又一條西電東送“高速路”竣工(產經觀察·重大工程捷報傳④)
7月1日，途經四川、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。從此，位于川滇交界之處的白鶴灘水電站發出的綠色電能，僅需7毫秒便能到達千里之外的江蘇。從西部山區到東部沿海，全線3萬余名建設者克服了哪些挑戰，工程又能帶來哪些效益？記者進行了采訪。
每年可輸送的綠色電能相當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、輸送容量大、送電距離長、線路損耗低等優勢。國家電網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。我國能源生產和消費呈逆向分布，中東部地區能源消費量占全國的70%多，生產量占比卻不足30%，重要能源基地主要分布在西部地區，長期以來形成了西電東送等能源流向格局。這就需要通過發展特高壓，在全國范圍內優化能源配置、保障電力供應。
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，技術可開發容量達1.48億千瓦，約占全國總量的1/5。截至去年底，四川水電裝機容量達8900多萬千瓦，居全國首位。另一方面，隨著經濟社會發展，經濟強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800萬千瓦，占白鶴灘水電站總裝機的一半，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。”國網四川電力特高壓建設指揮部常務副總指揮胡國強介紹，“十四五”時期，還將建成白鶴灘—浙江特高壓直流工程、開工建設金沙江上游—湖北特高壓直流工程，進一步提高四川水電外送能力。
國網江蘇電力建設分公司副總經理陳兵告訴記者，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地用電增長需求，還能與華東已有特高壓工程互相配合，增強電網水電、火電互濟能力。
運輸難、空間小、跨河道，建設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，但跨越洶涌奔流的大江大河、穿行險峻無人的大山大嶺，建設過程殊為不易。靠著智慧和汗水，建設者們攻克了諸多難題。
應對運輸難題，“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350噸，相當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。”國網四川電力特高壓大件運輸技術保障組組長李劍說，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、幾乎占據了全部路寬，平均時速只有5公里，稍不注意很容易側翻。每到轉彎處，李劍都要提前下車觀察路線、隨車行走提醒司機。
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，最大落差1800米，四周都是懸崖峭壁，一臺設備都放不下，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標段無人區施工項目部經理虞佳旻說，一些塔位最大坡度超過50度，作業面非常狹窄，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者來說，讓導線順利跨越2500米寬的長江蕪湖段，無疑是最大挑戰。為了保證導線與江面的安全距離，兩岸主跨越塔設計高度達278.2米、接近100層樓高，重量達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，日均船舶流量達四五千艘次，工程需要展放22根導線和地線，施工量不小。如何盡可能減少對封航的影響？“10多年前我們展放導線用的是‘一牽一’方式，現在是‘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，“北斗來導航”。
在白鶴灘—江蘇工程重慶段，最讓建設者們犯愁的是濃霧多發，會影響導地線的弧垂觀測。“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標段項目經理楊國強介紹，他們利用北斗的高精度定位雷達測控，能夠在非可視條件下判定導線安裝是否到位，精度可達到正負2毫米，從而有效解決大霧、夜間等情況下的弧垂觀測難題，將工程進度提升15%以上。
強化技術自主創新，研制出20種新設備、19項新技術
鐵塔、銀線搭建好了，要讓綠色電能安全穩定送達，還離不開許多創新技術和設備。在江蘇蘇州市，占地面積相當于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”為交流電分發到周邊區域。虞城換流站也是世界首座采用“常規直流+柔性直流”混合級聯接線的換流站。
“這座換流站集成了常規直流輸電大容量、遠距離、低損耗，以及柔性直流輸電控制靈活、系統支撐能力強等優勢。”種芝藝解釋說，如果把常規直流比作火車，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對，對電網強弱沒有高要求。“不僅如此，柔性直流還能反過來支撐電壓和頻率、支持電網黑啟動等，為了攻克這項混合級聯特高壓直流輸電技術，近百家企業和科研單位花費了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換端，當交流系統嚴重故障時，直流側會為了保護設備立即跳閘停運，但此時交流系統還在灌入能量。如何將這部分能量快速消耗掉，以便使故障切除后系統快速恢復正常呢？
建設者們研制出相當于“安全氣囊”的可控自恢復消能裝置。當交流系統出現故障時，這一裝置可以作出毫秒級響應，吸收多余能量，防止換流閥等關鍵設備因電壓過高而損壞；也能免去故障恢復后直流系統重新啟動的時間，從而大幅提升華東電網受電能力。
“可控自恢復消能裝置的內部還集成了大容量避雷器、超高速觸發開關、快速機械開關等設備。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。”國網江蘇電科院輸變電技術中心主任楊景剛介紹。
設備上崗前需要“體檢”，但采用傳統方法對避雷器進行高壓試驗，每天只能完成約13只。依此計算，至少需要連續試驗3個月，難以跟上工程建設進度。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只避雷器進行試驗，讓檢測時間大大縮短。
在白鶴灘—江蘇工程，類似的創新設備和方法還有很多：給換流變壓器“瘦身”，自主研發世界首臺單柱線圈結構換流變壓器，雙柱變單柱，可以降低負載損耗約25%、溫升降低約10攝氏度，延長設備使用壽命；為工程研發“超級大腦”，升級控制保護系統，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，增加系統的靈活性……“白鶴灘—江蘇工程創新研制了20種新設備、19項新技術，在強化電網工程技術自主創新方面具有較強的示范意義。”種芝藝很自豪。
穩增長、惠民生、優環境，國家電網今年還將盡早開工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習永福參與了白鶴灘—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。”立克達石高興地說。
據介紹，白鶴灘—江蘇工程總投資307億元，可增加就業崗位超過2萬個，增加輸變電裝備制造業產值約180億元，帶動電源等相關產業投資約1000億元，有效助力穩增長、惠民生。此外，工程還能為綠色低碳發展作出貢獻。“華東地區燃煤電廠分布較為密集。白鶴灘—江蘇工程投產后，每年輸送的清潔電能可推動華東地區減少發電用煤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到4.5萬公里，相當于繞地球赤道一圈多；跨區跨省輸電能力達到2.4億千瓦，超過10個三峽電站的裝機容量。根據《“十四五”現代能源體系規劃》，“十四五”期間，我國將完善華北、華東、華中區域內特高壓交流網架結構，為特高壓直流送入電力提供支撐，建設川渝特高壓主網架，完善南方電網主網架。到2025年，西電東送能力達到3.6億千瓦以上。
“國家電網將全力加大電網投入，今年電網投資5000億元以上，將達到歷史最高水平。我們還將盡早開工川渝主網架、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項目。”國家電網有關負責人介紹。