1954年,新中國第一條220千伏線路松東李線建成。人們評價說,滿足了東北重工業(yè)基地恢復和發(fā)展的用電需要,昭示著共和國電力事業(yè)的大崛起。
1981年,我國首條500千伏線路平武線建成。人們看到,隨后20多年時間里,500千伏成為中國電網主網架,國產500千伏設備的國內市場占有率從零升至40%。
2009年,我國首條1000千伏特高壓交流線路——晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程投運。人們將如何評價它?
電力人說,它將電網電壓等級提升到了特高壓,電網技術實現(xiàn)“中國引領”;環(huán)保人說,它每年能為我國節(jié)約標煤超過百萬噸,減排二氧化碳300萬噸;裝備人說,它推動了我國裝備制造業(yè)產業(yè)升級,使國產設備實現(xiàn)“中國創(chuàng)造”。
今天,歷史的長河流淌至2013年1月18日,國家對工程作出了評價:這項工程因創(chuàng)新特別突出、效益特別顯著、推動電力行業(yè)科技進步特別明顯,榮獲2012年度國家科技進步獎特等獎。這是對工程建設成果的肯定,亦是對國家電網公司科技創(chuàng)新工作的肯定。
國家電網公司總經理劉振亞說,回顧國家電網公司十年發(fā)展歷程,最大的創(chuàng)新實踐就是發(fā)展特高壓。成熟、可投入商業(yè)使用的特高壓技術出現(xiàn)在中國,是一種必然。它源于國家電網公司“一流四大”科技發(fā)展戰(zhàn)略的引領,源于國家電網公司科技創(chuàng)新體系的完善,源于國家電網公司科技試驗研究平臺的建立,它是國家電網公司服務創(chuàng)新型國家建設、不斷提升自主創(chuàng)新能力的可預見之結果。
創(chuàng)新驅動,特高壓技術實現(xiàn)“中國引領”
1月18日,在國家科技進步獎頒獎儀式上,評獎委員會這樣介紹創(chuàng)新的試驗示范工程:項目涉及180項關鍵課題攻關、9大類40余種關鍵設備研制,通過產學研用協(xié)同攻關,在電壓控制、外絕緣配置、成套設備研制、電磁環(huán)境控制、系統(tǒng)集成和試驗能力6大方面實現(xiàn)創(chuàng)新突破。
這樣一段評價,是國家電網公司聯(lián)合科研、設計、制造、高校等100余家單位連續(xù)幾年奮斗,攻克一項項世界級難題換來的。
項目第二完成人、國家電網公司交流建設部副主任陳維江說,研發(fā)特高壓交流輸電技術,既面臨高電壓、強電流的電磁與絕緣技術世界級挑戰(zhàn),又面臨重污穢、高海拔的嚴酷自然環(huán)境影響,創(chuàng)新難度極大。
以電磁環(huán)境控制為例。電磁環(huán)境包括工頻電場、工頻磁場以及由電場導致的可聽噪聲和無線電干擾。特高壓的電壓、電流強度遠大于500千伏,意味著電磁環(huán)境更復雜;加上特高壓線路、變電站構成的多導體系統(tǒng)結構復雜、尺度大,進一步加大了電磁環(huán)境控制難度。
科研人員通過建立特高壓復雜多導體系統(tǒng)模型,首次開展全場域電場分析,提出了導線布置方案、線路對鄰近輸油輸氣管道的電磁影響防護措施。這些創(chuàng)新工作,使特高壓工程的電磁環(huán)境控制水平與常規(guī)500千伏工程相當。
相關資料顯示,工程項目在電壓控制上的創(chuàng)新研究,在國際上首次實現(xiàn)了特高壓系統(tǒng)電壓優(yōu)化控制;在外絕緣配置上的創(chuàng)新,在世界上首次實現(xiàn)了復雜環(huán)境下特高壓系統(tǒng)外絕緣優(yōu)化配置,確保線路鐵塔重量降低64%、造價降低60%;在成套設備研制上的創(chuàng)新,改變了中國電氣設備制造領域長期從發(fā)達國家“引進技術、消化吸收”的發(fā)展模式,首次實現(xiàn)了中國創(chuàng)造;電磁環(huán)境控制研究實現(xiàn)了特高壓工程環(huán)境友好目標;系統(tǒng)集成研究形成了工程全套技術規(guī)范;試驗能力研究形成了國際上可試參數(shù)最高的高電壓、強電流試驗檢測能力,建立了完整的特高壓試驗研究體系。
目前,試驗示范工程共獲專*授權279項,其中發(fā)明專*96項,出版技術專著13部,發(fā)表論文370余篇;建立7大類77項國家和行業(yè)標準,為推廣特高壓交流技術奠定了基礎。
“可以說,依托項目,我國電力科技和輸變電裝備制造水平大幅提升,創(chuàng)新能力顯著增強,改變了我國輸變電行業(yè)長期跟隨西方發(fā)達國家發(fā)展的被動局面,確立了在高壓輸電領域的國際領先地位!表椖康谌瓿扇、中國西電集團副總工程師宓傳龍說。
從行業(yè)跟隨者變?yōu)橐I者,這一為多少人所夢想著的事,首先在特高壓技術領域實現(xiàn)。在突破的過程中,國家電網公司明確的科技發(fā)展戰(zhàn)略、完善的科技創(chuàng)新體系發(fā)揮出巨大作用。
戰(zhàn)略制勝,科技創(chuàng)新體系高效運轉
戰(zhàn)略制勝。戰(zhàn)略成熟才能方向正確,才能引領創(chuàng)新體系從無到有、不斷完善、高效運轉。從2006年到2012年,國家電網公司科技發(fā)展戰(zhàn)略和創(chuàng)新體系有力地支撐了電網和公司發(fā)展,也直接支撐了特高壓建設這一創(chuàng)新實踐。
企業(yè)是自主創(chuàng)新的主體。長期以來,國家電網公司積極響應黨中央、國務院關于科技創(chuàng)新的要求,服務創(chuàng)新型國家建設。早在2006年10月15日的國家電網公司黨政主要負責人會議上,國家電網公司總經理劉振亞就提出了“一流三大”科技發(fā)展戰(zhàn)略。2008年第二季度工作會議暨科技工作會議上,科技發(fā)展戰(zhàn)略被優(yōu)化為“一流四大”(建設一流人才隊伍,實施大科研、創(chuàng)造大成果、培育大產業(yè)、實現(xiàn)大推廣)。
回顧歷史,科技發(fā)展戰(zhàn)略的實施,為國家電網公司的一項項創(chuàng)新實踐奠定了基礎。正如劉振亞所指出的,提出并實施“一流四大”科技發(fā)展戰(zhàn)略,解決了科研資源分散、試驗研究能力不強、創(chuàng)新能力不足等問題,創(chuàng)新驅動了國家電網公司和電網發(fā)展。
戰(zhàn)略決定創(chuàng)新路線圖,體系則是路線圖順利實施的保證!耙涣魉拇蟆笨萍及l(fā)展戰(zhàn)略客觀上需要一個科學的科技創(chuàng)新體系。在科技戰(zhàn)略的指引下,國家電網公司在2008年二季度工作會議明確提出,建立“布局合理、層次清晰、分工明確、協(xié)作高效”的科技創(chuàng)新體系。2012年,這一體系進一步被明確為“定位科學、分工明確、產研協(xié)同、運轉高效”。“定位科學”決定了“分工明確”,“產研協(xié)同”則保證了“運轉高效”。
“定位科學”是建立完善科技創(chuàng)新體系的第一步。
國家電網公司擁有50多個科研、實驗和設計機構,超過400個實驗室,科研隊伍近2萬人,但歷史上形成的粗放、松散、長鏈條、多層級的管理模式,降低了科研效率。
科學調整定位勢在必行。從2006年開始,國家電網公司調整中國電力科學研究院等5家直屬科研單位功能定位,變更其相應名稱,拉開了直屬科研單位定位調整的序幕。調整的目的很簡單:更好地適應國家電網公司和電網發(fā)展。
隨后幾年,定位調整朝著“產研協(xié)同”的方向挺進。除了進一步強化科研單位的力量,國家電網公司還成立國網電力科學研究院(南瑞集團)等直屬產業(yè)單位,作為科研成果產業(yè)化的實施主體。國家電網公司深知,如科研成果不能迅速產業(yè)化,就無法及時釋放“第一生產力”的能量。
到2012年,國家電網公司形成涵蓋直屬科研、直屬產業(yè)、省屬科研、外部研發(fā)等多個層次的科技創(chuàng)新力量,形成“定位科學、分工明確、產研協(xié)同、運轉高效”的科技創(chuàng)新體系。其中,直屬科研單位成為國家電網公司創(chuàng)新和支撐的骨干力量,直屬產業(yè)單位成為國家電網公司創(chuàng)新和支撐的重要力量,省屬科研單位是國家電網公司創(chuàng)新和支撐的基本力量,海外研發(fā)(檢測)機構是國家電網公司創(chuàng)新和支撐的延伸力量,外部科技資源是國家電網公司創(chuàng)新和支撐的協(xié)同力量。各層次力量之間建立了高效的協(xié)同機制。
科技創(chuàng)新體系在特高壓建設中發(fā)揮了極其重要的作用。今年1月初,《科技日報》記者就特高壓交流工程投運4周年采訪相關專家時問:“國家電網公司在工程建設中,為何能組織起100余家企業(yè)、兩萬余人的龐大科研團隊開展攻關?”國家電網公司科技部副主任周宏的回答是:一個重要原因是國家電網公司已經形成完善的科技創(chuàng)新體系,能夠通過產學研用協(xié)同,確保研發(fā)方向符合自身需求。
科技創(chuàng)新體系的作用在后續(xù)特高壓交直流工程建設中也表現(xiàn)得淋漓盡致。據統(tǒng)計,迄今為止,國家電網公司開展跨部門、跨行業(yè)協(xié)調,共組織30多名院士、9所高等院校、500多家建設單位、200多家設備廠家開展聯(lián)合攻關。經過數(shù)年奮戰(zhàn),國家電網公司成功掌握了一批具有自主知識產權的裝備制造核心技術,形成了全套特高壓輸變電設備的國內量產能力,實現(xiàn)了我國輸變電裝備制造業(yè)的技術升級,顯著提升了我國裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力。
誠如陳維江所說,國家電網公司自身的科研實力和產研協(xié)同能力已經大大增強。2003年以來,國家電網公司獲國家科技進步獎39項(特等獎1項、1等獎4項),在央企中居于首位,擁有專*16399項,形成841項國家、行業(yè)標準,建立了完善的特高壓和智能電網標準體系,交流1000千伏電壓成為國際標準電壓。
目前,國家電網公司已經實現(xiàn)從技術跟隨到技術趕超的轉變,正在努力推進從技術趕超向技術引領的跨越。
試驗研究體系,建設世界領先的試驗能力
“我們建成了以‘四基地兩中心’為核心、世界最先進的特高壓試驗研究體系,國家級實驗室達到11個!1月7日,在國家電網公司“兩會”上,劉振亞總經理特別提到了試驗研究體系建設成果。
與這段表述相呼應的是,在試驗示范工程項目建設過程中,試驗能力是項目6大創(chuàng)新點之一。經過多年努力,國家電網公司已建立了完整的試驗研究體系,形成了國際上可試參數(shù)最高的高電壓、強電流試驗檢測能力。
科技支撐是企業(yè)和電網發(fā)展的動力,而試驗研究體系又是順利實現(xiàn)科技支撐的前提。尤其是研究世界尖端電力技術時,研究工作的開創(chuàng)性,決定了研究人員必須依靠完備的試驗研究手段解決難題。
研究特高壓這一世界領先的技術時,試驗研究體系就發(fā)揮出巨大作用。專家表示,高電壓技術是一門基于試驗研究的學科。特高壓輸電技術的研發(fā),對高電壓、強電流等試驗條件要求很高。“建設特高壓工程,是一項世界性的創(chuàng)舉。實現(xiàn)這一偉大創(chuàng)舉,面臨著許多重大技術難關。沒有強有力的試驗手段,將無法完成這一艱巨任務!
但在特高壓工程建設之前,國家電網公司面臨的形勢并不樂觀:長期占據國際壟斷地位的國外試驗場站不能完全滿足試驗要求,我國已有的試驗能力又較弱。建立適合電網發(fā)展需求的試驗研究體系迫在眉睫。
2006年8月10日,特高壓直流試驗基地在北京市中關村科技園區(qū)昌平園東區(qū)奠基;2個月后,特高壓交流試驗基地奠基儀式在湖北武漢舉行。隨后,在河北霸州、在北京、在西藏拉薩,特高壓工程力學試驗基地、高海拔試驗基地、國家電網仿真中心、特高壓直流輸電工程成套設計研發(fā)(試驗)中心相繼建立。2009年11月4日,特高壓工程力學試驗基地在北京通過驗收,標志著國家電網公司建成世界上功能最完整、試驗能力最強、技術水平最高的特高壓試驗研究體系。
這些試驗基地定位不同、分工各異,但核心目標是一致的——圍繞特高壓交流輸變電工程的科研、建設、運行,開展系統(tǒng)全面的試驗研究工作,為特高壓電網提供強有力的技術支撐。針對我國高海拔、重污穢和嚴重覆冰等特殊自然條件,開展外絕緣特性、電磁環(huán)境影響、特高壓設備的長期帶電考核等相關的技術研究。
“試驗能力均達到國際領先水平!2009年2月22日,特高壓直流試驗基地和高海拔試驗基地在北京順利通過總體驗收,包括8位中國科學院、中國工程院院士在內的評審委員會高度評價道。這句評語,道出了國家電網公司試驗能力的世界高度。
在一些重大工程的建設中,國家電網公司的試驗研究體系“嶄露頭角、表現(xiàn)非凡”。青藏聯(lián)網工程的建設即是如此。
在青藏聯(lián)網工程的建設過程中,高海拔試驗基地“功不可沒”。在青藏聯(lián)網工程建設之前,國際上對海拔2000米以上的輸電技術研究尚缺乏系統(tǒng)全面的試驗數(shù)據。高海拔試驗基地的建立,為海拔4000米及以上輸變電線路、設備外絕緣和電磁環(huán)境特性的研究提供了可能,大大增強了我國高海拔地區(qū)超高壓、特高壓試驗研究能力,形成了一批具有世界領先水平、具有自主知識產權的研究成果,填補了世界特高壓高海拔試驗研究的空白。
不能忽視的是,在風電、太陽能等新能源領域,國家電網公司在試驗能力上也取得了重大突破。依托國家電網公司的風能、太陽能試驗研究平臺,國家電網公司建成了目前世界上規(guī)模最大的新能源綜合利用平臺——國家風光儲輸示范工程。工程通過風光互補、儲能調節(jié)、智能調度,實現(xiàn)了新能源發(fā)電的穩(wěn)定、可控。風光儲聯(lián)合發(fā)電全景智能監(jiān)控系統(tǒng)、大規(guī)模儲能監(jiān)控系統(tǒng)、風光功率預測系統(tǒng)等成功應用于實際,積累了大量寶貴的一手數(shù)據。
成果轉化,真正體現(xiàn)科技創(chuàng)新價值
從技術跟隨到技術趕超再到技術引領,國家電網公司在特高壓交直流技術和設備、堅強智能電網等領域實現(xiàn)全面突破,占領了世界電網技術的“制高點”。然而,國家電網公司作為事關國民經濟發(fā)展的公共事業(yè)型企業(yè),科技成果只有盡快轉化為生產力,才能真正體現(xiàn)出科技創(chuàng)新的價值,推動電網與企業(yè)發(fā)展。
中國電力科學研究院院長郭劍波接受采訪時曾表示:“在科技產業(yè)的市場開拓上,我們要有真正好的技術,同時要讓客戶真正了解我們的技術,我們也真正了解客戶的需求!
近年來,國家電網公司一直加速科技成果轉化,構建成果轉化機制,以產研高效協(xié)同為目標,建立科研產業(yè)單位間相互依托、合作共贏的格局。通過強化成果評估、拓寬轉化渠道、加大扶持力度、加強統(tǒng)籌協(xié)調,國家電網公司的科技成果轉化為應用的能力大大提升。這一點在特高壓輸電領域表現(xiàn)得尤為明顯。
特高壓輸電技術是我國能源領域的重大自主創(chuàng)新成果,廣闊的市場空間和良性的運行機制,使特高壓輸電技術迅速轉化為批量生產能力。目前,國家電網公司已建成投運特高壓交流工程1條、直流工程2條,還有多項特高壓工程正在建設或者開展前期工作。到2020年,國家電網公司將全面建成堅強智能電網,“三華”特高壓同步電網形成“五縱五橫”主網架。發(fā)展特高壓輸電,已列入國家“十二五”規(guī)劃綱要和國家能源科技“十二五”規(guī)劃。
特高壓輸電技術迅速轉化為生產力,還表現(xiàn)在對我國電工裝備制造業(yè)的帶動作用上。據了解,因特高壓交直流工程的建設,我國特高壓設備研發(fā)設計、制造工藝和試驗檢測能力均達到國際領先水平。其中,首條特高壓交流工程的設備國產化率達到90%以上,向家壩—上海特高壓直流示范工程設備國產化率接近70%。
中國特高壓技術的發(fā)展,引起了世界各國矚目。巴西、俄羅斯、印度等國家紛紛表示非常希望學習和引進中國的特高壓技術。2010年2月,沈陽特變電工股份有限公司已經成功獲得了印度國家電網公司逾1億美元的特高壓輸變電設備采購合同。這不僅是印度首次從我國企業(yè)采購特高壓輸電工程設備,也是中國企業(yè)首次向國外批量出口特高壓輸變電高端產品。
許繼集團總經理李富生說,在“一流四大”科技戰(zhàn)略和堅強智能電網建設的直接拉動下,許繼集團加大對特高壓遠距離輸電、柔性直流輸電、新能源發(fā)電及并網等領域技術的研究,在75個關鍵科研項目實現(xiàn)重大突破,60多項新產品達到國際領先水平,20多項產品和技術成為世界領跑者。
“過去是我們追著國際同行求合作,現(xiàn)在正好倒過來,他們主動要求與我們合作。過去我們是‘小舢板’,現(xiàn)在則變成了‘航母群’!”李富生說。國家電網公司技術成果轉化的能量還在不斷增強:國內骨干制造企業(yè)通過應用高性能硅鋼片、絕緣油紙等新材料,逐漸形成核心競爭力,已主導國內市場并全面進軍國際市場;在靈活交流輸電技術等關鍵領域加快技術推廣,促使國外產業(yè)巨頭將相應設備的價格降低三分之一;國內企業(yè)屢屢中標海外工程,憑借技術優(yōu)勢加速“走出去”的步伐;近三年,我國超高壓設備出口年均增長率達49%,出口總額超過100億元……
特高壓的成功,是國家電網公司科技發(fā)展戰(zhàn)略的成功,是國家電網公司發(fā)展戰(zhàn)略、電網技術、電工裝備、工程建設、安全運行的全方位突破。特高壓工程系統(tǒng)運行穩(wěn)定、設備狀態(tài)正常,這一事實足以表明國家電網公司在科技創(chuàng)新的道路上的步伐何其堅實有力。這一切正如劉振亞總經理所評價的:“我們付出的是勞動和艱辛,實現(xiàn)的是電網事業(yè)的價值和意義,創(chuàng)造的是對國家和人民的貢獻,贏得的是世界尊重和民族尊嚴!