UHV传动核心技术的唯一拥有者
随着改革开放40年来中国经济的快速发展,中国的科技实力发展迅速,现在中国正在逐步步入世界高科技领域的第一梯队。说到中国掌控的核心高科技技术,很多人自然想到基建、高铁、航天空。

此外,还有一个被忽视但又极其重要的领域。中国是世界领先的技术霸主,那是在输电领域。这个领域的顶尖技术,UHV技术,已经被我们国家垄断了。一整套关键设备研制成功,建成了世界上电压等级最高、输送能力最强的交流/DC输电网。
UHV传输技术是电气领域的5G技术,是电力传输的超高速公路。它特指电压等级为1000千伏交流电和800千伏DC的输电技术。与以往的低压输电技术相比,该技术最大的特点是实现远距离高效输电,特别是对于地形广阔的国家,迫切需要该技术完成配电。
多亏了这项技术的出现,生活在中国,我们可以切身体会到,永远不会出现夏天不得不忍受闷热,忍痛拉下开关减缓工业用电压力的现象。同样是人口大国的印度则不同。印度的年发电量位居世界第三。但由于输电能力差,印度仍有1亿多人长期处于缺电状态。
而UHV技术在中国的应用,早在5年前就彻底解决了偏远地区居民用电紧张的问题。与常规高压输电技术相比,UHV输电技术具有以下优势:
UHV传输的优势
UHV传输距离远,效率高,损耗低。通过电线输出电功率,为了使电功率最大化,无非是增加电流或电压。但是,如果增加电流,导线会过热,甚至造成大量功率损失。因此,通常情况下,只有采用电压升级的方法来保证远距离输电。
自然,电压越高,传输距离越远,电网覆盖范围越大。超高压输电等级要求输电最低电压应大于1000千伏交流电,大于800千伏DC。在UHV技术出现之前,各国使用的UHV输电线路电压只有500千伏。
除去能量损失后,一条1150千伏UHV线路的效率相当于五到六条550千伏UHV线路或三条750千伏UHV线路的效率之和。UHV输电可以降低电网工程成本,减少输电走廊的用地面积。
如果用UHV线代替传统的输电线路,可以大大减少沿途的杆塔和变电站数量,最大限度地节约导线材料。预计届时电网成本将下降10%~15%。
而UHV输电走廊所占面积仅为同等输电能力的超高压500千伏输电走廊所占面积的1/4,对于人口密集、土地昂贵、走廊建设困难的国家和地区而言,必然是性价比最高的选择。既能保证充足的电力供应,又能从空节约的资源中带来巨大的经济效益和社会效益。
UHV技术的研发成功,为中国能源结构的调整和优化创造了条件。可将中西部大型煤电基地发出的电力高效率、低消耗地直接输送到东部集中用电地区,实现跨区域输电和大规模远距离输电。
此外,可实现联网效应,将不同地点的火力、风力、水力发电站产生的电力集中协调、统一输送,大大提高了新能源的并网和消纳能力,是加快能源结构调整、防治大气污染、有效提升生态文明水平的重要途径。这项技术的突破是世界电力工业发展史上的一个重要里程碑,极大地缓解了全人类面临的能源生态危机。
UHV技术能否突破已经成为制约中国经济发展的瓶颈。
中国经济发展不平衡、人口和资源分布不平衡、发电量和用电量地区差距大的国情也决定了只有采用UHV技术才能进一步提高配电效率,节约资源,保护生态,进一步促进经济发展。
目前,中国的大部分电力是通过燃烧煤这种不清洁的能源产生的。百分之七十的煤炭主要分布在我国中西部地区,尤其是山西、陕西、内蒙古和新疆。风力发电这种新型环保能源主要集中在西北地区,80%的水力发电集中在云南、四川、西藏等西南地区。
中国三分之二的电力需求来自东部省份。发电基地与核心用电区相距数千公里,用电难度大、成本高已成为制约华东地区居民和工业用电的瓶颈。
在UHV技术发明之前,由于东西部距离太远,高压输电线路容量达不到。在中国,中西部地区的煤炭必须通过铁路和船舶的多次运输才能运送到东部的发电站进行发电,这既费时又费力,而且成本高昂。
煤炭要分三载三卸运输,中转区要有仓储基地,这样发电成本极高,消耗很大。或者直接在产煤区架设电站,然后跨省市架设输电网,中间架设多个电站补充电力,实现电力接力,一直把西部的电输送到东部沿海地区。
这种方式省工省钱,但是中间需要设置大量的电网维护站和电压提升站。虽然传输效率比煤炭运输和发电更加省力高效,但是中间设施的建设和维护成本也是巨大的。因此,迫切需要实现特种压电技术的突破,在我国辽阔的疆域上建立一个横跨东西的特种压电传输网络。

超高压技术需要上千亿的投资,美国和日本都因为财政问题而却步,而前苏联因为解体而夭折。也有很多国家对这项技术嗤之以鼻,强调自己国家的超高压输电技术已经足够,没必要花那么多钱升级技术。
但我国政府有超前的思维和眼光,不仅看到了UHV技术给我国带来的巨大经济效益,而且从世界公民的角度来判断是否应该推出这项技术。一旦UHV开发成功,中国的能源和生态战略目标可以提前完成,这更有利于中国梦的实现和世界和谐社区的建设。
夯实基础,自主研发
为了寻求该领域的技术突破,国家和各级政府给予了全力支持,我国在该技术领域起步较早。早在1986年,中国就开始了对UHV的专业研究。为此,国家投入了大量的资金和人力支持,连续将UHV传输技术列为“七五”、“八五”、“十五”科技攻关项目。
通过几十年的努力,中国电力科学家在UHV研究领域积累了丰富的经验,并在技术上申请了多项专利。于是,UHV交流传动技术被列入国家中长期科技发展规划纲要。
随即,中国科学家实现了西北750千伏交流输变电国产化示范工程的成功投产和三峡工程500千伏DC输变电工程的成功实践,全面提高了中国输变电技术和装备,也为UHV技术的推出准备了条件。
要完成如此大规模的技术研究和工程建设,没有党和国家的坚强后盾是不可想象的。科技强的基础是国力强,国家非常重视科技领域的投入和研发。
我国电网输电技术从高压到超高压再到特高压,每次都面临着巨大的挑战。中国电网技术一直走发达国家的老路,采用引进、消化、吸收、再创新的模式,但在UHV时代,这条路走不了了。
发达国家虽然越过了UHV的红线,但技术发展不平衡,没有先进完善的设备可买。中国人不知道哪里有钱买,只能自己摸着石头过河。在完善产业基础和储备科技人才的基础上,自主创新和RD成为UHV科技攻关的必由之路。
我国科学家要打破科技小跟随者的习惯性思维。现在我们国家有足够的人力、物力、财力去开辟顶级的高科技领域。科学家要做的就是选好主攻领域,建设好技术团队,国家会尽一切努力提供资金、制度、服务等全方位保障。这是社会主义制度优越性的集中体现,也是为什么只有中国能做到,其他发达资本主义国家做不到的原因。
国家支持,团结就是力量。
美国率先摸到了UHV技术的路子,但并没有掌握其核心技术。我们国家派顶尖科学家到美国向他们学习。当我们的科学家到达参观地点时,他们被禁止携带任何摄影设备。很难从远处接近他们,数据共享更是不可能。他不能借山之石,只能坚定信念,依靠自主创新。
为了打造UHV核心技术,我国科学家系统地组织了产学研联合研究,聚集了国内技术水平顶尖的电力、机械行业的科研、制造、设计、高校等100多家单位,参与人员近5万人。他们联合开展了9大类180多项关键技术的研究和40多项关键设备的研发,重点是电压控制、外绝缘配置、电磁环境控制和成套设备研制。
终于,经过20多年的技术攻关,我国第一条晋东南-南阳-荆门UHV输电线路全线贯通,我国成为世界上第一个完全掌握这一技术并投入商业运营的国家。
其中,TBEA制造的1000千伏变压器解决了UHV输电中最关键的问题。这种变压器是UHV传输设备的核心部件,也是UHV技术中难度最大的环节。这台变压器的研制成功,凝聚了我国该领域无数尖端科技人才的心血和汗水。
变压器研制成功一年后,中国第一条特种压电输电线路畅通无阻。变压器重达400吨,耗资5000万元,经历了无数次试验失败。UHV科技的成功证明了中国在这一高科技领域的巨大人才优势。
过去中国的高科技人才一直去美国,因为那里有顶尖的设备、技术团队和资金支持,疫情成为分水岭。现在中国在高科技领域的设备、技术团队、资金支持都不弱于美国,这成为人才回流的关键。
追求卓越,走向卓越

目前,中国在UHV技术方面处于领先地位,中国的UHV标准已成为该领域的世界通用行业标准。世界上有168个国家与中国国家电网签署了该领域的战略合作协议,专利使用权全部由中国掌控。
第一条UHV线建成后,经过十年的发展,我国已建成“十二交十四直”共26条UHV工程线路,覆盖全国七大区域电网。
“十三五”期间,中国UHV电力技术再次取得历史性突破,建设了从淮东到皖南的1150千伏UHV DC工程线路,输电距离3300公里。它是目前世界上输电电压等级最高、输电距离最长的UHV输电工程,是中国在UHV技术领域拥有绝对话语权的证明。
UHV技术的成功是中国人民智慧和科学社会主义的胜利。
UHV技术的全面垄断为中国最发达的东部地区的电力生产和生活提供了保障,也使中国站在了这一领域的技术顶端。它可以通过这项技术赢得世界各地的电力合作,进一步推动社会经济的发展,为尽快将中国建设成为一个节能和生态文明的国家提供核心动力。


