蘇通GIL綜合管廊工程隧道內(nèi)部 （圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
1000千伏特高壓東吳變電站（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
同里區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)的無人車在“三合一”電子公路上可以邊行駛邊充電。(國網(wǎng)江蘇省電力公司供圖)
連日來，猝不及防的高溫讓北方多地提前迎來“盛夏”，用電負荷也持續(xù)攀升。正是充足穩(wěn)定的電力供應(yīng)，為酷暑中工作、出行和生活的人們送去絲絲涼意。
你有多久沒經(jīng)歷過大規(guī)模停電了?很多人可能還保留著多年前尤其是炎炎夏日經(jīng)常斷電的記憶。如今，電力的發(fā)展早已超乎普通人的想象——在國家電網(wǎng)100萬公里的輸電線路里，每分鐘有近800萬度電經(jīng)過，而一分鐘的電能可助力全國實現(xiàn)GDP達1.41億元。錯綜復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)，不僅為社會發(fā)展輸送澎湃的經(jīng)濟動能，更是引領(lǐng)智能便捷的美好生活，織就人們未來的幸福圖景。
近日，參加“科幻作家走進新國企”活動，在江蘇蘇州實地走訪特高壓東吳變電站、蘇通GIL綜合管廊工程、同里區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)等超級電網(wǎng)工程項目，揭開“未來電網(wǎng)”的神秘面紗。
中國特高壓創(chuàng)造多項輸電世界紀錄
■特高壓東吳變電站全球規(guī)模最大、變電容量最高、供電能力最強
■橫穿長江的蘇通GIL綜合管廊工程，電壓等級最高、輸送容量最大、技術(shù)水平最高、隧道埋深最深
■蘇州一座城市的供電量，超過挪威、荷蘭、比利時等諸多發(fā)達國家全國供電量
頭頂是密密麻麻的“鋼鐵森林”般的特高壓設(shè)施，輸電線在鋼筋鐵骨上攀援延伸著，四周是電流擊穿空氣的“滋滋”聲……在藍天白云的映襯下，一幅大國重器的雄偉工業(yè)畫卷徐徐展開。
這里是1000千伏特高壓東吳變電站，目前全球規(guī)模最大、變電容量最高、供電能力最強的特高壓交流變電站。“東吳站占地213畝，變電總?cè)萘恳堰_1.2萬兆伏安，可將1000公里外的電接納轉(zhuǎn)換后服務(wù)于江蘇、上海兩地。”東吳變電站值班員劉靜向介紹說，這樣一個相當于20個標準足球場面積的“巨無霸”，日常運維只需4名工作人員，平時由巡檢機器人24小時游走于設(shè)備間。
輸電電壓越大，損耗就越小，送電距離就越遠。特高壓輸電技術(shù)，被稱為繼高鐵、核電之后，我國自主研發(fā)并走向海外、領(lǐng)跑世界的第三張高科技名片。
為什么要建變電站?原來，外地的高壓電輸送到本地，用戶是無法直接使用的，需要變電站這樣的中轉(zhuǎn)裝置一級級降壓。就像公路分為高速路、國道、省道、縣道一樣，每一種路能承載的車流量也不同。
“東吳站一共有五個電壓等級，分別為1000千伏、500千伏、110千伏、35千伏和10千伏。”東吳變電站站長沈明慷說，它好比電網(wǎng)高速公路的出口，把電能一份份分給其他樞紐變電站，最終送到千家萬戶。
正因為有東吳站這樣的大型變電站加持，蘇州一座城市的供電量，已經(jīng)超過了挪威、荷蘭、比利時等諸多發(fā)達國家全國的供電量。
作為經(jīng)濟大省的江蘇同時也是用電大省，要靠貫穿安徽、江蘇、浙江、上海的華東特高壓雙環(huán)網(wǎng)接受區(qū)外來電，才能更好地滿足全省的用電需求。然而，連接南北特高壓輸電網(wǎng)必須跨越一段5000多米寬的長江。作為整個環(huán)網(wǎng)中建設(shè)難度最高的工程，“鉆江而過”的蘇通GIL綜合管廊無疑成為了“咽喉要道”。
“GIL即氣體絕緣金屬封閉輸電線路，與普通電纜相比，具有傳輸容量大、損耗小、布置靈活、可靠性高等特點。由于有惰性氣體絕緣，即使有人行走在旁，也不用擔心觸電的危險。”蘇通GIL項目總工程師畢濤介紹，長江是輸電的必經(jīng)之路，如果采用通常的架空線跨江方式，需要先建設(shè)兩座人工島、立起超過400米的架線鐵塔，將對航道及水文生態(tài)產(chǎn)生負面影響，只能選擇從江底通過。
長江底部的壓力有多大?相當于一頭成年大象站立在單個汽車座椅上。從南岸蘇州到北岸南通，總長5.8公里的蘇通GIL綜合管廊頂著重壓，以江底隧道的方式通過，最深的地方距離水面74米，這是人類電力建設(shè)史上的創(chuàng)舉。
走進尚在建設(shè)中的管廊隧道，內(nèi)部空間比預(yù)想的廣闊得多——隧道盾構(gòu)直徑達到12米，6條粗壯的金屬管架設(shè)在兩側(cè)，地上甚至鋪設(shè)了動車標準的軌道。此外，管廊下層還預(yù)留了通信、有線電視等市政通用管線，實現(xiàn)了“一次建設(shè)，多次受益”。
電壓等級最高、輸送容量最大、技術(shù)水平最高、隧道埋深最深……畢濤連續(xù)說了好幾項“世界第一”。高壓電通過這段5.8公里的管廊只需要0.0000165秒，“電力高速公路”名副其實。
了解到，蘇通GIL綜合管廊將于今年9月貫通投用，徹底打通華東地區(qū)電能輸送大動脈，造福億萬百姓。
“智能導(dǎo)航儀”讓電網(wǎng)更智慧
■全世界只有6座UPFC(統(tǒng)一潮流控制器)站，中國就占了3座。
■蘇南500千伏UPFC站，是世界上電壓等級最高、容量最大的UPFC工程
■蘇州工業(yè)園區(qū)“主動配電網(wǎng)”供電可靠性超99.999%，年平均停電時間僅1.6分鐘
如果將輸電通道比作高速公路，會不會也出現(xiàn)有的路段塞車擁堵，有的路段還有很多空車道的情況?答案是肯定的。
蘇州南部地區(qū)用電負荷接近整個蘇州的70%，其主要來源是錦屏-蘇南特高壓直流送來的四川水電，及交流輸電線路受進的三峽水電、安徽淮南煤電等。由于四川水電季節(jié)性強，冬季枯水期送電大幅減少，造成蘇州南部電網(wǎng)三條500千伏電力通道“一半過載堵塞、一半空置浪費”，無法保持均衡利用。這時，就需要被稱作電網(wǎng)“智能導(dǎo)航儀”的統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)來“指揮交通”。
據(jù)介紹，UPFC能夠智能匹配幾條交流通道的輸電功率，在發(fā)現(xiàn)前方電網(wǎng)“道路擁堵”時，將部分功率向其他輕載的線路上輸送，保障道路暢通，實現(xiàn)電能的“無人駕駛”。
隔著金屬網(wǎng)，電子機器人正在一組換流器閥組上來回穿梭。在蘇州南部電網(wǎng)500千伏UPFC站，值班員易琪鈞講述：“這層‘金絲軟猬甲’是為了防止干擾，以便機器人收集到最真實準確的數(shù)據(jù)。而站里的工作人員便是通過這些數(shù)據(jù)，進行下一步的調(diào)度。”
目前，世界上只有6座UPFC站，中國就占了其中3座。由我國自主研發(fā)的蘇南500千伏UPFC站，是世界上電壓等級最高、容量最大的UPFC工程，首次實現(xiàn)了500千伏電網(wǎng)潮流的靈活精準控制，提升蘇南地區(qū)供電能力130萬千瓦。
今后，輸電線路只需加裝UPFC，即可解決潮流分布不均、用電負荷增長等問題。將來，UPFC還會運用于超高壓甚至特高壓網(wǎng)架中，跨區(qū)域、跨國甚至跨大洲實現(xiàn)電能的智能導(dǎo)航，使電能傳輸在全球范圍可控可調(diào)。
電網(wǎng)的“智能”遠不止于此。在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，用戶的供電來源是單一的，一旦發(fā)生故障，必須由電力調(diào)度員“手動”切換到另外一路電源。而在“未來電網(wǎng)”中，用戶將與多路電源連接，遇到故障時，只要其中一個電源正常工作，就不會停電。
在采用了這項技術(shù)的蘇州工業(yè)園區(qū)“主動配電網(wǎng)”示范區(qū)，停電故障的恢復(fù)時間由原來的分鐘級降低至毫秒級，供電可靠性超過99.999%，而年平均停電時間則縮短至1.6分鐘，用戶幾乎感受不到停電的影響。
區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)美好未來
■同里“三合一”電子公路全球首次實現(xiàn)光伏公路、無線充電和無人駕駛?cè)椉夹g(shù)應(yīng)用，也是世界上最長的動態(tài)無線充電道路
■15項世界首臺首套能源創(chuàng)新示范技術(shù)項目，讓同里實現(xiàn)能源自給自足
城市“充電寶”白天充電晚上放電，一條公路同時實現(xiàn)光伏發(fā)電、無線充電、無人駕駛，自家的住宅也可以發(fā)電甚至賣電……這不是科幻場景，而是在位于蘇州市東南部的同里區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)的真實體驗。
在大電網(wǎng)的技術(shù)理念支撐下，“未來感”融入日常。馬路上，一塊塊光伏電板上覆蓋高強度鋼化玻璃，無人駕駛機動車在路面上一邊跑一邊就可以充電——這條公路總長500米、寬3.5米，在世界上首次實現(xiàn)將光伏公路、無線充電和無人駕駛?cè)椉夹g(shù)融合的應(yīng)用，也是世界上最長的動態(tài)無線充電道路。
“‘三合一’電子公路實現(xiàn)了電力流、交通流、信息流的智慧交融。”同里綜合能源服務(wù)中心講解員王文艷表示，這條“不停電的智慧公路”還包含路面LED標識、電子斑馬線、數(shù)據(jù)監(jiān)測、自動融雪等功能，是對建設(shè)新能源利用綜合體和新型智慧城市的有益探索。
在同里，行駛在普通道路上的電動汽車也不必擔心續(xù)航問題。綠色充換電站的換電機器人可以全程自動操作，只需三分鐘就能更換電動汽車的電池，以應(yīng)對路況復(fù)雜、機動性要求更高的交通系統(tǒng)。
當古鎮(zhèn)遇上硬核科技，“未來電網(wǎng)”為同里賦予了新的生機。
去年10月，同里區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)建成投運，包括“三合一”電子公路、綠色充換電站等在內(nèi)的15項世界首臺首套能源創(chuàng)新示范技術(shù)項目悉數(shù)亮相，使這里實現(xiàn)能源的自給自足。
在現(xiàn)場會看到，光伏屋頂、高溫相變光熱發(fā)電裝置、低速風(fēng)機等設(shè)備源源不斷地采集風(fēng)能、太陽能、地熱能等天然能源;源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等充分發(fā)揮“指揮部”作用，24小時智能調(diào)控冷熱電各種能源的生產(chǎn)和分配。
“以微網(wǎng)路由器為核心的新型交直流配電網(wǎng)，能像立交橋一樣將不同電壓等級的交流網(wǎng)絡(luò)和直流網(wǎng)絡(luò)連接起來，取代了傳統(tǒng)的交流配電變壓器。”王文艷說，需要直流電的電器可以直接用直流電，不再通過交直流轉(zhuǎn)換，既提升了效率，又避免了轉(zhuǎn)換中的能量損耗。
發(fā)的電用不完怎么辦?“存在空氣里。”王文艷解答了眾多的疑問。他介紹，壓縮空氣儲能技術(shù)相當于一種“空氣電池”，用電低谷時，利用多余電能將空氣壓縮液化，電能轉(zhuǎn)化為空氣勢能儲存起來;用電高峰時，釋放空氣勢能，推動膨脹發(fā)電機發(fā)電，再轉(zhuǎn)化為電能投入使用。
電池太小不夠用也沒關(guān)系，這里還有能為城市供電的超大型“充電寶”——預(yù)制倉式儲能系統(tǒng)。它有強大的穩(wěn)定性、可靠性，能夠平抑新能源發(fā)電的波動，促進清潔能源就地消納，實現(xiàn)“削峰填谷”。
“同里將建成多能互補的智能微網(wǎng)，探索區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格化新形態(tài)、智能化運行新方式和綜合化能源服務(wù)新模式。”國網(wǎng)蘇州供電公司總經(jīng)理助理丁丹軍表示。
也許在不遠的將來，我們居住的室內(nèi)恒溫23度、恒濕55%，空氣質(zhì)量指數(shù)優(yōu);屋外光伏幕墻、屋頂風(fēng)機正在發(fā)電，令智能家居實現(xiàn)“零能耗”;出門即坐進無人駕駛車，邊開邊充電，也沒有噪音……“未來電網(wǎng)”點亮的品質(zhì)生活正向我們走來。
