途经5省市的白鹤滩至江苏特高压直流工程日前投产
又一条西电东送“高速路”竣工（产经观察·重大工程捷报传④）
人民日报
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7月1日，途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏5省市，全长2080公里的白鹤滩至江苏±800千伏特高压直流工程（以下简称“白鹤滩—江苏工程”）竣工投产。从此，位于川滇交界之处的白鹤滩水电站发出的绿色电能，仅需7毫秒便能到达千里之外的江苏。从西部山区到东部沿海，全线3万余名建设者克服了哪些挑战，工程又能带来哪些效益？记者进行了采访。
每年可输送的绿色电能相当于南京市半年的用电量
特高压直流，被称作“电力高速公路”，具有点对点直达、输送容量大、送电距离长、线路损耗低等优势。国家电网特高压部副主任种芝艺介绍，以白鹤滩水电站泄洪时每秒48米的最大水流速计算，江水从四川凉山彝族自治州流到江苏苏州市大约需12个小时，但发出的水电通过特高压直流工程输送，只需7毫秒。
对我国来说，“电力高速公路”作用十分重要。我国能源生产和消费呈逆向分布，中东部地区能源消费量占全国的70%多，生产量占比却不足30%，重要能源基地主要分布在西部地区，长期以来形成了西电东送等能源流向格局。这就需要通过发展特高压，在全国范围内优化能源配置、保障电力供应。
白鹤滩—江苏工程正满足了这一需求。一方面，水电是清洁绿色可再生能源，四川水电资源丰富，技术可开发容量达1.48亿千瓦，约占全国总量的1/5。截至去年底，四川水电装机容量达8900多万千瓦，居全国首位。另一方面，随着经济社会发展，经济强省江苏的用电需求也与日俱增。
“白鹤滩—江苏工程输电能力达800万千瓦，占白鹤滩水电站总装机的一半，每年可向江苏送电300多亿千瓦时，同时增送四川丰水期的富余水电40亿至60亿千瓦时，大幅提高了水电利用效率。”国网四川电力特高压建设指挥部常务副总指挥胡国强介绍，“十四五”时期，还将建成白鹤滩—浙江特高压直流工程、开工建设金沙江上游—湖北特高压直流工程，进一步提高四川水电外送能力。
国网江苏电力建设分公司副总经理陈兵告诉记者，去年，江苏全社会用电量首次突破7000亿千瓦时，从外省净输入电量超过17%。而白鹤滩—江苏工程年输送电量相当于南京市半年的用电量，能让江苏外来电量最大接纳能力提升32.5%，不仅能更好满足江苏当地用电增长需求，还能与华东已有特高压工程互相配合，增强电网水电、火电互济能力。
运输难、空间小、跨河道，建设者们攻克了诸多难题
作为我国西电东送的重点工程，白鹤滩—江苏工程效益明显，但跨越汹涌奔流的大江大河、穿行险峻无人的大山大岭，建设过程殊为不易。靠着智慧和汗水，建设者们攻克了诸多难题。
应对运输难题，“蚂蚁搬大象”。
位于四川凉山彝族自治州布拖县的布拖换流站，是工程的起点站，电流出发前要先在这里从交流电“变身”为直流电。换流变压器是换流站的“心脏”，单台重量可达350吨，相当于七八十头成年亚洲象的重量。在路窄弯急的大凉山运输52台这样的“巨无霸”，难度可想而知。
“从西昌火车站到布拖换流站有139公里山路。单是翻越海拔3300米的尔乌山，就要经过215处S形弯道、62处U形急弯，平均每走280米就要拐一个180度的大弯。”国网四川电力特高压大件运输技术保障组组长李剑说，运输用的液压板车安装了180个轮胎，还得配置4辆牵引车，整个车组长70米、几乎占据了全部路宽，平均时速只有5公里，稍不注意很容易侧翻。每到转弯处，李剑都要提前下车观察路线、随车行走提醒司机。
克服艰苦条件，“山巅立铁塔”。
“四川乐山和凉山交界处的无人区，最大落差1800米，四周都是悬崖峭壁，一台设备都放不下，十几米深的基坑只能靠人工一点点挖掘。即便如此，大家硬是在山尖上‘拼’出了一块地！”白鹤滩—江苏工程川2标段无人区施工项目部经理虞佳旻说，一些塔位最大坡度超过50度，作业面非常狭窄，塔材只能用索道，运送一根组装一根，常常20天才能立好一座铁塔。
跨越长江航道，“银线渡江河”。
对于白鹤滩—江苏工程安徽段的建设者来说，让导线顺利跨越2500米宽的长江芜湖段，无疑是最大挑战。为了保证导线与江面的安全距离，两岸主跨越塔设计高度达278.2米、接近100层楼高，重量达2200多吨，这是全线路跨度最大、塔身最高、单基最重的跨越塔。安徽段长江大跨越施工队队长韩仲瑞介绍：“仅与塔腿段连接的单根塔管就重17吨，连接处由26个螺栓固定，每个螺栓重35斤，这样的螺栓全塔大概需要2000个，都必须严丝合缝地对接上。”
长江芜湖段长年运输繁忙，日均船舶流量达四五千艘次，工程需要展放22根导线和地线，施工量不小。如何尽可能减少对封航的影响？“10多年前我们展放导线用的是‘一牵一’方式，现在是‘二牵三’，好比2匹马拉3架车，20天就可以完成，工期大为缩减。”韩仲瑞说。
摆脱浓雾影响，“北斗来导航”。
在白鹤滩—江苏工程重庆段，最让建设者们犯愁的是浓雾多发，会影响导地线的弧垂观测。“过大的弧垂既可能造成相间短路等安全隐患，也会限制线路的输送能力。”白鹤滩—江苏工程渝3标段项目经理杨国强介绍，他们利用北斗的高精度定位雷达测控，能够在非可视条件下判定导线安装是否到位，精度可达到正负2毫米，从而有效解决大雾、夜间等情况下的弧垂观测难题，将工程进度提升15%以上。
强化技术自主创新，研制出20种新设备、19项新技术
铁塔、银线搭建好了，要让绿色电能安全稳定送达，还离不开许多创新技术和设备。在江苏苏州市，占地面积相当于47个足球场的虞城换流站，是白鹤滩—江苏工程的终点站。在这里，直流电再次“变身”为交流电分发到周边区域。虞城换流站也是世界首座采用“常规直流+柔性直流”混合级联接线的换流站。
“这座换流站集成了常规直流输电大容量、远距离、低损耗，以及柔性直流输电控制灵活、系统支撑能力强等优势。”种芝艺解释说，如果把常规直流比作火车，只能在平整轨道上行驶，柔性直流就像越野车，泥巴路、石子路等较差的路况也能应对，对电网强弱没有高要求。“不仅如此，柔性直流还能反过来支撑电压和频率、支持电网黑启动等，为了攻克这项混合级联特高压直流输电技术，近百家企业和科研单位花费了3年多时间。”
虞城换流站还面临着另一道考验：作为直流电和交流电的转换端，当交流系统严重故障时，直流侧会为了保护设备立即跳闸停运，但此时交流系统还在灌入能量。如何将这部分能量快速消耗掉，以便使故障切除后系统快速恢复正常呢？
建设者们研制出相当于“安全气囊”的可控自恢复消能装置。当交流系统出现故障时，这一装置可以作出毫秒级响应，吸收多余能量，防止换流阀等关键设备因电压过高而损坏；也能免去故障恢复后直流系统重新启动的时间，从而大幅提升华东电网受电能力。
“可控自恢复消能装置的内部还集成了大容量避雷器、超高速触发开关、快速机械开关等设备。以高约14米的避雷器塔为例，每层由136只避雷器组成，5层共680只，两套消能装置就安装了1360只。”国网江苏电科院输变电技术中心主任杨景刚介绍。
设备上岗前需要“体检”，但采用传统方法对避雷器进行高压试验，每天只能完成约13只。依此计算，至少需要连续试验3个月，难以跟上工程建设进度。为此，科研人员研究了整体加压试验方法，可以同时对每层136只避雷器进行试验，让检测时间大大缩短。
在白鹤滩—江苏工程，类似的创新设备和方法还有很多：给换流变压器“瘦身”，自主研发世界首台单柱线圈结构换流变压器，双柱变单柱，可以降低负载损耗约25%、温升降低约10摄氏度，延长设备使用寿命；为工程研发“超级大脑”，升级控制保护系统，使得最快控制周期由75微秒缩短至10微秒，并将运行方式由过去的40多种增加至252种，增加系统的灵活性……“白鹤滩—江苏工程创新研制了20种新设备、19项新技术，在强化电网工程技术自主创新方面具有较强的示范意义。”种芝艺很自豪。
稳增长、惠民生、优环境，国家电网今年还将尽早开工8项特高压工程
“之前都在家附近找零工干，还是头一回参加这么大的工程。”来自湖北宜昌的吊车司机习永福参与了白鹤滩—江苏工程湖北段的施工，在项目部每月收入可观，很是开心。工程投运后，他又跟着施工队转场到了白鹤滩—浙江特高压工程。
对于四川马边彝族自治县柱上村村民立克达石来说，特高压工程为运输材料而修建的道路，打通了竹笋、天麻等山货的外运通道。“以前下山可不容易，采到山货后攒起来，四五天才下趟山，时间一长，卖不上好价钱。如今有了盘山路，当天就能用摩托运下山，新鲜得很，有时一天能赚600多元。”立克达石高兴地说。
据介绍，白鹤滩—江苏工程总投资307亿元，可增加就业岗位超过2万个，增加输变电装备制造业产值约180亿元，带动电源等相关产业投资约1000亿元，有效助力稳增长、惠民生。此外，工程还能为绿色低碳发展作出贡献。“华东地区燃煤电厂分布较为密集。白鹤滩—江苏工程投产后，每年输送的清洁电能可推动华东地区减少发电用煤1400万吨，可减排二氧化碳2542万吨、二氧化硫25万吨、氮氧化物22万吨。”种芝艺介绍。
目前，国家电网已累计建成29项特高压工程，在运在建特高压工程线路长度达到4.5万公里，相当于绕地球赤道一圈多；跨区跨省输电能力达到2.4亿千瓦，超过10个三峡电站的装机容量。根据《“十四五”现代能源体系规划》，“十四五”期间，我国将完善华北、华东、华中区域内特高压交流网架结构，为特高压直流送入电力提供支撑，建设川渝特高压主网架，完善南方电网主网架。到2025年，西电东送能力达到3.6亿千瓦以上。
“国家电网将全力加大电网投入，今年电网投资5000亿元以上，将达到历史最高水平。我们还将尽早开工川渝主网架、张北—胜利、武汉—南昌、黄石特高压交流，金上—湖北、陇东—山东、宁夏—湖南、哈密—重庆特高压直流等8项特高压工程，开工一批500千伏及以下重点电网项目。”国家电网有关负责人介绍。
