國網(wǎng)安徽電力施工人員在200多米的高空，進(jìn)行白鶴灘—江蘇工程的跨長江導(dǎo)線架設(shè)施工。 張遠(yuǎn)溪攝(人民視覺)
7月1日，途經(jīng)四川、重慶、湖北、安徽、江蘇5省市，全長2080公里的白鶴灘至江蘇±800千伏特高壓直流工程(以下簡稱“白鶴灘—江蘇工程”)竣工投產(chǎn)。從此，位于川滇交界之處的白鶴灘水電站發(fā)出的綠色電能，僅需7毫秒便能到達(dá)千里之外的江蘇。從西部山區(qū)到東部沿海，全線3萬余名建設(shè)者克服了哪些挑戰(zhàn)，工程又能帶來哪些效益?記者進(jìn)行了采訪。
每年可輸送的綠色電能相當(dāng)于南京市半年的用電量
特高壓直流，被稱作“電力高速公路”，具有點對點直達(dá)、輸送容量大、送電距離長、線路損耗低等優(yōu)勢。國家電網(wǎng)特高壓部副主任種芝藝介紹，以白鶴灘水電站泄洪時每秒48米的最大水流速計算，江水從四川涼山彝族自治州流到江蘇蘇州市大約需12個小時，但發(fā)出的水電通過特高壓直流工程輸送，只需7毫秒。
對我國來說，“電力高速公路”作用十分重要。我國能源生產(chǎn)和消費呈逆向分布，中東部地區(qū)能源消費量占全國的70%多，生產(chǎn)量占比卻不足30%，重要能源基地主要分布在西部地區(qū)，長期以來形成了西電東送等能源流向格局。這就需要通過發(fā)展特高壓，在全國范圍內(nèi)優(yōu)化能源配置、保障電力供應(yīng)。
白鶴灘—江蘇工程正滿足了這一需求。一方面，水電是清潔綠色可再生能源，四川水電資源豐富，技術(shù)可開發(fā)容量達(dá)1.48億千瓦，約占全國總量的1/5。截至去年底，四川水電裝機(jī)容量達(dá)8900多萬千瓦，居全國首位。另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省江蘇的用電需求也與日俱增。
“白鶴灘—江蘇工程輸電能力達(dá)800萬千瓦，占白鶴灘水電站總裝機(jī)的一半，每年可向江蘇送電300多億千瓦時，同時增送四川豐水期的富余水電40億至60億千瓦時，大幅提高了水電利用效率。”國網(wǎng)四川電力特高壓建設(shè)指揮部常務(wù)副總指揮胡國強(qiáng)介紹，“十四五”時期，還將建成白鶴灘—浙江特高壓直流工程、開工建設(shè)金沙江上游—湖北特高壓直流工程，進(jìn)一步提高四川水電外送能力。
國網(wǎng)江蘇電力建設(shè)分公司副總經(jīng)理陳兵告訴記者，去年，江蘇全社會用電量首次突破7000億千瓦時，從外省凈輸入電量超過17%。而白鶴灘—江蘇工程年輸送電量相當(dāng)于南京市半年的用電量，能讓江蘇外來電量最大接納能力提升32.5%，不僅能更好滿足江蘇當(dāng)?shù)赜秒娫鲩L需求，還能與華東已有特高壓工程互相配合，增強(qiáng)電網(wǎng)水電、火電互濟(jì)能力。
運輸難、空間小、跨河道，建設(shè)者們攻克了諸多難題
作為我國西電東送的重點工程，白鶴灘—江蘇工程效益明顯，但跨越?jīng)坝勘剂鞯拇蠼蠛?、穿行險峻無人的大山大嶺，建設(shè)過程殊為不易?？恐腔酆秃顾ㄔO(shè)者們攻克了諸多難題。
應(yīng)對運輸難題，“螞蟻搬大象”。
位于四川涼山彝族自治州布拖縣的布拖換流站，是工程的起點站，電流出發(fā)前要先在這里從交流電“變身”為直流電。換流變壓器是換流站的“心臟”，單臺重量可達(dá)350噸，相當(dāng)于七八十頭成年亞洲象的重量。在路窄彎急的大涼山運輸52臺這樣的“巨無霸”，難度可想而知。
“從西昌火車站到布拖換流站有139公里山路。單是翻越海拔3300米的爾烏山，就要經(jīng)過215處S形彎道、62處U形急彎，平均每走280米就要拐一個180度的大彎。”國網(wǎng)四川電力特高壓大件運輸技術(shù)保障組組長李劍說，運輸用的液壓板車安裝了180個輪胎，還得配置4輛牽引車，整個車組長70米、幾乎占據(jù)了全部路寬，平均時速只有5公里，稍不注意很容易側(cè)翻。每到轉(zhuǎn)彎處，李劍都要提前下車觀察路線、隨車行走提醒司機(jī)。
克服艱苦條件，“山巔立鐵塔”。
“四川樂山和涼山交界處的無人區(qū)，最大落差1800米，四周都是懸崖峭壁，一臺設(shè)備都放不下，十幾米深的基坑只能靠人工一點點挖掘。即便如此，大家硬是在山尖上‘拼’出了一塊地!”白鶴灘—江蘇工程川2標(biāo)段無人區(qū)施工項目部經(jīng)理虞佳旻說，一些塔位最大坡度超過50度，作業(yè)面非常狹窄，塔材只能用索道，運送一根組裝一根，常常20天才能立好一座鐵塔。
跨越長江航道，“銀線渡江河”。
對于白鶴灘—江蘇工程安徽段的建設(shè)者來說，讓導(dǎo)線順利跨越2500米寬的長江蕪湖段，無疑是最大挑戰(zhàn)。為了保證導(dǎo)線與江面的安全距離，兩岸主跨越塔設(shè)計高度達(dá)278.2米、接近100層樓高，重量達(dá)2200多噸，這是全線路跨度最大、塔身最高、單基最重的跨越塔。安徽段長江大跨越施工隊隊長韓仲瑞介紹：“僅與塔腿段連接的單根塔管就重17噸，連接處由26個螺栓固定，每個螺栓重35斤，這樣的螺栓全塔大概需要2000個，都必須嚴(yán)絲合縫地對接上。”
長江蕪湖段長年運輸繁忙，日均船舶流量達(dá)四五千艘次，工程需要展放22根導(dǎo)線和地線，施工量不小。如何盡可能減少對封航的影響?“10多年前我們展放導(dǎo)線用的是‘一牽一’方式，現(xiàn)在是‘二牽三’，好比2匹馬拉3架車，20天就可以完成，工期大為縮減。”韓仲瑞說。
擺脫濃霧影響，“北斗來導(dǎo)航”。
在白鶴灘—江蘇工程重慶段，最讓建設(shè)者們犯愁的是濃霧多發(fā)，會影響導(dǎo)地線的弧垂觀測。“過大的弧垂既可能造成相間短路等安全隱患，也會限制線路的輸送能力。”白鶴灘—江蘇工程渝3標(biāo)段項目經(jīng)理楊國強(qiáng)介紹，他們利用北斗的高精度定位雷達(dá)測控，能夠在非可視條件下判定導(dǎo)線安裝是否到位，精度可達(dá)到正負(fù)2毫米，從而有效解決大霧、夜間等情況下的弧垂觀測難題，將工程進(jìn)度提升15%以上。
強(qiáng)化技術(shù)自主創(chuàng)新，研制出20種新設(shè)備、19項新技術(shù)
鐵塔、銀線搭建好了，要讓綠色電能安全穩(wěn)定送達(dá)，還離不開許多創(chuàng)新技術(shù)和設(shè)備。在江蘇蘇州市，占地面積相當(dāng)于47個足球場的虞城換流站，是白鶴灘—江蘇工程的終點站。在這里，直流電再次“變身”為交流電分發(fā)到周邊區(qū)域。虞城換流站也是世界首座采用“常規(guī)直流+柔性直流”混合級聯(lián)接線的換流站。
“這座換流站集成了常規(guī)直流輸電大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗，以及柔性直流輸電控制靈活、系統(tǒng)支撐能力強(qiáng)等優(yōu)勢。”種芝藝解釋說，如果把常規(guī)直流比作火車，只能在平整軌道上行駛，柔性直流就像越野車，泥巴路、石子路等較差的路況也能應(yīng)對，對電網(wǎng)強(qiáng)弱沒有高要求。“不僅如此，柔性直流還能反過來支撐電壓和頻率、支持電網(wǎng)黑啟動等，為了攻克這項混合級聯(lián)特高壓直流輸電技術(shù)，近百家企業(yè)和科研單位花費了3年多時間。”
虞城換流站還面臨著另一道考驗：作為直流電和交流電的轉(zhuǎn)換端，當(dāng)交流系統(tǒng)嚴(yán)重故障時，直流側(cè)會為了保護(hù)設(shè)備立即跳閘停運，但此時交流系統(tǒng)還在灌入能量。如何將這部分能量快速消耗掉，以便使故障切除后系統(tǒng)快速恢復(fù)正常呢?
建設(shè)者們研制出相當(dāng)于“安全氣囊”的可控自恢復(fù)消能裝置。當(dāng)交流系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，這一裝置可以作出毫秒級響應(yīng)，吸收多余能量，防止換流閥等關(guān)鍵設(shè)備因電壓過高而損壞;也能免去故障恢復(fù)后直流系統(tǒng)重新啟動的時間，從而大幅提升華東電網(wǎng)受電能力。
“可控自恢復(fù)消能裝置的內(nèi)部還集成了大容量避雷器、超高速觸發(fā)開關(guān)、快速機(jī)械開關(guān)等設(shè)備。以高約14米的避雷器塔為例，每層由136只避雷器組成，5層共680只，兩套消能裝置就安裝了1360只。”國網(wǎng)江蘇電科院輸變電技術(shù)中心主任楊景剛介紹。
設(shè)備上崗前需要“體檢”，但采用傳統(tǒng)方法對避雷器進(jìn)行高壓試驗，每天只能完成約13只。依此計算，至少需要連續(xù)試驗3個月，難以跟上工程建設(shè)進(jìn)度。為此，科研人員研究了整體加壓試驗方法，可以同時對每層136只避雷器進(jìn)行試驗，讓檢測時間大大縮短。
在白鶴灘—江蘇工程，類似的創(chuàng)新設(shè)備和方法還有很多：給換流變壓器“瘦身”，自主研發(fā)世界首臺單柱線圈結(jié)構(gòu)換流變壓器，雙柱變單柱，可以降低負(fù)載損耗約25%、溫升降低約10攝氏度，延長設(shè)備使用壽命;為工程研發(fā)“超級大腦”，升級控制保護(hù)系統(tǒng)，使得最快控制周期由75微秒縮短至10微秒，并將運行方式由過去的40多種增加至252種，增加系統(tǒng)的靈活性……“白鶴灘—江蘇工程創(chuàng)新研制了20種新設(shè)備、19項新技術(shù)，在強(qiáng)化電網(wǎng)工程技術(shù)自主創(chuàng)新方面具有較強(qiáng)的示范意義。”種芝藝很自豪。
穩(wěn)增長、惠民生、優(yōu)環(huán)境，國家電網(wǎng)今年還將盡早開工8項特高壓工程
“之前都在家附近找零工干，還是頭一回參加這么大的工程。”來自湖北宜昌的吊車司機(jī)習(xí)永福參與了白鶴灘—江蘇工程湖北段的施工，在項目部每月收入可觀，很是開心。工程投運后，他又跟著施工隊轉(zhuǎn)場到了白鶴灘—浙江特高壓工程。
對于四川馬邊彝族自治縣柱上村村民立克達(dá)石來說，特高壓工程為運輸材料而修建的道路，打通了竹筍、天麻等山貨的外運通道。“以前下山可不容易，采到山貨后攢起來，四五天才下趟山，時間一長，賣不上好價錢。如今有了盤山路，當(dāng)天就能用摩托運下山，新鮮得很，有時一天能賺600多元。”立克達(dá)石高興地說。
據(jù)介紹，白鶴灘—江蘇工程總投資307億元，可增加就業(yè)崗位超過2萬個，增加輸變電裝備制造業(yè)產(chǎn)值約180億元，帶動電源等相關(guān)產(chǎn)業(yè)投資約1000億元，有效助力穩(wěn)增長、惠民生。此外，工程還能為綠色低碳發(fā)展作出貢獻(xiàn)。“華東地區(qū)燃煤電廠分布較為密集。白鶴灘—江蘇工程投產(chǎn)后，每年輸送的清潔電能可推動華東地區(qū)減少發(fā)電用煤1400萬噸，可減排二氧化碳2542萬噸、二氧化硫25萬噸、氮氧化物22萬噸。”種芝藝介紹。
目前，國家電網(wǎng)已累計建成29項特高壓工程，在運在建特高壓工程線路長度達(dá)到4.5萬公里，相當(dāng)于繞地球赤道一圈多;跨區(qū)跨省輸電能力達(dá)到2.4億千瓦，超過10個三峽電站的裝機(jī)容量。根據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，“十四五”期間，我國將完善華北、華東、華中區(qū)域內(nèi)特高壓交流網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，為特高壓直流送入電力提供支撐，建設(shè)川渝特高壓主網(wǎng)架，完善南方電網(wǎng)主網(wǎng)架。到2025年，西電東送能力達(dá)到3.6億千瓦以上。
“國家電網(wǎng)將全力加大電網(wǎng)投入，今年電網(wǎng)投資5000億元以上，將達(dá)到歷史最高水平。我們還將盡早開工川渝主網(wǎng)架、張北—勝利、武漢—南昌、黃石特高壓交流，金上—湖北、隴東—山東、寧夏—湖南、哈密—重慶特高壓直流等8項特高壓工程，開工一批500千伏及以下重點電網(wǎng)項目。”國家電網(wǎng)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。(記者 丁怡婷)
