中国能建的特高压创新之路

       2018年1月，中国能建参与的“特高压±800千伏直流输电工程”项目荣获国家科学技术进步奖特等奖，这是继2012年“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”荣获该奖项后，中国能建在该领域的再次获奖。
       特高压±800千伏直流输电技术是解决我国能源资源与电力负荷逆向分布问题、实施国家“西电东送”战略和电力跨区域大范围输送的核心技术，同时，该技术也是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的输电技术，创新难度可想而知。
       在该技术的创新攻关过程中，中国能建发挥了重要作用。记者从中国能建了解到，自2005年首个特高压试验示范工程启动以来，中国能建先后承担了10多项特高压工程的设计牵头工作，并实现了诸多创新突破，例如，研发创新了特高压直流换流站设备制造技术，自主提出了特高压直流线路新材料技术等，为我国特高压工程的顺利实施和安全运行提供了重要的技术支撑，同时，也走出了一条电力设计的创新突破之路。
       世界输变电领域的“珠峰”
       随着经济的快速发展，我国已成为世界最大的能源消费国，经济发展对电力的依赖程度持续加深，但电力供应能力始终受到两个关键“不平衡”因素的制约，一是能源资源分布不平衡，二是区域经济发展不平衡。
       相关资料显示，我国80%以上的能源分布在西部，但70%以上的电力消费集中在东中部。为解决我国能源与电力负荷逆向分布问题，需要大容量、高效率、远距离的输电系统将输电距离由现有的1000公里延伸至2000公里以上，特高压±800千伏直流输电技术由此应运而生。
       2005年，国家发展和改革委员会办公厅印发《关于开展百万伏级交流、±80万伏级直流输电技术前期研究工作的通知》。同年，受国家电网公司和南方电网公司委托，原中国电力工程顾问集团公司(2011年中国能建成立后，调整为中国能建子公司，下称中电工程)立即组织实施了云南-广东±800千伏特高压直流输电示范工程、向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程等首批国家示范特高压直流工程可研及设计工作。两项工程均被列为国家重大科技支撑计划项目示范工程，其科研、设计、设备、建设难度堪称世界输变电领域的“珠峰”。
       “能够参与这一世纪工程项目科研设计工作，我感到非常荣幸，也倍加珍惜机会。”项目主要完成人、中国能建旗下电力规划设计总院总经理梁政平说。
       同时，梁政平也认识到，特高压±800千伏直流输电工程的实施，将我国高压直流输电系统电压等级从±500千伏提高到±800千伏特高压等级，输送功率从 3000兆瓦提高到5000兆瓦和6400兆瓦，对系统稳定性、绝缘配合、换流站布置和设备性能等均提出了更高的要求。为解决由此带来的一系列特高压直流输电难题，必须进行技术上的重大创新。
       集中攻关 反复迭代
       对于工程建设项目而言，建设单位处于主导核心地位，设计单位则处于龙头地位。设计单位能不能正确地贯彻执行国家经济建设的方针政策和有关强制性技术标准，落实节能和环保措施，做出最佳的设计，不仅影响工程投资、建设速度和质量，也将长久地影响到投产和交付使用后的综合效益。
       对于特高压±800千伏直流输电工程这样突破性的创新项目，给电力设计带来的挑战也不同于以往。“以前做设计，我们可以去国外考察，看实物，引进、消化、吸收。可是，做特高压直流设计，国外不但没有，而且在国际电工界，还被公认这是办不到、不敢想的事。”中国能建旗下中国电力工程顾问集团公司总工程师李宝金说。
       考虑到特高压技术在国内外均处于研究和试验阶段，没有相应的设计标准，也没有成功的运行经验可以借鉴，为了完成特高压工程设计这项艰巨的任务，统一设计标准和提高设计效率，中电工程及时成立了特高压工作领导小组、特高压工作组和特高压专家组，充分发挥自身技术、实践和综合管理优势，从全国六大区域设计院抽调专家、骨干力量，将中国最优秀的电力设计力量融合为一个整体，投入到特高压工程设计攻关中。
       李宝金告诉《国资报告》记者，从2005年到2014年的10年间，中电工程总共集中了约150人到总部集中工作，为特高压工程的顺利建设做出了巨大的贡献。“应该说，以往在遇到一些要求高任务重的特殊工作时，也采用过集中攻关模式，但基本上是一次性的临时集中，像这样长期连续稳定的集中攻关模式，应该说是集团公司有史以来的第一次。”
       同时，为了应对超常态的工作任务，在项目管理中，中电工程特高压设计工作创造性地采用设计、科研、设备研制同步推进的模式，设计单位与国内知名高校、科研院所、设备研制单位通力协作，边研究、边设计、边攻关，对于每一个关键环节进行反复地沟通与确认，有序推动特高压技术稳步前进，形成“设计理念先行”“科研设备同步”“成果验证设计”的循环工作模式，高效推动特高压直流输电技术不断走向成熟，将中国特高压直流输电技术推向国际领先地位。“反复迭代，高强度地进行联合攻关，是我们设计工作的一大特色。”李宝金说。
       2010年6月，云广示范工程双极投产，2010年7月，向上示范工程双极投产。截至目前，中国能建全部参与的我国已建成的12个特高压直流工程，输送总容量9360万千瓦，输送电量中清洁能源占比超过80%，每年可减少东中部地区标煤消耗1.7亿吨，减少二氧化碳排放4.5亿吨。特高压直流输电工程成为“大气污染防治行动计划”的主要输电通道。
       “从无到有，实现了一次非常艰难的跨越。”梁政平说。在他看来，中国能建在设计技术方面取得的突破，不仅为工程应用作出了重要贡献，还全面掌握了这一具有自主知识产权的最先进特高压输电设计技术。
       创新感悟
       如今，特高压±800千伏直流输电项目的经济社会效益已经开始显现。云广、向上示范工程一直安全稳定运行，至2016年12月输送清洁水电3092亿千瓦时，分别约为广州、上海2015年用电量的4倍和2倍，有效支撑了长三角和珠三角地区的能源电力供应。相关专家表示，该项目实现了我国西部、北部大型能源基地、尤其是清洁能源的远距离高效送出，满足了减少二氧化碳排放，协调经济发展和环境保护需求，成为落实国务院《大气污染防治行动计划》的重要技术手段。
       在技术攻关过程中，中国能建开创的目标导向、协同攻关、开放共享的工程设计组织管理模式，也具有重要示范意义。
       李宝金告诉记者，这种管理模式的具体运作机制是：一是集中设计，强化组织领导工作。中电工程从各设计院抽调技术骨干到北京集中，重点研究设计阶段需要攻克的技术难关，完成业主下达的科研课题和新增的设计专题研究项目，开展高压工程设计的总体方面工作。同时，在工程设计各重要阶段组织各院特高压设计人员开展集中设计、集中审核、集中修改等工作，确保特高压工程工作全面、高质、按期完成。二是总体协调，落实质量保证措施。按照业主特高压工作总体计划，中电工程统一制定工作大纲，确定设计组织及设计分工、主要技术原则和技术问题、设计文件的编制内容深度和工期进度要求，确保设计质量。三是过程控制，完善技术支持系统。中电工程除加强事前指导外，还着重于全过程的管理，组织技术专家对选线、选站、技术专题，各工程技术方案，工程量和造价指标等进行中间检查、内部评审综合评审及分步评审，在全过程中予以技术支持和保障。
       在李宝金看来，这一管理模式的优势主要有三个方面。首先是目标明确，由特高压集中工作组统一制定设计原则，统一牵头进行研究课题，可以有效避免个别设计单位走错路走弯路。其次是提高效率，由特高压集中工作组统一制定设计原则，统一牵头进行研究课题，可以充分发挥集中力量办大事的优势，以最小的投入获得最大的效益。最后是成果共享。特高压集中工作组制定的设计原则和研究成果，所有参与的设计单位均可共享，可以有效地保证工程的设计质量，并缩短设计工期，确保特高压工程工作全面、高质、按期完成。
       “特高压直流示范工程的成功建设，充分证明了我们所采用的技术创新模式和设计管理模式是一套切实可行、运转高效的好办法。在遇到时间紧、任务重、要求高的重大项目时，采取集中设计模式，具有目标明确、力量集中、运转高效、成果共享的优势，可以用最少的投入，承担繁重的工作。“李宝金说。