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張國寶:特高壓輸電在爭論中前行

2018-11-09 10:26:19 能源雜志   作者: 張國寶   

不經意的預言:改革開放初期,我在國家計劃委員會機械電子局工作,當時中國剛把國門打開,正是技術裝備的引進熱潮。那時發達國家對我們的戒心也不像現在這么大,因為我們很多技術和人家差距很大,幾乎每行每業都需要引進技術。其中,輸變電線路技術也是引進的重點之一, 從變壓器、開關到各種斷路器、避雷器都引進,而且引進了不止一家的技術、裝備,像變壓器有 ABB 的,有西門子的,開關也有好多家, 有法國、日本等很多國家的。開始時遇到很多問題,像變壓器漏油, 現在看起來很簡單的問題,那時候很普遍。平頂山高壓開關廠研發六 氟化硫開關,還發生過爆炸。

那時全國電網不互聯,東北、西北、華東、華中、南方幾大區基 本互不相聯,即便在這幾大區里面,電網也不互聯。當年華中電網和川渝電網是不相聯的,后來建設了從三峽到萬縣的三萬線,川渝和華中變成了同步電網就是靠三萬線。比較偏遠的少數民族地區就更分散了,像新疆就分了好多電網,互不相聯,后來慢慢把南疆和北疆聯起來,然后把烏魯木齊和阿勒泰地區、伊犁地區聯起來,這時新疆才有一個統一的電網。

改革開放初期,兩大瓶頸影響經濟發展:一個是交通;一個是能源,拉閘限電是普遍現象,我們急著要把電搞上去。經濟的快速發展對輸變電線路提出了更高的要求,要把原來分散孤立的電網聯成一個大的電網,這樣可以相互補充調劑。但在當時,輸變電線路的建設跟不上。當時流傳一句話:“重發、輕供、不管用。”大家對發電很重視,建電廠積極性都很高,但對輸變電重視不夠,而對用戶側管得更少。所以當時發電增長很快,但輸變電沒有能夠及時跟上。

20世紀80年代,我國引進了電壓等級為500千伏的輸變電技術,在這之前,西北地區的最高電壓等級是330千伏,多數地方是220千伏,再小就是110千伏。500千伏是改革開放后才開始引進建設的,第一條±500千伏直流輸電線路是葛洲壩到上海的葛滬線,從葛洲壩往華東送電。那時我在國家計委也參與了這條線路的引進建設。因為這條線路是全套引進BBC公司(后與阿西亞公司合并成了ABB公司)的技術設備。

到了后來,西北電網的電壓等級要提高到750千伏,因為330千伏不夠了。那時電力部還沒有撤銷,電力部科技司司長張曉魯來找我說要上750千伏,我當時就說現在要上750千伏,將來又要上1000千伏了。

如今,我國裝機容量和發電量都迅速增加,現在一個華東電網的電量也比當年全國的大好幾倍,不能同日而語,從量變到質變了。由于中國的能源資源分布非常不均衡,能源主要集中在西部和北部,東部和南部無論是水力資源,還是煤炭資源都相對缺乏。西部和北部的資源如何送到東部和南部去,這是我們國家始終面臨的問題,這是中國國情決定的。同時,輸電線路越來越多。輸電通道也是寶貴的資源,要精打細算,盡量少占輸電通道。為了保證今后的供電更加穩定、可靠、安全,我們應該選擇輸電容量更大,長距離送電線損小的輸電技術。

我為什么支持特高壓

說起特高壓,現在對國家電網公司搞特高壓有些非議,成了敏感話題,包括對我們這些支持搞特高壓的人也有非議。其實,第一次把特高壓技術寫入國家文件的,不是國家發改委,而是國務院文件《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》(簡稱《綱要》)。

為什么要搞這個規劃?新中國成立后搞過一次科技發展規劃,是在周恩來總理主持下搞的,大家認為那次規劃對中國的科技發展起了很大作用,包括“兩彈一星”等,都是在那時科技發展規劃的指引下取得的成績。所以到了新的歷史階段,我們要搞一個新的科技發展規劃。這個《綱要》,據說是全國幾萬名科技工作者經過數年努力得到的共識,并提煉出來的。這其中就把特高壓寫進去了。

《綱要》中對特高壓的定義就是±800千伏直流和1000千伏交流,文件中把特高壓列為國家要重點扶持的20項科技發展項目。嚴格意義上講,無論是國家發改委也好,還是電力部門也好,都是《綱要》的執行者。所以后來有人爭論直流還可以,但不應該搞交流。

還有人說《綱要》里沒有說電壓等級是多少,沒有指出來特高壓。后來我翻了一下,里邊是寫清楚了的,直流是±800千伏,交流是1000千伏。應該說我們這些部門和企業都是貫徹科技中長期規劃。假如說不應該搞特高壓,那也只能說是那個文件搞錯了。為什么這么說?既然說這是數萬名科技工作者經過數年的努力提煉出來的,是集體智慧的結晶,難道提煉錯了?不應該搞怎么寫進去了?如果要責怪特高壓沒有經過充分論證,那首先就是國家科技中長期規劃沒有經過充分論證。我認為發展特高壓還是多數科技工作者的共識。

國家電網公司主張要發展更高電壓等級,是因為隨著經濟發展,裝機容量越來越大,輸送距離越來越長。我國遠距離輸電一直在增加,特別是西電東送以后,今后還會增加。因為在東部沿海,除核電站外,建設大型火電和水電的機會不多,所以需要大規模遠距離輸電,而且現在多地受霧霾的干擾,思想也在轉變,過去強調在本地建電廠的思想開始弱化了,很多地方接受從外面來的電。比如江蘇,在制定新的五年規劃時,考慮更多地使用外來電,而不是強調一定要在自己的地方建電廠。所以,應集中建設大型煤電基地、水電基地、核電基地,比如錫林浩特褐煤很多,完全可以建立大型煤電基地,然后通過特高壓把電送出來。

我為什么很支持特高壓,就我個人經歷還有一件事情,就是“二灘棄水”。當時二灘水電站建成后曾是中國最大的水電站,建好后正好趕上中國經濟低谷期,二灘的電沒人要。我負責主持分電,但也很勉強。因為當時聯結川渝的輸電線路(三萬線)還沒建,只能在四川范圍內消納,那個時候經濟低迷,大家都不要。當時把二灘的電分成幾檔,其中一種是計劃內的電,我記得好像連3毛錢都不到,兩毛多一度。在這個電量以外再發的電,叫計劃外電量,只有3分錢一度,當時我們說這連磨損費都不夠。

為分電的事我到處求人,請他們幫著解決。其中我就找到了當時的電力部分管科技的副部長陸延昌,我了解到從二灘送出來的電,一條500千伏交流線路只能送90多萬千瓦。我問為什么送那么少?他說這都是算出來的。怎么算的,說是根據導線發熱情況計算的。我說要是這樣的話,我們費了半天勁,建一條500千伏的交流線路,說多了才送100—120萬千瓦,這樣算的話,我們得需要多少條線路啊。建設線路也不容易啊,而且到處都是輸變電線路既影響觀瞻,更要占用沿線的森林和土地。

這件事給我留下很深的印象。我們原來的500千伏交流線路的輸送容量并不大,大數說就是100萬千瓦左右;±500千伏直流當時輸送容量大約300萬千瓦。如此,要想輸送容量大,就只有在提高電壓等級上做文章。

關于特高壓的論證

國家電網公司提出發展特高壓之后,我們認真地做了幾次論證。

2005年6月21日至23日,國家發改委在北戴河召開了特高壓輸電技術研討會,有200多人參加,集中了全國專家的智慧,分了五六個組,這其中既有電工專家,也有電力設備專家。經過這幾個組的討論后,大部分人都贊成搞特高壓,即便一些人提出了改進注意的問題,但大方向上也都贊成搞,只有6個人反對。回到北京后,反對的同志給國務院領導寫信,說明他們反對搞特高壓的理由。領導看到有人反對,就批示給國家發改委要認真論證。其實我們已經論證了,但領導要求論證,我們就又開會進行論證。

2005年10月31日,召開了第二次論證會,這個會放在了國家發改委召開。會議特意通知,要邀請有不同意見的人來參加,就把對特高壓持反對意見的人都通知到了,但最后只有陳望祥來了,他在會上講了他的意見。我還問過,為什么這些同志沒有來?有人說這些同志來了以后怕受你們圍攻。本來開這個會是想讓兩種意見進行認真討論,因此我把蒙定中的反對意見印成書面材料,發給與會者傳閱。

參會的其他人都贊成,吳敬儒同志在會上提出,建議先建淮南—上海的特高壓線路。國家電網公司那時提出的試驗示范線路是晉東南—荊門。吳敬儒的理由是華東地區缺電,而在南方一帶只有淮南、淮北有煤礦,所以在這里搞坑口電廠把電送過去,有利于解決華東地區缺電的問題。

他講的聽起來有道理,那國家電網公司為什么要建設晉東南—荊門線路呢?國家電網公司解釋說這個意見很好,他們也想建淮南—上海的特高壓線路,但這條線路途經地方的人口密度更大,拆遷量更大,要建的話要更加緊湊,要搞同塔雙回線路。而同塔雙回特高壓線路難度更大,第一次搞交流特高壓一下子搞到同塔雙回,難度更大。先搞一塔一回,這樣先在晉東南—荊門的線路上取得經驗,以后再在這個基礎上搞同塔雙回。國家電網公司是從技術難度上來考慮的。兩邊說的都有道理。會上只有陳望祥仍持反對意見。那天中午在國家發改委食堂吃飯時,我特意和陳望祥坐在一起,想繼續聽聽他對這個問題怎么看。但他的意見畢竟是少數。

會后,又有人給上面寫信,說沒有認真聽取他們的意見。我覺得我們還是聽取了,只是沒有采納他們的意見。我們這些人各種運動遇到的事也都經歷過,很多事情也是經驗之談。如果不留下書面東西,你講完了,今后你說我不是這么說的,是別人理解錯了,到時無據可查怎么辦?所以,那次會上,發言都錄音了,也讓大家寫出了書面意見材料,而且都簽上名字。

那次討論會,還請了史大楨、陸延昌等電力部的老領導,只要是在世的都請了,黃毅誠因為身體不好沒來,但他寫了書面意見是贊成的。其他的幾位都來了,他們都表態贊成搞特高壓。會議還特意請了老電力部的幾任規劃司司長,我記得是五任或六任。會議上絕大多數人是贊成搞特高壓的,電力部的老部長也都是贊成的。這第二次會議是因為有人寫信,根據領導批示我們又開了一次,實際上在北戴河就論證了,200多人開了好幾天會,時間又長,參加人數又多。 

爭論應從科學出發要說對發展特高壓持不同意見的理由,事實上,理由變了很多次。最初的理由基本上是兩條。

一種是說科索沃戰爭,美國使用了石墨炸彈,如果建了特高壓電網,將來美國使用石墨炸彈,一下子就把你的線路斷掉了,可能造成更大范圍內停電。為了證明這點,想得到部隊的支持,專門找了軍事科學院,希望軍事科學院出具一份材料支持這種觀點,可是軍事科學院沒有給出。

石墨炸彈的原理:炸彈里的石墨絲掛在電線上,使正負極短路,但這種原理不是專門針對特高壓電網的,其他電壓等級電網也存在這種風險。比如在科索沃戰爭中美國攻擊的就是低壓電網。

第二種理由是說特高壓對人體有害。這也沒有什么切實證據。國際電聯出了個意見,至少到目前為止不能證明高壓對人體有害。但人家既然說了,也不能說人家說得不對,怎么辦呢,就采用物理辦法。500千伏桿塔高度的對地電場強度是可以計算出來的,為了減少對地電場強度,可以把桿塔再建高點,離地面更遠些。電壓等級高,離地面遠,所以電場強度保持不變。電場強度對人的影響到底有多大?現在500千伏帶電作業很普遍,從電力學來講,只要人體各部位處于等電位就不會形成電力流。帶電都能作業,你說對人體有什么害處?

這兩個問題從技術角度都沒有得到支持,所以他們后來就不提這兩個問題了,又提出另外兩個問題。

第一是美東大停電。建設更大的同步電網,如果發生停電就跟美東大停電一樣,可能在更大范圍內把電網拉垮。所以,應該分層分級用直流隔開,不同意搞特高壓交流電網。

第二條理由說國家電網公司是為了阻礙改革,認為國家電網公司怕進一步被改革拆分,所以他們用堅強的電網,用特高壓把各大區都聯起來,使得以后就是想改也改不成。

一直到現在主要就是這兩條理由。從技術角度來講,有不同意見是正常的,有反對意見不能說是壞事,可以把方案搞得更完善。但各種爭論要建立在客觀公正的基礎上,應該完全從科學出發,而不是從個人的好惡出發。

現在是反對的人還是反對,贊成的人還是贊成。那以什么標準判斷呢?光靠概念性的反對或者支持都不能科學地說明問題。這時候,國家科技進步一等獎授予了中國電科院開發的電力系統分析綜合程序,用計算機模擬電網安全。于是我們找到中國電科院的周孝信院士,讓大家到中國電科院去參觀一下。這個系統可以把全國裝機容量在6000千瓦以上的發電廠和110千伏以上的輸變電線路都輸入計算機系統,然后用計算機進行模擬,假如說有電廠不發電了或有線路斷了,會對全網造成什么影響。因為現實中不可能把哪條線路弄斷了,所以模擬計算是可行的。他們的系統證明不搞特高壓反倒不行,因為隨著今后各個大區裝機容量越來越大,一旦跨區的直流特高壓出現雙極閉鎖,缺少有功無功補償,反而容易把電網拉垮。我們把一些人請到中國電科院參觀,其中包括媒體代表。大家看了以后很有信心,計算機模擬證明特高壓是應該搞的,是有利于電網安全的,而不是增加了不安全因素。

缺席的電網規劃

實際上,對建設特高壓有反對意見很正常,其他的論證也會有這種情況。為什么在特高壓論證問題上會這么尖銳復雜?就是沒人來最后拍板。如果不是管理部門內部一些人表面公允,實際上暗中挑事,也不會那么困難。在特高壓輸電線路上有一條很關鍵,就是計劃建設一條從錫林浩特到南京的1000千伏特高壓交流線路。

國家電網公司堅持要建特高壓交流線路,想把三華(華東、華中、華北)電網聯起來,而有人反對,應該是技術之爭的問題摻進了非技術因素。例如,國家能源局電力司就有人找江蘇省,要他們表態反對建特高壓,否則就不批,這就有點意氣用事了。我知道這個情況后還把電力司的負責人叫到我辦公室,問他們是否有這種事。

在這樣的情況下,特高壓規劃和建設都停頓下來了,一直到了“十二五”規劃制定完成,分規劃也都陸續制定完了,輸變電規劃卻始終出不來,因為意見相左。讓國家電網公司拿意見,國家電網公司堅持要規劃建設幾條特高壓線路,而國家能源局就不同意。意見總擰著,直到現在輸變電規劃都沒有出來,現在“十二五”就快結束了。這樣就影響了內蒙古、東北等地區,有些風電多的地方,本來在全國平攤算不了什么,那么一點點電加在一起還不到2%,但還是要放棄20%左右,因為送不出來。盡快建設輸電通道對于我國發展新能源是有幫助的,如果電網通暢,這點風電消納是沒有問題的。就是因為在要不要建設特高壓電網的問題上一直沒有形成統一意見,所以導致電網建設規劃大大滯后。

如果這個問題不能得到很好解決,新的電網規劃還可能受影響。我覺得“十三五”當中應當解決這個問題。過去我們已經有過經驗教訓,“重發、輕供、不管用”,所以應當在“十三五”規劃當中更多關注輸電、供電問題和需求側管理問題,不是光盲目建設電源點就能解決電的問題了。我的觀點是,不管建也好,不建也好,要盡快決策,不能久拖不決。

科學計算證明特高壓是安全的

晉東南—荊門的交流特高壓線路已是既成事實,那后來淮南—南京—上海1000千伏交流特高壓這條線路是怎么批準的呢?當時這條也不同意。那時吳邦國同志還沒有退休,兩會期間他是安徽代表,所以他要到安徽團參會。

安徽的代表提出來要建淮南—南京—上海的特高壓交流線路。安徽有淮南、淮北煤礦,他們想在淮南、淮北建一些電廠,把電送到上海去。他們在安徽人大代表團發言要求國家盡快抉擇。吳邦國同志對此作了批示,后來國家發改委批準了這條線路。

其他的線路都沒有批,都擱置下來了,尤其是錫林浩特到南京這條是最受反對的一條,因為有人反對三華聯網。現在采取的是折中辦法,這條交流線路不修到南京,只修到濟南,到南京建一條直流,濟南還屬于華北,所以還是形不成三華電網。

國家電網公司認為:三華同步電網并不大,美國和歐洲的同步電網比這還要大,美東電網的裝機容量比三華電網要大,歐洲雖然國家很多,但整個歐洲電網是聯結在一起的,總裝機容量也很大。

所以,即便把三華電網聯起來,總裝機容量也沒有超過美東電網和歐洲電網。但反對者認為三華電網聯起來,裝機容量那么大,一旦出現問題,三個地方都要垮掉。

我認為不會出問題。從技術角度講,電科院有個形象的比喻,華東電網相當于一個蓄水池,輸變電線路把電都輸到這個池子里,相當于好多條河流流到池子里,這些河流如果突然發生斷流或突然泛濫成災,那河水就要漲和落。比如一條±800千伏直流輸電線路突然發生雙極閉鎖,一下子500萬千瓦的電就沒了,這立即會引起電網頻率的波動,如果沒有及時的補償,電網會被拉垮。而交流電網可以迅速從別的區域,從更大范圍進行補償,如果只有直流不能無功補償,反倒會使波動很激烈。我想這些東西光靠概念來說是沒有用的,還是要靠科學計算,模擬計算證明是安全的,還要靠實踐。

特高壓扶持了裝備制造業

特高壓使整個輸變電裝備制造業的水平上了一個大的臺階。如果說原來500千伏交直流電網的設備制造還磕磕碰碰,還有這樣那樣的問題,現在到了特高壓,再回過頭來看500千伏,那就是小菜一碟,我們都會做。很長時間,±500千伏直流的大部分設備都是國外的,那時我都挺生氣,老說今后再建就能實現國產化,但后來還是國產化不了,有好幾個關鍵的部件不會做,比如晶閘管,就是大功率整流器。

到了交流1000千伏和直流±800千伏,歐洲、日本企業有做試驗的,但沒有工程化應用的。發展特高壓扶持了我們國家的裝備制造業,我們不是簡單地去買人家的設備,而是要在國內生產,特別是特高壓的變壓器、開關、絕緣等關鍵設備實現了國產化。事實上,別的國家因為沒有特高壓項目,也就沒有工業化生產這些東西。

20世紀80年代,我們國家成立了國務院重大技術裝備領導小組,我也是這個小組的成員。我一直堅持一條原則就是,重大裝備的研發一定要與重大工程相結合。如果不和重大工程相結合,空對空的研發,制造出來以后沒人需要,你花了很大精力,投入了很大成本,卻得不到回報。我們的特高壓也有這個特點,我們不是像日本那樣,為了將來找市場去研發,而是一開始就有目標,±800千伏的有目標,1000千伏的也有目標。通過招標,設備制造廠商對未來產品的市場看得見摸得著,這對我們國產化很有幫助。如果沒有工程項目,誰會下大功夫去投入、去研發,即使研發出來也沒有人要。這種模式很好。

此外,特高壓還走出了國門,國家電網公司中標了巴西美麗山特高壓直流項目。當時巴西能源部部長來華訪問時,我陪同他們參觀了向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程的上海奉賢變電站。他反復問我,為什么選±800千伏,而不選±500千伏?我說,如果選±500千伏,同樣的輸電量就需要多建一條線路,輸變電線路的路由本身也很寶貴。他就很注意說,那變壓器是不是你們自己制造的?他要看看。當時有兩排變壓器,一半是ABB公司做的,一半是特變電工做的。

他們回國后,巴西國內經過激烈的爭論,最后決定建設±800千伏直流輸電線路。國家電網公司競標時,順理成章中標。 特高壓原來沒有國際標準,±800 千伏直流、1000 千伏交流的標準都是我們國家制定的,國際電聯也采納了我們的標準,把我們的標準作為國際上這個電壓等級的標準。這種變化太大了。我在機械電子局工作時,那時我們真是小學生,人家說啥咱根本不知道,一個六氟化硫開關對我們來講就復雜得不得了,所以人家看我們連小學生都不如。

通過這么多年的努力,現在我們跟人家平起平坐,而且有些領域還超過了人家。特別是我們發展特高壓以后,在輸變電技術領域,可以說我們已經達到國際先進水平。

特高壓十年感悟

應該說,通過發展特高壓交直流電網,我們整個技術水平,包括輸變電技術水平和裝備制造水平,都提升了很大檔次,達到了世界先進水平,有些方面甚至處于世界領先地位。但這個過程中,由于有著過多的爭議,延緩了特高壓的建設,也使得搞特高壓的人備感艱辛、身心疲憊,不要說劉振亞了,像我們這樣的人都感到身心疲憊。爭論太多而沒有人拍板。其實爭論不可怕,哪個事情沒有爭論?應該歡迎爭論,但只爭論不拍板,這是有問題的。

現在很多人把一個電網和多個電網當成改革成功與否的衡量標準。我在很多場合下呼吁,一個電網和多個電網不是衡量體制好與壞的標準。從國際上來講,既有一個電網,也有多個電網。衡量一項改革或體制好不好,還是應該以生產力作為標準,有利于生產力發展的就是對的,不利于生產力發展的就要改革。




責任編輯: 江曉蓓

標簽:特高壓輸電,張國寶