中国储能网讯:1977年,风华正茂的刘泽洪以优异的成绩考入湖南大学电力系统及其自动化专业。4年后,又成功考入当时国内电力专业最顶尖的中国电力科学研究院。研究生毕业,刘泽洪被分配到中国电科院(300215,股吧)系统所直流室,开始了长达10年的科研工作。“当时我主要负责直流输电本土化设计研究方面的工作,可以说从工作开始我就在和直流打交道。”
“我参加工作后参与建设的第一个工程就是葛洲坝(600068,股吧)-上海±500千伏直流工程。”回忆起30年前的建设经历,刘泽洪仍历历在目。完成葛上工程之后,刘泽洪又参加了天生桥-广州直流输电工程建设,负责直流系统的研究和预咨询工作。
葛上工程和天广工程虽然是刘泽洪从事直流建设工作生涯的起点,但并未让他感觉多少自豪。“那时候国内电力工业发展水平比较低,人才、资金、技术、设备都缺乏,工程不得不依靠外国企业帮助建设。”
后来,刘泽洪又参加了三峡输变电工程建设。其中,三峡送出的直流输电工程是当时国内输送容量最大的直流工程。刘泽洪认为,如果说葛上工程和天广工程是在学习国外的建设经验,那么三峡工程则是在努力追赶。
在三峡输变电工程中,中国企业通过技术引进、消化吸收和自主开发,逐步掌握了±500千伏及以下直流输电工程系统研究及成套设计的能力与实力。另外,刘泽洪和团队逐步编制、完善和形成具有自主知识产权的直流系统研究和成套设计方面的规程、导则等企标、行标和国标。
不久,刘泽洪又被公司安排全面负责灵宝工程建设。灵宝我国第一个完全意义上的国产化直流工程。此时的刘泽洪,凭借扎实的专业理论和丰富的实践经验,已经成为国内直流技术领域的为数不多的权威专家。刘泽洪说,经过几个重大直流工程建设,公司不仅全面掌握了直流工程的关键技术,同时,培养了一只强有力的直流建设队伍,为后来开展特高压工程建设积累了宝贵的资源。
当灵宝工程即将投运前夕,刘泽洪接到公司布置的一项重要任务,让他负责牵头起草一份特高压建设的总体规划。虽然有10年多年从事交、直流工程规划建设研究的经历,但承担如此重要的任务,刘泽洪还是感受到不小的压力。
“最大的困惑是没有特高压建设的直接经验借鉴,如果任何一个环节出错,造成的损失都是无法估量的。”刘泽洪回忆说。那时候,刘泽洪和他的团队没白天黑夜地干,吃住都在单位,时间几乎全部用在研究上。最终,他们研究出了40多个与特高压相关的研究课题,并全面进行了论证和分析。
刘泽洪和他的团队提交的方案得到公司的重视。2005年1月初,公司正式向国家发改委提交特高压立项报告。同年6月21〜23日,刘泽洪作为专家组成员之一,参加了国家发改委在北戴河组织召开的特高压输电技术研讨会,经过各方反复研究讨论,决定上马特高压示范工程。2006年,公司组建特高压建设部,刘泽洪担任副主任。同年,8月9日,1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程获得核准。2007年,刘泽洪开始专门负责特高压直流的科研、对外咨询、设备研发和设计工作,由此开始了他的特高压直流工程建设生涯。
从向上开始
2003年,西南水电开发迎来开发热潮。金沙江下游的向家坝、溪洛渡等一批大型水电站陆续开建。为实现西电东送战略,转变能源发展和利用方式,公司提出建设向家坝-上海特高压直流工程。经过紧张的准备,2007年,向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程获得国家发改委核准。公司提出,要通过向上工程,全面掌握特高压直流输电的关键技术,实现工程建设、科研、设计、设备以及运行维护等全领域的自主创新与突破。
主抓特高压直流建设工作的刘泽洪意识到自己即将从事一项史无前例的划时代工程,兴奋之余他深感肩上的担子更重了。刘泽洪说,我们是顶着压力来做这个事情。当时,外界有不少人对特高压持不同意见,说国外都没做特高压,国内缺乏借鉴的经验和规范,上马的风险很大。“那时候,俄罗斯建设了750千伏的工程,已经是世界电压等级最高的输电工程,我们建±800千伏的工程可谓突破了当时的极限。”
做任何创新性和突破性的工作,都难免承担来自各方的重重压力。唯有以更加科学的态度和艰苦的努力,才能最终实现既定的目标。刘泽洪相信,以当时中国现实的发展环境和条件,以及电网自身的发展需求,决定了特高压直流建设具有现实的必要性和紧迫性。
根据中国能源和负荷分布特点,特高压交流输电定位于主网建设和跨大区联络通道,同时,为直流输电提供重要的支撑。特高压直流输电定位于大型能源基地的远距离、大容量外送,并与特高压交流电网共同形成坚强的特高压交直流混合输电网络。
“当时,国内东部地区发展非常快,但缺少一次能源。而西部水能资源丰富的地区电力负荷较低。无论从短期解决西南水电消纳问题,还是从长期调整全国能源结构考虑,将西部的电力资源输送到东部,实现能源高效输送和优化配置迫在眉睫。”刘泽洪分析说。
另外,刘泽洪认为,从运行上而言,当多回特高压直流馈入系统,现有的500千伏电网承载力不足,易导致线路过负荷,电网存在大面积停电的风险。通过构建“强交强直”的特高压交直流混合电网,将确保特高压直流系统输电可靠。
2008年12月向上工程开工建设,刘泽洪和他的团队义无反顾地站在了最前沿。
向上工程的额定电压是±800千伏,输送容量是700万千瓦,送电距离近2000公里,是当时世界直流技术的制高点,工程建设中遇到的难题一个接着一个。
刘泽洪回忆说,2006年时,国内换流阀最大的电流容量为3000安,公司从长远考虑提出要提升容量,开发4000〜5000安的产品。事实上,电流容量的提升会带来很多棘手的问题,如晶闸管为主的材料升级、电抗器重新开发、设备的冷却能力等都是不小的考验。
以换流阀的关键部件晶体管为例。当时国内外换流阀晶闸管最大只有5英寸,但向上工程需要开发6英寸的。国外一些有实力的企业觉得成本投入太大,还有风险,研发的积极性不高。而国内的企业又缺乏技术实力。
此时的刘泽洪心急如焚,工期已经非常紧了,容不得一丝一毫的耽搁。不久,公司邀请国内外企业在北京香山召开会议,就向上工程建设的关键技术问题进行研究,商量对策。会场上发生了一段不愉快的小插曲让刘泽洪至今记忆犹新。
一家国外知名企业的负责人找到刘泽洪说,他们可以在5英寸晶闸管的基础上进行改进,生产的产品也可以用,但刘泽洪坚决不同意这个方案。他说,国家电网公司并不是只建一个特高压直流工程,而是要持续性、大规模的建设,用这种凑合的方式非常不合适,必须要提供6英寸的晶闸管。另外一家有实力的外国企业则表示,可以联合中国企业一起研发,但研发成功后知识产权专利要全部归外方。
面对对方傲慢的姿态,刘泽洪回应道,“难道你们不开发,我们就要吃连毛猪不成?”公司坚决的态度和巨大的市场机遇,使得外方最终作出了让步,接受了联合研发知识产权共享的条件。但戏剧性的是,6英寸晶闸管最后是由中国企业自己做出来的。2008年,刘泽洪陪同时任公司总经理刘振亚(现任公司董事长)到国外考察,专门去参观国内企业生产的6英寸晶闸管的测试,所有的测试项目均一次性通过。
接下来,向上工程中使用的5000多只6英寸晶闸管全部由国内企业研制供货,我国也由此成为世界上最先研制并批量生产应用6英寸晶闸管的国家。
回想起当初的情形,刘泽洪说,如果应付一下,用5英寸的也可以干成,但要再继续建设800千伏或者更高电压等级的特高压直流工程,肯定是无法满足要求的。晶闸管上实现的突破,为公司后续特高压直流工程提高输送容量奠定了基础。
2010年7月,向上工程建成并正式投入商业化运行。作为我国自主研发、设计和建设,拥有自主知识产区的特高压工程,向上工程成为引领世界直流输电技术的创新工程,推动了直流输电装备的自主化,也成为后续特高压工程的示范工程。
尽管已经过去4年时间,刘泽洪谈起向上工程的成就仍然兴奋,“工程实现了近200项重大关键技术和工程专项研究。我国在世界上首次成功研制出6英寸晶闸管和世界上电压等级最高、容量最大的800千伏换流阀、800千伏换流变压器、平波电抗器和控制保护等设备。另外,工程对区域经济发展的推动和能源资源的配置也发挥了巨大的作用。工程总体国产化率接近70%。”
2012年11月,比向上工程电压等级更高、输送容量更大、送电距离更远的锦屏—苏南±800千伏特高压直流工程成功投运;2014年1月,“疆电外送”标志性工程哈密南—郑州±800千伏特高压直流工程投运;同年7月,溪洛渡左岸-浙江金华±800千伏特高压直流工程投运。2014年夏天,向上、锦苏、溪浙三条特高压直流首次全部实现满负荷运行,将西南水电送至2000公里之外的华东地区,跨区输送电量接近1000亿千瓦时,特高压的社会效益和经济效益进一步凸显。2014年7月,公司成功中标巴西美丽山水电特高压直流送出项目,中国特高压技术首次实现了“走出去”。
如今已是公司直流建设部主任的刘泽洪,对特高压直流工程的进步感到自豪。“可以这样说,这几个特高压直流工程成功建设投运,充分证明了公司在特高压输电领域的技术领先优势,占领了世界输电技术新的制高点。”
协同铸就辉煌
在接受记者采访时,刘泽洪一再强调“协同”这个词。他说,特高压直流工程是公司联合科研、设计、制造、高校等上百家单位连续多年奋斗,攻克一项又一项世界级难题换来的。“如果没有公司的坚强领导,发挥集团化和专业化的协同作战优势,特高压直流很难取得今天的成功。”
协同的优势首先体现在设备上。“工欲善其事,必先利其器。”刘泽洪说,特高压直流工程的设备多、要求高,不能有一丝一毫的失误,而且,公司从前期准备阶段就提出,要通过特高压工程的建设,助力国内民族电工装备制造业水平提升。
同样,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2008〜2020)》中提出,要重点研究开发大容量远距离直流输电技术和特高压交流输电技术与装备。《国家自主创新基础能力建设“十一五”规划》也强调了特高压自主创新的重要性。
然而,当初最先进的直流换流变核心制造技术掌握在ABB、西门子等几家企业手中。刘泽洪回忆说,最初我们希望以市场换技术的方式联合开发,外方也赞同,但在实际合作中却并不顺利。
“那时候换流变设备研制过程非常曲折,国外企业虽然答应提供关键技术支持,但在制造环节,国内企业的加工设备和外方不一样,因此,双方在产品制造方法上产生了分歧。“在特高压这样重要的工业领域,关键技术不能受制于人,必须要有自己的核心竞争优势。”公司领导的坚决态度让刘泽洪更加坚定了独立开发研制的信心。
在公司的统一组织下,来自公司总部相关单位、科研机构和国内电工制造企业的产学研专家,大家一起加班加点优化试验方案,确保产品质量过硬。宓传龙、姚为正……一批国内电力行业的知名专家都参与到这场大会战中来。“还有些上年纪的专家,顾不上吃饭睡觉,反复斟酌技术细节,非常让人感动。”回忆起当时的一幕,刘泽洪深有感触。
最终,特高压直流的关键技术实现了突破。以换流变的研制为例。向上工程共安装8个型号56台变压器,不少是由国内企业生产的。另外,光是产品运输和原料供应,就涉及世界5个国家、7个企业,最远运输距离达2万公里,没有出现任何问题。
有了这种协同努力的机制,国内企业创造的一个个世界纪录开始在各类特高压直流工程中诞生:6英寸晶闸管研制成功并实现工程应用;电压等级最高、单台容量最大换流变压器研制成功;低噪声干式平波电抗器、直流穿墙套管、直流断路器和隔离开关等创新成果不断涌现。
刘泽洪说,以前向上工程高端换流变每站一共14台,国外企业造10台,国内企业造4台。现在我们建设的特高压直流工程同样是每站14台高端换流变,变成了国内企业造10台、国外企业造2台、国内和国外的合资企业造2台的格局,民族电工装备产业实现了从“制造”到“创造”的飞跃。
让刘泽洪感到欣慰的是,不仅仅是向上工程、锦苏工程,通过近年来其他直流工程建设,一批国产电工设备企业不断发展壮大,有些已经跻身世界领先水平厂商的行列,如南瑞继保、许继、中电普瑞、沈变等。此外,工业空调、大截面导线、大规格角钢制造的应用,也大幅提升相关行业的整体发展。更重要的是,公司在与国内设备企业合作中,倡导产业链共赢的思路,保证设备有合理利润的同时,工程建设成本不断得到优化,推动了中国电工装备制造业的产业升级和跨越式发展。
而在特高压直流工程的建设现场,来自各参建单位的创新施工方法和组织管理模式,同样证明了协同在特高压建设中所具有的优势。
“你去过同里换流站吗,站的周围全是泥潭,你很难想象这么脆弱的地基上,我们是怎么建起一个特高压换流站。”刘泽洪强调说。
同里换流站是锦苏工程的受端项目,位于江苏省苏州市横扇镇,总占地面积166000平方米。同里地区常年潮湿多雨,土质偏软,在这样的地基上摆放总计几百吨重的换流变设备和其他设备,并且保证投运后不出现地基沉降、渗水,无疑是相当具有挑战性的。
刘泽洪说,为了保证地基牢固,施工单位提前3个月进场开展地基处理工作,仅主体建筑地基打桩总长度17万米,相当于奉贤换流站的3倍。
同里换流站建设期间,正好赶上南方连绵不绝的阴雨天气。“现场安装人员最怕下雨,尤其当时正好安装精密设备,给施工带来极大不便。”业主项目部召集各相关参建单位,和老天爷打起了游击战。只要不下雨,其他施工单位立即停工,给安装企业腾出场地安装设备。“很多施工企业的工人一干就是好几个小时,饭都顾不上吃。”
有了向上和锦苏的经验,在哈郑工程中,仅17个月的有效工期,却比向上工程和锦苏工程分别少用8个月和1个月完成建设。哈密南、郑州两站极Ⅱ高端各6台换流站安装调试时间分别为9.2天和11.2天,更是创造了特高压直流建设工程的新记录。哈密换流站高端换流变设备重达337吨,1台单趟设备运输时间就要1个月。但最后只花了2个月的时间完成12台换流变的运输,创造了电网建设大件运输的奇迹。今年7月投运的溪浙工程,通过不断创新,优化设备参数、调整施工工艺,节省投资近40亿元。
刘泽洪说,以前直流工程建设,大家相互协同与协作的关系不明显,效率优势不突出,还容易出现窝工的情况。如今,建设特高压直流工程,工作量翻了好几倍,工期还非常有限,但所有工程我们都是依法合规建设,实现了安全、投资、质量的最优,这与公司积极发挥总部统筹、直属单位专业化和省级公司属地化优势,协同推进工程建设密不可分。
通过这几年特高压工程建设,刘泽洪总结出一个工程建设的总体思路,“项目单位要从工程建设最初的阶段介入,从论证、规划、设计、研制各个环节全程参与,让搞规划研究的人了解建设,让搞基建的人理解生产,让搞生产的人明白设备性能,大家怀揣一个共同的理想,实现工程建设整体指标最优。”
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虽然是搞科研起家,但刘泽洪处处流露出对一线工人的尊敬与感恩。“特高压工程施工环境非常辛苦,不论寒冬酷暑、刮风下雨,员工都要露天作业,整天和泥土、钢筋打交道。特别是冬天施工时,眉毛上都挂着冰霜。公司特高压建设取得的成就与这些一线产业工人的奉献和付出是分不开的。”刘泽洪深有感触地说。
哈郑工程送端的哈密南换流站建设就很具有代表性。刘泽洪说,建设期间,有不少员工被强烈的紫外线晒得脱皮。哈密换流站附近缺水又干旱,有的员工嘴唇上长了许多水泡。进入冬季时,哈密夜间的气温达到零下20摄氏度,公司专门给员工修建了取暖室,但好多员工坚持在室外忙着卸货、装配,生怕耽误时间。
建设溪浙特高压直流工程时,需要跨越京广高铁线路。参建的湖南送变电公司每天的施工时间是凌晨0点至4点。“4个小时能干什么?”当得知施工的时间时,刘泽洪为他们捏了把汗。
“当时我确实很担心,一方面施工时间太紧张,另一方面,京广大动脉不能出一点事情,施工中万一耽搁,或者有零件掉在轨道上,都会给列车行车安全带来隐患。”刘泽洪回忆说。
入夜后,湖南溪浙工程段天气雨雾频繁,凌晨又常出现大雾霜冻,1617米的放线距离,7个作业点,参建的员工要来回跑四五趟。施工期间,重要跨越点、转角塔、线路控制点、停电和带电跨越点都设专人监护。雨水、雾气、汗水渗透了员工们的衣服,但他们全然不顾,一直都坚守在岗位上。
像这样的事例有很多。刘泽洪说,特高压工程建设往往都是在地理和气候环境恶劣的地区施工,交通运输条件也极差,在基础施工、铁塔组立和架线物资运输过程中,施工人员都遇到了很多困难。为了不影响工期,工程建设部人员蹲点在施工单位项目部和施工人员一起顶风雨,冒严寒,住帐篷,吃干粮,解决各种施工中的难题。
特高压直流工程建设展示了公司一线员工的斗志和风采,也培养和锻炼了一批有知识有追求,敢拼敢闯的后备力量。而这也是刘泽洪的愿望。
公司特高压直流的参建人员主要来自公司总部、直流建设分公司、送变电公司、物资公司、监理以及科研机构,其中30至40岁的中青年人占到2/3以上,一些关键项目上甚至高达80%。
刘泽洪说,通过这几年特高压直流工程建设,也形成了一套培养和锻炼建设队伍的宝贵经验。首先是大胆地给年轻人压担子。从向上工程开始,公司就大胆鼓励年轻人担任技术骨干,让他们在工作中锻炼成长。其次,加强年轻人的业务学习和培训。比如在哈郑工程的调试阶段,项目部制定了2700多页的调试指南,手把手给青年员工以具体指导,保证这些年轻人能够胜任工程建设要求和需要,让他们能够召之能来、来之能战,战则能胜。最后是发扬传帮带的精神,让有经验的老员工和年轻人结对子,让年轻人迅速上手,迅速成长。
在特高压直流工程的论证、规划、设计、建设过程中,一批青年科技人员逐渐能够独当一面。特别令刘泽洪欣慰的是,一批70后科技人员、管理人员和施工人员脱颖而出。不论是在直流建设部还是直流建设公司,70后的群体已经成为中坚力量。
刘泽洪说,在近几年特高压工程建设中,许许多多的年轻建设者投身到这场大会战之中。尽管对每个人来说,特高压电网建设都是“零起点”,但年轻的建设者们圆满完成所有极具挑战的示范工程建设任务。
“我希望看到我们的事业后继有人,愿意看到这些年轻人不断成长最终担负起特高压直流建设的历史重任。”刘泽洪意味深长地说。
构建新能源高速路
国家高度重视特高压发展,提出必须推动能源“四个革命”,强调继续发展远距离大容量输电技术。
2014年11月4日,公司宣布“两交一直”三项工程正式开工,这是国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道中首批获得核准并率先开工的特高压工程,标志着特高压电网进入全面大规模建设和加快发展的新阶段。
面对特高压建设的宏伟蓝图,刘泽洪又在思考着什么呢?
2012年5月,刘泽洪参加了公司组织的第17期高级管理人员境外研究班,赴埃森哲公司法国巴黎总部研修。学习的过程中,欧洲的电能替代和可再生能源开发,给刘泽洪留下了深刻的印象。
回国后,他在一篇《努力促进电能替代 确保中国能源安全》的文章中写到,大量化石能源的消耗带来的气候变化虽然可能不像欧洲国家所渲染的那样严重,但我们这代人却真切感受到了气温上升,极端天气现象增加。刘泽洪在文章中建议公司开展前沿研究,特别要研究建设以特高压电网为骨干网架、广域覆盖的坚强智能电网,便于电力大范围优化配置。
回想起这篇文章,刘泽洪认为,人类发展过渡到使用新能源是不以人的意志为转移的。新能源发展必须经过4个环节,即发、输、配、用。“发”的问题现在已经得到解决。公司加快特高压工程建设,特别是前段时间宣布开工的“两交一直”工程,是国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道中首批获得核准并率先开工的特高压工程。再联系此前公司建设的向上工程、锦苏工程、哈郑工程以及溪浙工程,无不是反映出公司为新能源和可再生能源利用和输送方面的长远战略考虑。
而对于“用”的问题。电动汽车的出现则是为解决“用”的问题打开了一个窗口。刘泽洪说,尽管电动汽车的电池续航问题还有破解,但未来的发展前景广阔。因为人类社会发展的客观规律决定了新能源的利用必然成为人类未来能源利用的归宿。“当初福特发明汽车时,外界也并不看好,但是工业化进程加快和社会经济发展,汽车开始普及。谁会想到汽车发展到今天的规模,电动汽车也是一样。”
长年和特高压工程打交道,刘泽洪显然对特高压在能源未来发展中的重要性看得更长远。未来10年,渤海湾、长三角、珠三角等区域将逐步减少常规火电,而我国的能源负荷中心集中在这些地区的格局不会变化。随着电动汽车逐步普及,实现新能源和可再生能源远距离、大范围向负荷集中区域输送和使用,特高压的作用不言而喻。
“我认为特高压电网将是我国新能源体系基础中的基础,建设特高压将构建起一条新能源和可再生能源利用的高速路,这将是世界能源未来发展的方向。”刘泽洪说。