特高压技术：我国能源领域的重大自主创新成果_1空心轴

　　1954年，新中国第一条220千伏线路松东李线建成。人们评价说，满足了东北重工业基地恢复和发展的用电需要，昭示着共和国电力事业的大崛起。

　　1981年，我国首条500千伏线路平武线建成。人们看到，随后20多年时间里，500千伏成为中国电网主网架，国产500千伏设备的国内市场占有率从零升至40%。

　　2009年，我国首条1000千伏特高压交流线路——晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投运。人们将如何评价它？

　　电力人说，它将电网电压等级提升到了特高压，电网技术实现“中国引领”；环保人说，它每年能为我国节约标煤超过百万吨，减排二氧化碳300万吨；装备人说，它推动了我国装备制造业产业升级，使国产设备实现“中国创造”。

　　今天，历史的长河流淌至2013年1月18日，国家对工程作出了评价：这项工程因创新特别突出、效益特别显著、推动电力行业科技进步特别明显，荣获2012年度国家科技进步奖特等奖。这是对工程建设成果的肯定，亦是对国家电网公司科技创新工作的肯定。

　　国家电网公司总经理刘振亚说，回顾国家电网公司十年发展历程，最大的创新实践就是发展特高压。成熟、可投入商业使用的特高压技术出现在中国，是一种必然。它源于国家电网公司“一流四大”科技发展战略的引领，源于国家电网公司科技创新体系的完善，源于国家电网公司科技试验研究平台的建立，它是国家电网公司服务创新型国家建设、不断提升自主创新能力的可预见之结果。

　　创新驱动，特高压技术实现“中国引领”

　　1月18日，在国家科技进步奖颁奖仪式上，评奖委员会这样介绍创新的试验示范工程：项目涉及180项关键课题攻关、9大类40余种关键设备研制，通过产学研用协同攻关，在电压控制、外绝缘配置、成套设备研制、电磁环境控制、系统集成和试验能力6大方面实现创新突破。

　　这样一段评价，是国家电网公司联合科研、设计、制造、高校等100余家单位连续几年奋斗，攻克一项项世界级难题换来的。

　　项目第二完成人、国家电网公司交流建设部副主任陈维江说，研发特高压交流输电技术，既面临高电压、强电流的电磁与绝缘技术世界级挑战，又面临重污秽、高海拔的严酷自然环境影响，创新难度极大。

　　以电磁环境控制为例。电磁环境包括工频电场、工频磁场以及由电场导致的可听噪声和无线电干扰。特高压的电压、电流强度远大于500千伏，意味着电磁环境更复杂；加上特高压线路、变电站构成的多导体系统结构复杂、尺度大，进一步加大了电磁环境控制难度。

　　科研人员通过建立特高压复杂多导体系统模型，首次开展全场域电场分析，提出了导线布置方案、线路对邻近输油输气管道的电磁影响防护措施。这些创新工作，使特高压工程的电磁环境控制水平与常规500千伏工程相当。

　　相关资料显示，工程项目在电压控制上的创新研究，在国际上首次实现了特高压系统电压优化控制；在外绝缘配置上的创新，在世界上首次实现了复杂环境下特高压系统外绝缘优化配置，确保线路铁塔重量降低64%、造价降低60%；在成套设备研制上的创新，改变了中国电气设备制造领域长期从发达国家“引进技术、消化吸收”的发展模式，首次实现了中国创造；电磁环境控制研究实现了特高压工程环境友好目标；系统集成研究形成了工程全套技术规范；试验能力研究形成了国际上可试参数最高的高电压、强电流试验检测能力，建立了完整的特高压试验研究体系。

　　目前，试验示范工程共获专*授权279项，其中发明专*96项，出版技术专著13部，发表论文370余篇；建立7大类77项国家和行业标准，为推广特高压交流技术奠定了基础。

　　“可以说，依托项目，我国电力科技和输变电装备制造水平大幅提升，创新能力显著增强，改变了我国输变电行业长期跟随西方发达国家发展的被动局面，确立了在高压输电领域的国际领先地位。”项目第三完成人、中国西电集团副总工程师宓传龙说。

　　从行业跟随者变为引领者，这一为多少人所梦想着的事，首先在特高压技术领域实现。在突破的过程中，国家电网公司明确的科技发展战略、完善的科技创新体系发挥出巨大作用。

　　战略制胜，科技创新体系高效运转

　　战略制胜。战略成熟才能方向正确，才能引领创新体系从无到有、不断完善、高效运转。从2006年到2012年，国家电网公司科技发展战略和创新体系有力地支撑了电网和公司发展，也直接支撑了特高压建设这一创新实践。

　　企业是自主创新的主体。长期以来，国家电网公司积极响应党中央、国务院关于科技创新的要求，服务创新型国家建设。早在2006年10月15日的国家电网公司党政主要负责人会议上，国家电网公司总经理刘振亚就提出了“一流三大”科技发展战略。2008年第二季度工作会议暨科技工作会议上，科技发展战略被优化为“一流四大”（建设一流人才队伍，实施大科研、创造大成果、培育大产业、实现大推广）。

　　回顾历史，科技发展战略的实施，为国家电网公司的一项项创新实践奠定了基础。正如刘振亚所指出的，提出并实施“一流四大”科技发展战略，解决了科研资源分散、试验研究能力不强、创新能力不足等问题，创新驱动了国家电网公司和电网发展。

　　战略决定创新路线图，体系则是路线图顺利实施的保证。“一流四大”科技发展战略客观上需要一个科学的科技创新体系。在科技战略的指引下，国家电网公司在2008年二季度工作会议明确提出，建立“布局合理、层次清晰、分工明确、协作高效”的科技创新体系。2012年，这一体系进一步被明确为“定位科学、分工明确、产研协同、运转高效”。“定位科学”决定了“分工明确”，“产研协同”则保证了“运转高效”。

　　“定位科学”是建立完善科技创新体系的第一步。

　　国家电网公司拥有50多个科研、实验和设计机构，超过400个实验室，科研队伍近2万人，但历史上形成的粗放、松散、长链条、多层级的管理模式，降低了科研效率。

　　科学调整定位势在必行。从2006年开始，国家电网公司调整中国电力科学研究院等5家直属科研单位功能定位，变更其相应名称，拉开了直属科研单位定位调整的序幕。调整的目的很简单：更好地适应国家电网公司和电网发展。

　　随后几年，定位调整朝着“产研协同”的方皂液器向挺进。除了进一步强化科研单位的力量，国家电网公司还成立国网电力科学研究院（南瑞集团）等直属产业单位，作为科研成果产业化的实施主体。国家电网公司深知，如科研成果不能迅速产业化，就无法及时释放“第一生产力”的能量。

　　到2012年，国家电网公司形成涵盖直属科研、直属产业、省属科研、外部研发等多个层次的科技创新力量，形成“定位科学、分工明确、产研协同、运转高效”的科技创新体系。其中，直属科研单位成为国家电网公司创新和支撑的骨干力量，直属产业单位成为国家电网公司创新和支撑的重要力量，省属科研单位是国家电网公司创新和支撑的基本力量，海外研发（检测）机构是国家电网公司创新和支撑的延伸力量，外部科技资源是国家电网公司创新和支撑的协同力量。各层次力量之间建立了高效的协同机制。

　　科技创新体系在特高压建设中发挥了极其重要的作用。今年1月初，《科技日报》记者就特高压交流工程投运4周年采访相关专家时问：“国家电网公司在工程建设中，为何能组织起100余家企业、两万余人的庞大科研团队开展攻关？”国家电网公司科技部副主任周宏的回答是：一个重要原因是国家电网公司已经形成完善的科技创新体系，能够通过产学研用协同，确保研发方向符合自身需求。

　　科技创新体系的作用在后续特高压交直流工程建设中也表现得淋漓尽致。据统计，迄今为止，国家电网公司开展跨部门、跨行业协调，共组织30多名院士、9所高等院校、500多家建设单位、200多家设备厂家开展联合攻关。经过数年奋战，国家电网公司成功掌握了一批具有自主知识产权的装备制造核心技术，形成了全套特高压输变电设备的国内量产能力，实现了我国输变电装备制造业的技术升级，显著提升了我国装备制造业的自主创新能力和国际竞争力。

　　诚如陈维江所说，国家电网公司自身的科研实力和产研协同能力已经大大增强。2003年以来，国家电网公司获国家科技进步奖39项（特等奖1项、1等奖4项），在央企中居于首位，拥有专*16399项，形成841项国家、行业标准，建立了完善的特高压和智能电网标准体系，交流1000千伏电压成为国际标准电压。

　　目前，国家电网公司已经实现从技术跟随到技术赶超的转变，正在努力推进从技术赶超向技术引领的跨越。

　　试验研究体系，建设世界领先的试验能力

　　“我们建成了以‘四基地两中心’为核心、世界最先进的特高压试验研究体系，国家级实验室达到11个。”1月7日，在国家电网公司“两会”上，刘振亚总经理特别提到了试验研究体系建设成果。

　　与这段表述相呼应的是，在试验示范工程项目建设过程中，试验能力是项目6大创新点之一。经过多年努力，国家电网公司已建立了完整的试验研究体系，形成了国际上可试参数最高的高电压、强电流试验检测能力。

　　科技支撑是企业和电网发展的动力，而试验研究体系又是顺利实现科技支撑的前提。尤其是研究世界尖端电力技术时，研究工作的开创性，决定了研究人员必须依靠完备的试验研究手段解决难题。

　　研究特高压这一世界领先的技术时，试验研究体系就发挥出巨大作用。专家表示，高电压技术是一门基于试验研究的学科。特高压输电技术的研发，对高电压、强电流等试验条件要求很高。“建设特高压工程，是一项世界性的创举。实现这一伟大创举，面临着许多重大技术难关。没有强有力的试验手段，将无法完成这一艰巨任务。”

　　但在特高压工程建设之前，国家电网公司面临的形势并不乐观：长期占据国际垄断地位的国外试验场站不能完全满足试验要求，我国已有的试验能力又较弱。建立适合电网发展需求的试验研究体系迫在眉睫。

　　2006年8月10日，特高压直流试验基地在北京市中关村科技园区昌平园东区奠基；2个月后，特高压交流试验基地奠基仪式在湖北武汉举行。随后，压纸轮在河北霸州、在北京、在西藏拉萨，特高压工程力学试验基地、高海拔试验基地、国家电网仿真中心、特高压直流输电工程成套设计研发（试验）中心相继建立。2009年11月4日，特高压工程力学试验基地在北京通过验收，标志着国家电网公司建成世界上功能最完整、试验能力最强、技术水平最高的特高压试验研究体系。

　　这些试验基地定位不同、分工各异，但核心目标是一致的——围绕特高压交流输变电工程的科研、建设、运行，开展系统全面的试验研究工作，为特高压电网提供强有力的技术支撑。针对我国高海拔、重污秽和严重覆冰等特殊自然条件，开展外绝缘特性、电磁环境影响、特高压设备的长期带电考核等相关的技术研究。

　　“试验能力均达到国际领先水平。”2009年2月22日，特高压直流试验基地和高海拔试验基地在北京顺利通过总体验收，包括8位中国科学院、中国工程院院士在内的评审委员会高度评价道。这句评语，道出了国家电网公司试验能力的世界高度。

　　在一些重大工程的建设中，国家电网公司的试验研究体系“崭露头角、表现非凡”。青藏联网工程的建设即是如此。

　　在青藏联网工程的建设过程中，高海拔试验基地“功不可没”。在青藏联网工程建设之前，国际上对海拔2000米以上的输电技术研究尚缺乏系统全面的试验数据。高海拔试验基地的建立，为海拔4000米及以上输变电线路、设备外绝缘和电磁环境特性的研究提供了可能，大大增强了我国高海拔地区超高压、特高压试验研究能力，形成了一批具有世界领先水平、具有自主知识产权的研究成果，填补了世界特高压高海拔试验研究的空白。

　　不能忽视的是，在风电、太阳能等新能源领域，国家电网公司在试验能力上也取得了重大突破。依托国家电网公司的风能、太阳能试验研究平台，国家电网公司建成了目前世界上规模最大的新能源综合利用平台——国家风光储输示范工程。工程通过风光互补、储能调节、智能调度，实现了新能源发电的稳定、可控。风光储联合发电全景智能监控系统、大规模储能监控系统、风光功率预测系统等成功应用于实际，积累了大量宝贵的一手数据。

　　成果转化，真正体现科技创新价值

　　从技术跟随到技术赶超再到技术引领，国家电网公司在特高压交直流技术和设备、坚强智能电网等领域实现全面突破，占领了世界电网技术的“制高点”。然而，国家电网公司作为事关国民经济发展的公共事业型企业，科技成果只有尽快转化为生产力，才能真正体现出科技创新的价值，推动电网与企业发展。

　　中国电力科学研究院院长郭剑波接受采访时曾表示：“在科技产业的市场开拓上，我们要有真正好的技术，同时要让客户真正了解我们的技术，我们也真正了解客户的需求。”

　　近年来，国家电网公司一直加速科技成果转化，构建成果转化机制，以产研高效协同为目标，建立科研产业单位间相互依托、合作共赢的格局。通过强化成果评估、拓宽转化渠道、加大扶持力度、加强统筹协调，国家电网公司的科技成果转化为应用的能力大大提升。这一点在特高压输电领域表现得螺纹护套尤为明显。

　　特高压输电技术是我国能源领域的重大自主创新成果，广阔的市场空间和良性的运行机制，使特高压输电技术迅速转化为批量生产能力。目前，国家电网公司已建成投运特高压交流工程1条、直流工程2条，还有多项特高压工程正在建设或者开展前期工作。到2020年，国家电网公司将全面建成坚强智能电网，“三华”特高压同步电网形成“五纵五横”主网架。发展特高压输电，已列入国家“十二五”规划纲要和国家能源科技“十二五”规划。

　　特高压输电技术迅速转化为生产力，还表现在对我国电工装备制造业的带动作用上。据了解，因特高压交直流工程的建设，我国特高压设备研发设计、制造工艺和试验检测能力均达到国际领先水平。其中，首条特高压交流工程的设备国产化率达到90%以上，向家坝—上海特高压直流示范工程设白水晶备国产化率接近70%。

　　中国特高压技术的发展，引起了世界各国瞩目。巴西、俄罗斯、印度等国家纷纷表示非常希望学习和引进中国的特高压技术。2010年2月，沈阳特变电工股份有限公司已经成功获得了印度国家电网公司逾1亿美元的特高压输变电设备采购合同。这不仅是印度首次从我国企业采购特高压输电工程设备，也是中国企业首次向国外批量出口特高压输变电高端产品。

　　许继集团总经理李富生说，在“一流四大”科技战略和坚强智能电网建设的直接拉动下，许继集团加大对特高压远距离输电、柔性直流输电、新能源发电及并网等领域技术的研究，在75个关键科研项目实现重大突破，60多项新产品达到国际领先水平，20多项产品和技术成为世界领跑者。

　　“过去是我们追着国际同行求合作，现在正好倒过来，他们主动要求与我们合作。过去我们是‘小舢板’，现在则变成了‘航母群’！”李富生说。国家电网公司技术成果转化的能量还在不断增强：国内骨干制造企业通过应用高性能硅钢片、绝缘油纸等新材料，逐渐形成核心竞争力，已主导国内市场并全面进军国际市场；在灵活交流输电技术等关键领域加快技术推广，促使国外产业巨头将相应设备的价格降低三分之一；国内企业屡屡中标海外工程，凭借技术优势加速“走出去”的步伐；近三年，我国超高压设备出口年均增长率达49%，出口总额超过100亿元……

　　特高压的成功，是国家电网公司科技发展战略的成功，是国家电网公司发展战略、电网技术、电工装备、工程建设、安全运行的全方位突破。特高压工程系统运行稳定、设备状态正常，这一事实足以表明国家电网公司在科技创新的道路上的步伐何其坚实有力。这一切正如刘振亚总经理所评价的：“我们付出的是劳动和艰辛，实现的是电网事业的价值和意义，创造的是对国家和人民的贡献，赢得的是世界尊重和民族尊严。”