虑这方面的技术。而这一点正是我国迫切的需求,还有一点就是地理因素,东部发展比较迅猛,所以对电力的需求非常大。但是我国主要的资源又在中西部,例如西部的火电、光伏,北部的风电还有西南的水电发电,而且我国幅员辽阔,这就导致了我国对特高压远距离、大容量电力传输的需求变得十分迫切。而且随着世界经济的快速发展,我国已成为最大的制造业大国,承接世界制造产业链的多个环节,所以对电力的需求也是更加的迫切。

其实大家也很好奇,到底这个特高压输电技术难在哪?难道真的比登天还难,况且我们还实现了登天,难就难在特高压,从表面的意思理解,就是需要很高的电压,但是我们知道,当电压高到一定程度,所有的绝缘体都可能变成导体。就连空气受到足以击穿大气层的电压时,空气也会变成导体。那么我国是如何突破的呢?

我国是从年开始立项研究交流特高压输电技术,八五期间就开展了“特高压外绝缘特性这个难点进行初步研究〞,年在武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段,同时我们借鉴苏美日在特高压技术方面的优势和失败的原因教训,在绝缘配合、串联电容补偿装置、外绝缘、特高压设备等问题上进展重点技术研究,经过数年的技术攻关,终于在十二五计划期间,在加减kV直流换流阀研制项目上取得了突破,属国内首创、国际领先。攻克了电压等级提高带来的绝缘、散热、噪音等技术难题。项目的完成有力推动了世界首个±kV从昌吉到古泉的特高压直流输电工程顺利实施。在十三五规划期间,我国又建成从淮东到皖南千伏的工程线路,距离长达公里,是目前国际上输电电压等级最高的,距离最远的特高压输电工程。从年到年,我们用了20年时间的时间,实现了从无到有,从有到领先全球,虽然我们起步晚,但是完全实现了反超,而且在特高压电输送技术领域,我们已经开始了跨国区域布局,因为我们多公里特高压技术的成熟,有能力也有这个实力,年1月,中国获得菲律宾国家输电网特许经营权40%股权,此后,中国特高压输电的布局先后向葡萄牙、澳大利亚、意大利、希腊等国家延伸,基本实现了全球布局。目前,境外资产规模逐年上升,总额达亿美元,且无一亏损,全部盈利。

其实中国在特高压技术领域取得成就的同时,背后离不开无数工程师的艰苦付出,我们在取得这个大国重器胜利的同事,他们功不可没,应该向他们致敬!



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