编者按:12月25日,央视科教频道特别栏目“解码科技史”播出《色彩2024——梦幻科技》,回顾总结2024年我国在绿色新能源、人工智能及海洋探索等领域取得的重大进展,深度报道电力建设者克服高海拔、地质灾害频发等困难,加快推进川渝1000千伏特高压交流工程建设,助力清洁能源外送,推动川西高原的清洁电能输送到成都、重庆等负荷中心,大幅提升川渝地区电力保障能力。
2024年,西南地区的这些高新技术产业随着一条清洁能源大通道的建成,有了更加强劲的发展动力。
作为我国西南地区首个特高压交流工程,川渝1000千伏特高压交流工程的建设,为川渝两地之间新增一条能源大动脉,将西南地区电网主网架电压等级从500千伏提升到1000千伏,每年输送清洁电能超过350亿千瓦时。
这条清洁能源新通道的建设也面临着前所未有的挑战。川渝1000千伏特高压交流工程是迄今为止世界上海拔最高的特高压交流工程,特别是川渝特高压线路工程川西段,穿越川西高原无人区、生态及地质灾害敏感区,雨雪冰雹、地震、滑坡、泥石流等地质灾害易发多发,施工难度极大。
国网四川省电力公司建设部副主任 蓝健均:“我们通常说是在地域无人区、技术无人区,包括我们建设管理都是无人区。这个地域无人区给我们增加的难度就非常大了,相当于是最高的海拔最高的塔,最重的冰区最重的塔,超大的高差,超大的档距。”
为了建设这条清洁能源新通道,建设者们要实现多个环节的技术创新。在海拔4500多米的折多山上,一项特高压技术正在实施。十分裂导线,这在我国电网建设史上是第一次使用。通俗来说,如果把输电线路比作一条高速公路,分裂导线就好比在这条高速公路上建设了多个车道,拓宽电流“车道”,增大“车流量”,让电流传输更加安全稳定。和高速公路车道不同的是,分裂导线并不是平行排列的。以十分裂导线为例,它是由一根导线分裂成10股细线,按照间距要求,围成一个圆圈,达到“十合一”的效果。
川渝1000千伏特高压交流工程川1标段项目经理 曾小海:“十分裂导线一般应用于高海拔地区的特高压输电线路。它能有效降低输电噪声,抵抗大风和冰雪天气,提高输电效率和稳定性。”
与传统导线相比,十分裂导线还能有效降低输电噪声,保护生态环境,安全系数更高。
二郎山是整个工程向东挺进的一道关卡。从空中俯瞰二郎山,狭长的地带内密集分布着多条输电线路。而在这条狭窄输电通道两侧,分布着多个国家级、省级自然保护区和风景区,生态系统极其脆弱、敏感。为了最大限度地保护自然生态,线路建设布局就要绕开生态保护区。
其中川渝特高压工程9标段,横跨二郎山山顶海拔3000多米的冷暖气流交界处。这里湿度大,冬天最大覆冰厚度达60毫米。一根直径三公分的导线,覆冰后导线能变成15公分的冰柱子,这样大的荷载会通过导线传递到铁塔上。同时,这里的塔位大多位于大角度斜坡上,线路高差大、跨越点多,常规的四腿铁塔,已难以承担如此沉重的荷载。为破解这一难题,工程创造性地设计出了“八腿式门型塔”。通过给铁塔“加腿”来提高它们的承载力,同时缩小塔位与塔位之间的距离,增加塔位数量,以此分摊单个铁塔上的重力荷载,从而实现重覆冰区线路的稳定安全运行,这在世界特高压建设中还是第一次。
当整个线路建设攻克了“施工无人区”“地理无人区”“技术无人区”等难题后,跨过海拔4000多米的折多山,穿越60毫米重覆冰区,经过重重叠叠的高山大岭,建设1937座铁塔,架设双回1000千伏线路658千米,一条绿色电力大通道逐步成型的时候,挑战还远远没有结束。
甘孜1000千伏变电站是川渝特高压工程起点站,位于四川省甘孜州康定市呷巴乡,海拔3450米,是我国首个高海拔交流特高压变电站。由于甘孜全州地震基本烈度都在7度以上,高海拔、强地震环境条件对工程设备研制、工程建设以及现场试验提出了巨大考验。为此,技术人员自主研制出了世界首套一体化高海拔特高压GIS耐压试验设备,建成了高海拔现场油化实验室。那么,这些设备走上高原是否会“水土不服”,出现“高原反应”?
川渝1000千伏特高压交流工程甘孜站调试项目部负责人 王大兴:“开展1000千伏GIS设备的耐压试验,这个试验如果放在平原地区,它不一定是很困难的工作,但是到了高海拔,它的电晕放电会急剧地增加,我们的试验装备能否达到1100千伏这个电压等级,打了一个大大的问号。为了这项工作,我们历经三年,专门研发了满足高海拔外绝缘的设计。通过这项工作,我们成为全国第一个拥有能够满足海拔3500米以上输变电设备的耐压试验装置。”
高原地区与平原地区相比,空气稀薄、气压低、温差大,气体在油中溶解特性出现了变化。技术人员就在现场建起了高海拔现场油化实验室,确保了高原地区油化检测准确可靠,也为后期的高原特高压工程提供了具有参照价值的样本。
2024年9月,川渝特高压工程起点站甘孜变电站工程现场组装1000千伏变压器通过特殊交接试验,这标志着首台高海拔特高压变压器具备了带电条件。
川渝特高压工程创下了多项世界之最和全国第一,为后续高海拔特高压输电工程建设积累了丰富经验。
晚上8点,成都双子塔炫目耀眼的灯光秀表演开始了。与此同时,重庆洪崖洞的灯光照映出长江夜景。川渝特高压工程大幅提升了西南电网的安全稳定性,加强了区域电力供给保障能力,对助力成渝地区双城经济圈建设和推动能源绿色低碳转型意义重大。同时,四川特高压系列工程的建设,对实现清洁能源更高质量就地消纳和更大范围的优化配置,推动新型电力系统建设和新型能源体系构建,具有重要的战略意义。
为了实现那抹绿色,无数电力科研人员与建设者付出了巨大的心血和智慧。在这条清洁能源的道路上,每一项技术的突破,都是对绿色梦想的致敬,也是对自然力量的智慧利用。今天,他们的努力正在让更多的清洁能源实现高效转化。
在这一抹绿色的背后,有来自江河的贡献,有来自阳光的转换,还有无限风能的推动。在科技的赋能下,每一项绿色能源的利用,都展现出勃勃生机。
内容来源:中央广播电视总台