中國(guó)新型外絕緣輸電網(wǎng)解決方案何以全球引領(lǐng)
時(shí)間:2023-04-13來源:www.maisondekeyser.com
巴西國(guó)家電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)Aneel近期發(fā)布的信息顯示,中國(guó)企業(yè)神馬電力控股有限公司成功中標(biāo)該國(guó)一輸變電特許經(jīng)營(yíng)權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目。這是繼中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)有限公司之后,又一家中國(guó)企業(yè)以公開競(jìng)標(biāo)方式獲得巴西的電網(wǎng)BOT項(xiàng)目。記者采訪發(fā)現(xiàn),中國(guó)企業(yè)又一次中標(biāo)的背后,是以“低碳、省地、高可靠、低成本”為特點(diǎn)的中國(guó)新型外絕緣輸電網(wǎng)整體解決方案正在全球從示范應(yīng)用走向替代引領(lǐng)。新型外絕緣輸電網(wǎng)解決方案替代傳統(tǒng)電網(wǎng)方案大規(guī)模應(yīng)用,有望成為全球電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“利器”。
2013年投運(yùn)的甘肅沙洲750kV全復(fù)合絕緣變電站,全站復(fù)合絕緣子均由神馬電力集團(tuán)提供,強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境下運(yùn)行至今,零事故、零維護(hù)。
矢志創(chuàng)新突破“卡脖子” 實(shí)現(xiàn)技術(shù)全球引領(lǐng)
根據(jù)巴西國(guó)家電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)發(fā)布的信息,6月底的這次招標(biāo)共有5個(gè)項(xiàng)目,參考投資總額達(dá)13億雷亞爾(約合16.2億元人民幣),神馬控股中標(biāo)的是其中的項(xiàng)目二,位于里約熱內(nèi)盧州,包含兩段345千伏的輸電線路(共計(jì)59公里)和一個(gè)變電站。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,巴西是全球市場(chǎng)化程度較高的電網(wǎng)市場(chǎng)之一,其輸變電工程建設(shè)項(xiàng)目面向全球公開招標(biāo)。競(jìng)標(biāo)者根據(jù)自身在工程建設(shè)成本和后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本方面的競(jìng)爭(zhēng)力,就項(xiàng)目建成后的最大年固定許可收入提出不同折扣率,現(xiàn)場(chǎng)開標(biāo)后,折扣率最高者勝出。
競(jìng)標(biāo)信息顯示,此次中標(biāo)價(jià)格對(duì)應(yīng)的折扣率為51.39%,意味著其可以以最大年固定許可收入一半左右的預(yù)期固定收益開展建設(shè)和經(jīng)營(yíng),而這個(gè)折扣率相比緊隨其后的對(duì)手——巴西電網(wǎng)企業(yè)TAESA,低了近33個(gè)百分點(diǎn)。
作為一家中國(guó)的民營(yíng)企業(yè),神馬此次為何能以巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在巴西電網(wǎng)市場(chǎng)中標(biāo)?記者調(diào)研了解到,其背后的能力來自于自主研發(fā)的以復(fù)合外絕緣技術(shù)為核心的新型輸電網(wǎng)整體解決方案。
外絕緣是電力系統(tǒng)的核心部件之一,主要包括輸電線路外絕緣和變電站外絕緣,其在電網(wǎng)中承擔(dān)著機(jī)械支撐與電氣絕緣的作用,直接決定著整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,在所有電力裝備當(dāng)中,由外絕緣所引發(fā)的電網(wǎng)事故和造成的浪費(fèi),一直占據(jù)著絕對(duì)比重。保守估算,傳統(tǒng)電力外絕緣每年給全球電網(wǎng)造成的運(yùn)行維護(hù)損失超過2000億元人民幣,這其中還不包括平均占電網(wǎng)運(yùn)維投入約10%的人員投入。
新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)750千伏第二通道工程,世界上首次在超高壓線路工程中應(yīng)用復(fù)合橫擔(dān)塔,走廊寬度節(jié)約13米、塔材節(jié)約10噸、基礎(chǔ)混凝土節(jié)約10立方,2013年投運(yùn)至今,零事故、零維護(hù)。(資料照片)
中國(guó)工程院院士舒印彪近期在央視《中國(guó)經(jīng)濟(jì)大講堂》節(jié)目中表示,30年前搞葛南直流的時(shí)候,線路絕緣子大部分依賴進(jìn)口,那時(shí)候一片(陶瓷)絕緣子能賣到一臺(tái)黑白電視機(jī)的價(jià)格,因?yàn)槲覈?guó)不掌握這個(gè)技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士介紹,尤其是自新中國(guó)成立到2000年前后,500kV及以上的變電站設(shè)備外絕緣全部依賴進(jìn)口,由此導(dǎo)致了當(dāng)時(shí)我國(guó)電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的周期和成本受到了嚴(yán)重掣肘。
記者了解到,成立于1996年的神馬電力集團(tuán)所屬核心企業(yè)江蘇神馬電力股份有限公司正是在“卡脖子”技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破:2003年研發(fā)出“不爆、不斷、不閃和30年免維護(hù)”的變電站復(fù)合外絕緣產(chǎn)品,徹底打破了前述國(guó)際壟斷,填補(bǔ)了國(guó)際空白。目前該類產(chǎn)品已在全球應(yīng)用超過70萬(wàn)只,帶動(dòng)了復(fù)合外絕緣對(duì)傳統(tǒng)瓷外絕緣的替代,將世界范圍的替代率從不到0.1%提升到目前的接近25%。2009年又研發(fā)出技術(shù)填補(bǔ)全球空白的輸電塔復(fù)合橫擔(dān)產(chǎn)品,極大提高了傳統(tǒng)輸電線路外絕緣的可靠性,且顯著降低了輸電線路工程一次建設(shè)成本,實(shí)現(xiàn)了本體全壽命周期的免維護(hù)。之后神馬又靠自主研發(fā)兩次獲得國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
從提供產(chǎn)品到提供解決方案,神馬一步步走向產(chǎn)業(yè)鏈頂端。在全球整合覆蓋電網(wǎng)設(shè)計(jì)、制造、施工和運(yùn)維全產(chǎn)業(yè)鏈的高端研發(fā)人才基礎(chǔ)上,歷時(shí)四年推出了以復(fù)合外絕緣技術(shù)為核心的新型外絕緣輸電網(wǎng)整體解決方案,把單一的產(chǎn)品創(chuàng)新延伸到系統(tǒng)的電網(wǎng)整體解決方案創(chuàng)新,主要包括輸電廊道寬度平均減少20%、鋼材用量平均減少20%、混凝土用量平均減少5%、外絕緣免維護(hù)的新型復(fù)合橫擔(dān)塔緊湊型輸電方案,以及杜絕外絕緣事故、更省土地和30年免維護(hù)的全復(fù)合外絕緣緊湊型變電站方案。
按這個(gè)解決方案去算一筆賬,神馬在巴西中標(biāo)、在全球引領(lǐng)替代的原因就不難理解,這一切都源于20多年來持續(xù)不斷的技術(shù)創(chuàng)新。來自神馬電力集團(tuán)的消息稱,20多年來通過深耕電力外絕緣領(lǐng)域,與中國(guó)的電網(wǎng)公司持續(xù)協(xié)同創(chuàng)新,集團(tuán)已主導(dǎo)或參與制定國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)近40項(xiàng),累計(jì)申請(qǐng)專利超過700件,有效授權(quán)專利近400件。其中,“低碳、省地、高可靠、低成本”的新型輸電網(wǎng)解決方案在技術(shù)方面已獲得IEEE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)制定權(quán),將為其在全球的推廣奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
新型外絕緣輸電網(wǎng)方案替代傳統(tǒng)方案在全球“星火燎原”
記者采訪梳理發(fā)現(xiàn),雖然世界各國(guó)在電網(wǎng)系統(tǒng)方面所處的發(fā)展階段和發(fā)展水平不盡相同,但大家對(duì)低碳排、省土地、高可靠、低成本的電網(wǎng)系統(tǒng)的追求是共同的。目前,中國(guó)的新型外絕緣輸電網(wǎng)整體解決方案正逐步替代已有上百年應(yīng)用歷史的傳統(tǒng)方案。
除了拉美,該方案于2012年開始應(yīng)用在歐洲最高電壓等級(jí)線路——英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司420kV欣克利角核電站一期送出線路中。神馬電力目前是唯一一個(gè)通過英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)全套試驗(yàn)驗(yàn)證的中國(guó)供應(yīng)商。2020年,神馬電力新型復(fù)合橫擔(dān)又在該項(xiàng)目二期工程中全線應(yīng)用。英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)正依托該復(fù)合橫擔(dān)核心技術(shù)制定標(biāo)準(zhǔn),追求架空輸電的更高可靠性、低成本和低碳環(huán)保。
輸電網(wǎng)自阻尼導(dǎo)線被腐蝕下垂,對(duì)地安全距離不夠,困擾了巴菲特能源旗下全資控股的加拿大Altanlik電網(wǎng)公司很多年。這家電網(wǎng)公司找到了中國(guó)企業(yè),在神馬電力他們發(fā)現(xiàn)復(fù)合橫擔(dān)不僅能解決他們的問題,還能杜絕風(fēng)偏和閃絡(luò)跳電,且能采用更大截面導(dǎo)線來增加輸電容量,于是針對(duì)3000公里240kV改造項(xiàng)目試制樣品并試用,之后計(jì)劃進(jìn)行全線應(yīng)用。加拿大阿爾伯塔省電力公司、薩省電力公司以及美國(guó)電力公司(AEP)等也聞風(fēng)而來,與中國(guó)企業(yè)展開合作洽談。
2018年,印度灌溉和電力中央委員會(huì)、國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)印度國(guó)家委員會(huì)在新德里舉辦輸變電新技術(shù)研討會(huì),印度及周邊國(guó)家電網(wǎng)公司的200多名專家代表參加了會(huì)議。在研討會(huì)上作主報(bào)告的就是中國(guó)企業(yè)神馬電力集團(tuán)。2019年,印度特倫甘納邦首府海得拉巴一條132kV的輸電線路豎起了中國(guó)企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)的復(fù)合橫擔(dān)塔。這些占地面積較小的橫擔(dān)塔在印度人口密集的貧民區(qū)撐起了大負(fù)荷的輸電線路。2021年,印度中央電力局將神馬的復(fù)合橫擔(dān)塔輸電工程技術(shù)作為一種新的輸電技術(shù)規(guī)范開始在全國(guó)推行。
據(jù)西安高壓電器研究院絕緣子避雷器質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心主任危鵬介紹,以神馬為代表的中國(guó)新型輸電網(wǎng)整體解決方案,不僅在國(guó)際上備受關(guān)注,在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)全面鋪開。早在2006年前后,中國(guó)的電網(wǎng)公司圍繞超高壓和特高壓工程領(lǐng)域的外絕緣技術(shù)攻堅(jiān),就開始與以神馬為代表的企業(yè)開展協(xié)同創(chuàng)新和成果的產(chǎn)業(yè)化推廣。其中,在變電站方面,交直流特高壓工程中超過90%的比例應(yīng)用了新型的復(fù)合外絕緣產(chǎn)品,展現(xiàn)出了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
在輸電線路方面,從2009年到2019年,中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司在39條線路中,逐步試點(diǎn)復(fù)合橫擔(dān)塔架空輸電工程技術(shù),已實(shí)現(xiàn)了從高壓、超高壓到特高壓的全系列電壓等級(jí)覆蓋;2020年,在江蘇如東220kV嘉通能源輸電工程項(xiàng)目中,國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司率先在全線應(yīng)用了新方案。今年5月,又將江蘇鹽城射陽(yáng)港電廠配套500kV送出線路工程全線應(yīng)用復(fù)合橫擔(dān)方案納入了可研設(shè)計(jì);今年以來,南方電網(wǎng)公司也在考察研究如何全面推廣應(yīng)用新方案。
板凳甘坐十年冷,久久為功成專精。中國(guó)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副總工程師廖宗高等行業(yè)專家認(rèn)為,由點(diǎn)到線再到面,中國(guó)新型輸電網(wǎng)整體解決方案能夠在今天收獲全球的關(guān)注,歸功于中國(guó)企業(yè)鍥而不舍的聯(lián)合創(chuàng)新。
“雙碳”目標(biāo)有望加速新方案應(yīng)用進(jìn)程
據(jù)統(tǒng)計(jì),目前已提出“碳中和”目標(biāo)的國(guó)家,其溫室氣體排放量約占全球的65%,其經(jīng)濟(jì)總量約占全球的70%,碳達(dá)峰、碳中和已經(jīng)成為改善全球生態(tài)系統(tǒng)的必然路徑。能源行業(yè)是碳排放的主戰(zhàn)場(chǎng),電網(wǎng)公司是承接“雙碳”目標(biāo)的主力軍,有效的減排路徑是他們的迫切需求。
我國(guó)正加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),助力能源的清潔低碳轉(zhuǎn)型。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,在做新能源增量的同時(shí),也應(yīng)當(dāng)優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)存量——電網(wǎng)建設(shè)環(huán)節(jié)也是減排的核心著力點(diǎn)。應(yīng)用低碳排放、高可靠性的輸變電整體解決方案,可以有效降低輸變電工程的總體碳排放量,并確保電網(wǎng)供電的安全高效,最終實(shí)現(xiàn)單位輸電的碳排放量降低。
據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),近年來,全球架空輸電工程鐵塔每年的用鋼量在4000萬(wàn)噸左右,按照每生產(chǎn)1噸鋼材,對(duì)應(yīng)平均1.8噸左右的碳排放計(jì)算,在2020年全球322.8億噸的碳排放總量中,僅輸電工程鐵塔用鋼帶來的碳排放就占到了0.22%。以新型復(fù)合橫擔(dān)塔緊湊型輸電方案中鋼材用量平均減少20%進(jìn)行測(cè)算,相應(yīng)可減少使用800萬(wàn)噸左右的鋼材,進(jìn)而減少1440萬(wàn)噸左右的碳排放,占比全球總碳排放量的0.045%。業(yè)內(nèi)認(rèn)為,隨著電氣化轉(zhuǎn)型帶來的電網(wǎng)投資增加,中國(guó)的新型輸電網(wǎng)整體解決方案對(duì)降低電網(wǎng)建設(shè)環(huán)節(jié)的碳排放的貢獻(xiàn)將進(jìn)一步增大。
來自中國(guó)科學(xué)院大學(xué)動(dòng)善時(shí)新經(jīng)濟(jì)研究中心《中國(guó)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展報(bào)告2021-2022》顯示,20世紀(jì)以來,中國(guó)企業(yè)在新材料電力外絕緣技術(shù)方面的創(chuàng)新實(shí)踐,已經(jīng)終結(jié)了過往在運(yùn)行事故和運(yùn)維損失方面給電網(wǎng)帶來巨大困擾的傳統(tǒng)外絕緣問題,自替代應(yīng)用以來,為全球電網(wǎng)節(jié)約了超過500億元的輸配電成本。與此同時(shí),更安全、更高效的供電,也間接降低了單位發(fā)電和輸電的碳排放量。
廖宗高等行業(yè)專家認(rèn)為,在碳中和剛性目標(biāo)的約束下,中國(guó)新型輸電網(wǎng)整體解決方案在全球全面開啟替代引領(lǐng)已成必然趨勢(shì)。
用腳投票是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)最樸素的邏輯。針對(duì)中國(guó)企業(yè)神馬電力集團(tuán)在巴西的中標(biāo),西班牙國(guó)家電網(wǎng)、葡萄牙電力集團(tuán)、伊維爾德羅拉公司等多個(gè)國(guó)家的電網(wǎng)公司、EPC公司和設(shè)備廠家紛紛表示祝賀,并釋放合作意愿。這與其說是祝賀,不如說是他們看到了市場(chǎng)前景,擁抱新的發(fā)展機(jī)遇。