歷史洪流滾滾向前,如今,中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了“十二五”的新征程。作為電網(wǎng)中的主設(shè)備之一,高壓開(kāi)關(guān)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展方向一直為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注。近日,記者特別就此話(huà)題向高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)著名專(zhuān)家、西安高壓電器研究院主任吳懷權(quán)約稿。其撰文闡述了我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),并根據(jù)國(guó)內(nèi)電力工業(yè)和行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r,就“十二五”技術(shù)發(fā)展策略和發(fā)展重點(diǎn)提出了建議。
我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
回顧國(guó)內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)發(fā)展歷程,大致經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展時(shí)段,即20世紀(jì)80年代前,行業(yè)產(chǎn)品以220kV及以下高壓少油開(kāi)關(guān)為主的仿制(原蘇聯(lián))產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)自行研制相結(jié)合的創(chuàng)業(yè)打基礎(chǔ)階段,滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)電力建設(shè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要;20世紀(jì)80~90年代,行業(yè)產(chǎn)品以高壓SF6開(kāi)關(guān)和真空開(kāi)關(guān)為主導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)品無(wú)油化的更新?lián)Q代,并基本滿(mǎn)足我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展500kV、220kV為主網(wǎng)架的需求,初步構(gòu)建了西電東送、北電南輸、南北互濟(jì)、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的輸電格局;進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著電力工業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展給輸變電設(shè)備制造業(yè)提供了極好的發(fā)展機(jī)遇,使高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段。
目前,國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)行業(yè)形成了以真空開(kāi)關(guān)為主導(dǎo)的中壓設(shè)備體系,并向高壓、大容量發(fā)展;以SF6斷路器為主的高壓、超特高壓設(shè)備體系,呈現(xiàn)交、直流同步發(fā)展。行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高,自主創(chuàng)新與制造能力普遍增強(qiáng),行業(yè)產(chǎn)品事故率不斷下降,涌現(xiàn)出一批專(zhuān)業(yè)化、規(guī)?;a(chǎn)企業(yè)。國(guó)產(chǎn)化率顯著提升,其中,國(guó)產(chǎn)真空開(kāi)關(guān)約占國(guó)內(nèi)中壓開(kāi)關(guān)市場(chǎng)的95%左右,國(guó)產(chǎn)SF6斷路器產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率也迅速增長(zhǎng)。行業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品與技術(shù)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平,部分產(chǎn)品與技術(shù)位居世界前列。
“十一五”期間,行業(yè)整體技術(shù)水平大幅度提高,其中最為凸顯的是交、直流特高壓技術(shù)和行業(yè)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的跨越式發(fā)展,令世人矚目。
這主要體現(xiàn)在,其一,行業(yè)交流特高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備與技術(shù)在500kV、750kV技術(shù)基礎(chǔ)上,取得了高壓SF6自能滅孤技術(shù)的重大突破,500kV單斷口SF6斷路器設(shè)備、超大功率操作機(jī)構(gòu)和1000kV隔離開(kāi)關(guān)等核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備與部件的成功研制,為我國(guó)百萬(wàn)伏級(jí)交流成套設(shè)備自主研制奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。由行業(yè)三大開(kāi)關(guān)企業(yè)(西開(kāi)、沈高、平開(kāi))分別承擔(dān)研制的國(guó)內(nèi)第一條交流1000kV試驗(yàn)示范工程(晉東南—荊門(mén)特高壓線(xiàn))的3個(gè)變電站成套開(kāi)關(guān)設(shè)備,現(xiàn)已投入穩(wěn)定運(yùn)行,標(biāo)志著國(guó)內(nèi)企業(yè)已具備了百萬(wàn)伏級(jí)特高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的研制能力,并為后續(xù)特高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備全面國(guó)產(chǎn)化打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
其二,行業(yè)(西電公司西高院)通過(guò)引進(jìn)ABB直流輸電系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)技術(shù),擁有了直流輸電系統(tǒng)研究、摸擬研究的全套軟、硬件和換流站成套設(shè)計(jì)手段,在短期內(nèi)掌握了系統(tǒng)研究與成套設(shè)計(jì)的專(zhuān)有技術(shù),并與國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司密切配合,參與并完成了“三—上”線(xiàn)、“三—?!本€(xiàn)、“云—廣”線(xiàn)、 “向—上”線(xiàn)等±500kV、±800kV直流工程系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)工作,承接了“德一寶”等直流工程系統(tǒng)研究與成套設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)直流輸電系統(tǒng)研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的引進(jìn)與再創(chuàng)新,為行業(yè)開(kāi)拓了一項(xiàng)新的重大技術(shù)領(lǐng)域,具備了獨(dú)立從事直流輸電系統(tǒng)研究與成套設(shè)計(jì)能力,促進(jìn)了我國(guó)直流輸電工程建設(shè),成為行業(yè)引進(jìn)技術(shù)再創(chuàng)新的一項(xiàng)成功典范。
其三,以國(guó)家高壓電器試驗(yàn)檢測(cè)中心為代表的行業(yè)高壓電器試驗(yàn)檢測(cè)工作,堅(jiān)持立足國(guó)內(nèi)、自主研發(fā)的科研路線(xiàn),積極開(kāi)展一系列重大技術(shù)改造、建設(shè),不斷提升試驗(yàn)技術(shù)水平與檢測(cè)能力, “十一五”以來(lái),又好又快地建成了世界少數(shù)幾個(gè)具有領(lǐng)先水平的交直流特高壓、大容量試驗(yàn)室。目前,已具備了交流1100kV、直流±800kV等交直設(shè)備的試驗(yàn)、檢測(cè)能力,為我國(guó)交直流超特高壓裝備的自行研制、自主開(kāi)發(fā)提供了良好的試驗(yàn)檢測(cè)條件。
“十二五”高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與重點(diǎn)
根據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè),2005~2030年全球累計(jì)電力投資將超過(guò)11萬(wàn)億美元,其中輸變電占54%,累計(jì)投資額達(dá)6.1萬(wàn)億美元。中國(guó)、東南亞、西亞、印度、中東及非洲等是最主要的電力增長(zhǎng)地區(qū),其中又以我國(guó)最為顯著。我國(guó)目前已經(jīng)成為世界最大電力市場(chǎng)和最大高壓電器設(shè)備生產(chǎn)國(guó)。“十二五”是我國(guó)電力方式轉(zhuǎn)變、堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)全面建設(shè)的階段,國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域仍將保持快速發(fā)展,這些利好發(fā)展環(huán)境,必將促進(jìn)行業(yè)各類(lèi)新產(chǎn)品、新技術(shù)開(kāi)發(fā),帶動(dòng)行業(yè)技術(shù)提升,拓展行業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)。尤其是交、直流特高壓技術(shù),智能化技術(shù),節(jié)能、環(huán)保和產(chǎn)品需求多樣化等將成為我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)“十二五”時(shí)期的重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
大力發(fā)展特高壓交、直流輸電技術(shù)與裝備
鑒于我國(guó)一次能源(煤、水)主要分布在北、西部地區(qū),而用電負(fù)荷中心卻主要集中在我國(guó)東、中部一帶,電力遠(yuǎn)距離傳輸成為必然。而采取特高壓輸電技術(shù)又是電力遠(yuǎn)程輸送的最佳選擇。特高壓輸電已被列為國(guó)家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域的優(yōu)先實(shí)施項(xiàng)目,也是“十二五”國(guó)家電網(wǎng)全面開(kāi)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的骨干網(wǎng)架,必將帶動(dòng)各級(jí)電網(wǎng)和電力裝備制造業(yè)整體技術(shù)水平的快速提升與發(fā)展??傊?,大力發(fā)展特高壓技術(shù)裝備是國(guó)情的需要,更是國(guó)家的行為,重中之重,勢(shì)在必行。
智能化設(shè)備將成為行業(yè)發(fā)展主流
大力開(kāi)發(fā)、利用清潔能源,實(shí)現(xiàn)電力方式轉(zhuǎn)變,均離不開(kāi)電網(wǎng)智能化。智能電網(wǎng)是能源安全和環(huán)境安全的重要支撐,可以說(shuō)是電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)愿景,是推動(dòng)我國(guó)電力發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略支點(diǎn),有利于提高電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力,滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化需求?!笆濉彪娏Σ块T(mén)將全面開(kāi)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè),作為重要裝備之一的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備必須適應(yīng)電網(wǎng)智能化需求,尤其對(duì)高壓開(kāi)關(guān)一次設(shè)備和二次控制等提出新的更高要求。開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化將成為行業(yè)發(fā)展主流。
小型化、高可靠、少(免)維護(hù)產(chǎn)品
國(guó)家提倡發(fā)展節(jié)能、減材、高可靠產(chǎn)品,電力用戶(hù)和制造廠(chǎng)家也都有追求輸、配電系統(tǒng)產(chǎn)品的高可靠、少(免)維護(hù)的意愿。為此,制造企業(yè)積極努力研發(fā)、生產(chǎn)小型化、高可靠、系列化真空開(kāi)關(guān)、固封式斷路器、GIS設(shè)備等產(chǎn)品,并已取得了可喜成果。但與用戶(hù)需求尚有較大距離,仍需加大研制力度。
產(chǎn)品趨于多樣化
進(jìn)行特高壓輸電和堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè),必將帶動(dòng)各級(jí)電網(wǎng)發(fā)展和各類(lèi)新能源開(kāi)發(fā)、利用,有力地促進(jìn)一大批新產(chǎn)品、新技術(shù)的自主開(kāi)發(fā),推進(jìn)行業(yè)產(chǎn)品的多樣化、擴(kuò)大行業(yè)產(chǎn)品需求。如高技術(shù)含量的智能化、信息化開(kāi)關(guān)等新型開(kāi)關(guān)的大力研發(fā)與廣泛利用,超、特高壓交、直流開(kāi)關(guān)設(shè)備、240kV開(kāi)關(guān),用于城鄉(xiāng)電網(wǎng)各領(lǐng)域、各行業(yè)及各類(lèi)新能源開(kāi)關(guān)需求量將明顯增加,特殊技術(shù)領(lǐng)域和使用場(chǎng)合的專(zhuān)用、短缺開(kāi)關(guān)設(shè)備也將不斷被研發(fā),行業(yè)產(chǎn)品將趨多樣化。
“十二五”高壓開(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展策略與建議
“十二五”時(shí)期,我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)應(yīng)以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)全面建設(shè)為契機(jī),以特高壓交、直流輸電工程為依托,增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力,大力提升開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化水平,推進(jìn)環(huán)保、節(jié)能、減材設(shè)備;應(yīng)以特高壓輸電技術(shù)和先進(jìn)電氣設(shè)備及集成技術(shù)為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域,深入開(kāi)展1000kV特高壓輸電及關(guān)鍵設(shè)備、核心技術(shù)研究,加速交、直流高壓設(shè)備的完全國(guó)產(chǎn)化;并通過(guò)對(duì)先進(jìn)電氣設(shè)備及集成技術(shù)的前期研究,力求在超導(dǎo)電力裝備關(guān)鍵技術(shù)有重點(diǎn)突破;努力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、升級(jí),進(jìn)一步提升行業(yè)整體技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,努力實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變。
建議“十二五”行業(yè)大型骨干企業(yè),進(jìn)一步深入開(kāi)展特高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備核心技術(shù)與關(guān)鍵部件的技術(shù)研究,實(shí)現(xiàn)特高壓裝備立足國(guó)內(nèi)、自主研發(fā)、全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)。結(jié)合智能電網(wǎng)、數(shù)字變電站、配網(wǎng)自動(dòng)化等的建設(shè),大力推進(jìn)開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化。由于開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化技術(shù)尚屬行業(yè)的弱項(xiàng),故建議先易后難地開(kāi)發(fā)研制,如:先開(kāi)發(fā)配網(wǎng)用智能斷路器,再研發(fā)配網(wǎng)智能化用開(kāi)關(guān)柜,智能電網(wǎng)GIS、GCB及其他智能組件等,重點(diǎn)在開(kāi)關(guān)一次設(shè)備和二次控制的整體融合與接口技術(shù)的研發(fā)。積極開(kāi)展開(kāi)關(guān)仿真技術(shù)領(lǐng)域的研究,126~252kVGIS可靠性理論體系研究,電壓、電流傳感技術(shù)與電力設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究。加大節(jié)能環(huán)保、高可靠少(免)維護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā)力度。加強(qiáng)小型化、大容量、共箱型技術(shù)與產(chǎn)品研制。積極開(kāi)展用于特殊場(chǎng)合、專(zhuān)用開(kāi)關(guān)設(shè)備和可再生能源發(fā)電用(如風(fēng)電等)開(kāi)關(guān)的開(kāi)發(fā)研制。努力開(kāi)展帶前瞻性、方向性技術(shù)與設(shè)備(如高壓旁路開(kāi)關(guān)、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)等)的研究和開(kāi)發(fā)。
繼續(xù)開(kāi)展特高壓輸電工程研究,重點(diǎn)圍繞±800kV特高壓直流工程建設(shè),對(duì)系統(tǒng)研究與成套設(shè)備中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行深入研究,并開(kāi)展對(duì)±1000kV直流工程前期可行性研究所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題的研究,重點(diǎn)對(duì)特高壓直流工程及同塔雙直流輸電工程系統(tǒng)成套所涉及的關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā);繼續(xù)開(kāi)展交流靈活輸電工程系統(tǒng)與成套技術(shù)研究;以工程為依托,繼續(xù)與電網(wǎng)公司密切協(xié)作,開(kāi)展超、特高壓直流工程建設(shè)等。
同時(shí),在試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,繼續(xù)開(kāi)展行業(yè)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究,進(jìn)一步拓展檢測(cè)服務(wù)業(yè)務(wù)。重點(diǎn)在于進(jìn)一步完善、提升交、直流特高壓裝備的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù);開(kāi)展大型發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)方法、±800kV直流換流閥運(yùn)行試驗(yàn)技術(shù)、特高壓直流換流閥絕緣試驗(yàn)技術(shù)、特殊環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)、高壓電器設(shè)備抗震性能試驗(yàn)技術(shù)、開(kāi)關(guān)設(shè)備可靠性試驗(yàn)技術(shù)、智能電力設(shè)備試驗(yàn)技術(shù)的研究。