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這樣的高新技術只有中國才搞得定
送交者: 一劍破天 2014年05月16日01:41:13 於 [軍事天地] 發送悄悄話
摘要: 發達國家雖然研究了特高壓輸電技術,但是由於經濟下滑產生了技術的閒置,未能完成經濟資源和生產技術最大限度的組合。而中國恰恰是存在經濟增長的潛力,即存在生產可能性-市場的需求。同時,上世紀的特高壓輸電技術 ...

近日,淮南-南京-上海1000千伏特高壓交流工程獲得國家發改委核准,成為首個獲批的交流特高壓項目,這意味着在已有的交流特高壓工程外,我國交流特高壓技術也終於走向實用。這項曾經被蘇聯和歐美多國放棄的技術,為何最終在中國成為現實?國家“973項目”首席科學家、國家電網公司交流建設部副主任陳維江日前接受《21世紀經濟報道》採訪時對此做出詳細解答。訪談全文於5月15日刊登。陳維江指出,特高壓技術很好地印證了經濟學“生產可能性曲線”原理:發達國家雖然研究了特高壓輸電技術,但是由於經濟下滑產生了技術的閒置,未能完成經濟資源和生產技術最大限度的組合。而中國的經濟增長潛力,終於讓特高壓開花結果。

國家“973項目”首席科學家陳維江

以下為《21世紀經濟報道》原文:

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。這是由國家電網公司牽頭、國內百餘家電力和機械行業的科研、設計、製造單位和高校協同攻關的成果。

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,在其任國網武漢高壓研究院院長期間,主持研發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。記者在半年內先後兩次採訪了陳維江。

曾經落後西方

《21世紀》:在輸電技術領域,上世紀中國與發達國家的差距有多大?

陳維江:從世界電網的發展歷程看,輸電網已經有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,中國比世界發達國家首次出現更高電壓等級輸電網的時間都晚了20多年。1972年6月16日,我國自行設計、自行製造設備、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。

《21世紀》:從規律上看,輸電網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歷了接近20年的時間。

《21世紀》:為什麼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,輸電技術發展及電網建設與一個國家的經濟發展水平密切相關。改革開放以來,我國電力工業發展迅速。到2013年年底,全國發電裝機容量高達12.3億千瓦,超過美國成為世界上發電裝機容量最大的國家。電力生產不僅與經濟增長呈正相關的關係,電力的發展與經濟發展的軌跡吻合。由此看來,長時間以來西方國家經濟較發達,對電力生產傳輸的升級換代需求較旺,技術發展自然也比較快,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

《21世紀》:世界首條特高壓輸電線路於1985年在前蘇聯建成,為什麼沒有長期運行?

陳維江:你說的對。前蘇聯於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,但是僅斷續運行了5年的時間,1991年蘇聯解體以後特高壓工程下馬了,由原來1150千伏降到500千伏。有三個原因:其一是政治原因,前蘇聯的解體導致這條線路已經不在俄羅斯本土,而是在哈薩克斯坦境內;其二是經濟原因,前蘇聯解體後,15個加盟國經濟快速下滑,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,比如像電磁環境的控制等等不是很好。綜合因素使其降到500千伏運行。

《21世紀》:世界各國從什麼時間開始研究與建設特高壓輸電網?

陳維江:是在20世紀的60到90年代,包括美國、日本、前蘇聯、意大利等,這些國家當時經濟快速增長,對電力的需求旺盛,建設特高壓電網有很大的動力。但是只有前蘇聯建成工程,儘管後來降低了電壓,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(American Electric Power,AEP)和美國邦那維爾電力公司(Bonneville Power Administration,BPA),他們建了一些實驗設施,甚至曾經規劃了工程,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着經濟增速的放緩和產業結構調整,原來所規劃的特高壓電網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

21世紀》: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濟高速發展,面對日本資源短缺,上個世紀60-70年代曾規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、節約土地資源。日本基於這樣的需求也研究特高壓輸電。

日本研發出特高壓相關的設備,還建了2條同塔雙迴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,分別於1992年和1999年建成。雖然建成了2條線路,設備也有了,但並不是完整的工程,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。其原因仍然是受經濟的危機影響需求下降,原來所規劃的大規模核電未付諸實施。在福島沒有出事之前,我們曾經詢問日本東京電力的同行究竟是否上特高壓,當時他們還說我們儘快要上馬,但是福島核電事故以後,日本投運特高壓的可能性就更小了。

 

《21世紀》:意大利是不是也開展過特高壓輸電工程實踐?

陳維江:意大利在歐洲算得上工業基礎強國。通常歐洲國家的最高電壓等級為380千伏,最高運行電壓是400千伏。意大利當時工業比較發達,想把南部的煤電送到北部,為此研究特高壓輸電技術。他們當時選的標稱電壓是1050千伏,並建立了實驗站,對絕緣與電磁環境特性做了一些研究,也建成了幾十公里的試驗線段,但是原來規劃的工程沒有上,還是因為經濟的原因。美國、日本加上意大利都曾經研究開發過特高壓,最終由於經濟原因停滯或者暫緩,或者是降低輸電等級。

1988年國際大電網委員會成立了一個工作組,對世界範圍內特高壓輸電技術的開發做過一個調研總結,其結論是:特高壓交流輸電技術沒有不可逾越的障礙,已經基本上達到可以應用的程度。正是鑑於上述國家的實踐,特高壓在技術方面已經沒有障礙。

《21世紀》:這些國家在上個世紀70年代開展的特高壓輸電的研究,前提是預測未來電力需求急驟增長,如果不上新的電壓等級,電網可能滿足不了需要。但是實際上70年代末這些國家經濟發展變緩,電力需求量年增長只有1%~2%,因此特高壓輸電研究擱置,特高壓計劃取消,這倒是印證了經濟學生產可能性曲線原理。

陳維江:是的。發達國家雖然研究了特高壓輸電技術,但是由於經濟下滑產生了技術的閒置,未能完成經濟資源和生產技術最大限度的組合。而中國恰恰是存在經濟增長的潛力,即存在生產可能性-市場的需求。同時,上世紀的特高壓輸電技術和設備均不成熟,也沒有技術標準和規範。

中國特高壓為何是自主創新

《21世紀》:談到特高壓傳輸,聽到最多的是“自主創新”。我的問題是,在我們之前已經有歐美國家的實踐,何來自主與創新?

陳維江:長期以來,中國電力技術的發展,從高壓到超高壓輸電技術研發,實際上是走了引進、吸收、消化、再創新的道路,或者叫跟蹤式的發展技術路線。關於特高壓,中國到底有哪些創新?如果按照過去的發展模式,我們是不是仍舊可以走引進、吸收、消化、再創新的技術路線呢?回答是不可行的。

《21世紀》:為什麼?

陳維江:發達國家雖然開展過特高壓試驗研究,蘇聯還建設了輸電工程,但是並沒有形成成熟的技術和設備,更沒有完整的技術標準體系以供參考。雖然國際大聯網委員會認為已經沒有障礙了,但是如果我們依舊走老路,馬上遇到一個問題:當中國建設500千伏電網時,我們還能夠買到“八國聯軍”的設備,但是建設1000千伏電網,技術與設備從哪裡引進?我們即便是有錢,但是在國際市場買不到!另外,雖然特高壓輸電技術國外研究過,但是別人的研究並不等於你就掌握了;加之上個世紀的技術,已經同目前科學技術的進步無法相比——眾多新的材料的出現,計算技術的發展,特別是輸電線路對環境的敏感,已經不可能照搬。關鍵是國外的技術還存在一定的缺陷,即使前蘇聯建成了完整的工程,當時變電站採用敞開式布置,技術顯然落後了。在這樣的情況下,我們面臨的技術挑戰,採用引進、消化、吸收再創新的技術路線去攻克,走不通了,必然走自主創新之路。

《21世紀》:這個技術路線非常獨特,不同於高鐵和大飛機,有點類似於原子彈以及航天技術研發的路線。

陳維江:無論是西門子、ABB或者日本三大電氣製造公司,即便他們擁有特高壓設備製造技術,也不會無償給我們。當然,科學技術規律是無國界的,特高壓技術研發的思路、方法及部分結論是可以參考的。遺憾與慶幸同在:當今世界上沒有特高壓輸電的成熟技術和設備,關鍵參數與技術特性的獲取,也只能立足於自主創新。所以說特高壓給了中國一次跨越式發展與自主創新的歷史性機會。

《21世紀》:但是其難度也是顯而易見的。

陳維江:是的。中國歷史上電網技術發展都是跟蹤式的發展,縮短趕上世界先進水平已經很難了,而現在要超越發達國家,提升一個電壓等級,這意味着要超越現有的工業基礎,超越已有的技術與人才儲備,全面掌握特高壓的輸電技術,自主研發的難度確實很大。

《21世紀》:2004年年底,國家電網公司正式提出發展特高壓輸電技術,為何在短短5年後就能夠建成一條特高壓輸電示範工程?

陳維江:實際上,中國在特高壓輸電技術的研究領域一直跟蹤着國外的技術發展,過去電力部門下屬的科研單位,從1986年起,就做一些跟蹤性的可行性與實驗性研究,但是研究的深度和廣度上都還沒有達到技術適用的程度。當2004年國家電網公司提出在中國研發和應用特高壓輸電技術後,組建了一支超大規模的創新團隊,形成了名副其實的產學研協同攻關模式,專門成立了特高壓建設部,組織上萬人參與技術研發與工程建設。

《21世紀》:除了技術跟蹤之外,中國的體制具有什麼樣的助推作用?

陳維江:為什麼我們能花較短的時間實現成功,當然得益於中國的體制優勢,我們的體制優越性就是集中力量辦大事,特別是配置資源的能力,組織協調的力度,能夠真正實踐產學研協同創新,這些,俄羅斯、美國、日本、意大利同行們是無法與我們相比的。

《21世紀》:中國特高壓的建設帶來哪些外部效應?

陳維江:最重要的是推動中國電力技術實現重大進步,大幅提升了中國在國際電工領域的影響力和話語權。中國建成第一條示範工程以來,共完成180項關鍵技術研究課題,形成專利429項,建立包含7大類79項標準的特高壓交流輸電標準體系,涵蓋系統研究、設備製造、調試試驗和運行維護等環節。目前我國的特高壓交流標準電壓已被推薦為國際標準電壓,國際大電網委員會(CIGRE)和美國電氣電子工程師學會(IEEE)先後成立了由我國主導的9個特高壓工作組,國際電工委員會(IEC)成立了特高壓交流輸電系統技術委員會(TC122)。我國成為繼美、德、英、法、日之後第6個國際電工委員會常任理事國,在國際標準制定的話語權和影響力顯著提升。標準化水平不僅是衡量一個企業核心競爭力的重要指標,也是衡量一個行業乃至國家核心競爭力的重要指標。通過制定標準搶占技術制高點,已成為世界知名企業參與全球競爭、提高核心競爭力的重要途徑。

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