特高压输电技术是一种在电力输送方面具有革命性意义的技术。它能够以极高的电压将电能从发电厂传输到远距离的用户，同时减少能源损耗和环境污染。

然而，在过去的几十年里，特高压输电技术一直是全球电力工程领域的一个巨大挑战。许多国家曾尝试掌握这项先进技术，但却纷纷以失败告终。然而，中国科学家的突破性成就却以令人惊叹的速度改变了这一格局。如今，中国的特高压电网已经累计里程达到了35868公里，而且自建成以来，从而发生过大规模断电的情况。

拿金牌拿到“手软”

国家电网对于雅中—江西直流工程的技术总结，只有一句“进一步巩固了我国特高压直流输电技术的国际领先优势”，少了十几年前特高压工程上马之初比比皆是的“突破世界纪录”“创下全球之最”……不是现在不创纪录了，而是在特高压输电领域，我国拿金牌已拿到“手软”。几乎每一项特高压工程的新建、投运，都是对以往纪录的突破；而新的纪录，也都由我们自己创造。以至于，不是真正颠覆性的“黑科技”，我们已不轻言“创纪录”。

2020年12月27日建成投产的乌东德水电站送电广东、广西特高压多端柔性直流示范工程(以下简称昆柳龙直流工程)，正是这样一个颠覆性工程。该工程创造了19项“世界第一”，包括世界上第一个±800千伏特高压柔性直流输电工程，世界单站容量最大的换流站，世界首次具备架空线路故障自清除及再启动能力等。“每一个‘世界第一’都可以写一篇大文章。”中国工程院院士、南方电网公司专家委员会名誉主任委员李立浧表示。

此前，世界主流输电模式都是“直流送电、交流组网”。南方电网公司首席技术专家、南方电网科研院董事长饶宏介绍，这缘于交直流输电本身的技术特性：常规直流主要用于点对点、远距离、大容量的电源外送，并不能组网；交流输电则可以满足常规电源送出和电网互联的需求，且成本较低。但这一基本模式却面临一个“原理性障碍”，即所谓“多直流馈入”问题。他解释，大流量的常规直流汇入电网，就像一条大河流入一个水库，一旦常规直流线路“闭锁”，河水突然截停，会导致水库缺水。

柔性直流改变了这一切。和传统“电流源型”直流相比，柔性直流对电压、频率的控制更加灵活，就像一个完全可控的水泵，能够精准控制水流的方向、速度和流量，使水库水位更加平稳，河流被截停的几率也大幅下降。

昆柳龙工程在世界上首次采用特高压多端混合直流系统，送端云南昆北是常规直流，广西柳北、广东龙门两个受端是柔性直流。“这种方案既经济又先进。”李立浧解释，把西部水电送到用电需求大的广东、广西，这种远距离、大容量的输电，最经济高效的办法就是特高压直流。常规直流并网后，因其换相失败现象难以避免等固有特性，会对受端电网系统安全带来一定冲击。“柔性直流能解决这些问题，它调控更加灵活，还能在关键时刻支持系统安全稳定地运行。”李立浧表示。

但是，柔性直流作为一种新技术，以往工程最高电压为500千伏，送电量、送电效率还不够高。昆柳龙工程将其提升到800千伏，送电量也达到全球最高的800万千瓦。浙江大学教授、国际电气电子工程师学会(IEEE)会士徐政展望道：“这是一个开路工程。此后，远距离、大容量送电工程都会首选柔性直流技术。”

被”逼出来“的特高压输电技术

说起电压，一般分为低压，高压，超高压和特高压这几种。从低压到高压从技术上来说并不难，但从超高压提升到特高压就非易事了！原来这是因为当电压高到一定程度后，连空气这样原本不导电的绝缘体都会变成可以通电的导体，致使输电设备损坏。因此，如何发展特高压输电技术，让内部的变压器做好绝缘，就是特高压输电的核心技术！而这在全世界也被公认为一个技术上的难题。

但办法总比困难多，中国的特殊国情决定了中国人必须掌握这一世界先进技术，唯有如此才能更好地生存发展下去。众所周知，中国能源分布和经济发展是不均衡的。煤炭资源和水电资源超过百分之七十分布在中国的中西部。而国内能源需求和电力消费大部分集中在中国的沿海和中部地区，其中长三角和珠三角就是两个巨大的用电中心。而中国国土辽阔，主要用电中心距离能源基地最远可以达到3000km。中国以前的500kv输电网络不能满足这些集中式发电基地大规模开发和远距离送电的要求。

而针对这个难题，我们只有两个解决办法。一是在沿海用电中心占用大量土地，投入巨额资金继续建设普通电站，但这对于沿海经济发达地区的后续发展十分不利，也是不现实的。二是在送电省份建设电站，进行远距离送电。在这种情况下，发展有大容量、远距离、低耗损的特高压输电技术对中国而言迫在眉睫。

其实在上世纪八十年代，中国就已经开始了1000kv特高电压的研究试验。在“七五”，“八五”期间，我国也都坚持把特高压输电技术放到重点突破名单里。而经过了二十年的辛苦耕耘，中国科研机构在特高压输变电设备、特高压变电站、绝缘配合等领域取得了突破性进展。

来到21世纪，中国的特高压技术在应用和产业化方面更是独树一帜。2009年，从陕西北部到到湖北荆门的特高压示范线路建成，这是世界上首个投入商业运行的特高压示范工程。2010年，中国完全自主设计建造的云南——广东特高压直流输电工程投入运行，全长1373km，高达800kv。这两项重大工程的建成，象征着中国电网全面进入特高压电网时代，中国特高压工程遍地开花。

到2020年底，中国完建和在建的特高压工程共计35个，线路总长度超过40000km，绕地球一圈还有富余。恰在此时，随着全球环境危机的出现，“碳达峰、碳中和”以及中国智能电网的概念浮出水面，特高压顺理成章将在这些领域发挥重大作用，拥有宽广的使用前景。

作为一个负责任大国，中国提出要在2030年前和2060年前实现“碳达峰”“碳中和”这两个伟大目标。要实现这一目标，中国必须大量使用核电、风电和水电这样的清洁能源来减少碳排放。而能源生产省份都在中西部，要实现清洁能源的远距离、大容量输送就离不开特高压输电技术。

当然，特高压输电技术本身也可以帮助电网提高运行效率。在特高压技术普及前，中国的传统电网是区域分布的局部电网，传入输入电能缺乏弹性，浪费了大量能源。而特高压的远距离、大容量输电把彼此分割的区域电网链接起来，在电力方面做到“全国一盘棋”，从而实现效率高、能耗低的智能电网，为世界节能减排做出贡献。

特高压技术的关键：晶闸管

晶闸管是特高压直流输电中的关键元件，被称为“CPU”。在特高压技术初期，晶闸管技术仍然存在挑战。当时5英寸晶闸管技术已经相对成熟，国内能够生产。然而，6英寸晶闸管的通流能力是5英寸晶闸管的两倍，但国内外都没有生产和使用过。

许多人认为中国无法生产6英寸晶闸管。在过去的发展历程中，中国在某些高技术领域的起步相对较晚，因此在一些人眼中，中国仍然被视为技术创新能力较弱的国家。加上6英寸晶闸管的制造涉及到复杂的工艺和先进的制造设备。首先，制造6英寸晶闸管需要高纯度的硅晶圆作为基板材料。这些硅晶圆必须具备优良的晶体结构和低缺陷密度，以确保晶闸管的性能和稳定性。其次，制造6英寸晶闸管需要进行精密的光刻和蚀刻工艺。

光刻技术用于将器件的图案转移到硅晶圆上，而蚀刻技术则用于去除不需要的材料。这些工艺要求高度精确的位置和尺寸控制，以确保晶闸管的结构和性能符合设计要求。制造6英寸晶闸管还需要进行多道的沉积、扩散和退火等工艺步骤。这些步骤涉及到高温处理、气体反应和化学物质的使用，要求精确的控制工艺参数和条件，以保证器件的电性能和稳定性。一些人认为中国缺乏必要的技术和设备来生产6英寸晶闸管，因此产生了中国无法生产的观点。

但在中国科学家刘振亚的坚持和推动下，中国科研团队成功地突破了这一难题。他们以史无前例的决心和努力，成功地研发出6英寸晶闸管，为特高压技术的发展做出了重要贡献。这个晶闸管突破的例子展示了中国工程师们在特高压技术研发中的创新能力和决心。他们通过攻克关键技术难题，取得了一系列突破，为特高压输电技术的成功实施奠定了坚实的基础。

中国特高压厚积薄发，引领世界

我国特高压建设大致可分四个阶段：第一阶段： 2006-2010年：2006 年 8 月发改委批复了中国第一条特高压交流项目：晋东南—南阳—荆门 特高压工程。该项目于 2008 年 12 月全面竣工。晋东南—南阳—荆门特 高压工程的竣工运行标志着我国已经具备独立建设特高压工程的能力。在这五年中，共有 4 条特高压开工，其中交流 1 条、直流 3 条。2006-2010 年间国家共投入 650 亿元支持特高压的建设。

第二阶段：2011-2013年：在该阶段中，国家明确要结合大型能源基地建设，采用特高压等大容量、 高效率、远距离先进输电技术；提出建设以特高压为骨干网架、各级电 网协调发展的坚强智能电网。在此期间，国家电网公司规划建设联接大 型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干网架和 13 项直 流输电工程，以形成大规模“西电东送”“北电南送”的能源格局。2011-2013 年间，我国特高压建设的投资额达到了 877 亿元，增长迅速。同时三年间共有 4 条特高压开工，其中交流 2 条、直流 2 条。

第三阶段：2014-2017 年：2014 年 5 月，国家能源局提出加快推进大气污染防治行动，计划 12 条重点输电通道的建设，推进 “四交五直”特高压工程，优化建设电网主网架和跨区域输电通道，并发挥跨省跨区特高压输电通 道消纳可再生能源的作用。在此期间，特高压投资额迅速上升，达到了 1966 亿元，并且共有 21 条特高压开工，其中交流 7 条、直流 14 条。

第四阶段：2018 年-至今：2018 年 9 月国家能源局印发《关于加快推进一 批输变电重点工程规划建设工作的通知》，共规划 5 直 7 交特高压输电 线路，我国的特高压建设进入快车道。十四五期间，国家电网规划建设 24 条交流、14 条直流特高压输电通道。截止 2022 年我国特高压输电线 路长度累计已达 44,613km，累计输送电量达 28,346 亿千瓦时。我国的特高压建设已经进入快速发展的高峰期，未来必将乘能源结构转型的“东风”，加速发展。

“十四五”期间特高压迎来新的增长点。根据《中国能源报》，十四五国网规划建设特高压“24 交 14 直”，涉及线路 3 万余公里、 变电换流容量 3.4 亿 kVA。 2023 年计划开工“2 交 6 直”，其中金上-湖北、陇东-山东直流特高压项目已开工，藏东南-粤港澳大湾区柔性直 流项目已汇报国家能源局，等待核准。大同-天津南、阿坝-成都、夏州庆阳北、若羌-羚羊特高压交流项目预计在 2023 年内核准。未来特高压 项目的输电容量至少达到 800 万 kW/条，同时国家要求推动海上风电直 流和低频交流外送，加快电网投资，提高电网的输电能力。

随着新能源的并网量逐渐增加，我们预计“十四五”期间规划的增量 24 交 14 直的特高压输电线仍难以覆盖新能源新增的发电量。未来必将会有更多的特高压输电线路纳入电网的规划中，特高压将迎来新的增长点。同时，“一带一路”助推特高出海。特高压作为我国的电网技术的“名片”，国内的特高压技术以及设备已经被成功推向海外。

我国于2015年启动和国外互联的电网项目，依托远距离、大容量、低损耗的特高压技术来打造“一带一路”经济带输电走廊。中国首个海外特高压项目-巴西美丽 山±800 千伏特高压直流输电一期、二期工程于2019全面投运。该项目 是拉美首条、全球第四条使用±800kV 特高压直流输变电技术的线路，也是中国首个在海外的特高压直流项目，这条贯穿巴西南北的“电力高 速公路”可将美丽山水电站超过三分之一的电能输送至巴西东南部的负荷中心，构建巴西电网南北互联的大通道，满足 1,600 万人口的年用电需求。该项目实现了中国特高压输电技术、电工装备、工程总承包和运 行管理一体化输出。

而针对“一带一路”的其他沿线国家，我国也有对应的电网项目布局。在欧洲地区，国家电网入股希腊电网，思源电气与希腊能源公司 Mytilineos 投资建设了伯罗奔尼撒半岛高压输电建设项目，该项目用海底电力电缆连接以色列，塞浦路斯和希腊电网；国家电网在 德国参与建设了 Bonwin6 海上风电柔性直流输电工程；在非洲，中国参与了埃及国家电网 500kV 输变电升级改造项目，埃塞俄比亚—肯尼亚± 500kV 直流输电工程的配套设施建设；在东南亚，国家电网等中国公司 积极参加印尼、泰国等国家的输变电 EPC 以及配套设施的招标。

电网建设在“一带一路”的规划中有着举足轻重的位置，而特高压技术作为中国电网技术的“名片”，将助力中国企业中标更多的海外特高压 EPC 以 及配套设施项目，为“一带一路”沿线国家带来更加成熟、安全、高效 的电网结构。

文章来源： 宇宙天文馆，科技日报，猫爷的渔场，云间生活