特高壓：拉動(dòng)投資3000億元 能源布局的惟一選擇

近日，新疆哈密戈壁上，負(fù)責(zé)澆筑站的工人朱向東在水泥罐車內(nèi)看工人在檢修澆筑站的機(jī)器。

“疆電東送” 戈壁資源補(bǔ)中原

哈鄭等項(xiàng)目投運(yùn)可間接解決30萬(wàn)人就業(yè);并能有效抑制華中地區(qū)電價(jià)

【工程名片】

5月13日，哈密南-鄭州±800千伏特高壓直流輸電工程在全程2210公里的24個(gè)標(biāo)段正式開(kāi)工，這也是資源富饒的新疆的第一個(gè)“疆電外送”特高壓項(xiàng)目。所謂特高壓即可以滿足遠(yuǎn)距離、高功率、低損耗的電力輸送。

該工程投資234億元，輸電功率達(dá)到800萬(wàn)千瓦，線路全長(zhǎng)2210公里，是目前全球電壓等級(jí)最高、輸送線路最長(zhǎng)、輸送功率最大的直流輸電工程項(xiàng)目，也是中國(guó)用特高壓電網(wǎng)第一次大規(guī)模同時(shí)接入煤電和風(fēng)電等新能源。

項(xiàng)目在2014年投運(yùn)后，新疆豐富的煤電和風(fēng)電等資源將直接送入華中電網(wǎng)，滿足中東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，理論年送出電量700億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)煤炭資源轉(zhuǎn)化3000萬(wàn)噸。

新疆資源豐富，煤炭預(yù)測(cè)儲(chǔ)量2.19萬(wàn)億噸，占全國(guó)預(yù)測(cè)儲(chǔ)量的40%，陸上風(fēng)能資源占全國(guó)總量的37%。不過(guò)由于自身消化能力有限，又沒(méi)有外送通道，這些資源無(wú)法有效轉(zhuǎn)化。

今年5月13日，哈鄭±800千伏直流特高壓電網(wǎng)項(xiàng)目、新疆-西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)750千伏第二通道工程同時(shí)開(kāi)工建設(shè)。

哈鄭工程是目前輸送能力最大、輸送距離遠(yuǎn)和電壓等級(jí)最高的特高壓直流項(xiàng)目，也是第一次大規(guī)模接入煤電和風(fēng)電等新能源。如果哈鄭直流建成后，這里的風(fēng)電可以直接送出去，轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益。

拉動(dòng)投資3000億元

哈密南素有百里風(fēng)區(qū)之稱。不過(guò)，在2010年11月第一條750千伏的疆電外送通道前，這里的風(fēng)并沒(méi)有發(fā)揮任何經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

8月19日，天氣晴。從哈密市區(qū)出發(fā)，越野車在荒漠公路上行駛了近2個(gè)小時(shí)才到著名的百里風(fēng)區(qū)十三間房，這里的風(fēng)速一般可達(dá)到15米/秒，行駛中的越野車也有些左右搖擺。

數(shù)據(jù)顯示，去年新疆裝機(jī)容量2100萬(wàn)千瓦，但負(fù)荷僅有1490萬(wàn)千瓦，也就是說(shuō)新疆電力盈余空間很大。而在2010年之前，新疆電網(wǎng)仍是孤立的電網(wǎng)，即使電力有富余也難以外送。

2010年11月，新疆電網(wǎng)與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的750千伏線路正式投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了新疆電網(wǎng)與西北電網(wǎng)的聯(lián)通，進(jìn)入全國(guó)大電網(wǎng)，為新疆電力外送打通了第一條通道。

因?yàn)橛辛送馑屯ǖ?mdash;—新疆電網(wǎng)與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的750千伏線路，自2011年底，華電十三間房風(fēng)電場(chǎng)2期共10萬(wàn)千瓦裝機(jī)容量的風(fēng)電場(chǎng)陸續(xù)并網(wǎng)發(fā)電。

魏守明在哈密兩個(gè)煤電廠干了36年后，去年來(lái)到了風(fēng)電場(chǎng)，管理安全生產(chǎn)。他告訴記者，今年的發(fā)電情況還不錯(cuò)，目前時(shí)間過(guò)半，任務(wù)也過(guò)半了。 “現(xiàn)在風(fēng)電場(chǎng)管理先進(jìn)多了，在控制室里點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就行了，風(fēng)太大，風(fēng)機(jī)也會(huì)自己停止運(yùn)轉(zhuǎn)。”

但老魏也坦言，現(xiàn)在這條750千伏的外送通道還連著酒泉風(fēng)電基地，大家都想把自己的風(fēng)電外送，新疆風(fēng)電外送還是受到一定影響。

據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，哈鄭±800千伏直流特高壓電網(wǎng)項(xiàng)目、新疆-西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)750千伏第二通道工程兩條線路投運(yùn)后，可直接拉動(dòng)投資達(dá)3000億元，可提高新疆GDP約1.5個(gè)百分點(diǎn)，增加就業(yè)崗位6萬(wàn)個(gè)，間接可解決30萬(wàn)人的就業(yè)，增加地方政府稅收超過(guò)20億元/年。

新疆河南嘗“甜頭”

去年，新疆就嘗到了甜頭，國(guó)家電網(wǎng)新疆電力調(diào)度通信中心調(diào)度運(yùn)行處長(zhǎng)楊永利告訴記者，新疆去年共外送電力130萬(wàn)千瓦，外送電量達(dá)到32億多度。

據(jù)了解，目前新疆風(fēng)電、火電上網(wǎng)電價(jià)約為0.6元/千瓦時(shí)和0.25元/千瓦時(shí)，若以0.4元/千瓦時(shí)平均價(jià)格粗略計(jì)算，去年，新疆售電收入就達(dá)13億元。

除了新疆，受端的河南也是受益者。中原地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要大量的能源支撐。

據(jù)河南省電力公司預(yù)測(cè)，到2015年預(yù)計(jì)河南全省最高用電負(fù)荷達(dá)6500萬(wàn)千瓦，最大供電缺口1500萬(wàn)千瓦左右。

電從哪里來(lái)?據(jù)了解，哈鄭直流投運(yùn)后，每年可向華中地區(qū)輸送480億千瓦時(shí)電量，相當(dāng)于輸送2210萬(wàn)噸煤炭，可減少二氧化硫排放31.7萬(wàn)噸、減少氮氧化物排放26.7萬(wàn)噸。若以裝機(jī)60萬(wàn)千瓦的火電廠計(jì)算，相當(dāng)于少建了16個(gè)火電廠。

除此之外，新疆的燃料成本低，扣除輸電環(huán)節(jié)的費(fèi)用后，到達(dá)受端的電網(wǎng)的電價(jià)仍低于當(dāng)?shù)孛弘娖骄暇W(wǎng)電價(jià)0.06-0.13元/千瓦時(shí)。這也有利于抑制當(dāng)?shù)仉妰r(jià)上漲。

能源布局的惟一選擇

根據(jù)新疆風(fēng)能、煤炭資源豐富的特點(diǎn)，國(guó)家電網(wǎng)公司共規(guī)劃了三條特高壓項(xiàng)目，計(jì)劃在“十二五”期間建設(shè)哈密南-鄭州、哈密北-重慶、準(zhǔn)東-成都三個(gè)特高壓直流項(xiàng)目，目前后兩個(gè)項(xiàng)目還未開(kāi)工。2015年，形成3000萬(wàn)千瓦“疆電外送”能力。

說(shuō)到規(guī)劃特高壓建設(shè)，國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，我國(guó)76%的煤炭資源分布在北部和西北部;80%的水能資源分布在西南部;絕大部分陸地風(fēng)能、太陽(yáng)能資源分布在西北部。同時(shí)，70%以上的能源需求卻集中在東中部。

能源基地與負(fù)荷中心的距離在1000到3000公里。這就提供了兩個(gè)選擇，或在負(fù)荷中心區(qū)建設(shè)電站，或在資源中心區(qū)建設(shè)電站后外送電力。但在負(fù)荷中心建火電廠，煤炭運(yùn)輸、環(huán)境容量都成問(wèn)題，而現(xiàn)有的電網(wǎng)又無(wú)法實(shí)現(xiàn)大容量電力搬運(yùn)，因此，在資源中心建特高壓電力通道成唯一選擇。

此外，建特高壓電網(wǎng)還有利于更大規(guī)模的消納風(fēng)電。據(jù)測(cè)算，如果風(fēng)電僅在省內(nèi)消納，2020年全國(guó)可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電規(guī)模約5000萬(wàn)千瓦。而通過(guò)特高壓跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)輸送擴(kuò)大清潔能源的消納能力，全國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)規(guī)模則可達(dá)1億千瓦以上。

特高壓讓煤從“空中行走”2200公里

哈鄭特高壓從新疆送電至中原，不但面臨復(fù)雜地理環(huán)境，還須攻克電流電壓轉(zhuǎn)換、長(zhǎng)途輸送兩大難關(guān)

“夏季拼水，冬季拼煤”，這對(duì)許多能源缺乏的城市而言，是每年不得不面對(duì)的兩道能源關(guān)卡。而對(duì)于能源充足的新疆來(lái)說(shuō)，如果將能源輸送出去實(shí)現(xiàn)“疆電外送”，也是不得不面對(duì)的技術(shù)高峰。

隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略西移，大型能源基地與能源消費(fèi)中心的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，能源輸送的規(guī)模也將越來(lái)越大。而特高壓將長(zhǎng)距離輸送電力的夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)，將“煤從空中走”變成了現(xiàn)實(shí)。

哈密南湖戈壁腹地，夏天地面溫度最高達(dá)到60℃以上，幾乎寸草不生，只有荒灘、碎石、還有飛沙走石的大風(fēng)。就在記者抵達(dá)采訪的前兩天，有個(gè)工程隊(duì)的廚房帳篷被風(fēng)吹跑了，鍋也被吹跑了，到現(xiàn)在還沒(méi)找回來(lái)。

4人挖坑一天只能挖30厘米

5月13日，哈鄭直流正式開(kāi)工。全程2210公里被分為24個(gè)標(biāo)段同時(shí)開(kāi)工。哈密段是第一標(biāo)段，全程101.274公里，共分為200個(gè)基坑作業(yè)點(diǎn)，這一段是條件最為艱苦的地方，施工地點(diǎn)全在戈壁上。

126號(hào)基坑附近最大的基地，工人過(guò)百。因?yàn)榫嚯x大本營(yíng)哈密郊外太遠(yuǎn)，來(lái)回一趟就要4個(gè)小時(shí)，路上又顛簸，工人們寧愿在這里搭帳篷，住地窩子。

剛開(kāi)始這里路都沒(méi)通，工程隊(duì)來(lái)到的第一件事是先花了20天修路。哈密特高壓的第一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理李波說(shuō)，“如果按照方便施工來(lái)看，應(yīng)該把坡修得平坦些更好，這樣每天運(yùn)來(lái)的混凝土?xí)嘈?，但施工有環(huán)保要求，我們要盡量少地改變?cè)瓉?lái)的地形地貌。填路的土也都是從外面一點(diǎn)點(diǎn)拉進(jìn)來(lái)的。”

現(xiàn)在他們的主要工作是挖下一個(gè)5米深的坑，然后再扎上鋼筋，用混凝土澆筑作為電網(wǎng)鐵塔的基座。

李波從20歲退伍后就來(lái)到了新疆送變電工程公司干電網(wǎng)工程，這是第一次在戈壁上建特高壓。在戈壁，物資匱乏是常要面臨的問(wèn)題?；炷吝M(jìn)不來(lái)，就要自己建裝置自己攪，攪拌用水也要從70公里外的駱駝圈子拉上來(lái)，拉一趟水40方，每天花費(fèi)2000塊錢。

“特高壓的施工要求高，為了適應(yīng)戈壁的氣候，基礎(chǔ)圓形底座立柱的倒角也要求是圓形的，這樣可以提高耐用性，以前從來(lái)沒(méi)有過(guò)。”李波告訴記者，原來(lái)大家還有僥幸心理，以為到送變電工程公司直接拿個(gè)現(xiàn)成的模板就行了，沒(méi)想到不但他們沒(méi)有，而且在全國(guó)找了好幾家鋼鐵廠，都沒(méi)有現(xiàn)成的模板。峰回路轉(zhuǎn)，終于有個(gè)廠家答應(yīng)能做模板，但是一套模板報(bào)價(jià)高達(dá)20萬(wàn)。“太貴了，這逼得我們自己完全用手工的辦法，反復(fù)琢磨制作出模具，把成本降到了5萬(wàn)。工期這么緊，光倒角就花了20天，這是最出乎我們意料的。”

在戈壁施工，即使是最簡(jiǎn)單的挖坑也困難重重。在戈壁腹地，地面下有堅(jiān)硬的巖石層，用普通的風(fēng)鎬設(shè)備挖掘基本沒(méi)用，最后也只得租來(lái)一臺(tái)少有的旋挖鉆。這樣一臺(tái)機(jī)器擺在荒漠戈壁上，若只見(jiàn)照片活像是月球探測(cè)車。“我們?cè)?jīng)試過(guò)，但3、4個(gè)工人一天只挖出來(lái)二三十厘米。”項(xiàng)目部26歲年輕的總工程師楊云雷說(shuō)。按照工程設(shè)計(jì)要求，基坑的深度在5米左右，挖好后還要人工再下去掏挖出一個(gè)更大面積的底座。

按照工程進(jìn)度要求，春節(jié)前立完鐵塔，春節(jié)后將開(kāi)始放線。

90米高鐵塔只能“拼”起來(lái)

特高壓的電壓等級(jí)高，鐵塔高度和導(dǎo)線重量都不同于以往，也給組塔和架設(shè)導(dǎo)線帶來(lái)了難度。

普通220千伏電壓等級(jí)的鐵塔高度最高30米，重量在7、8噸，但特高壓鐵塔最矮的也有54米，最高的鐵塔達(dá)90米，重量在50噸左右。

由于傳輸功率大，哈鄭特高壓首次使用6分裂1000平方毫米的大截面導(dǎo)線，使得導(dǎo)線重量增加，也給放線增加了難度。對(duì)于較矮的鐵塔采取的辦法是在地面組塔，然后用130噸的吊車吊起來(lái)。

但是，對(duì)于90米的鐵塔，就只能采取傳統(tǒng)的抱桿法了。即在塔中心位置先立桿子，以此為中心將組件吊上去組裝起來(lái)。“一次只能吊3噸左右的組件，在60米高處必須設(shè)有休息區(qū)讓員工休息。”

放線的難度也不小，一般一次性展放距離6公里，而導(dǎo)線的重量就8、9噸，要將如此重的導(dǎo)線牽引并搭上鐵塔，對(duì)牽引設(shè)備要求很高。“現(xiàn)在這樣的設(shè)備國(guó)內(nèi)可能還沒(méi)有，需要從國(guó)外引進(jìn)，我們預(yù)計(jì)的方案是先牽4根導(dǎo)線，再牽?jī)筛鶎?dǎo)線。”李波非常謹(jǐn)慎地解釋，并再三強(qiáng)調(diào)這可能還不是最終的方案。

核心設(shè)備制造要求達(dá)世界極限

哈鄭特高壓線路的核心是兩座換流站，兩頭各一座，作用是改變電壓和電流。一邊負(fù)責(zé)將電廠發(fā)來(lái)的電送上特高壓電線，一邊將新疆送來(lái)的電接下來(lái)，送到華中電網(wǎng)。

在哈密南湖戈壁，哈密南換流站目前還在土建階段，這里距離羅布泊只有300公里。占地24萬(wàn)平方米的區(qū)域被分割成三塊正在施工，分別是750千伏、500千伏線路接入工程以及換流站的核心設(shè)備區(qū)域。它要實(shí)現(xiàn)的功能是將從哈密送出的風(fēng)電、火電等從500千伏、750千伏的交流電轉(zhuǎn)換成正負(fù)800千伏的直流電送出。

國(guó)家電網(wǎng)直流建設(shè)部換流站副處長(zhǎng)黃勇告訴記者，換流站中最核心的設(shè)備就是換流變壓器和換流閥。由于輸送功率太大，對(duì)設(shè)備制造的要求已經(jīng)快達(dá)到世界電工設(shè)備制造的極限，現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法承載。“如果簡(jiǎn)單地增加設(shè)備元件和數(shù)量或許可以解決問(wèn)題，但如果造成一座樓那么大也不現(xiàn)實(shí)，運(yùn)輸條件也不滿足，因此只能不斷地優(yōu)化方案，例如提高換流閥通過(guò)電流的能力，增強(qiáng)單個(gè)設(shè)備元件的承受能力等。”

在前期設(shè)計(jì)中，電網(wǎng)公司還要考察設(shè)備廠商的制造能力。目前哈鄭直流所用的變壓器等設(shè)備在全球范圍內(nèi)也是首次研發(fā)，國(guó)內(nèi)多家電器設(shè)備廠商，特變電工、西變、許繼集團(tuán)等正在參與研制。

此外，800萬(wàn)千瓦功率的電力在2000多公里的導(dǎo)線中如果安全運(yùn)行，這也是最難的事情。黃勇給記者做了一個(gè)比喻，“這就像是一股非常大的水流，通過(guò)高速通道長(zhǎng)途奔襲而來(lái)，我們不僅要解決它平穩(wěn)流動(dòng)，還要保證水沖過(guò)來(lái)后不對(duì)其他道路帶來(lái)大的沖擊。”

黃勇說(shuō)，在做哈鄭直流方案之前首先要考慮的就是系統(tǒng)網(wǎng)架的設(shè)計(jì)方案，比如說(shuō)要看受端電網(wǎng)能否承受這么大的能力，對(duì)其需求做出預(yù)測(cè)，對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化，進(jìn)行穩(wěn)定控制的措施，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就可能出現(xiàn)大停電的情況，“這項(xiàng)準(zhǔn)備工作就花了1年多時(shí)間。”

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