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2025年7月16日 星期三
孙昕:特高压设备国产化研制带动制造业升级
所属分类:新闻资讯
来源:英大网
作者:管理员
更新日期:2013-12-05

嘉宾简介:

  孙昕,国家电网公司总经理助理。

  安徽省旌德县人,博士学位,教授级高工,享受国务院政府特殊津贴专家,IEEE高级会员,中国电机工程学会高级会员,中国电机工程学会电力建设专委会主任委,第二届西藏自治区发展咨询委员会委员,现任国家电网公司总经理助理兼交流建设部主任。

  长期从事电力系统及自动化、输变电工程设计、设备及建设管理等专业,组织研发了我国特高压交、直流输电核心技术,主持建设了我国首条特高压交、直流输电示范工程。获国家科技进步奖特等奖1项、进步奖1项、中国电力科学技术奖7项、国家电网公司科技进步奖10余项,获国家专利20余项,出版技术专著10余部,发表论文50余篇。

 

发展特高压,设备是关键。特高压输电代表了国际高压输电技术研究、设备制造和工程应用的最高水平。2004年底国家电网公司提出发展特高压输电之时,世界上没有商业化运行的特高压工程,没有成熟的特高压设备和技术。既“不能买”,也“买不来”,中国研发特高压设备,必须走自主创新的国产化路线。

2006年8月,国家核准建设1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程,作为我国特高压设备自主化的依托工程。在掌握特高压设备核心技术并通过运行验证基础上,国家相继核准扩建特高压交流试验示范工程、建设皖电东送淮南—上海特高压交流工程和浙江—福州特高压交流工程,持续推动国产特高压设备技术创新和工程应用,实现了全面突破。

 

特高压设备国产化研发思路

特高压设备国产化研制面临三大挑战:技术难度大、可靠性要求高、研发基础薄弱。

特高压设备大都达到了现有设计制造的极限,需要承受高强度、极不均匀的电、磁、热、力联合作用,但受制造、运输等条件严格限制,尺寸、重量不能简单线性放大,需要研发新技术、新结构和新材料,实现重大技术突破。

特高压输电容量大、系统位置重要,必须具有与其重要性相适应的高可靠性。我国的特高压工程是国家正式核准建设的需要商业化运行、具有示范效应的工程,需要在全电压、大功率下长期安全运行,关系电网发展方式,进一步增加了国产化研制压力。

特高压项目启动之初,国内500kV设备及关键原材料、组部件仍主要依赖进口,技术、标准和设备均建立在引进、消化、吸收基础上,基础薄弱、受制于人。在我国工业和技术基础上,自主开发世界上一个全新的、最高电压等级输电所需的全套设备并安全运行,极具挑战和风险。

为应对特高压设备国产化研制的艰巨任务、在较短时间内取得全面突破,国家电网公司研究提出了依托工程、业主主导、专家咨询、质量和技术全过程管控的产学研用联合创新模式,集中国内电力、机械行业的优势资源和力量,建立创新联合体,立足国内、开放式创新,形成创新合力。

一是建立产学研用联合攻关体系。在国家支持下,综合运用市场、政策、资金、技术等各种措施,打破用户与厂家、厂家与厂家等创新主体之间的技术壁垒,在国家电网公司主导下,依托工程,建立由国内100多个厂家、科研、设计、试验、建设、运行单位和高等院校及专家委员会共同组成的创新联合体,统一组织协调特高压设备国产化研制工作,有效整合了国内各方的创新资源。

二是坚持把安全可靠放在首要位置。突出强调风险意识,以保障长期安全运行为目标,将安全可靠第一的原则落实到每个细节、每个环节、每个人员。

三是大力开展科研攻关。组织开展关键共性技术联合攻关,共享研究成果和经验。创造条件开展关键组部件和关键结构的模型试验和裕度试验,组织中间产品运行试验,研究典型结构和材料在特高压、强电流电磁作用下的特性规律,突破新结构、新材料和新设计技术难关。

四是坚持从设计源头抓质量。从功能需求、技术路线和设计原则抓起,确保国产设备先天具有“强健”体质。

五是全过程严格管控质量。质量管控全面覆盖了从原材料检验、生产制造、出厂试验到运输和现场安装的整个过程。

六是严把试验验证关口。推动试验检测能力升级,采用严格的型式试验、出厂试验标准与判据,开展整机真型试验和大比例抽样试验,进行整机极端工况安全裕度试验和长时间带电考核,研发现场试验技术和试验设备,力求在各个试验关口严格把关。

 

特高压设备创新成果

国内电力、机械行业团结协作、攻坚克难,依托特高压工程实践,全面攻克了特高压交流设备核心技术难题,成功研制了全系列特高压交流设备,创造了一大批世界纪录,占领了国际高压设备制造技术的制高点。

例如,100万千伏安特高压变压器研制上,我国研制成功两柱并联、三柱并联两种结构形式的1000MVA单体式特高压变压器并实现工程应用,创造了变压器行业电压等级、单体容量、单柱容量的世界纪录,具备有载调压能力,实现无局部放电设计,温升、损耗、噪音等关键性能指标国际领先。

又如,特高压升压变压器研制方面,我国研制成功发电厂用400MVA单体式特高压升压变压器样机,可与百万机组形成“一机一变”搭配。安徽平圩电厂三期工程将采用该技术,直接升压至1000kV接入皖电东送特高压工程。

此外,在关键组部件、原材料上,国际市场高压输变电设备用高端原材料、组部件长期被国外少数专业厂或跨国公司垄断,存在价格昂贵、供货不稳定等突出问题,影响整机设备国产化、影响工程造价和工期。国家电网公司在全力推进特高压主设备国产化研制过程中,同步组织了关键组部件、原材料的国产化,实现重要突破。

 

特高压设备的工程应用

2009年1月,1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程正式建成投运,一次投运成功。2011年12月,工程完成扩建,输电能力提升至500万千瓦。该工程全面采用了我国自主研制的特高压设备,国产化率达到90%以上。

调试试验中,为全面严格考核国产设备性能,创造条件在工程现场开展了特高压变压器带局放测量的长时感应耐压试验、特高压开关耐压试验、变电站出口人工短路试验、开关及变压器多工况投切操作、电磁环境影响等大量试验。

工程投运后经受了全电压、大电流长时间送电考核,已连续安全运行近5年,经受了雷雨、大风和高温、严寒等恶劣条件考验,系统运行稳定、设备状态正常,没有发生因特高压设备导致的系统停运事故。截止2012年底,工程已累计输送电量419亿千瓦时,发挥了重要的送电和水火互济联网功能,成为我国南北方向的一条重要能源输送大通道。

连续五年的运行监测以及五次全面的年度预防性试验结果表明:国产特高压设备性能稳定、状态正常,能够保证特高压工程长期安全稳定运行。

2013年9月,我国第二个特高压交流工程,也是世界上首个商业化运行的同塔双回特高压交流输电工程——皖电东送淮南至上海特高压交流工程,经过全面严格调试后正式建成投运。工程投运后一直保持安全运行。

皖电东送工程全部55台特高压变压器和高抗、33个间隔的特高压开关及其他设备均为国产设备,成功实现了国产特高压设备的大批量稳定制造,指标优异、性能稳定。

在特高压成功实践的带动下,国内企业已占据我国输变电设备市场主导地位,并进军国际市场、实现了高端产品出口零的突破。

总之,依托特高压工程建设,我国电力、机械行业通力合作、协同攻关,采用“依托工程、业主主导、专家咨询、质量和技术全过程管控的产学研用联合创新模式”,立足国内、自主创新,在世界上率先成功研制了全套特高压交流设备、形成了批量生产能力并通过实际工程验证,占领了国际高压设备制造技术制高点。

特高压设备的国产化研制,带动我国输变电设备制造业实现了产业升级,研发设计、生产装备、质量控制、试验检测能力达到国际领先水平,形成了核心竞争力,彻底扭转了我国电力设备制造长期跟随西方发达国家发展的被动局面,为我国电力工业和装备制造业的创新发展奠定了坚实基础。

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