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圖①：青海海南藏族自治州千萬千瓦級可再生能源基地。 |
引 子
自這一晚起，對河南省的不少家庭來說，燈還是原來那盞燈，但電已是來自青海省的綠色電能。
2020年12月30日傍晚，青?！幽稀?00千伏特高壓直流工程（以下簡稱青豫直流工程）正式投運(yùn)。
這是一條專為清潔能源外送而建設(shè)的特高壓通道。它起于青海省海南藏族自治州，止于河南省駐馬店市，線路全長1563公里，輸送容量800萬千瓦，總投資約226億元。
截至6月9日，青豫直流工程累計(jì)輸送綠色電能119.59億千瓦時(shí)。這相當(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒538萬噸，減排二氧化碳885萬噸。
今年1月25日，習(xí)近平主席在世界經(jīng)濟(jì)論壇“達(dá)沃斯議程”對話會上的特別致辭中指出：“我已經(jīng)宣布，中國力爭于2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，中國需要付出極其艱巨的努力。我們認(rèn)為，只要是對全人類有益的事情，中國就應(yīng)該義不容辭地做，并且做好。中國正在制定行動方案并已開始采取具體措施，確保實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)?！?/p>
“青豫直流工程是我國發(fā)展運(yùn)用特高壓輸電技術(shù)、推動新能源大規(guī)模開發(fā)利用的一次重大創(chuàng)新?！眹译娋W(wǎng)青海省電力公司建設(shè)部主任楊記寧說，這對于促進(jìn)青海打造國家清潔能源產(chǎn)業(yè)高地，滿足華中地區(qū)用電需求，落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和工作等具有重要意義。
日前，記者實(shí)地探訪青豫直流工程，感受能源綠色低碳發(fā)展的強(qiáng)勁脈動。
保障穩(wěn)定供電
從光伏光熱到水光互補(bǔ)，創(chuàng)新驅(qū)動助力青海打造國家清潔能源產(chǎn)業(yè)高地，新能源發(fā)展多項(xiàng)指標(biāo)居全國前列
光能、風(fēng)能發(fā)電波動性、間歇性較強(qiáng)，往往靠天吃飯，而電力供應(yīng)最看重穩(wěn)定性。新能源大規(guī)模開發(fā)利用的瓶頸如何突破？
通過青豫直流工程輸送河南的綠色電能，主要來自青海海南藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州的兩個(gè)千萬千瓦級可再生能源基地。
出海西蒙古族藏族自治州格爾木市東行30公里，來到海西多能互補(bǔ)集成優(yōu)化國家示范工程基地。這里地處太陽能資源富集的柴達(dá)木盆地，茫茫戈壁上，一個(gè)個(gè)藍(lán)色光伏發(fā)電板整齊排列，一座座風(fēng)力發(fā)電機(jī)迎風(fēng)轉(zhuǎn)動。
不遠(yuǎn)處，矗立著一座白色高塔?！斑@是光熱電站的集熱塔，高188米。以高塔為圓心，環(huán)繞分布著4000多面鏡片，每面鏡片面積約138平方米。”青海廣恒新能源有限公司副總經(jīng)理曾需要介紹。
鏡片的名字很形象：定日鏡。它們把太陽能聚焦到集熱塔頂部的吸熱器，加熱吸熱器內(nèi)的特制熔鹽。夜晚，當(dāng)光伏電站停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，加熱后的特制熔鹽持續(xù)釋放熱能，再通過換熱系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽，推動汽輪機(jī)發(fā)電。
“別小看光熱的能量，一座集熱塔工作一天，就能滿足10萬戶居民一天的用電需要?！痹枰f，“通過示范推廣‘以熱補(bǔ)光’，讓新能源發(fā)電有了可靠支撐?！?/p>
在海南藏族自治州黃河峽谷地帶，距離龍羊峽水電站約50公里處的一片草地上，如今建起了裝機(jī)規(guī)模85萬千瓦的水光互補(bǔ)光伏電站。
“新的水光互補(bǔ)技術(shù)可將原本隨機(jī)、波動、間歇的光伏電，調(diào)整為均衡、優(yōu)質(zhì)、安全的穩(wěn)定電源并送入電網(wǎng)?！眹译娡都瘓F(tuán)黃河上游水電開發(fā)有限公司龍羊峽發(fā)電分公司綜合部副主任于海青介紹，“我們白天優(yōu)先使用光伏發(fā)電，夜晚則由水電機(jī)組接力發(fā)電，保障新能源的最大化消納和電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。”目前，這座水光互補(bǔ)光伏電站一年發(fā)電量已占龍羊峽水電站的1/4。
除了硬件布局，多能互補(bǔ)系統(tǒng)的軟件革新是提升新能源供給質(zhì)量的又一關(guān)鍵。為適應(yīng)大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)要求，青海近年來著力開展光伏功率預(yù)測技術(shù)攻關(guān)并完成系統(tǒng)升級。在此基礎(chǔ)上，青海牽頭承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“多能源電力系統(tǒng)互補(bǔ)協(xié)調(diào)調(diào)度與控制”項(xiàng)目，并在青海省電網(wǎng)調(diào)控中心上線，實(shí)現(xiàn)對水、火、風(fēng)、光、熱、儲等多種類型電源的協(xié)調(diào)調(diào)度。
“這套多能互補(bǔ)調(diào)度系統(tǒng)能夠給出電網(wǎng)運(yùn)行的最佳方案，讓多種能源的深度融合實(shí)現(xiàn)‘1+1>2’的效果。這樣的技術(shù)能力是青海大規(guī)模發(fā)展新能源的重要基礎(chǔ)?！眹译娋W(wǎng)青海省電力公司調(diào)度控制中心主任方保民說，“十三五”期間，國網(wǎng)青海電力的新能源消納利用率保持在95%左右。
依托豐富的水、光、風(fēng)、熱能資源稟賦，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動，青海近年來積極推動國家清潔能源示范省建設(shè)，著力打造國家清潔能源產(chǎn)業(yè)高地。截至今年5月底，青海電網(wǎng)總裝機(jī)規(guī)模4050萬千瓦，其中水電1193萬千瓦、光伏1591萬千瓦、風(fēng)電853萬千瓦、光熱21萬千瓦，新能源裝機(jī)占比、集中式光伏發(fā)電量均居全國前列。
連續(xù)7天，連續(xù)9天，連續(xù)15天，連續(xù)31天——2017年至2020年，青海不斷刷新全省范圍內(nèi)綠電供電持續(xù)時(shí)間紀(jì)錄?！笆奈濉遍_局之年，青海新能源發(fā)電又創(chuàng)佳績：2至3月，新能源發(fā)電量連續(xù)兩個(gè)月超過水電，擔(dān)當(dāng)主力電源。持續(xù)穩(wěn)定的電力供給，為青海綠色電能大規(guī)模外送打下了基礎(chǔ)。
打造“電力高速”
攻克關(guān)鍵技術(shù)，保障綠色電能快速、穩(wěn)定、安全輸送
來自青海多地的綠色電能，匯集到海南藏族自治州共和縣的塔拉灘。這里坐落著青豫直流工程的首端站：青南換流站。
2018年10月26日，青海、河南、甘肅省政府和國家電網(wǎng)公司在北京簽署四方合作協(xié)議。10余天后，青豫直流工程就在青豫兩地同時(shí)開工。那天，塔拉灘上冰封雪飄、寒風(fēng)凜冽，青南換流站站長李斌善心里卻很火熱，“依托遠(yuǎn)距離、大容量特高壓輸電技術(shù)，可以讓青電入豫駛上‘高速路’——只用0.00526秒，就可以把青海的綠色能源輸入1500多公里之外的河南；一秒的輸電量就足夠一個(gè)家庭使用兩年?！?/p>
“電能匯集到換流站后，交流電變直流電，同時(shí)升高電壓?！崩畋笊茡]手指向換流站的“心臟”——換流變壓器。變壓器另一側(cè)是負(fù)責(zé)交流變直流的換流閥，這里很安靜，只有電流通過時(shí)發(fā)出的嗡嗡聲。
“與交流電相比，直流電輸送過程中產(chǎn)生的損耗較小。交流輸電線路需要3根線纜，直流輸電線路只需兩根，降低了建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)成本，提高了輸送速度，運(yùn)行也更加穩(wěn)定。”李斌善說，“這符合青豫直流工程的設(shè)計(jì)初衷：讓青海綠色電能經(jīng)濟(jì)、可靠地輸送到有需要的遠(yuǎn)方。”
變壓器旁，巨大的散熱風(fēng)扇不停轉(zhuǎn)動，“每臺變壓器重500噸，6臺編為一組，換流站共有4組24臺變壓器?！崩畋笊平榻B說，電流經(jīng)過4組變壓器升壓至800千伏，相同電功率作用下，升高電壓可以減小電流，同樣起到降低損耗的作用。
更令李斌善驕傲的是，站內(nèi)設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化?！肮こ探ㄔO(shè)中，已攻克掌握特高壓直流規(guī)劃設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究、設(shè)備研制等關(guān)鍵技術(shù)，提升電能輸送的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境友好性?！?/p>
“比如換流變壓器的配套組裝，要克服‘一遠(yuǎn)一大’兩個(gè)技術(shù)難題。”李斌善說，一般情況下，換流變壓器需在生產(chǎn)制造廠內(nèi)完成組裝、試驗(yàn)再運(yùn)送至換流站，但國內(nèi)換流變壓器生產(chǎn)廠商主要集中在東部地區(qū)。同時(shí)，高原氣壓低，可能會導(dǎo)致散熱困難、外絕緣性能降低等問題，這就要求設(shè)計(jì)尺寸更大的換流變壓器。
為解決“遠(yuǎn)”的問題，國家電網(wǎng)公司決定采用現(xiàn)場組裝技術(shù)：外地購買零件，西寧市組裝，再通過公路運(yùn)輸至塔拉灘?！坝捎谠O(shè)備巨大，我們在國家電網(wǎng)青海省電力公司西寧檢修基地建設(shè)了特高壓換流變壓器組裝廠房?！崩畋笊普f。
“大”的問題解決難度更大?！霸O(shè)計(jì)尺寸更大的換流變壓器，意味著很多零部件需要重新設(shè)計(jì)?！眹译娋W(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院黨委書記張節(jié)譚帶我們走進(jìn)組裝廠房附近的高海拔高電壓實(shí)驗(yàn)室高壓試驗(yàn)大廳，“從工程設(shè)計(jì)階段開始，研究人員便針對高原環(huán)境特點(diǎn)，從變壓器外部絕緣、耐壓強(qiáng)度、材料選用等多個(gè)方面進(jìn)行考量和設(shè)計(jì)，通過技術(shù)手段解決相關(guān)問題?！?/p>
在高達(dá)60余米的試驗(yàn)大廳，張節(jié)譚介紹了這里的幾個(gè)大型檢測設(shè)備：一個(gè)是方形的變壓器溫升試驗(yàn)裝置，是變壓器的“體溫計(jì)”；旁邊是數(shù)十米高的沖擊電壓發(fā)生器，又被稱作“人工打雷器”，可瞬間產(chǎn)生電壓等級近乎雷擊的電流；還有換流變壓器局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)，可以給變壓器做“心電圖”……在這里，研究人員開展了高海拔環(huán)境下±800千伏特高壓閥廳空氣凈距試驗(yàn)等幾十項(xiàng)試驗(yàn)，所有換流變壓器均成功完成設(shè)計(jì)、通過檢測。
“變壓器線圈等關(guān)鍵設(shè)備要經(jīng)過‘浸油’處理，這層‘保護(hù)膜’不僅可以提高絕緣介質(zhì)系數(shù)，還能提升設(shè)備的耐腐蝕能力。但在高原低氣壓條件下，設(shè)備‘浸油’速度慢，花費(fèi)時(shí)間要比平原多幾倍?！睘榇?，張節(jié)譚團(tuán)隊(duì)開發(fā)了加壓“浸油”工藝，在保證質(zhì)量的前提下通過特殊加壓手段提升了速度，“節(jié)約下來的時(shí)間對我們加快項(xiàng)目進(jìn)度有很大幫助?！?/p>
2020年8月，首臺±800千伏高端換流變壓器整套出廠試驗(yàn)順利完成。
建設(shè)綠色工程
秉持工匠精神，科學(xué)施工、安全施工，綠色理念貫穿工程建設(shè)全過程
2020年初，青豫直流工程首臺低端換流變壓器剛剛運(yùn)抵青南換流站工地，新冠肺炎疫情突如其來，施工進(jìn)程因此中斷。復(fù)工后，如何科學(xué)施工、安全施工，確保項(xiàng)目按期投運(yùn)？青海送變電工程公司變電施工分公司副經(jīng)理吳建平那時(shí)候來到塔拉灘支援青南換流站建設(shè)，直到項(xiàng)目正式投產(chǎn)前沒有回過一趟家。
身材瘦高的吳建平，皮膚曬得黝黑。他和團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)位于換流站內(nèi)右側(cè)藍(lán)色廠房的氣體絕緣組合電器設(shè)備的安裝、調(diào)試?！八帽日鶕Q流站的‘窗口’，綠色電能都要先到這里‘報(bào)到’，再流向換流站各處?！?/p>
設(shè)備由6根直徑約1米、長700多米的套管排列組成。“管壁僅有幾厘米厚，管內(nèi)正中是直徑15厘米的銅線，運(yùn)行電壓達(dá)到750千伏，套管內(nèi)的六氟化硫氣體是良好的絕緣材料?！眳墙ㄆ秸f，整套設(shè)備的安裝，對精密度、防塵級別要求極高，套管內(nèi)不能有一?；覊m，否則就會影響絕緣效果，造成局部放電，影響設(shè)備安全。
搭建圍欄、鋪設(shè)防塵網(wǎng)、設(shè)置風(fēng)淋室……那段時(shí)間，吳建平和同事們采取各種辦法，確保套管內(nèi)一塵不染。最終，設(shè)備一次性通過測試，吳建平高興得當(dāng)場跳了起來。
工程建設(shè)過程中，精細(xì)的施工作業(yè)還有很多?！扒嗪＞硟?nèi)兩個(gè)標(biāo)段200多公里長的線路需要驗(yàn)收和調(diào)試，線路不長，但所處地段海拔高、環(huán)境惡劣。”國家電網(wǎng)青海省電力公司檢修公司輸電檢修中心帶電作業(yè)班班長翁鋼說，“去年4月底開始，我們60多名職工全員出動，驗(yàn)收這200多公里線路，持續(xù)70天?！?/p>
“當(dāng)時(shí)的情況是，施工完一段就驗(yàn)收一段。每一顆螺絲我們都用扳手?jǐn)Q過，每一寸導(dǎo)線都仔細(xì)檢查過?！蹦嵌谓?jīng)歷，翁鋼至今難忘。
最多的一次，翁鋼所在的檢修班一天內(nèi)驗(yàn)收了48座輸電塔。“在平均海拔3000多米的高原工地上，上上下下48回，每回都要爬上爬下幾十米，每回都要全面巡檢?！蔽啼撜f，“為了把青海的綠色電能送出去，這些付出，值！”
既要科學(xué)施工，更要綠色施工，“將綠色電能輸送通道建成綠色工程”是廣大施工人員的共同心愿。
青豫直流工程線路三成的塔位需要架設(shè)在高原沼澤地帶，“午后起大風(fēng)、夜來風(fēng)雪襲”是家常便飯，工程建設(shè)難度大。2020年元宵節(jié)剛過，施工隊(duì)伍就來到海南藏族自治州貴南縣，駐扎在了這里的沼澤地帶。
“架設(shè)電塔時(shí)，為了保護(hù)植被，我們在地面鋪了棕墊，同時(shí)堅(jiān)持不用重型機(jī)械，作業(yè)要靠人拉肩扛。”青海送變電工程公司負(fù)責(zé)青豫直流工程青海段第二標(biāo)段施工的總工程師張彥斌指向一棵不足一人高的樹，“施工時(shí)本來要伐掉，但想到高原上長棵樹不容易，我們把它移植到了旁邊?！?/p>
施工過程中，這樣的故事還有很多：高原作業(yè)山路蜿蜒，考慮到重型工程車輛容易碾壓道路、破壞植被，施工隊(duì)就用騾子運(yùn)輸工程設(shè)備、器件，最大程度減少環(huán)境損害；在山頂修建輸電塔時(shí)，提前架設(shè)索道，幾噸重的鋼材從空中運(yùn)上山，避免山路運(yùn)輸拖拽山上的樹木、植被；帶著設(shè)備、器械上下山一次，難免會折斷樹枝、損壞草皮，為此施工章程規(guī)定山上施工作業(yè)必須一次性完成，工程師們因此往往在山上一住就是一個(gè)星期……
“我們在施工過程中沒有發(fā)生一起環(huán)境污染和破壞事件?！睆垙┍笳f。
發(fā)揮綜合效益
青電入豫填補(bǔ)了當(dāng)?shù)赜秒娙笨?，加快推動綠色低碳發(fā)展
下高原，入中原，出河南駐馬店市上蔡縣城東行約40公里，抵達(dá)青豫直流工程受端站——豫南換流站。
“90后”金明輝負(fù)責(zé)豫南換流站核心設(shè)備換流閥的運(yùn)行維護(hù)。自打兩年前駐扎到這里，他一次也沒有回過遼寧老家?！靶陆ㄍ哆\(yùn)的輸電樞紐，離不開人?！彼蛿?shù)十名同事全部吃住在換流站，宿舍門外停著一排電動滑板車，“換流站區(qū)域面積540畝，哪里有故障，就騎上電動滑板車，爭取最快時(shí)間趕到現(xiàn)場搶修?！?/p>
跟著金明輝走進(jìn)全站安全防護(hù)最嚴(yán)密的換流閥機(jī)組，6個(gè)碩大的閥塔、720只嗡嗡作響的核心元件晶閘管晝夜不停運(yùn)轉(zhuǎn)，將傳輸過來的直流電轉(zhuǎn)換回交流電，并入華中電網(wǎng)。
工程終點(diǎn)，為何落在上蔡縣？“完善電網(wǎng)布局，提升供電可靠性?！痹ツ蠐Q流站站長常東旭指著兩張電網(wǎng)布局示意圖，解答了我們的疑問：
第一張圖，河南省內(nèi)500千伏電力網(wǎng)架基本形成，恰似一個(gè)“鼎”字形架構(gòu)?？蛇^去，駐馬店等豫南地區(qū)，電網(wǎng)建設(shè)相對薄弱，“鼎”字缺個(gè)“右腳”。隨著豫南換流站及配套電站建設(shè)投運(yùn)，輻射豫南多地，這個(gè)“鼎”站穩(wěn)了腳跟。
第二張圖，從華中電網(wǎng)來看，1000千伏“日”字形環(huán)網(wǎng)已初具規(guī)模。“這個(gè)‘日’字右上的橫折，就在駐馬店?！背|旭說。
“十里八鄉(xiāng)的群眾都知道這個(gè)站，咱用的是來自青海的電?！眹译娋W(wǎng)駐馬店供電公司黨建工作部主任張攀說，“以前，豫南地區(qū)相對缺電，每逢迎峰度夏碰上用電高峰，個(gè)別地方就會限電?！?/p>
迎峰度夏是一關(guān)，冬天供電也壓力倍增：今年1月初，受極寒天氣影響，河南電網(wǎng)遭遇歷史最高負(fù)荷?！扒嘣ブ绷鞴こ陶酵哆\(yùn)不到10天，就趕上了這次用電高峰，有效填補(bǔ)了供電缺口?！睆埮收f。
河南省海川電子玻璃有限公司生產(chǎn)負(fù)責(zé)人李正蘭的感受更直觀。海川公司位于駐馬店市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，以生產(chǎn)新型電子玻璃為主要業(yè)務(wù)，對供電可靠性要求較高?！斑^去夏季用電緊張時(shí)，優(yōu)先保民生，有時(shí)企業(yè)不得不限電，產(chǎn)能也隨之壓減?！崩钫m說，她也理解供電公司的難處：就這么一池水，分給公司生產(chǎn)用電多了，群眾生活用電就會有缺口。
青電入豫，做大了駐馬店供電公司的“池子”。從2020年7月15日雙極低端系統(tǒng)先行帶電投運(yùn)起，到年底全面投運(yùn)時(shí)，青豫直流工程已為河南輸送34.1億千瓦時(shí)?！叭ツ晗奶斓浆F(xiàn)在，企業(yè)再沒限過電。”李正蘭說。
一組數(shù)據(jù)引起了我們的注意：今年前4個(gè)月，駐馬店市PM2.5平均濃度為每立方米45微克，同比下降6.8%。這得益于當(dāng)?shù)卮髿馕廴痉乐?、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的持續(xù)努力。
對青豫直流工程給出的“初試成績單”，河南省發(fā)改委副主任、能源局局長高義連贊“很不錯”?！昂幽厦禾抠Y源豐富，燃煤電廠較多。青電入豫，解了我們用電之渴，也有力促進(jìn)加快綠色低碳發(fā)展?！?/p>
高義給我們算了筆賬：青豫直流工程，按照滿負(fù)荷運(yùn)行每年400億千瓦時(shí)的設(shè)計(jì)輸電量，約占到目前河南省年用電量的1/8。從生態(tài)效益衡量，相當(dāng)于替代原煤1800萬噸，減排煙塵1.4萬噸、二氧化硫9萬噸、氮氧化物9.4萬噸、二氧化碳2960萬噸。
?。ū緢?bào)記者畢京津參與采寫）
版式設(shè)計(jì)：沈亦伶
《 人民日報(bào) 》（ 2021年06月11日 14 版）
責(zé)任編輯：孫遠(yuǎn)進(jìn) 校對：海洋
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