印永華,現任中國電力科學研究院名譽總工程師,教授級高級工程師,享受國務院政府特殊津貼專家,人事部中青年有突出貢獻專家,中國電機工程學會電力系統專委會常務副主任委員。在特高壓論證階段參加在北戴河召開的特高壓輸電技術研討會。曾任中國電科院系統研究所所長,電力系統分析與控制公司經理,副總工程師,總工程師等職。
剛從外地出差回來參加浙福特高壓交流輸電工程啟委會的印永華稍顯疲憊,但似乎已經習慣了這種馬不停蹄的生活。如今因大氣污染防治而上馬的多項特高壓輸電工程,讓這個最初就深深介入特高壓論證設計的大工程師有了一種繁忙而有所成的舒心。
要不要上,為什么?
十年光陰彈指一瞬。十年前的那段時光,印永華最重要的工作就是與眾多電力行業頂尖專家一起論證特高壓要不要上,為什么要上?
在印永華看來,上特高壓最重要的理由就是兩個字:需要。經濟社會發展對能源的需要,電網發展對堅強網架的需要。
印永華回憶當初支持特高壓發展專家的觀點,基本都認為我國經濟發展將按照高速或者中高速繼續發展,在這期間對于電力的需求也將以同樣的速度增長。而我國70%以上的能源需求集中在中東部,但能源基地遠離需求中心,76%的煤炭集中在北部和西北部、80%的水能資源集中在西南部,絕大部分風能和太陽能也集中在西部和北部,供需相距800?3000公里,逆向分布矛盾十分突出。
如此一來,特高壓輸電技術具有的遠距離、大容量、低損耗、省占地的固有特征,就成為眾多專家支持的原因。
此外,伴隨著我國電力需求的快速增長,網架結構一直都相對薄弱。特高壓的加入,對于加強我國網架結構有著莫大好處。在電力系統及其自動化專業出身的印永華看來,一個堅強的網架結構相比其他輔助手段都更有利于電網整體安全,這是電網安全的根本。
我國經過30多年的發展,電網總裝機容量已達到原來的15.3倍,國家電網公司的500千伏變電站已達353座、線路總長10.1萬公里,平均站間距已接近90公里,但仍不能滿足大規模、遠距離輸電要求,在負荷中心地區繼續擴張又面臨短路電流超標、土地資源緊缺等剛性約束。根據電網發展的一般規律,需要升級至特高壓,從根本上提高輸電能力。
盡管多方面數據證明了發展特高壓的必要性,但是阻力也是顯而易見的。最大的阻力來自于那時對我國電力工業發展技術的不自信。十年前,盡管電力工業在改革開放的技術引進、消化吸收和自主創新中快步向前,但同時也形成了尾隨西方技術潮流的思維慣性。因此,日本、前蘇聯的特高壓工程停滯不前,以及歐美國家特高壓技術一片空白無經驗可參考,成為上馬特高壓技術的最大顧慮。
印永華認為,我國和歐美日俄等國家有著不同的國情,國外的經驗未必適用于我國的現狀。歐美日俄等國家經濟增長緩慢,對電力需求的增長也非常平和,已有的網架基本能夠滿足電力輸送的需要,因此更多地將研究精力放在了配電網等其他方面。而我國人口眾多,經濟增速維持在中高速發展階段,提供與之匹配的電力能源是第一要務。
除了經濟發展速度不同而對于電力需求的不同,日本和前蘇聯也受限于當初的技術,設備技術參數落后,性能也未得到實際驗證。這也使不少業內專家擔憂我國是否能夠自主研制出特高壓設備。這個擔憂在印永華看來也是可以解決的。我國當時有了500千伏和750千伏工程的技術底子,再往上走一個臺階到1000千伏是有可能的。
回首往事,印永華很有感慨。比之當初,現在已經少有人質疑特高壓輸電技術和上特高壓工程的必要性了。在霧霾肆虐的今天,特高壓作為防治大氣污染的重要一環,對它的發展也更多了一層認可。
技術攻關,自己來?
2005年9月23日,特高壓交流試驗示范工程可行性研究通過評審。這是一場必須勝利的科技攻關戰。
2004年到2006年,是印永華最繁忙的三年。2004年為了特高壓項目立項做準備工作,2005、2006年主要進行技術研究。這場研究就是用科技的語言告訴大家特高壓技術的安全性和經濟性。
對于特高壓電網的安全性,最主要的擔憂是出現故障的連鎖反應進而引起大面積停電事故。電力系統及其自動化專業出身的印永華認為,同步電網的安全主要取決于電網結構、設備可靠性和運行管理水平。結構合理的堅強電網是基礎,協調統一的運行控制是保障。國內外正反兩方面的經驗充分證明,即便是規模很大的同步電網,只要有結構堅強的網架結構和完善的安全穩定控制系統,安全就有保障、風險就可控,違背上述原則,即便是很小規模的電網,也難避免大停電事故的發生。
從電網發展的實際來看,在我國電網規模由小到大、電壓等級由低到高的發展過程中,電網穩定破壞事故卻日益減少。上個世紀70年代電網穩定破壞事故年均9次,1981?1987年減少到年均6.7次,1987?1997年降到年均2次,1997年以來主網沒有發生過崩潰性破壞事故。主要原因是我國嚴格貫徹落實《電力系統安全穩定導則》,加強電網建設,實行統一管理、統一規劃、統一調度,電網裝備和安全穩定控制技術水平不斷提升。
電網的這個特性在特高壓成網后將充分體現出來。成網后整個電網就好比擴容后的蓄水池,主網架堅強,分層分區合理,電網結構清晰,安全穩定控制防御體系完善,能夠承受大容量輸電線路故障帶來的沖擊,安全性能夠得到有效保證。只是這幾年我國還處于成網之前的過渡期,網架結構還處于發展完善階段,使得特高壓直流和交流輸電系統發生故障后的相互影響較大,因此需要重視特高壓直流和交流輸電工程的協調建設,并加強對特高壓電網形成初期安全穩定措施的研究工作。
如何讓這個史無前例的工程安全性得到最大的保障,成了2004年以來印永華工作的中心。盡管之前印永華已經帶領團隊進行了三峽500千伏和西北750千伏輸電工程的研究,并都已順利投運。然而,特高壓輸電工程的研發時間緊迫,沒有任何現成的參數可以參考,每個參數的形成都需要多次反復協調論證,標準需要重新考慮和制定,所有的這一切都是全新的。當初三峽500千伏和西北750千伏項目鍛煉出的科研生力軍,成為了當初特高壓試驗示范工程系統部分論證團隊的大部分班底。
這種攀登科技最高峰的感覺對科研工作者來說有一種天然的吸引力。特高壓試驗示范工程集合了當時業內眾多頂級專家,大家都有一個共同的感覺,我們做的是世界上電壓等級最高,輸電容量最大的工程。那種總是跟隨別人的心態隨著特高壓研發的不斷深入一掃而空。
畢竟,所有的第一次都會有緊張。印永華坦言,當時最緊張的時刻莫過于第一條特高壓試驗示范工程的啟動調試。從2004年開始科技攻關,到后來的系統設計、設備研制和工程建設,近5年時間,通過數字仿真、數模混合仿真和物理仿真等多種手段,確定了特高壓輸電試驗示范工程的方案,并對特高壓輸電的關鍵技術進行了深入細致的研究。但是科技成果是否能夠成功運用到實際中去,第一條試驗示范工程的啟動調試是一個重要的關口。
印永華回憶起晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程第一次送電的情形仍然非常激動。當時,世界上沒有一條交流線路輸電容量超過500萬千瓦。當特高壓全線路輸電達500萬千瓦時,之前通過仿真模擬系統和試驗基地全面研究得到的成果最終得到了實際工程的驗證,我國的輸電技術站在了世界之巔。
國產設備,能行嗎?
在三峽和西南水電東送工程的初期規劃設計過程中,不少電力系統專家都曾想往將特高壓等級的輸電方式運用到工程中去,然而當時有個邁不過去的門檻,就是如此高的電壓等級的設備國內還沒有企業能夠生產。
這也是2004年特高壓工程論證之初,一些專家所擔憂的。通過最初的規劃設計,專家團隊認為與電源基地建設相匹配的特高壓項目對設備需求量大,且時間緊張,如果我國不能自己研制出特高壓相關的設備,而是采購進口設備,也需要國外公司進行研發,不僅價格昂貴,而且勢必受制于人,風險很大。因此,設備研制必須走國產化這條路。
對此,印永華很有信心。我國的電器工業發展很快,同時又是制造業大國,高端技術的突破只需要一個用戶導向的平臺。而特高壓工程恰恰就是這樣一個平臺,為市場化程度很高的電工設備制造業提供了明確的市場導向。這對于電工設備制造企業來說,是個非常好的機會,他們也不負眾望,牢牢抓住了這次機會。
事實證明,特高壓設備國產化是一場百煉成鋼的過程。不論變壓器、高壓開關還是絕緣部件、二次設備,我國的特高壓設備已都能自主生產,這些企業也迅速躋身世界頂尖電工設備制造企業之列。
從第一條試驗示范工程五年磨一劍,到現在的多個特高壓工程建成投運,特高壓輸電技術已經得到了社會各界的認可,正從最初的起步階段走向逐步推廣階段。印永華笑言,能夠參加特高壓輸電工程的建設,是中國電力人的光榮和驕傲。這一點歐美、俄羅斯、日本、韓國等同行都非常羨慕。
如今,隨著我國特高壓交直流工程的建設,覆蓋能源基地和負荷中心地區的特高壓交直流混合電網正在逐步形成。在印永華看來,特高壓交流具有輸電和構建網絡雙重功能,類似“高速公路”,中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位于主網架構建和大容量、遠距離輸電。常規特高壓直流則類似“直達航班”,中間不能落點,更適合超遠距離、超大容量的“點對點”輸電。
從未來我國大規模“西電東送”、“北電南送”的潮流方向來看,既要滿足能源基地大規模、超遠距離點對點外送的需要,又要滿足沿途在華北、華中、華東等負荷中心下負荷的需要,這決定了特高壓直流和特高壓交流在我國都有廣闊的應用前景,都是未來我國電網的重要組成部分。隨著研究不斷深入,交流和直流輸電這兩種相輔相成的特高壓輸電技術也在各自的領域不斷向前發展,智能化水平將不斷得到提升,成為智能電網中的重要環節。
采訪結束后,印永華又將趕往浙福特高壓工程現場。他認為,現在特高壓處于推廣應用階段,后面工作量很大,在進行設備批量生產和大規模建設時,最重要的就是要形成技術規范和標準,并嚴格遵守,這樣才能在未來工程量越來越大的情況下,為特高壓工程的建設和運行提供可靠的安全保障。
剛從外地出差回來參加浙福特高壓交流輸電工程啟委會的印永華稍顯疲憊,但似乎已經習慣了這種馬不停蹄的生活。如今因大氣污染防治而上馬的多項特高壓輸電工程,讓這個最初就深深介入特高壓論證設計的大工程師有了一種繁忙而有所成的舒心。
要不要上,為什么?
十年光陰彈指一瞬。十年前的那段時光,印永華最重要的工作就是與眾多電力行業頂尖專家一起論證特高壓要不要上,為什么要上?
在印永華看來,上特高壓最重要的理由就是兩個字:需要。經濟社會發展對能源的需要,電網發展對堅強網架的需要。
印永華回憶當初支持特高壓發展專家的觀點,基本都認為我國經濟發展將按照高速或者中高速繼續發展,在這期間對于電力的需求也將以同樣的速度增長。而我國70%以上的能源需求集中在中東部,但能源基地遠離需求中心,76%的煤炭集中在北部和西北部、80%的水能資源集中在西南部,絕大部分風能和太陽能也集中在西部和北部,供需相距800?3000公里,逆向分布矛盾十分突出。
如此一來,特高壓輸電技術具有的遠距離、大容量、低損耗、省占地的固有特征,就成為眾多專家支持的原因。
此外,伴隨著我國電力需求的快速增長,網架結構一直都相對薄弱。特高壓的加入,對于加強我國網架結構有著莫大好處。在電力系統及其自動化專業出身的印永華看來,一個堅強的網架結構相比其他輔助手段都更有利于電網整體安全,這是電網安全的根本。
我國經過30多年的發展,電網總裝機容量已達到原來的15.3倍,國家電網公司的500千伏變電站已達353座、線路總長10.1萬公里,平均站間距已接近90公里,但仍不能滿足大規模、遠距離輸電要求,在負荷中心地區繼續擴張又面臨短路電流超標、土地資源緊缺等剛性約束。根據電網發展的一般規律,需要升級至特高壓,從根本上提高輸電能力。
盡管多方面數據證明了發展特高壓的必要性,但是阻力也是顯而易見的。最大的阻力來自于那時對我國電力工業發展技術的不自信。十年前,盡管電力工業在改革開放的技術引進、消化吸收和自主創新中快步向前,但同時也形成了尾隨西方技術潮流的思維慣性。因此,日本、前蘇聯的特高壓工程停滯不前,以及歐美國家特高壓技術一片空白無經驗可參考,成為上馬特高壓技術的最大顧慮。
印永華認為,我國和歐美日俄等國家有著不同的國情,國外的經驗未必適用于我國的現狀。歐美日俄等國家經濟增長緩慢,對電力需求的增長也非常平和,已有的網架基本能夠滿足電力輸送的需要,因此更多地將研究精力放在了配電網等其他方面。而我國人口眾多,經濟增速維持在中高速發展階段,提供與之匹配的電力能源是第一要務。
除了經濟發展速度不同而對于電力需求的不同,日本和前蘇聯也受限于當初的技術,設備技術參數落后,性能也未得到實際驗證。這也使不少業內專家擔憂我國是否能夠自主研制出特高壓設備。這個擔憂在印永華看來也是可以解決的。我國當時有了500千伏和750千伏工程的技術底子,再往上走一個臺階到1000千伏是有可能的。
回首往事,印永華很有感慨。比之當初,現在已經少有人質疑特高壓輸電技術和上特高壓工程的必要性了。在霧霾肆虐的今天,特高壓作為防治大氣污染的重要一環,對它的發展也更多了一層認可。
技術攻關,自己來?
2005年9月23日,特高壓交流試驗示范工程可行性研究通過評審。這是一場必須勝利的科技攻關戰。
2004年到2006年,是印永華最繁忙的三年。2004年為了特高壓項目立項做準備工作,2005、2006年主要進行技術研究。這場研究就是用科技的語言告訴大家特高壓技術的安全性和經濟性。
對于特高壓電網的安全性,最主要的擔憂是出現故障的連鎖反應進而引起大面積停電事故。電力系統及其自動化專業出身的印永華認為,同步電網的安全主要取決于電網結構、設備可靠性和運行管理水平。結構合理的堅強電網是基礎,協調統一的運行控制是保障。國內外正反兩方面的經驗充分證明,即便是規模很大的同步電網,只要有結構堅強的網架結構和完善的安全穩定控制系統,安全就有保障、風險就可控,違背上述原則,即便是很小規模的電網,也難避免大停電事故的發生。
從電網發展的實際來看,在我國電網規模由小到大、電壓等級由低到高的發展過程中,電網穩定破壞事故卻日益減少。上個世紀70年代電網穩定破壞事故年均9次,1981?1987年減少到年均6.7次,1987?1997年降到年均2次,1997年以來主網沒有發生過崩潰性破壞事故。主要原因是我國嚴格貫徹落實《電力系統安全穩定導則》,加強電網建設,實行統一管理、統一規劃、統一調度,電網裝備和安全穩定控制技術水平不斷提升。
電網的這個特性在特高壓成網后將充分體現出來。成網后整個電網就好比擴容后的蓄水池,主網架堅強,分層分區合理,電網結構清晰,安全穩定控制防御體系完善,能夠承受大容量輸電線路故障帶來的沖擊,安全性能夠得到有效保證。只是這幾年我國還處于成網之前的過渡期,網架結構還處于發展完善階段,使得特高壓直流和交流輸電系統發生故障后的相互影響較大,因此需要重視特高壓直流和交流輸電工程的協調建設,并加強對特高壓電網形成初期安全穩定措施的研究工作。
如何讓這個史無前例的工程安全性得到最大的保障,成了2004年以來印永華工作的中心。盡管之前印永華已經帶領團隊進行了三峽500千伏和西北750千伏輸電工程的研究,并都已順利投運。然而,特高壓輸電工程的研發時間緊迫,沒有任何現成的參數可以參考,每個參數的形成都需要多次反復協調論證,標準需要重新考慮和制定,所有的這一切都是全新的。當初三峽500千伏和西北750千伏項目鍛煉出的科研生力軍,成為了當初特高壓試驗示范工程系統部分論證團隊的大部分班底。
這種攀登科技最高峰的感覺對科研工作者來說有一種天然的吸引力。特高壓試驗示范工程集合了當時業內眾多頂級專家,大家都有一個共同的感覺,我們做的是世界上電壓等級最高,輸電容量最大的工程。那種總是跟隨別人的心態隨著特高壓研發的不斷深入一掃而空。
畢竟,所有的第一次都會有緊張。印永華坦言,當時最緊張的時刻莫過于第一條特高壓試驗示范工程的啟動調試。從2004年開始科技攻關,到后來的系統設計、設備研制和工程建設,近5年時間,通過數字仿真、數模混合仿真和物理仿真等多種手段,確定了特高壓輸電試驗示范工程的方案,并對特高壓輸電的關鍵技術進行了深入細致的研究。但是科技成果是否能夠成功運用到實際中去,第一條試驗示范工程的啟動調試是一個重要的關口。
印永華回憶起晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程第一次送電的情形仍然非常激動。當時,世界上沒有一條交流線路輸電容量超過500萬千瓦。當特高壓全線路輸電達500萬千瓦時,之前通過仿真模擬系統和試驗基地全面研究得到的成果最終得到了實際工程的驗證,我國的輸電技術站在了世界之巔。
國產設備,能行嗎?
在三峽和西南水電東送工程的初期規劃設計過程中,不少電力系統專家都曾想往將特高壓等級的輸電方式運用到工程中去,然而當時有個邁不過去的門檻,就是如此高的電壓等級的設備國內還沒有企業能夠生產。
這也是2004年特高壓工程論證之初,一些專家所擔憂的。通過最初的規劃設計,專家團隊認為與電源基地建設相匹配的特高壓項目對設備需求量大,且時間緊張,如果我國不能自己研制出特高壓相關的設備,而是采購進口設備,也需要國外公司進行研發,不僅價格昂貴,而且勢必受制于人,風險很大。因此,設備研制必須走國產化這條路。
對此,印永華很有信心。我國的電器工業發展很快,同時又是制造業大國,高端技術的突破只需要一個用戶導向的平臺。而特高壓工程恰恰就是這樣一個平臺,為市場化程度很高的電工設備制造業提供了明確的市場導向。這對于電工設備制造企業來說,是個非常好的機會,他們也不負眾望,牢牢抓住了這次機會。
事實證明,特高壓設備國產化是一場百煉成鋼的過程。不論變壓器、高壓開關還是絕緣部件、二次設備,我國的特高壓設備已都能自主生產,這些企業也迅速躋身世界頂尖電工設備制造企業之列。
從第一條試驗示范工程五年磨一劍,到現在的多個特高壓工程建成投運,特高壓輸電技術已經得到了社會各界的認可,正從最初的起步階段走向逐步推廣階段。印永華笑言,能夠參加特高壓輸電工程的建設,是中國電力人的光榮和驕傲。這一點歐美、俄羅斯、日本、韓國等同行都非常羨慕。
如今,隨著我國特高壓交直流工程的建設,覆蓋能源基地和負荷中心地區的特高壓交直流混合電網正在逐步形成。在印永華看來,特高壓交流具有輸電和構建網絡雙重功能,類似“高速公路”,中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位于主網架構建和大容量、遠距離輸電。常規特高壓直流則類似“直達航班”,中間不能落點,更適合超遠距離、超大容量的“點對點”輸電。
從未來我國大規模“西電東送”、“北電南送”的潮流方向來看,既要滿足能源基地大規模、超遠距離點對點外送的需要,又要滿足沿途在華北、華中、華東等負荷中心下負荷的需要,這決定了特高壓直流和特高壓交流在我國都有廣闊的應用前景,都是未來我國電網的重要組成部分。隨著研究不斷深入,交流和直流輸電這兩種相輔相成的特高壓輸電技術也在各自的領域不斷向前發展,智能化水平將不斷得到提升,成為智能電網中的重要環節。
采訪結束后,印永華又將趕往浙福特高壓工程現場。他認為,現在特高壓處于推廣應用階段,后面工作量很大,在進行設備批量生產和大規模建設時,最重要的就是要形成技術規范和標準,并嚴格遵守,這樣才能在未來工程量越來越大的情況下,為特高壓工程的建設和運行提供可靠的安全保障。