特高压科研创新提供坚强联网基础——访中国科学院院士、国家电网公司副总工程师陈维江
文 / 本刊记者 房晓童
人物简介
中国科学院院士，教授级高级工程师，高电压与绝缘技术专家，现任国家电网公司副总工程师。长期从事电力系统电磁瞬态分析方法与防护技术研究。曾获国家科学技术进步特等奖，国家技术发明二等奖。
2016年政府工作报告首次提出“建设特高压”。多年来，我国特高压科研和工程实践有了长足发展进步。未来，构建“智能电网+特高压电网+清洁能源”的全球能源互联网，特高压电网是关键。近日，记者就特高压输电科研创新与发展，采访了中国科学院院士、国家电网公司副总工程师陈维江。
《国家电网》
今年政府工作报告首次提出“建设特 高压”。作为我国特高压科研和实践全程的亲历者，您认为有何意义？
陈维江：
今年的政府工作报告第一次明确提出发展特高压输电，推广应用特高压技术，将助力解决我国能源发展问题，是非常有意义的。
我国特高压输电技术研发可以追溯到上世纪80年代中期。苏联建设的交流特高压试验工程投入运行时，我国刚开始应用500千伏输电等级。当时的一批老专家跟踪国外特高压技术研究进展，翻译了大量技术资料。随后国家也给予了支持，1996年，原武高所在户外试验场建设了1000千伏交 流试验线段，开展了电磁环境与外绝缘等研究。直到2004年，我国关于特高压输电必要性、可行性的小规模研究从未间断。
2004年，国家电网公司提出了发展和应用特高压输电技术的战略布局，集合科研、设计、设备、施工等100余家单位开展协同攻关，攻克了交流1000千伏、直流±800千伏特高压输电关键技术。
2009年1月，1000千伏交流试验示范工程建成投运；次年7月，向家坝—上海±800千伏直流示范工程建成投运。这标志着我国特高压交直流输电技术取得重大突破，跻身高压输电领域国际领先行列。在随后的7年中，我们通过工程建设和运行不断总结经验，深化关键技术研究，形成一批新的科研成果，使特高压交直流输电技术又上了一个新台阶。
可是在这之前，我国每个电压等级的出现，都比发达国家晚了约20年，我国电力工业沿袭了跟踪国外发展的模式。近10多年来，我们从跟踪变为追赶，并实现赶超，提升了我国在国际电工领域的影响力。这次发展特高压被写入政府工作报告，这是对创新 本身的认可，也是具有里程碑意义的标志。国家推动特高压的技术应用， 有助于我国能源结构调整优化。
《国家电网》
特高压交直流示范工程之后，又有哪些创新的成果？
陈维江：
在线路方面，试验示范工程是单回路，为了充分利用特高压线路走廊，实现资源节约、环境友好，7年来， 我们在交流特高压方面又突破了更具优势的同塔双回技术。2013年淮南—浙北—上海工程投运就是一个里程碑。同塔双回线路的电磁环境、系统运行特性、线路本体设计等技术难题，均通过这些年的自主研发、协同攻关取得了突破。
变电技术方面也有提升。交流试验示范工程的两个变电站是HGIS，一个变电站是GIS。为了节省土地，更好发挥GIS的技术优势，后来的变电站都使用GIS。 特别值得一提的是，GIS变电站中隔离开关在关合空载母线时产生的波前时间极短的过电压，称为“特快速瞬态过电压”。它最高频率可达百兆赫兹，对设备绝缘可能产生危害，还可能干扰控制保护系统。对它的研究，国际上比较少。这7年，我们对特快速瞬态过电压的测量、仿真、抑制，以及绝缘配合、二次设备电磁干扰等，都开展了攻关研究，实现了突破。科研成果纳入了国际大电网组织（CIGRE）专门的工作报告。
电磁环境方面，从单回到同塔双回，电磁环境可能有叠加效应，要让特高压技术成为环境友好型技术，更要解决这个问题。国家设立了973重 大科研计划“特高压交直流输电系统电磁与绝缘特性基础问题研究”，经过5年研究，从技术到实践都解决得很好。四个指标——地面1.5米处的工频电场、磁场、电晕噪声、无线电干扰，控制到了与500千伏相当的水平，甚至低于这个水平，确实做到了环境友好，对普通居民没有影响。直流±800千伏的电磁环境与交流工程不同，直流具有单极性，发生电晕后，空间电荷在恒定电场作用下向空间扩散，控制难度更大。离子流的场和标称场形成的“合成场”，要满足国家规定的标准限值，才能做到环境友好。我们的几个工程都通过技术创新达到了标准。
特别是特高压直流输电，通过技术创新，不断实现了输送容量、电压等级提升。向上工程额定容量640万千瓦，锦苏是720万千瓦，再到哈郑工程达到800万千瓦，也就是俗称的“双八百”。后来的几个直流工程按照“双八百”设计。此后又提升至1000万千瓦，在锡盟—泰州、上海庙—临沂这两项工程应用。直流线路方面， 大截面导线从早期720平方毫米截面提升到1250平方毫米，去年在灵绍工程成功展放。
在±800千伏基础上，公司经过大量研究，将直流再次提升到±1100千伏、容量达1200万千瓦，其设备研制、电磁环境控制、绝缘配合等技术难度增加。仍是靠产学研联合攻关，目前关键问题都突破了，核心设备也研发成功了。去年年底，国家核准了±1100 千伏、1200 万千瓦容量准东—皖南工程，成为一个新的里程碑。
总体上，7年来，交流的每项工程都有技术提升；直流不仅技术，电压等级也提高了，取得了更新更大的突破。
《国家电网》
特高压已经走出国门，未来将应用更广。我们的自主创新在国际电工领域产生了怎样的影响？
陈维江：
2004年年底到现在，特高压输电技术在国家电网公司主导下，从研发成功到不断深化提升，一直是创新到实践、实践再创新的过程。我亲历了这个过程，深刻体会到在公司党组的坚强领导下，特高压输电在国内的从无到有，再到应用提升，成为我国工业领域协同创新的典范，为工业领域创新发展闯出了一条路子。从管理上，以企业为主导，联合科研、高校、制造、 设计等方面真正组成协同创新团队，体现得十分到位。
之前国际上最高输电电压等级，交流是750千伏，直流是±600千伏。我们的突破，使得我国在高压输电领域提升到领先地位。在国际的电工领域我们过去基本是跟人家学，但是现在的国际话语权大不一样了。在电工领域的三大国际组织——国际大电网委员会（CIGRE）、国际电工委员会（IEC）、国际电气与电子工程师学会（IEEE）中，中国的影响力大幅提升。很多工作组都是中国专家牵头，担任主席、秘书长等职务，以前是不可想象的。过去，我们参加学术会议只能坐在边上听，发言机会很少；即使有机会发言，意见被采纳的也不多。现在，中国特高压交直流输电技术起主导作用，国际上的看法发生了很大变化，认为中国确实实现了重大突破，为世界高压输电技术发展贡献了力量。我们的工作、形成的标准，得到国际同行的高度认可。
IEC专设了两个特高压委员会，直流TC 115和交流TC 122都由国家电网公司专家主导。我们还在IEEE发起并主导制定了三个关于特高压交流输电的标准，已经发布；目前还在IEC做一些相关的特高压输电标准。CIGRE也有多个工作组基于中国的经验形成相应技术报告。
《国家电网》
公司持续推进特高压科研创新，对我国这一领域的人才储备发挥了怎样的作用？
陈维江：
国家电网公司在特高压方面的贡献，体现在工程建设上，也体现在人才培养上。高压输电领域涉及多个技术环节和部门。特高压创新把不同单位的科研人员聚集在一起，锻炼了一支协同创新的队伍，在协同管理方面积累了丰富经验，为国家的重大技术创新模式提供了重要参考，研究人员也获得了成长。十几年来，参与特高压的科研和制造企业人员，学术有建树、管理有提高，有的成了技术骨干，有的走上了管理岗位。
特高压创新同时促进了高电压与绝缘技术学科的发展和人才培养，以973重大计划为例，2011年启动以来，中国电科院(300215,股吧)、中国科学院电工所、武高院，以及清华大学、华北电力大学、西安交通大学、武汉大学、华中科技大学、浙江大学、重庆大学十家单位共120多名科研人员参与。五年研究中，一批科研骨干成长起来，学科发展也提升了一个台阶。培养和造就了一批高科学素质、有创新能力的优秀人才，培养了多名本领域国际知名专家。建立起了高压输电领域的中青年技术骨干队伍。已经培养了83名硕士研究生、64名博士研究生。
《国家电网》
构建全球能源互联网，推动国内电网乃至跨国高电压等级电网互联，将对特高压科研提出什么新要求？
陈维江：
全球能源互联网是一项宏大的系统工程。用特高压输电进行跨国电网互联，输电距离会更长，复杂的地理、 气象条件会带来以前没有遇到过的问题，还要围绕可靠性和经济性深入开展科研工作。
目前我带着科研队伍还在做相关技术研发工作，在总结现有特高压工程实践经验的基础上，通过优化设备性能、工艺等，降低成本，并应对各种复杂环境问题，在差异化技术上做文章，提升特高压工程的可靠性和经济性。
