北极星智能电网在线讯:编者按：本文摘自赵忆宁著《大国工程》(中国人民大学出版社2018年4月出版)，作者深入第一线调研采访大飞机、高铁、特高压、港珠澳大桥这四项中国超级工程，倾听中国科学家、工程师、企业管理者、工人讲述中国重大工程如何实现自主创新。
陈维江，中国科学院院士、国家电网公司交流建设部副主任。曾荣获2012年度国家科学技术进步奖特等奖(排名第2)。陈维江在任国网武汉高压研究院院长期间，主持建设了中国第一个特高压交流输电试验基地，主持过多项特高压交流输电关键技术研究项目，为中国特高压电网的建设做出了重要的知识贡献，也由此奠定了他在中国高电压研究领域的权威地位。
一、中国输电网曾落后西方20年
赵忆宁：在输电技术领域，20世纪中国与发达国家的差距有多大?
陈维江：从世界电网的发展历程看，输电网已经有100多年应用历史了。就输电技术从低电压到高电压等级提升的过程看，西方国家一直领先，中国比世界发达国家首次出现更高电压等级输电网(超高压输电网)的时间也晚了大约20年。1972年6月16日，我国自行设计、自行制造设备、自行施工安装的第一条330千伏超高压输变电线路——刘(刘家峡)—天(天水)—关(关中)线路——投入运行，而瑞典早在1952年就已经建成380千伏的输电工程了。不仅如此，在750千伏输电技术上，我们更是晚了40年。1965年加拿大最早建成麦尼夸根—魁北克市—蒙特利尔735千伏的输电工程，而我国首次全面掌握750千伏电网建设及运行技术，是在2005年建成了青海官亭—甘肃兰州东输变电工程。
表31
赵忆宁：从中外输电线路建设历程(见表31)上看，输电网电压等级提升的周期一般是多长时间?
陈维江：在用电负荷持续增长的前提下，输电网从低电压等级向高电压等级提升的周期一般是10～20年。低电压等级输电网提升的周期相对短一些，而高电压等级输电网从研发到运营的时间跨度一般要在20年左右，从超高压到特高压的提升就经历了接近20年的时间。
赵忆宁：为什么中国亮起第一盏电灯只比世界第一盏电灯的诞生晚三年，而电网的建设会有20～40年的差距呢?
陈维江：是的，1882年7月上海首次点亮15盏电灯，距1879年10月世界第一盏电灯的诞生时间不算长。但是，输电技术发展及电网建设与一个国家的经济发展水平密切相关。改革开放以来，我国电力工业发展迅速，到2013年年底，全国电力总装机容量高达12.3亿千瓦，超过美国成为世界上电力总装机容量最大的国家。不仅电力生产与经济增长呈正相关的关系，电力技术的发展也与经济发展的轨迹吻合。长时间以来西方国家经济较发达，对电力生产传输技术的升级换代需求较大，技术发展自然也比较快。直到2009年中国建成特高压输电工程，才开始改变这个格局。
二、特高压输电在世界各国的探索与命运
赵忆宁：世界首条特高压输电线路于1985年在苏联建成，为什么后来没有长期运行?
陈维江：你说得对。苏联于1985年建成埃基巴斯图兹—科克切塔夫—库斯塔奈1 150千伏特高压输电线路，线路全长900公里，但是仅断断续续运行了5年的时间，1991年苏联解体以后，特高压输电工程就下马了，由原来的1150千伏降到500千伏。这有三个原因：其一是政治原因，苏联的解体导致这条线路已经不在俄罗斯本土，而是在哈萨克斯坦境内;其二是经济原因，苏联解体后，15个加盟国经济快速下滑，对电力的需求大大下降;其三是技术原因，不仅是设备，包括输电线路方面的技术，比如像电磁环境的控制等，不是很好。上述几个因素的综合作用使其降到500千伏运行。
赵忆宁：世界各国从什么时间开始研究与建设特高压输电网?
陈维江：是在20世纪的60—90年代。美国、日本、苏联、意大利等国家当时经济快速增长，电力需求旺盛，对建设特高压电网有很大的动力。但是只有苏联建成工程，尽管后来降低了运行电压，其他国家都没有建成完整的工程。
比如美国，1967年开始对1000千伏特高压输电的特性展开研究，当时主导这项技术研究的有美国电力公司(American Electric Power，AEP)和美国邦纳维尔电力局(Bonneville Power Administration，BPA)，它们建了一些试验设施，甚至规划了工程，但是规划没有付诸实施，主要原因是遇到了20世纪70年代的石油危机。另外，美国能源供求的不平衡性不是很突出，对特高压远距离、大容量的传输需求随着经济增长的放缓和产业结构调整变得不再迫切，原来所规划的特高压电网的建设和技术的应用就都被搁置了。客观地说，20世纪美国在世界上研究特高压输电技术的国家中算是比较领先的，但是美国没有实现工程应用。
赵忆宁：日本的情况呢?
陈维江：日本是一个多岛小国，国土面积不足38万平方公里，对特高压远距离、大容量输送的需求客观上来说没有大国的需求旺盛。但是20世纪60—70年代日本经济高速发展，而资源短缺，便规划千万千瓦的核电项目，负荷中心在东京湾沿岸区域，如果用500千伏输送，输电线路将比较密，占用的走廊面积大;如果提升输电压等级，可提高输电效率、节约土地资源。日本基于这样的需求也开始研究特高压输电技术。
日本研发出了特高压输电的相关设备，还建了两条同塔双回路的特高压交流输电线路，其中一条就是从福岛到东京的线路。两条输电线路约430公里，分别于1992年和1999年建成。虽然建成了两条线路，设备也有了，但并不是完整的工程，因为变电站用的还是500千伏设备。日本1000千伏特高压输电线路降压至500千伏等级运行。其原因仍然是经济危机导致需求下降，原来所规划的大规模核电项目未付诸实施。在福岛核电站没有出事之前，我们曾经询问日本东京电力的同行究竟是否上马特高压输电项目，当时他们还说他们的项目会尽快上马。但是福岛核电事故以后，日本投运特高压输电项目的可能性就更小了。
赵忆宁：意大利是不是也开展过特高压输电工程实践?
陈维江：意大利在欧洲算得上工业基础强国。通常来说，欧洲国家输电网的最高电压等级为380千伏，最高运行电压是400千伏。意大利当时工业比较发达，想把南部的煤电送到北部，为此研究特高压输电技术。意大利当时选的标称电压是1050千伏，并建立了试验站，对绝缘子与电磁环境特性做了一些研究，也建成了几十公里的试验线路，但是，还是因为经济方面的原因，原来规划的工程没有上马。美国、日本加上意大利都曾经研究开发过特高压输电技术，但最终由于经济方面原因项目停滞或者暂缓，或者是降低输电压等级。
1988年国际大电网委员会成立了一个工作组，对世界范围内特高压输电技术的开发做过一个调研和总结，其结论是：特高压交流输电技术没有不可逾越的障碍，已经基本上达到可以应用的程度。正是鉴于上述国家的实践，特高压输电在技术方面已经没有障碍。
赵忆宁：这些国家在20世纪70年代开展的特高压输电的研究，前提是预测未来电力需求急骤增长，如果不上马新电压等级输电网，电网可能满足不了需求。但是实际上20世纪70年代末，这些国家经济发展变缓，电力需求量年增长只有1%～2%，因此特高压输电研究被搁置，特高压输电计划被取消，这倒是印证了经济学中的生产可能性边界理论。
