文／本刊记者王思童／

发展特高压 设备是关键

有时，向前一步，是件很难的事。

曾经有个测验：笼子里，一旦某只猴子抓住了铁笼，测验者即用高压水枪向它喷水。不是喷向其中一只，而是全体“连坐”。反复多次后，老猴子们不愿再靠近铁笼，甚至当新加入的猴子企图靠近时，猴群里的其他猴子还会围聚过来群殴它。与猴群实验的结果类似，我们生存于既定的社会规则，并习惯于安全的行为方式，因为一旦逾矩便会付出代价，由此潜意识中形成了各种行为的边界。习惯舒适，不逾边界，便不敢向前一步。只是，一个真正有能力掌控自己乃至行业命运的人，一定是勇于突破常规之人。

发展特高压技术，是国家站在能源和电力工业发展全局高度作出的重大战略决策。依托特高压创新实践，国内电工装备制造企业在世界上率先掌握了特高压成套设备制造的核心技术，具备了批量生产能力，自主创新能力和制造水平显著提升，全面实现了产业升级，在国内外市场竞争中取得了重大突破，特高压设备已经成为我国电工装备制造企业走向世界的闪亮名片。在11月21日的特高压设备制造及应用高峰论坛上，我们看到了张猛、钟俊涛、姚为正等人的身影，可以说他们是中国特高压追随者，同样也是引领中国特高压技术先走一步的杰出代表。“我们这一路走来，走得很辛苦，确实不容易。”西安西电开关电气有限公司党委书记、副总经理张猛更是将多年的艰辛化为一句感慨。

发展特高压，设备是关键。特高压输电代表了国际高压输电技术研究、设备制造和工程应用的最高水平。2004年底国家电网公司提出发展特高压输电之时，世界上没有商业化运行的特高压工程，没有成熟的特高压设备和技术。既“不能买”，也“买不来”，中国研发特高压设备，必须走自主创新的国产化路线。国家电网公司总经理助理孙昕指出，特高压设备国产化研制面临三大挑战：技术难度大、可靠性要求高、研发基础薄弱。特高压设备大都达到了现有设计制造的极限，需要承受高强度、极不均匀的电、磁、热、力联合作用，但受制造、运输等条件严格限制，尺寸、重量不能简单线性放大，需要研发新技术、新结构和新材料，实现重大技术突破。特高压输电容量大、系统位置重要，必须具有与其重要性相适应的高可靠性。我国的特高压工程是国家正式核准建设的需要商业化运行、具有示范效应的工程，需要在全电压、大功率下长期安全运行，关系电网发展方式，进一步增加了国产化研制压力。特高压项目启动之初，国内500kV设备及关键原材料、组部件仍主要依赖进口，技术、标准和设备均建立在引进、消化、吸收基础上，基础薄弱、受制于人。在我国工业和技术基础上，自主开发世界上一个全新的、最高电压等级输电所需的全套设备并安全运行，极具挑战和风险。为应对特高压设备国产化研制的艰巨任务、在较短时间内取得全面突破，国家电网公司研究提出了依托工程、业主主导、专家咨询、质量和技术全过程管控的产学研用联合创新模式，集中国内电力、机械行业的优势资源和力量，建立创新联合体，立足国内、开放式创新，形成创新合力。

西电开关张猛谈到：“我最近一直在想特高压究竟带给我们什么。是我们把设备完成了，满足了工程的需要吗？这一点当然对，但似乎不全面。我想了很久，感觉更重要的一点是，特高压的建设和发展使电工制造业得到了重生和升华。”

制造业的重生与升华

“制造业的重生和升华”这一观点高度概括特高压技术为制造业带来的价值。在特高压交流试验示范工程的建设过程中，国内100多家电工装备企业参与了特高压设备的研制和供货，所有设备都在中国制造，没有一台整机从国外进口，设备国产率达到了90%以上。特高压为实现装备自主化发挥了巨大作用。

中国直流输电的发展经历了四个阶段：一是核心设备进口阶段。二是到了2005年左右，我国开始技术研发，从而进入中国企业牵头承担自主工程，但是采用国外的技术路线。这时，实际上是从国外进口设备和技术，然后进行国产化制造。这个过程尽管设备实现了国产化，但是技术路线是采用国外的，独立的自主知识产权是受到限制的。三是进入特高压时代后，采用了以我为主、联合研制的方法。四是完全采用自主化，我国企业开始生产具有独立知识产权的产品。许继集团有限公司总经理助理、许继集团柔性输电系统公司总经理姚为正谈到，“从常规的500千伏到800千伏到1000千伏，换流阀和控制保护的研究过程分为三部分，一是关键技术研究，二是产品研制，三是工程应用。电压等级从500千伏上升到800千伏的时候，换流阀要承受更高电压、更大电流所带来的难题，所以这方面要突破。此外，由于没有相关技术经验可供借鉴参考，我国的研制和试验都是从零开始的，因此研制过程十分不易。”姚为正继续说到，“我从2005年参与到特高压换流阀的研制中，可以说几乎完整地经历了直流输电发展的四个阶段。我的感受是：刚开始的时候是‘老外’干，我们看着他们干，我们是外行；后来，是‘老外’干，我们在旁边看；在国产化的时段，是‘老外’带着我们干；最后，是我们自己干。在我们成功研制最高电压等级的产品和技术的过程中，我们有一段时间还带着‘老外’干。我们可以非常自信和自豪地说，我们在这个领域占领了世界的制高点。”

依托特高压工程，我国直流设备研制走过了一段辉煌之路。国家电网公司交流建设部王绍武博士认为，特高压技术与产品的进步，表现为我国全面攻克特高压设备核心技术难题，成功研制全系列特高压交流设备等方面。“一个显著的事实是，对比2009年建成的我国首条特高压交流工程和2013年建成的第二条交流特高压工程，我们可以清晰地发现，工程国产化率进一步提高，关键设备实现了批量化制造。”王绍武说。资料显示，首条特高压交流工程的设备国产化率在90%以上，而第二条全部55台特高压变压器和高抗、33个间隔的特高压开关及其他设备均为国产，且为大批量稳定制造。这显示出“国产特高压设备具有强大的市场竞争力和广阔的应用前景”，王绍武评价说。

除了打破了国内直流输电成套设备对国外企业的依赖，提升了自主化直流设备的市场竞争力，为直流产品走出国门奠定了基础。由于采用国产化的零部件，项目的研发成功拉动了上游配套产品的技术发展，使大部分关键配套零部件产业达到国际领先产业水平，带动了行业技术进步和发展。此外，国家电网还建设了世界一流的直流控制保护和换流阀试验能力，为特高压直流输电技术的持续提升提供了试验保障能力。例如，100万千伏安特高压变压器研制上，我国研制成功两柱并联、三柱并联两种结构形式的1000MVA单体式特高压变压器并实现工程应用，创造了变压器行业电压等级、单体容量、单柱容量的世界纪录，具备有载调压能力，实现无局部放电设计，温升、损耗、噪音等关键性能指标国际领先。又如，特高压升压变压器研制方面，我国研制成功发电厂用400MVA单体式特高压升压变压器样机，可与百万机组形成“一机一变”搭配。安徽平圩电厂三期工程将采用该技术，直接升压至1000kV接入皖电东送特高压工程。此外，在关键组部件、原材料上，国际市场高压输变电设备用高端原材料、组部件长期被国外少数专业厂或跨国公司垄断，存在价格昂贵、供货不稳定等突出问题，影响整机设备国产化、影响工程造价和工期。国家电网公司在全力推进特高压主设备国产化研制过程中，同步组织了关键组部件、原材料的国产化，实现重要突破。

立足国内输变电设备采购助力民族装备制造业升级

特高压工程让国内设备企业掌握了一批具有自主知识产权的装备制造核心技术，形成了全套特高压输变电设备的国内批量生产能力，实现了中国输变电装备制造业的技术升级。特高压交流试验示范工程的设备采购全部立足于国内，变压器和高压电抗器完全自主开发、设计和制造，使我国相关产品的制造能力处于世界领先水平；采用中外联合设计、产权共享、合作生产、国内制造模式生产出的特高压开关设备，代表当前最高技术水平。

特高压工程建设为我国开关装备制造业提供了巨大的发展机遇。西安西电开关电气有限公司党委书记、副总经理张猛指出，自2005年以来，特高压工程建设对中国的开关制造业提供了巨大的发展机遇，使中国开关制造业在研发能力、制造能力、试验能力、组织管理能力等方面得到显著的发展。从设备生产和制造方面讲，我国已成为世界主要的开关设备研制国家。一是研发能力得到长足进步。在研发特高压的时候，我们掌握了三维的设计和分析方法。产品设计实现了全三维设计，实现了数字化精确设计和数字化制造。二是工艺技术与制造能力得到提升。一个开关设备要制造出来，离不开许多装备，比如说机械加工、绝缘件生产，还有电镀、焊接等。通过特高压，我们实现了数字化、网络化生产线，我们建立了在中国乃至世界上最先进的一流生产线。我们还能通过控制中心可以看到所有设备的加工能力，以及加工状态和加工的效果。这些进步，在开展特高压研发之前是不敢想象的。特高压建设使我们理念得到更新，方法得到提高，信息得到增强。三是试验检测能力得到提高。西安高压电器研究院全面掌握了特高压开关设备的型式试验技术，建成世界上能力完备的特高压开关设备型式试验检测平台。它配备了大容量的实验室，有两台6500兆伏安发射器。同时，有一个全天候的绝缘实验室，工频电压1800千伏，冲击电压4800千伏。参与特高压工程建设也让西安西电开关电气有限公司认识到智能化开关设备测试平台的巨大作用。特高压的发展使我们对智能化、电子技术在开关上的运用起到了推动作用。总之，在特高压工程的实施过程中，中国开关制造企业在研发能力、制造能力、试验能力、组织管理能力、国际影响力等方面得到了极大的发展。

特高压输变电工程的建设对特高电压变压器、电抗器等相关设备的研制提出了更高的需求。特高压变压器具有电压等级高、容量大、外限尺寸大、可靠性要求高等特点，其研制存在绝缘问题、漏磁及损耗问题、绕组抗短路能力问题、油流分布及绕组温升问题等难点。特变电工沈阳变压器集团有限公司副总经理钟俊涛谈到，根据我国电力资源分布与电力负荷的严重不均衡状况以及大电网发展的客观要求，将进一步加大跨区西电东送规模和跨区电网之间的交换容量。为了减少电能输送的损耗，必须提高输电线路的电压，或用直流输送。为此迫切需要研制特高电压变压器、电抗器以满足输变电工程建设的需要。另一方面，在特高压电网建设以前，我国的区域电网的最高交流电压为500kV级，西北地区为330kV级，已经无法满足电网容量进一步增加和全国联网的需要。因此也需要提高电压等级。国际上自从20世纪60年代发展了750kV的输电线路后，近几年来，美国、前苏联、日本、法国等一些国家已先后研制出1000kV级的输变电设备。从1986年起特高压输电研究先后被列入我国“七五”、“八五”和“十五”科技攻关计划，1990～1995年，国务院重大办组织“远距离输电方式和电压等级论证”；1990～1999年，国家科委组织“特高压输电前期论证”和“采用交流百万伏特高压输电的可行性”等专题研究。2004年以来，国家电网公司就特高压输电工程关键技术组织了全面系统研究。 因此，特变电工沈变公司在特高压变压器研制过程中，就是依据特高压工程建设，着力解决上述问题。特变电工沈变公司2008年共生产四台特高压变压器，通过了现场交接试验并投入运行。实验表明，各项技术指标均满足技术协议和运行的要求，标志着在国家电网公司及相关专家支持和指导下，我国掌握了特高压1000千伏交流变压器的设计和制造技术。于特高压变压器的质量问题，还有一点需要注意。我们在以往特高压变压器的生产过程当中发现，包括国外进口的很多材料都含有金属杂质、绝缘物杂质，只要有一点杂质混入特高压变压器中，就可能造成产品故障。因此，这对于企业的管理水平是一个很大的考验。这需要变压器生产厂家持续改进管理水平，持续提高设备制造能力。

通过特高压项目的研发和设备制造，我国重大装备制造能力和技术水平大幅提升，将有利于反哺500千伏和750千伏设备制造，稳固我国自主研发制造的主导地位。中国正从输变电大国逐步转变为输变电强国。更重要的是，依托特高压工程推进装备自主化，全面提升了我国制造业的水平，也充分体现一个国家装备制造业的技术水平和实力，更体现了一个国家的国际竞争力。