中國儲能網訊：人民網:恭喜您和您的團隊，在2012年國家科學技術進步獎的評比當中獲得特等獎。您現在的心情是怎樣的？
陳維江:能獲得國家科技進步獎特等獎，我們的心情非常激動，也很自豪。這是我們電力戰(zhàn)線科技人員付出這么多年的心血和汗水所取得的巨大成就。多年來，我們電力戰(zhàn)線取得了眾多科技成果，以前獲得的一等獎比較多，這次獲得特等獎還是首次。對于我們廣大的科技工作者來講這是很自豪的一件事情，同時我們也感覺到壓力很大。
這次獲得特等獎，對我們是一個肯定，同時也是一個新的起點。我們會把這項成果推廣應用到今后的工程實踐當中，為我們國家的經濟社會發(fā)展提供電力保障。
人民網:提到特高壓輸電，可能咱們老百姓聽起來會覺得挺高端的，相對來說比較陌生，首先請您先給我們科普一下什么叫做特高壓。
陳維江:好的。特高壓輸電實際上是一個電壓等級的概念，按照國際權威組織國際電工委員會（IEC）的標準規(guī)定，特高壓輸電對于交流輸電來講是1000千伏及以上的輸電電壓等級，這個電壓等級目前是世界上最高的輸電電壓等級了。它高的程度是怎么樣的呢？我舉一個例子，我們每個人家里都用電，用的電是低壓系統(tǒng)的電。1000千伏的電壓跟低壓系統(tǒng)的電壓相比，它是低壓系統(tǒng)的2500倍以上，這個電壓是非常之高的，建設這樣一個最高電壓等級的輸電工程面臨的技術難點是很多的。
人民網:我們國家為什么要開展特高壓項目呢？
陳維江:我們國家要發(fā)展和應用特高壓輸電技術，這主要是由國情決定的。主要是這么幾個方面。第一，我們國家自改革開放以來，國民經濟發(fā)展速度很快，多年來GDP平均增速在8%以上，這幾年對電力的需求一直十分旺盛。
在2005年的時候，我國全社會的用電量達到了2.5萬億度。2011年已經達到了4.7萬億度。預計到2020年，全社會的用電量將達到8.6萬億度，所以這個需求空間的增長還是非常大的。
第二，這些電從哪里來呢？我國用于發(fā)電的能源資源主要是煤炭和水。這些能源都分布在什么地方呢？像煤炭，76%分布在陜西、山西、蒙西，以及新疆這樣一些地區(qū)。水能分布在西南部，四川、云南、貴州，甚至西藏。風能也是這樣的，大規(guī)模的風能分布在北部和西部，也就是說在人煙稀少的地方。這是能源和資源分布的情況。
用電負荷在哪里呢？大家都知道，我們最發(fā)達的地區(qū)是長江三角洲和珠江三角洲，以及華北地區(qū)，也就是我們所說的華北、華東和華中這樣一些地區(qū)。我國能源資源的分布以及生產力對能源的需求，是呈逆向分布的格局。
有能源的地方用不了，用能源的地方又不夠用，這樣就必然帶來一個遠距離、大容量傳輸能源資源的問題。所以，需要研究和開發(fā)遠距離、大容量電力的傳輸技術。
第三，新中國成立以來，電力隨著國民經濟的發(fā)展有了長足發(fā)展，在研發(fā)成功特高壓輸電技術之前，我們國家電網最高電壓等級是超高壓電壓等級，西北地區(qū)幾個省是750千伏，其他大部分地區(qū)是500千伏的電壓等級。
500千伏的電壓等級我們叫超高壓輸電等級。如果繼續(xù)發(fā)展這個電壓等級，也就是說把電網做得越來越大的話，能不能滿足剛才我說的用電負荷的快速增長、需求空間增大、遠距離大容量逆向分布的傳輸呢？從技術、經濟的角度來分析，這樣的電壓等級是能輸送的，但是它是不經濟的，環(huán)境上也不是友好的。一是要建的輸電線路特別多，占用的土地資源就很多了，二是損耗比較大，浪費能源資源，也就是說，現有的超高壓輸電等級或者現有的超高壓電網，解決不了前面說的問題。
第四，全世界范圍內都在重視綠色能源的開發(fā)和利用，我們國家這幾年大規(guī)模風電和太陽能都發(fā)展得很快，但是跟國外相比，我們有一個很大的特點，就是我們的風電、太陽能資源都集中在北部或者西部。這些地方恰恰是生產力欠發(fā)達地區(qū)，用不了這么大規(guī)模的風能和太陽能，所以必然要把它變成電能以后，送到負荷中心，仍然是剛才我說的華東地區(qū)、華中地區(qū)、華北地區(qū)等這些經濟相對比較發(fā)達的地區(qū)。
基于這樣一些國情，需要研發(fā)和應用遠距離、大容量的輸電技術。
特高壓恰恰就是遠距離、大容量的輸電技術，因為它的電壓是1000千伏，是以前的最高電壓等級500千伏的兩倍。特高壓輸送容量是按照平方關系增長的。從損耗上來講，原來500千伏超高壓電壓等級，如果它的損耗是1的話，特高壓電網輸送相同容量，則它的損耗只有原來的1/3到1/4。另外還有很大的優(yōu)點，一條特高壓線路，能輸送這么大的容量，占的地就少了。
比如一回特高壓相當于四五回的超高壓，四五回超高壓占的線路走廊肯定很大，有了特高壓后，我們的土地資源就節(jié)約了?？偟膩砜?，特高壓能夠實現遠距離、大容量傳輸，又能低損耗，還能節(jié)省土地資源。所以發(fā)展特高壓，對于我國的國情來講，是非常必要的。
人民網:通過您剛才的介紹，看得出來，特高壓技術目前在國際上已經是相當領先的技術了，而且我們知道，從上世紀90年代開始，美國、日本、前蘇聯(lián)都曾經開展過特高壓技術方面的研究，但是都沒有實現成熟地使用。在您看來，我們國家這次的研究為什么能夠取得最后的成功呢？
陳維江:我們國家為什么能夠實現突破，第一，重大需求導向。國家經濟發(fā)展需要電力支撐，需要大規(guī)模、遠距離輸電技術的誕生。
第二，我們能夠研發(fā)成功這樣一個技術，也是得益于我們國家改革開放以后，特別是在科技創(chuàng)新方面，國家倡導以企業(yè)為主體，建立產學研用協(xié)同攻關的機制。比如說我們在改革開放以前，電力工業(yè)的發(fā)展主要還是跟著人家發(fā)達國家后面走的，我們走的是一條什么樣的技術路線呢？基本上是引進、消化、吸收、再創(chuàng)新。
這次在特高壓輸電技術的研發(fā)初期，產學研用真正組成了一個有機的協(xié)同創(chuàng)新團隊，這個團隊是以國家電網公司為主導。國家電網公司既有科研力量，又是用戶，所以他有這樣巨大的推動力，另外也有相當的技術實力和經濟實力支撐這種基礎和關鍵技術的研究。
所以，這應該說是我們能夠突破的關鍵因素之一。這次特高壓輸電技術的研究成功，充分體現了這一點。我可以舉一個例子，電力行業(yè)跟機械制造行業(yè)雖然是兩大行業(yè)，但是都為了一個共同的目標。比如說機械電工產品制造行業(yè)，制造設備供我們用，我們更好地建設和運行電網系統(tǒng)。市場經濟以后，就非常好地把這兩大行業(yè)融合在一起了，它能夠把用戶和制造部門融合到一起。你要高質量產品，就要出高的價格，我出高的價格就買性能好的產品，這樣的話，研發(fā)是需求來拉動的。這在創(chuàng)新模式上也有很大的改變。
為什么我的體會比較深呢？以前我們做研發(fā)的時候，涉及到設備的研發(fā)時，都是靠廠家組織研發(fā)隊伍，研發(fā)成功以后，做完了試驗，掛網運行。我們來簽合同，來采購應用，用戶一般不參與研發(fā)的過程。這次卻發(fā)生了重大的變化，充分體現了企業(yè)作為創(chuàng)新的主體導向作用和引領推動作用，也就是說，國家電網公司不僅在關鍵技術的研發(fā)方面起主導作用，而且在設備制造方面，也起了很大的引領作用。
這次我們遇到的特高壓輸電的所有設備都是全新的。過去不僅是我們自己沒有，而且國外也沒有。因為這么多年了，國外已經不再研究了，所以沒有可供借鑒的產品，也沒有可供借鑒的技術經驗或者標準，肯定要自主創(chuàng)新。自主創(chuàng)新，特別是對設備，難度是很大的，如果靠一個一個工廠來創(chuàng)新，可以講，今天可能還不能實現這個突破。
人民網:難度系數太大了。
陳維江:單個廠家的資源是有限的，他們的技術資源、財力資源都是有限的。國家電網公司主導以后，我們首先立足國內的技術專家，吸收國外一些頂級專家，加入我們的技術創(chuàng)新團隊。對于這些制造廠，同樣的設備，不同的制造廠，我們拿出技術方案，組織專家團隊評審、診斷、設計，這樣就可以做到知識、經驗甚至成果的共享，這在創(chuàng)新過程當中起到了很大的作用。
在研制過程中，我們證明了這條創(chuàng)新技術路線和模式是正確的，是非常有效的。
我舉一個例子，我們特高壓輸電技術里面，有個非常重要的設備，叫特高壓變壓器。特高壓變壓器由兩個大的制造企業(yè)研制。在研制的過程中，這兩家企業(yè)一開始各自制定技術方案，然后各自進行研制。那時候我們協(xié)同創(chuàng)新的主體也會起一些作用，但是可能還沒有到位。所以當時，做的試驗先后都失敗了。
在這樣一種局面下，單個廠家短時期無法分析和診斷出故障的原因，怎么來提升？怎么來改進？我們這個創(chuàng)新團隊、創(chuàng)新集體這時就很好地發(fā)揮了作用。國家電網公司主導，聯(lián)合國內專家，甚至聘請了國外一些知名專家一起分析、會診，后來很快就找到了問題所在，分析出了原因，然后改進技術，最后非常順利地通過了試驗，而且他們生產的變壓器，到了現場，應該說性能表現都很好，已經運行了4年多了。
實際上設備運行過程當中這樣的例子很多，都是發(fā)揮了創(chuàng)新團隊知識共享、經驗共享的作用，提升我們國家的制造水平。
為什么我們國家能夠在這樣短的時間內突破這樣一項重大的技術，而且設備全部研制出來。我覺得跟這個創(chuàng)新機制是離不開的，這也是國家提倡的產學研用協(xié)同創(chuàng)新。在這個項目里面，創(chuàng)新機制體現得非常好。
人民網:您剛才說的那個例子，就像我們中國人老說的一根筷子和十雙筷子的道理，在這里也特別感謝這些廠家舍小家、顧大家的這種大局觀。
陳維江:沒錯，應該感謝。團隊中的每一位認識和思想境界都在創(chuàng)新過程中不斷提高。這個經驗很值得大家共享。只有這樣，我們才真正能夠創(chuàng)出一些在國際上有突破的成果。
人民網:我們發(fā)現，特高壓交流輸電核心技術項目一共獲得了專利授權279項，其中發(fā)明專利是96項。我們對這96項的發(fā)明專利很感興趣，這其中哪些是比較核心和比較關鍵的技術呢？
陳維江:我們從三個方面來說創(chuàng)新，第一是關鍵技術，第二是設備，第三是工程應用。項目形成的知識產權有279項，發(fā)明專利96項。這96項核心知識產權主要體現在六大方面。
第一，電壓控制方面，我們特高壓輸電系統(tǒng)因為電壓等級高，輸送容量大，電壓的控制非常之難。
第二，外絕緣的配置，可能這是比較專業(yè)的術語。舉一個例子，大家肯定有這樣的感受，走在郊外的時候可以看到輸電線路，可以看到電線桿，還有導線，掛著導線的那個一片一片的就是絕緣子。外絕緣，就是空氣給我們構成了一個很好的絕緣體，讓導線對于地，不放電。另外，還有掛著的絕緣子，也是外絕緣。所以外絕緣是有兩種形式。但是這個絕緣，在這樣一個電壓等級里面，配置起來非常難。
第三，電磁環(huán)境。有了電，有了電荷，就會產生電壓，有了電壓就會產生電場。另外，電荷如果定向移動，就會產生電流，產生電流以后就會產生磁場。所以電力系統(tǒng)只要一通上電，既有電壓又有電流，必然就會產生電場和磁場。人們肯定擔心這個電場和磁場對人體有沒有影響，這就是我們說的電磁環(huán)境。我們用電有一種環(huán)境，我們希望這種環(huán)境是友好的，因為電是不可或缺的，是大家需要的，人們要盡量把電帶來的環(huán)境影響降低到最低，與老百姓能夠友好相處。而1000千伏電壓等級太高了，要想把它治理得環(huán)境友好，難度也是很大的。
第四，設備的研制。特高壓輸電系統(tǒng)就有9大類40余種設備，國外又沒有經驗可以借鑒。我們過去基礎相對薄弱，所以要全部把它研發(fā)出來，可想而知這其中的難度是很大的。
第五，工程的系統(tǒng)集成。因為特高壓輸電工程是一個龐大的人造系統(tǒng)，如何能做到具備特高壓的安全性、經濟性、可靠性，真正有機協(xié)調統(tǒng)一，要考慮系統(tǒng)的問題、設備的問題、環(huán)境的問題等等這些問題，把它協(xié)調好，難度也是很大的，這里面也有一部分關鍵技術、核心技術。
第六，試驗能力方面。因為特高壓的電壓等級這么高，容量這么大，所有的設備必須安全可靠。安全可靠要靠什么檢驗？或者在研制的過程當中，靠什么認為設計方案是合適的、是正確的？一定要靠試驗檢驗，要有足夠能力的試驗檢測手段。這方面，過去我們只能達到超高壓電壓等級的試驗能力。通過創(chuàng)新，我們把試驗能力全部提升上來了，在國際上，試驗參數、能力和規(guī)模都達到了領先水平了。這96項發(fā)明專利當中也有一小部分是這個方面的技術。
人民網:我們國家幅員遼闊，獨特的地理特點和經濟特點，對特高壓輸電技術應用有沒有一些制約？
陳維江:地理環(huán)境，以及國家的經濟基礎、技術基礎，對特高壓輸電技術研究的挑戰(zhàn)還是比較大的。從地理環(huán)境上來說，我們大規(guī)模的能源資源，像煤炭、水能、風能都分布在西北、西南部這些地方，這些地方的自然環(huán)境相對來講是比較差的。
一個是工業(yè)污染比較嚴重，有些地方存在沙漠化。還有高海拔地區(qū)，高原地區(qū)的空氣是稀薄的，對于外絕緣有影響，空氣放電，電壓會降低。
大氣環(huán)境污染嚴重，我們怎么應對這樣的環(huán)境？在這一點上，我們跟國外是有差別的。國外很多地方的環(huán)境比較清潔，空氣質量很好，污染物也很少，這一點對電力也是好的。
我們國家幅員遼闊，還有雨雪冰凍的問題，大家記憶猶新的2008年那場南方地區(qū)的雨雪冰凍災害，使我們的電網受到了很大沖擊。大家很擔心這樣的事情，所以這也是我們一個很大的挑戰(zhàn)，線路跨越的距離很遠，路過的地區(qū)有各種惡劣的自然環(huán)境，我們都要應對。
另外，我們國家的雷電環(huán)境，相對來講也是比較惡劣的，也要應對。所以，從自然環(huán)境，還有地理環(huán)境來講，我們的挑戰(zhàn)還是很大的。
第二方面，剛才你說的，經濟方面會不會也有一些制約。經濟方面主要是經濟基礎和技術基礎相對來講比較弱一些。我國改革開放幾十年發(fā)展得比較快，但是總體上看，我們還是發(fā)展中國家，雖然我們GDP是第二大經濟體了，但是工業(yè)基礎，真正在高端技術方面，這些制造技術跟人家相比，應該說底子還是薄的。
我們要發(fā)展一種國際領先的技術，挑戰(zhàn)是很大的。但是，通過我們這種協(xié)同創(chuàng)新機制，彌補了一些缺陷，就像剛才說的，以企業(yè)為主導，產學研用聯(lián)合攻關，幾萬人的隊伍參與科研、設計、工程建設等。
人民網:現在特高壓輸電項目已經應用到實踐當中，我們已經建設成了世界上首個特高壓交流試驗示范工程。比如說再次遇到冰雪冰凍災害，或者說遇到類似地震之類的自然災害，我們的抗擊打能力有多強？
陳維江:這也是很多朋友所關心的問題。一個事物都有雙重性，有優(yōu)勢的一面，也有劣勢的一面。特高壓具有遠距離、大容量、低損耗、少占地的優(yōu)點，正是因為遠距離、大容量，使得大家對其安全性就更擔心了。因為一旦有了故障，比如說這個工程退出運行了，不能輸電了，對國民經濟會帶來比較大的影響，所以大家對安全性的關注是對的，也是我們必須要回答和解決的一個問題。
關于特高壓輸電工程的安全性，我們高度重視，也就是說要把安全性、可靠性和經濟性，通過技術的研發(fā)實現它的高度有機融合。
對于安全性，比如說雨雪冰凍災害，這是曾經遇到過的，大家比較關心，還有一些其他的自然環(huán)境的影響。要從幾個方面考慮。第一方面，設計是源頭，這個設計包括系統(tǒng)的設計、設備的建設、每個元件的設計。在源頭上，提高設計等級、設計標準。
比如我們的輸電線路，多是架在田野、荒地、崇山峻嶺，肯定會遇到惡劣的自然環(huán)境、自然災害，我們從源頭上就要提高一個等級設防。什么概念呢？原來超高壓電壓等級（500千伏），按照50年一遇的水平來設計。但是到了特高壓輸電線路，提高了一倍，按照100年一遇的標準設計。
從防雷擊上，我們也提高了性能指標的要求，超高壓輸電線，耐雷的可靠性指標，我們要求能夠耐受800年，這是一個理論上的計算指標。對于1000千伏，我們提高到1500年來設計。當然，大家不要把它當做絕對指標，這是可靠性的對比，說明設計的指標高了。另外是抗震，我們提高一個等級來設防，按照地震強度，該7級的，采用8級標準來設防，提高源頭的設計標準。
剛才這些都是一些設計條件或者宏觀上的可靠性指標，我們得落實到元件，落實到設備。
我們這個系統(tǒng)是個非常龐大的復雜的系統(tǒng)，不可能沒有故障，但是有了故障以后，我們要很好地把故障控制和處理，讓它不至于有較大的影響，這樣就靠一套自動化控制系統(tǒng)。我們研發(fā)了一套先進的控制保護系統(tǒng)，能夠保證特高壓輸電系統(tǒng)是可靠的。
大家可能關心，你實際工程是不是可靠呢？運行情況怎么樣？我給大家說一說，1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程是國家2006年核準建設，2009年1月份正式投入運行，這個工程從山西的晉東南，經過河南的南陽到湖北荊門，全長640千米，有3個變電站。
到現在為止，這個工程已經安全運行了4年了。這4年當中，應該說大風、雨雪冰凍、雷擊等惡劣天氣都遇到過了。我就舉一個例子，就是雷擊。我們沿著這條線路的兩千米的地帶，收集了雷擊的次數，國家電網公司有一套雷電監(jiān)測網，可以實時監(jiān)測出每一個地方落雷的地點、時間以及強度。我們通過這套系統(tǒng)監(jiān)測下來，640千米這條線，沿著這條線兩千米的走廊寬度，我們收集到的數據，到現在為止是落雷9000余次。9000余次的雷擊，沒有引起線路的跳閘。
這個工程運行了4年，系統(tǒng)經常操作，總體來講，運行平穩(wěn)，設備也表現很好，性能還是優(yōu)異的，所以特高壓工程的安全性可以放心。
人民網:示范工程運行4年多，經受了很多考驗。有沒有可能讓這個示范工程在全國更大范圍擴展，或者再大范圍地鋪開呢？
陳維江:我們研發(fā)特高壓輸電技術以及建設這個試驗示范工程的目的，不是到此就為止了。這項技術研發(fā)的動力在于需求導向，國家有遠距離、大容量電能傳輸的需求，這就奠定了我們研發(fā)的基礎，研發(fā)的動力。所以，研發(fā)成功了，工程也成功了。
具體來講，因為這種重大的電網規(guī)劃，或者能源電力的規(guī)劃，是國家主導的。但是我們企業(yè)會盡自己的責任。因為試驗示范工程成功了，技術也證明了可行性、可靠性、經濟性以及環(huán)境友好性，下面就涉及如何推廣應用。從國家層面目前來看，發(fā)展特高壓輸電技術已經列入了國家“十二五”規(guī)劃綱要，以及國家能源科技“十二五”規(guī)劃。還有一個是具體的規(guī)劃。前一段時間，國家電網公司在做一些工作，國家也在做，將來會出臺這樣的規(guī)劃。
這里主要簡單介紹一下國家電網公司的規(guī)劃。我們的規(guī)劃是到2017年，要把特高壓輸電技術推廣應用，在中國形成一個特高壓交直流的骨干網架，通俗講就像無線電通信技術是要形成一個網絡，電也要形成網絡才行，這樣才能保障電力的可靠供應。
我們規(guī)劃未來五年可能要形成一個特高壓的電網，一個網架。這個網架包括三條縱向的，還有三條橫向的，都是連接電源的，要么大煤電，要么大水電，要么大風電，然后送到負荷中心。如果能實現這樣一個網絡的規(guī)劃，就可以很好地改變我們國家的能源資源和生產力不均衡的情況，在全國范圍內優(yōu)化配置能源資源，這是非常好的一個事情。所以，未來的應用前景非常廣闊，這也是國家經濟發(fā)展迫切需要的。
人民網:我國現在大力發(fā)展新能源。咱們這個特高壓項目對于未來整個國家新能源的格局會發(fā)揮什么樣的作用？
陳維江:我們國家的新能源發(fā)展也有自身的特點：第一個方面是大規(guī)模、集中式的發(fā)展，跟國外是有差別的。國外多數是小規(guī)模分布式的發(fā)展。我們國家也是國情所致，像風能，多分布在比較偏遠的北部、西部，我們國家規(guī)劃了有9個千萬千瓦級的風電基地，其中有7個都在西北地區(qū)，像內蒙古、新疆、甘肅等。這是一個基本的國情，就是集中式、規(guī)?；奶攸c。
第二個方面，發(fā)展速度很快，這跟國外也不太一樣。我們有哪個產業(yè)有比較好的前景，大家都爭先發(fā)展，爭先參與，發(fā)展起來的規(guī)劃和技術上的儲備也有一些跟不上。另外，新能源主要集中在風能和太陽能，這兩種新能源形式，特點是隨機性比較強，發(fā)電的利用小時數還是比較低的；是間歇性的，不可控，是靠天吃飯的。
從節(jié)能減排、保護環(huán)境或者節(jié)約資源的角度看，我們應該發(fā)展清潔能源，但是存在一些技術問題，這就帶來了挑戰(zhàn)。
我們通過分析認為，如果用特高壓輸電方式，把當地的火電和水電，糅和在一起，就像個大水庫一樣，我再修條水渠給它送水過去，就保證這個水渠不干了，如果單獨一條水渠，水源一干就完了，影響就大了。這樣可以調節(jié)或者可以互補，再利用特高壓的高效率、低損耗，把它送到負荷中心。
所以現在發(fā)展特高壓輸電技術，對我國來講，有利于促進目前這種大規(guī)模、集中式的新能源開發(fā)。
特高壓“特”在哪兒？
人民網:恭喜您和您的團隊，在2012年國家科學技術進步獎的評比當中獲得特等獎。您現在的心情是怎樣的？
陳維江:能獲得國家科技進步獎特等獎，我們的心情非常激動，也很自豪。這是我們電力戰(zhàn)線科技人員付出這么多年的心血和汗水所取得的巨大成就。多年來，我們電力戰(zhàn)線取得了眾多科技成果，以前獲得的一等獎比較多，這次獲得特等獎還是首次。對于我們廣大的科技工作者來講這是很自豪的一件事情，同時我們也感覺到壓力很大。
這次獲得特等獎，對我們是一個肯定，同時也是一個新的起點。我們會把這項成果推廣應用到今后的工程實踐當中，為我們國家的經濟社會發(fā)展提供電力保障。
人民網:提到特高壓輸電，可能咱們老百姓聽起來會覺得挺高端的，相對來說比較陌生，首先請您先給我們科普一下什么叫做特高壓。
陳維江:好的。特高壓輸電實際上是一個電壓等級的概念，按照國際權威組織國際電工委員會（IEC）的標準規(guī)定，特高壓輸電對于交流輸電來講是1000千伏及以上的輸電電壓等級，這個電壓等級目前是世界上最高的輸電電壓等級了。它高的程度是怎么樣的呢？我舉一個例子，我們每個人家里都用電，用的電是低壓系統(tǒng)的電。1000千伏的電壓跟低壓系統(tǒng)的電壓相比，它是低壓系統(tǒng)的2500倍以上，這個電壓是非常之高的，建設這樣一個最高電壓等級的輸電工程面臨的技術難點是很多的。
人民網:我們國家為什么要開展特高壓項目呢？
陳維江:我們國家要發(fā)展和應用特高壓輸電技術，這主要是由國情決定的。主要是這么幾個方面。第一，我們國家自改革開放以來，國民經濟發(fā)展速度很快，多年來GDP平均增速在8%以上，這幾年對電力的需求一直十分旺盛。
在2005年的時候，我國全社會的用電量達到了2.5萬億度。2011年已經達到了4.7萬億度。預計到2020年，全社會的用電量將達到8.6萬億度，所以這個需求空間的增長還是非常大的。
第二，這些電從哪里來呢？我國用于發(fā)電的能源資源主要是煤炭和水。這些能源都分布在什么地方呢？像煤炭，76%分布在陜西、山西、蒙西，以及新疆這樣一些地區(qū)。水能分布在西南部，四川、云南、貴州，甚至西藏。風能也是這樣的，大規(guī)模的風能分布在北部和西部，也就是說在人煙稀少的地方。這是能源和資源分布的情況。
用電負荷在哪里呢？大家都知道，我們最發(fā)達的地區(qū)是長江三角洲和珠江三角洲，以及華北地區(qū)，也就是我們所說的華北、華東和華中這樣一些地區(qū)。我國能源資源的分布以及生產力對能源的需求，是呈逆向分布的格局。
有能源的地方用不了，用能源的地方又不夠用，這樣就必然帶來一個遠距離、大容量傳輸能源資源的問題。所以，需要研究和開發(fā)遠距離、大容量電力的傳輸技術。
第三，新中國成立以來，電力隨著國民經濟的發(fā)展有了長足發(fā)展，在研發(fā)成功特高壓輸電技術之前，我們國家電網最高電壓等級是超高壓電壓等級，西北地區(qū)幾個省是750千伏，其他大部分地區(qū)是500千伏的電壓等級。
500千伏的電壓等級我們叫超高壓輸電等級。如果繼續(xù)發(fā)展這個電壓等級，也就是說把電網做得越來越大的話，能不能滿足剛才我說的用電負荷的快速增長、需求空間增大、遠距離大容量逆向分布的傳輸呢？從技術、經濟的角度來分析，這樣的電壓等級是能輸送的，但是它是不經濟的，環(huán)境上也不是友好的。一是要建的輸電線路特別多，占用的土地資源就很多了，二是損耗比較大，浪費能源資源，也就是說，現有的超高壓輸電等級或者現有的超高壓電網，解決不了前面說的問題。
第四，全世界范圍內都在重視綠色能源的開發(fā)和利用，我們國家這幾年大規(guī)模風電和太陽能都發(fā)展得很快，但是跟國外相比，我們有一個很大的特點，就是我們的風電、太陽能資源都集中在北部或者西部。這些地方恰恰是生產力欠發(fā)達地區(qū)，用不了這么大規(guī)模的風能和太陽能，所以必然要把它變成電能以后，送到負荷中心，仍然是剛才我說的華東地區(qū)、華中地區(qū)、華北地區(qū)等這些經濟相對比較發(fā)達的地區(qū)。
基于這樣一些國情，需要研發(fā)和應用遠距離、大容量的輸電技術。
特高壓恰恰就是遠距離、大容量的輸電技術，因為它的電壓是1000千伏，是以前的最高電壓等級500千伏的兩倍。特高壓輸送容量是按照平方關系增長的。從損耗上來講，原來500千伏超高壓電壓等級，如果它的損耗是1的話，特高壓電網輸送相同容量，則它的損耗只有原來的1/3到1/4。另外還有很大的優(yōu)點，一條特高壓線路，能輸送這么大的容量，占的地就少了。
比如一回特高壓相當于四五回的超高壓，四五回超高壓占的線路走廊肯定很大，有了特高壓后，我們的土地資源就節(jié)約了?？偟膩砜?，特高壓能夠實現遠距離、大容量傳輸，又能低損耗，還能節(jié)省土地資源。所以發(fā)展特高壓，對于我國的國情來講，是非常必要的。
人民網:通過您剛才的介紹，看得出來，特高壓技術目前在國際上已經是相當領先的技術了，而且我們知道，從上世紀90年代開始，美國、日本、前蘇聯(lián)都曾經開展過特高壓技術方面的研究，但是都沒有實現成熟地使用。在您看來，我們國家這次的研究為什么能夠取得最后的成功呢？
陳維江:我們國家為什么能夠實現突破，第一，重大需求導向。國家經濟發(fā)展需要電力支撐，需要大規(guī)模、遠距離輸電技術的誕生。
第二，我們能夠研發(fā)成功這樣一個技術，也是得益于我們國家改革開放以后，特別是在科技創(chuàng)新方面，國家倡導以企業(yè)為主體，建立產學研用協(xié)同攻關的機制。比如說我們在改革開放以前，電力工業(yè)的發(fā)展主要還是跟著人家發(fā)達國家后面走的，我們走的是一條什么樣的技術路線呢？基本上是引進、消化、吸收、再創(chuàng)新。
這次在特高壓輸電技術的研發(fā)初期，產學研用真正組成了一個有機的協(xié)同創(chuàng)新團隊，這個團隊是以國家電網公司為主導。國家電網公司既有科研力量，又是用戶，所以他有這樣巨大的推動力，另外也有相當的技術實力和經濟實力支撐這種基礎和關鍵技術的研究。
所以，這應該說是我們能夠突破的關鍵因素之一。這次特高壓輸電技術的研究成功，充分體現了這一點。我可以舉一個例子，電力行業(yè)跟機械制造行業(yè)雖然是兩大行業(yè)，但是都為了一個共同的目標。比如說機械電工產品制造行業(yè)，制造設備供我們用，我們更好地建設和運行電網系統(tǒng)。市場經濟以后，就非常好地把這兩大行業(yè)融合在一起了，它能夠把用戶和制造部門融合到一起。你要高質量產品，就要出高的價格，我出高的價格就買性能好的產品，這樣的話，研發(fā)是需求來拉動的。這在創(chuàng)新模式上也有很大的改變。
為什么我的體會比較深呢？以前我們做研發(fā)的時候，涉及到設備的研發(fā)時，都是靠廠家組織研發(fā)隊伍，研發(fā)成功以后，做完了試驗，掛網運行。我們來簽合同，來采購應用，用戶一般不參與研發(fā)的過程。這次卻發(fā)生了重大的變化，充分體現了企業(yè)作為創(chuàng)新的主體導向作用和引領推動作用，也就是說，國家電網公司不僅在關鍵技術的研發(fā)方面起主導作用，而且在設備制造方面，也起了很大的引領作用。
這次我們遇到的特高壓輸電的所有設備都是全新的。過去不僅是我們自己沒有，而且國外也沒有。因為這么多年了，國外已經不再研究了，所以沒有可供借鑒的產品，也沒有可供借鑒的技術經驗或者標準，肯定要自主創(chuàng)新。自主創(chuàng)新，特別是對設備，難度是很大的，如果靠一個一個工廠來創(chuàng)新，可以講，今天可能還不能實現這個突破。
人民網:難度系數太大了。
陳維江:單個廠家的資源是有限的，他們的技術資源、財力資源都是有限的。國家電網公司主導以后，我們首先立足國內的技術專家，吸收國外一些頂級專家，加入我們的技術創(chuàng)新團隊。對于這些制造廠，同樣的設備，不同的制造廠，我們拿出技術方案，組織專家團隊評審、診斷、設計，這樣就可以做到知識、經驗甚至成果的共享，這在創(chuàng)新過程當中起到了很大的作用。
在研制過程中，我們證明了這條創(chuàng)新技術路線和模式是正確的，是非常有效的。
我舉一個例子，我們特高壓輸電技術里面，有個非常重要的設備，叫特高壓變壓器。特高壓變壓器由兩個大的制造企業(yè)研制。在研制的過程中，這兩家企業(yè)一開始各自制定技術方案，然后各自進行研制。那時候我們協(xié)同創(chuàng)新的主體也會起一些作用，但是可能還沒有到位。所以當時，做的試驗先后都失敗了。
在這樣一種局面下，單個廠家短時期無法分析和診斷出故障的原因，怎么來提升？怎么來改進？我們這個創(chuàng)新團隊、創(chuàng)新集體這時就很好地發(fā)揮了作用。國家電網公司主導，聯(lián)合國內專家，甚至聘請了國外一些知名專家一起分析、會診，后來很快就找到了問題所在，分析出了原因，然后改進技術，最后非常順利地通過了試驗，而且他們生產的變壓器，到了現場，應該說性能表現都很好，已經運行了4年多了。
實際上設備運行過程當中這樣的例子很多，都是發(fā)揮了創(chuàng)新團隊知識共享、經驗共享的作用，提升我們國家的制造水平。
為什么我們國家能夠在這樣短的時間內突破這樣一項重大的技術，而且設備全部研制出來。我覺得跟這個創(chuàng)新機制是離不開的，這也是國家提倡的產學研用協(xié)同創(chuàng)新。在這個項目里面，創(chuàng)新機制體現得非常好。
人民網:您剛才說的那個例子，就像我們中國人老說的一根筷子和十雙筷子的道理，在這里也特別感謝這些廠家舍小家、顧大家的這種大局觀。
陳維江:沒錯，應該感謝。團隊中的每一位認識和思想境界都在創(chuàng)新過程中不斷提高。這個經驗很值得大家共享。只有這樣，我們才真正能夠創(chuàng)出一些在國際上有突破的成果。
人民網:我們發(fā)現，特高壓交流輸電核心技術項目一共獲得了專利授權279項，其中發(fā)明專利是96項。我們對這96項的發(fā)明專利很感興趣，這其中哪些是比較核心和比較關鍵的技術呢？
陳維江:我們從三個方面來說創(chuàng)新，第一是關鍵技術，第二是設備，第三是工程應用。項目形成的知識產權有279項，發(fā)明專利96項。這96項核心知識產權主要體現在六大方面。
第一，電壓控制方面，我們特高壓輸電系統(tǒng)因為電壓等級高，輸送容量大，電壓的控制非常之難。
第二，外絕緣的配置，可能這是比較專業(yè)的術語。舉一個例子，大家肯定有這樣的感受，走在郊外的時候可以看到輸電線路，可以看到電線桿，還有導線，掛著導線的那個一片一片的就是絕緣子。外絕緣，就是空氣給我們構成了一個很好的絕緣體，讓導線對于地，不放電。另外，還有掛著的絕緣子，也是外絕緣。所以外絕緣是有兩種形式。但是這個絕緣，在這樣一個電壓等級里面，配置起來非常難。
第三，電磁環(huán)境。有了電，有了電荷，就會產生電壓，有了電壓就會產生電場。另外，電荷如果定向移動，就會產生電流，產生電流以后就會產生磁場。所以電力系統(tǒng)只要一通上電，既有電壓又有電流，必然就會產生電場和磁場。人們肯定擔心這個電場和磁場對人體有沒有影響，這就是我們說的電磁環(huán)境。我們用電有一種環(huán)境，我們希望這種環(huán)境是友好的，因為電是不可或缺的，是大家需要的，人們要盡量把電帶來的環(huán)境影響降低到最低，與老百姓能夠友好相處。而1000千伏電壓等級太高了，要想把它治理得環(huán)境友好，難度也是很大的。
第四，設備的研制。特高壓輸電系統(tǒng)就有9大類40余種設備，國外又沒有經驗可以借鑒。我們過去基礎相對薄弱，所以要全部把它研發(fā)出來，可想而知這其中的難度是很大的。
第五，工程的系統(tǒng)集成。因為特高壓輸電工程是一個龐大的人造系統(tǒng)，如何能做到具備特高壓的安全性、經濟性、可靠性，真正有機協(xié)調統(tǒng)一，要考慮系統(tǒng)的問題、設備的問題、環(huán)境的問題等等這些問題，把它協(xié)調好，難度也是很大的，這里面也有一部分關鍵技術、核心技術。
第六，試驗能力方面。因為特高壓的電壓等級這么高，容量這么大，所有的設備必須安全可靠。安全可靠要靠什么檢驗？或者在研制的過程當中，靠什么認為設計方案是合適的、是正確的？一定要靠試驗檢驗，要有足夠能力的試驗檢測手段。這方面，過去我們只能達到超高壓電壓等級的試驗能力。通過創(chuàng)新，我們把試驗能力全部提升上來了，在國際上，試驗參數、能力和規(guī)模都達到了領先水平了。這96項發(fā)明專利當中也有一小部分是這個方面的技術。
人民網:我們國家幅員遼闊，獨特的地理特點和經濟特點，對特高壓輸電技術應用有沒有一些制約？
陳維江:地理環(huán)境，以及國家的經濟基礎、技術基礎，對特高壓輸電技術研究的挑戰(zhàn)還是比較大的。從地理環(huán)境上來說，我們大規(guī)模的能源資源，像煤炭、水能、風能都分布在西北、西南部這些地方，這些地方的自然環(huán)境相對來講是比較差的。
一個是工業(yè)污染比較嚴重，有些地方存在沙漠化。還有高海拔地區(qū)，高原地區(qū)的空氣是稀薄的，對于外絕緣有影響，空氣放電，電壓會降低。
大氣環(huán)境污染嚴重，我們怎么應對這樣的環(huán)境？在這一點上，我們跟國外是有差別的。國外很多地方的環(huán)境比較清潔，空氣質量很好，污染物也很少，這一點對電力也是好的。
我們國家幅員遼闊，還有雨雪冰凍的問題，大家記憶猶新的2008年那場南方地區(qū)的雨雪冰凍災害，使我們的電網受到了很大沖擊。大家很擔心這樣的事情，所以這也是我們一個很大的挑戰(zhàn)，線路跨越的距離很遠，路過的地區(qū)有各種惡劣的自然環(huán)境，我們都要應對。
另外，我們國家的雷電環(huán)境，相對來講也是比較惡劣的，也要應對。所以，從自然環(huán)境，還有地理環(huán)境來講，我們的挑戰(zhàn)還是很大的。
第二方面，剛才你說的，經濟方面會不會也有一些制約。經濟方面主要是經濟基礎和技術基礎相對來講比較弱一些。我國改革開放幾十年發(fā)展得比較快，但是總體上看，我們還是發(fā)展中國家，雖然我們GDP是第二大經濟體了，但是工業(yè)基礎，真正在高端技術方面，這些制造技術跟人家相比，應該說底子還是薄的。
我們要發(fā)展一種國際領先的技術，挑戰(zhàn)是很大的。但是，通過我們這種協(xié)同創(chuàng)新機制，彌補了一些缺陷，就像剛才說的，以企業(yè)為主導，產學研用聯(lián)合攻關，幾萬人的隊伍參與科研、設計、工程建設等。
人民網:現在特高壓輸電項目已經應用到實踐當中，我們已經建設成了世界上首個特高壓交流試驗示范工程。比如說再次遇到冰雪冰凍災害，或者說遇到類似地震之類的自然災害，我們的抗擊打能力有多強？
陳維江:這也是很多朋友所關心的問題。一個事物都有雙重性，有優(yōu)勢的一面，也有劣勢的一面。特高壓具有遠距離、大容量、低損耗、少占地的優(yōu)點，正是因為遠距離、大容量，使得大家對其安全性就更擔心了。因為一旦有了故障，比如說這個工程退出運行了，不能輸電了，對國民經濟會帶來比較大的影響，所以大家對安全性的關注是對的，也是我們必須要回答和解決的一個問題。
關于特高壓輸電工程的安全性，我們高度重視，也就是說要把安全性、可靠性和經濟性，通過技術的研發(fā)實現它的高度有機融合。
對于安全性，比如說雨雪冰凍災害，這是曾經遇到過的，大家比較關心，還有一些其他的自然環(huán)境的影響。要從幾個方面考慮。第一方面，設計是源頭，這個設計包括系統(tǒng)的設計、設備的建設、每個元件的設計。在源頭上，提高設計等級、設計標準。
比如我們的輸電線路，多是架在田野、荒地、崇山峻嶺，肯定會遇到惡劣的自然環(huán)境、自然災害，我們從源頭上就要提高一個等級設防。什么概念呢？原來超高壓電壓等級（500千伏），按照50年一遇的水平來設計。但是到了特高壓輸電線路，提高了一倍，按照100年一遇的標準設計。
從防雷擊上，我們也提高了性能指標的要求，超高壓輸電線，耐雷的可靠性指標，我們要求能夠耐受800年，這是一個理論上的計算指標。對于1000千伏，我們提高到1500年來設計。當然，大家不要把它當做絕對指標，這是可靠性的對比，說明設計的指標高了。另外是抗震，我們提高一個等級來設防，按照地震強度，該7級的，采用8級標準來設防，提高源頭的設計標準。
剛才這些都是一些設計條件或者宏觀上的可靠性指標，我們得落實到元件，落實到設備。
我們這個系統(tǒng)是個非常龐大的復雜的系統(tǒng)，不可能沒有故障，但是有了故障以后，我們要很好地把故障控制和處理，讓它不至于有較大的影響，這樣就靠一套自動化控制系統(tǒng)。我們研發(fā)了一套先進的控制保護系統(tǒng)，能夠保證特高壓輸電系統(tǒng)是可靠的。
大家可能關心，你實際工程是不是可靠呢？運行情況怎么樣？我給大家說一說，1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程是國家2006年核準建設，2009年1月份正式投入運行，這個工程從山西的晉東南，經過河南的南陽到湖北荊門，全長640千米，有3個變電站。
到現在為止，這個工程已經安全運行了4年了。這4年當中，應該說大風、雨雪冰凍、雷擊等惡劣天氣都遇到過了。我就舉一個例子，就是雷擊。我們沿著這條線路的兩千米的地帶，收集了雷擊的次數，國家電網公司有一套雷電監(jiān)測網，可以實時監(jiān)測出每一個地方落雷的地點、時間以及強度。我們通過這套系統(tǒng)監(jiān)測下來，640千米這條線，沿著這條線兩千米的走廊寬度，我們收集到的數據，到現在為止是落雷9000余次。9000余次的雷擊，沒有引起線路的跳閘。
這個工程運行了4年，系統(tǒng)經常操作，總體來講，運行平穩(wěn)，設備也表現很好，性能還是優(yōu)異的，所以特高壓工程的安全性可以放心。
人民網:示范工程運行4年多，經受了很多考驗。有沒有可能讓這個示范工程在全國更大范圍擴展，或者再大范圍地鋪開呢？
陳維江:我們研發(fā)特高壓輸電技術以及建設這個試驗示范工程的目的，不是到此就為止了。這項技術研發(fā)的動力在于需求導向，國家有遠距離、大容量電能傳輸的需求，這就奠定了我們研發(fā)的基礎，研發(fā)的動力。所以，研發(fā)成功了，工程也成功了。
具體來講，因為這種重大的電網規(guī)劃，或者能源電力的規(guī)劃，是國家主導的。但是我們企業(yè)會盡自己的責任。因為試驗示范工程成功了，技術也證明了可行性、可靠性、經濟性以及環(huán)境友好性，下面就涉及如何推廣應用。從國家層面目前來看，發(fā)展特高壓輸電技術已經列入了國家“十二五”規(guī)劃綱要，以及國家能源科技“十二五”規(guī)劃。還有一個是具體的規(guī)劃。前一段時間，國家電網公司在做一些工作，國家也在做，將來會出臺這樣的規(guī)劃。
這里主要簡單介紹一下國家電網公司的規(guī)劃。我們的規(guī)劃是到2017年，要把特高壓輸電技術推廣應用，在中國形成一個特高壓交直流的骨干網架，通俗講就像無線電通信技術是要形成一個網絡，電也要形成網絡才行，這樣才能保障電力的可靠供應。
我們規(guī)劃未來五年可能要形成一個特高壓的電網，一個網架。這個網架包括三條縱向的，還有三條橫向的，都是連接電源的，要么大煤電，要么大水電，要么大風電，然后送到負荷中心。如果能實現這樣一個網絡的規(guī)劃，就可以很好地改變我們國家的能源資源和生產力不均衡的情況，在全國范圍內優(yōu)化配置能源資源，這是非常好的一個事情。所以，未來的應用前景非常廣闊，這也是國家經濟發(fā)展迫切需要的。
人民網:我國現在大力發(fā)展新能源。咱們這個特高壓項目對于未來整個國家新能源的格局會發(fā)揮什么樣的作用？
陳維江:我們國家的新能源發(fā)展也有自身的特點：第一個方面是大規(guī)模、集中式的發(fā)展，跟國外是有差別的。國外多數是小規(guī)模分布式的發(fā)展。我們國家也是國情所致，像風能，多分布在比較偏遠的北部、西部，我們國家規(guī)劃了有9個千萬千瓦級的風電基地，其中有7個都在西北地區(qū)，像內蒙古、新疆、甘肅等。這是一個基本的國情，就是集中式、規(guī)?；奶攸c。
第二個方面，發(fā)展速度很快，這跟國外也不太一樣。我們有哪個產業(yè)有比較好的前景，大家都爭先發(fā)展，爭先參與，發(fā)展起來的規(guī)劃和技術上的儲備也有一些跟不上。另外，新能源主要集中在風能和太陽能，這兩種新能源形式，特點是隨機性比較強，發(fā)電的利用小時數還是比較低的；是間歇性的，不可控，是靠天吃飯的。
從節(jié)能減排、保護環(huán)境或者節(jié)約資源的角度看，我們應該發(fā)展清潔能源，但是存在一些技術問題，這就帶來了挑戰(zhàn)。
我們通過分析認為，如果用特高壓輸電方式，把當地的火電和水電，糅和在一起，就像個大水庫一樣，我再修條水渠給它送水過去，就保證這個水渠不干了，如果單獨一條水渠，水源一干就完了，影響就大了。這樣可以調節(jié)或者可以互補，再利用特高壓的高效率、低損耗，把它送到負荷中心。
所以現在發(fā)展特高壓輸電技術，對我國來講，有利于促進目前這種大規(guī)模、集中式的新能源開發(fā)。
