證券時報網(wǎng)
吳永芳
2025-05-07 10:03
證券時報記者 張一帆
以人跡罕至的西部荒漠為起點，以人口稠密的東部用電大省為終點，一根根特高壓輸電線路，穿行逾千公里，不僅架設起一條條綠色能源“高速公路”，也鍛造出一條從技術到施工全面領跑世界的中國特高壓產(chǎn)業(yè)鏈。
在這條產(chǎn)業(yè)鏈中，衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群是耀眼的明珠之一，產(chǎn)業(yè)集群在實踐摸索中不斷研發(fā)創(chuàng)新，協(xié)力推動我國特高壓線路建設向電壓更高、容量更高、海拔更高、能效更高的世界高峰邁進，成為中國制造又一張名片。
將清潔能源送到家鄉(xiāng)
一條蜿蜒1634千米的長龍，從寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市出發(fā)，途經(jīng)甘肅省、陜西省、重慶市、湖北省，最終抵達湖南省衡陽市。長龍的一端連接著建設在沙漠、戈壁、荒漠中總裝機容量高達17640MW的新能源基地，另一端連接著擁有6604萬人口的華中經(jīng)濟大省。
這是我國正在建設的寧夏-湖南±800千伏特高壓直流輸電工程（簡稱“寧電入湘”工程）。
如果按計劃在今年10月順利投入運營，僅此一條輸電路線，將每年輸送至少360億千瓦時的電量。
在這條“電力高速公路”的終點，由特變電工電裝集團衡變公司（簡稱“衡變公司”）承制的高端換流變壓器，完成試驗一次通過，保障了工程的順利推進。
至此，衡變公司承制的衡陽換流站14臺高端換流變壓器全部實現(xiàn)一次制造成功、一次試驗合格。
高端換流變壓器，作為±800千伏及以上特高壓直流輸電工程的心臟，為超大容量、超長距離電力輸送提供穩(wěn)定動力。
“高端換流變壓器的精密程度如心臟一般精細?！焙庾児驹O計部直流處副處長王群偉介紹，高端換流變壓器的絕緣紙厚度公差須控制在±0.5毫米，多層絕緣結(jié)構(gòu)的裝配累積誤差必須小于1毫米，哪怕存在芝麻大小的雜質(zhì)和氣泡，都會導致試驗失敗。
“在這樣的標準要求下，14臺高端換流變壓器一次試驗合格，代表著領先行業(yè)的技術水準和制造過程管控對產(chǎn)品全生命周期、質(zhì)量一致性的‘缺陷零容忍’?！蓖跞簜ケ硎尽?/p>
對“缺陷零容忍”的態(tài)度，是特高壓輸變電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)一致的信條。在衡變公司上游，金杯電工同樣以一次檢驗合格出廠的標準，保質(zhì)、保量、按期向衡變公司交付了14臺換流變壓器繞組線，確保了“寧電入湘”工程衡陽站的建設進度。
“變壓器繞組線是變壓器的關鍵部件，變壓器的高性能要求對我們而言同樣是一大挑戰(zhàn)?！苯鸨姽ざ攸S躍宇告訴記者，“在確保各項絕緣性能、導電性能和機械性能符合要求的前提下，導體和絕緣層不能有任何形式的污染，更不允許有任何微小的損傷，這要求從原材料到繞組線的每個制造環(huán)節(jié)都要有嚴格的工藝要求和管控措施?！?/p>
“然而這一切都是值得的，在產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同的努力下，‘寧電入湘’工程建成后，將清潔能源直接送到我們的家鄉(xiāng)，金杯電工未來發(fā)展也將直接受益于這一工程?！秉S躍宇說。
做原創(chuàng)性研發(fā)
過去20年間，衡陽、長沙、株洲、湘潭四市的特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群不斷攻堅克難，與我國的特高壓建設一同，經(jīng)歷了從跟跑到領跑的全過程。在我國目前已投運的31條特高壓線路中，27條采用這一集群企業(yè)出品的裝備，目前集群年總產(chǎn)值超2200億元。
湖南省工信廳相關人士告訴記者，2024年集群實現(xiàn)總產(chǎn)值占全國比重超25%，其中特高壓變壓器、電抗器市場占有率已連續(xù)10年全球第一。2024年，衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群正式獲批國家級先進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群，成為國內(nèi)唯一入選的特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群。
目前衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)集聚了715家規(guī)模企業(yè)，已形成覆蓋關鍵原材料、特高壓輸變電裝備、配電裝備、電力工程服務等環(huán)節(jié)的全產(chǎn)業(yè)體系。
其中，位居中游的核心設備制造，是整個“衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群”的核心支點，裝備企業(yè)們普遍以研發(fā)為導向，通過不斷的技術創(chuàng)新，推動關鍵設備的制造技術成熟進化，如火車頭一般牽引著整個產(chǎn)業(yè)鏈不斷向前。
“目前，世界上有且只有中國成功建設了交、直流特高壓電網(wǎng)并投入商業(yè)運行?！遍L高電新副總工程師鄧文華告訴記者，“以前，我們做高壓/超高壓開關，尚可以跟隨國外技術水平，然而到了特高壓領域，全世界都沒有先例，我們只能摸著石頭過河。”
開關是電路中的必需部件，大眾熟悉的家庭場景中，應對220V電壓的開關尺寸往往只有拇指大小。然而在特高壓環(huán)境中，開關的尺寸會上萬倍地放大。在長高電新廠區(qū)，記者看到，兩個二十多米由特制絕緣體支撐的鋼鐵巨塔拔地而起，巨塔的頂端各有一個直徑約四米的大鋁球相對而立，隨著開關主觸頭以毫米級的精準度將兩個鋁球鏈接在一起，巨大的能量流過電網(wǎng)，上千公里外的整座城市都會被瞬間點亮。
“特高壓環(huán)境會帶來許多普通環(huán)境下想象不到的困難?！编囄娜A告訴記者。以發(fā)揮均勻電場作用的兩個鋁球為例，球體的弧度需要專門研發(fā)。均勻擴散的電場就像是在水中慢慢蕩漾開去的波紋，逐步有序地向遠處散開，然而如果鋁球尺寸及弧度計算錯誤，局部過高的電場會瞬間化為“巨浪”，將開關外部的絕緣介質(zhì)擊穿，引發(fā)短路故障。
電場只是特高壓環(huán)境開關開發(fā)技術難點之一，特高壓環(huán)境下的絕緣體設計、超大容量負荷的發(fā)熱控制，大結(jié)構(gòu)尺寸下運動平穩(wěn)性控制……一系列難題均需要克服解決?！斑@些困難是世界性的，僅有中國少數(shù)幾個廠家能夠攻克，我們的技術參數(shù)也引領了相關領域的發(fā)展?！编囄娜A說。
±1100kV換流變壓器、1100kV并聯(lián)電抗器、海上風電專用塔筒變壓器、特高壓柔性直流換流閥……衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群在特高壓領域累計創(chuàng)造了數(shù)十項世界第一和上百項全國第一。
這背后，是集群企業(yè)整體保持高研發(fā)強度。集群里，有9家國家單項冠軍企業(yè)和61家專精特新“小巨人”企業(yè)。在35個國家級創(chuàng)新平臺和161個省級平臺的支持下，衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群正在從中低端制造向“高端化”制造轉(zhuǎn)型。
向更“高”處攀登
無論研發(fā)還是制造，中國的特高壓輸變電裝備都已經(jīng)處于國際領先地位。下一步，衡長株潭特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群的目標是什么？
“創(chuàng)建世界級特高壓輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群！”湖南省工信廳去年編制的《衡長株潭輸變電裝備先進制造業(yè)集群培育提升三年行動方案（2024—2026）》明確提出這一目標，預期到2026年集群總營收2700億元，到2030年集群總營收突破4000億元。
龍頭企業(yè)們已經(jīng)忙碌起來，進一步加大研發(fā)力度。在黃躍宇看來，研發(fā)方向一方面是進一步提升裝備的安全可靠性，另一方面是進一步提高裝備的運行效能，助推中國特高壓向更“高”處攀登。在這個過程中，進一步加碼智能制造能力、加大原創(chuàng)技術開發(fā)能力是重要抓手。
鄧文華至今都記得十幾年前第一次參與特高壓產(chǎn)品設計時，用紙和筆開展工作的經(jīng)歷?！爱敃r為了計算開關的平衡性，光公式計算就做了好幾頁，將計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖紙又是好多本，花了大半年才把產(chǎn)品給做出來。而如今，產(chǎn)品尺寸越來越大、電壓等級越來越高，在三維設計軟件和有限元仿真分析軟件的擬合下，研發(fā)效率有了十幾倍的提升?！?/p>
在“寧電入湘”工程14臺高端換流變壓器的制造中，衡變公司的圖紙全部實現(xiàn)三維設計，通過數(shù)字仿真驗證技術模擬了上千種方案，優(yōu)化線圈結(jié)構(gòu)，摸索出導線焊接最合適的工藝參數(shù)，把±800千伏換流變焊點從450個壓縮到42個，但焊點操作的可靠性卻提升了10倍。在王群偉看來，這不僅是技術的勝利，更是中國高端裝備從“能用”到“極致”的縮影。
在金杯電工，千方百計地降低損耗、提升運行效能是當下的研發(fā)重點之一，公司瞄準了材料升級。變壓器的損耗主要來自線圈和鐵芯，目前公司自主研發(fā)的“超薄漆膜”技術已經(jīng)在非特高壓變壓器上應用?！袄@組線絕緣層的潛力還有很多可以挖掘，我們期待與上游原材料供應商建立深度協(xié)同機制，通過聯(lián)合技術攻關等方式突破絕緣材料技術瓶頸。”
而在政策賦能端，湖南省工信廳相關人士介紹，在2025年省工信廳規(guī)劃了“四項”重點工作，提高發(fā)展質(zhì)量與加速出海是兩大重點方向之一。
以高標準促進高質(zhì)量發(fā)展：圍繞新工藝和新產(chǎn)品開發(fā)，湖南省工信廳將鼓勵、指導和幫助集群企業(yè)，特別是中小企業(yè)提升標準質(zhì)量水平，共計劃參與制修訂200個國家和地方標準。以龍頭企業(yè)引領出海：借助和發(fā)揮龍頭企業(yè)海外市場引領作用，合作在“一帶一路”共建國家建立100個營銷機構(gòu)或辦事處，進而促進集群400家企業(yè)產(chǎn)品遠銷海外。
“輸變電裝備產(chǎn)業(yè)集群是實現(xiàn)‘雙碳’目標和保障能源安全的關鍵支撐，也是我國建設制造強國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)?！焙庾児径麻L種衍民表示。展望未來幾年，列入計劃的特高壓有“十六交十二直”，“十五五”期間我國特高壓工程投資將保持高強度。
在新的挑戰(zhàn)與機遇面前，種衍民建議，通過完善頂層設計、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、發(fā)揮龍頭企業(yè)引領作用以及加強市場監(jiān)管等措施，提升產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈穩(wěn)定性和競爭力，推動集群高端化、智能化、綠色化發(fā)展，以打造世界一流的產(chǎn)業(yè)集群，為我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供重要支撐，助力中國經(jīng)濟在全球產(chǎn)業(yè)鏈中邁向更高水平。
