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中国科技创新人才
李立浧:中国“直流输电第一人”
作者:高荣伟 时间:2018-04-19 15:40 来源:《中国科技人才》杂志

1月8日,国家科学技术奖励大会在北京人民
大会堂举行,中国工程院院士、南方电网公司专家
委员会主任委员李立浧作为第一完成人研究的“特高压±800kV直流输电工程”项目,荣获2017年度国家科技进步奖特等奖。

据了解,作为著名的直流输电专家,李立浧带领团队研究的特高压±800kV直流输电技术,是解决我国能源与电力负荷逆向分布问题、实施国家“西电东送”战略的核心技术。与此同时,该项技术为全球能源互联提供了中国方案。

李立浧,对于不少人来说,是一个陌生的名字。“50年来,一直从事电力工作的他,是如何一步步登上电力科学高峰的?”不少人在问。


从清华走出的电网专家

李立浧,1941年出生于江苏省建湖县上冈镇,1955年进入盐城中学读书。回想起当初的情景,李立浧
笑言,“那个时候人小,衣服都不会洗,常是二哥来帮忙洗。” 6年的中学生活,李立浧对母校感情很深,“盐中有很好的老师,很好的环境。”

读高中的时候,李立浧所在的班是当年教育改革的试点班,也即是要用两年时间学完高中3年课程。两年后,本可以参加高考,然而,李立浧一心想读
清华,于是老师建议他再读一年,“把握大些”。果然,1961年李立浧参加高考,顺利考入了清华电机系,“数学考了满分”。作为老家建湖冈东公社第一个考上清华的学生,李立浧在家乡引起巨大的轰动。

1968年7月,李立浧走出学习和生活了7年的清华大学校园,怀着“服从国家安排,到祖国最需要的地方去”的豪情,他踏上去兰州的列车,开始了16年的西北之旅。

李立浧被分配到水利电力部西北电力建设局送变电工程公司工作。当他离开这片土地的时候,这里留给他的记忆,不仅仅是艰苦的条件,更有精神、技术和体魄的磨炼。白天,他与队友们风里来雨里去,常年奔波在大西北茫茫的高原上;夜晚,他坐在煤油灯下看书,厚厚的电力专著,陪他渡过了无数个不眠之夜。他的近视度数渐渐达到了2000度,但这更促使他努力投身电力这一给人带来无限光明的事业之中去。

“有一次330kV的施工,是我国第一次双分裂导线施工,由于缺乏相关知识,一个月都没能架成一档线。”此情此景,令李立浧下决心利用所学知识,解决施工中碰到的难题。他想到了材料力学柔索理论中的悬链线方程。经过反复计算,李立浧终于找到了最佳答案。李立浧的巧妙设计,极大提高了工作效率,5天就架好一档线。

后来,他逐步负责起公司的技术工作,成为公司的总工程师、副总经理,带领送变电公司参加我国第一个交流500kV输变电工程建设的全国大会战,取得了骄人的成绩。其后,李立浧又被调到武汉筹备建设我国第一个±500kV直流输电工程——葛洲坝—上海直流输电工程。湖北工作8年后,他又来到珠江边的广州,筹备建设我国第二个±500kV直流输电工程——天生桥—广东直流输电工程。

“我的电力生涯,就是从黄河流域到长江流域,再转战珠江流域”。多年后,李立浧自豪地说。

长期的工程实践中,李立浧不断攻克一个又一个难关、填补一项又一项空白。虽然电网建设中不乏创新之举,但“葛-上”“天-广”等工程的直流设备技术规范均是聘请外国咨询公司编制,耗资数百万美元,李立浧一直对此心有不甘。他认为,中国直流输电工程的设备技术规范,应该由中国人自己编制,要自己想办法解决问题。

拿下“葛-上”“天-广”工程的直流设备技术规范编制难题,在他的心中涌动。经过多年努力,李立浧主持编制的 “贵-广”直流工程设备技术规范,不仅结束了请国外咨询公司编制技术规范的历史,而且为我国直流输电工程提供了技术范本。

李立浧是我国电网建设的参与者和见证者。半个世纪的科研和实践过程中,李立浧院士创造了中国电网建设的许多个“第一”:他先后参加和组织建设了我国第一条330kV交流输电工程、第一条500kV交流输电工程、第一条±500kV直流输电工程等。李立浧是我国直流输电工程主要开拓者之一。在中国电力工程界,李立浧被誉为中国“直流输电第一人”。

2007年的院士评审中,李立浧在480多名候选人中脱颖而出,成为我国电力企业10年来的第一位中国工程院院士。


参与世界首个特高压直流输电工程

我国幅员辽阔,能源资源总体来看比较丰富,但资源与电力负荷分布却极不均衡。负荷主要在长三角、珠三角等东部发达地区,而能源资源主要在西部和中部。本世纪初,随着金沙江下游向家坝、溪洛渡等巨型水电站的开发,近4000万千瓦水电需远距离高效输送至千里之外的东部发达地区。

摆在科学家面前的难题是:“西电东送”的输电距离由此前的1000公里延伸至2000公里及以上。数据显示,当输电距离大于800公里时,采用直流输电更加经济。如果采用原有的±500kV直流输电技术,每回输送300万千瓦电量,需要至少13回,且占地大、损耗高,极不经济。相比之下,我国在世界上首次提出大容量、低损耗的特高压±800kV直流输电技术,每回输送容量可达500万—1000万千瓦,输电距离超过2000公里,技术经济优势十分突出。

发展特高压直流输电技术成为必然选择。从±500千伏提高到±800千伏,电压等级提高1.6倍,国外没有做过,要不要上,成为争议的焦点之一。这个时候,“从技术到设备研发都遇到了不少质疑的声音。”

李立浧强调,该项技术创新性极强、难度极大。由于属世界首创,国内外没有经验可资借鉴,尤其是面临“特高压、大电流下的绝缘物理特性,电磁环境,设备研制,系统控制等四大挑战和难题。”以外绝缘技术为例,“目前在电网输电线路绝缘材质中,钢化玻璃、瓷质是主流材质,“而云-广特高压跨越滇、桂、粤3省,线路面临重污秽、高海拔、重覆冰等复杂环境,常规的绝缘材料无法满足特高压直流的安全运行要求”。

“不能因为国外没有,我们就不能搞、不敢搞。”李立浧说。为了突破材料瓶颈,他带领团队,结合自身数十年在直流工程建设运行的经验,提出以硅橡胶复合绝缘材料替代传统陶瓷绝缘材料的方案,并在短短半个月内拿出了试验样品,解决了特高压输电的外绝缘难题。

在李立浧的带动下,国家电网公司、南方电网公司联合科研、高校、设备制造等160多家单位、上万名科研人员协同攻关,攻克了设备研制、系统控制等一系列世界级难题。项目完成关键技术研究141项,创造了37项世界“第一”,在世界首次研发了13大类73种主要电气设备。“从引进到消化吸收,再到创新引领,中国在特高压领域已完全摆脱了西方的技术封锁,掌握了话语权。”李立浧表示。

据了解,特高压±800kV直流输电技术,是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的输电技术。


一张“中国创造”和“中国引领”的金色名片

在李立浧主持下,从2004年开始,特高压±800kV直流输电工程开始建设。

经过6年的努力,2010年,我国成功建成世界上首批技术领先的云南-广东、向家坝-上海特高压±800kV直流示范工程。投运7年多来,运行的稳定性和可靠性“甚至超过当初一切依赖进口的500kV输电线路”。

目前,特高压已经成为“中国创造”和“中国引领”的金色名片。特高压工程的投用不仅解决了国内的电力输送问题,更推动我国能源领域高新技术强势“走出去”。2014年和2015年,国家电网公司先后成功中标巴西美丽山一期、二期特高压±800kV直流输电工程,实现了中国技术、标准、装备、工程总承包和运行管理全产业链、全价值链输出。据悉,与我国能源分布相似,巴西地域辽阔,80%用电负荷集中在东南部发达地区,而发电资源则集中分布在北部亚马逊河流域,供需分布极不平衡。在李立浧看来,特高压直流输电为全球能源互联提供了中国方案。

作为连接我国能源基地与负荷中心的“电力动脉”,特高压±800kV直流输电工程,目前最大容量已经达到1000万千瓦级,一天24小时可以输送2.4亿度电,相当于1200辆100吨卡车送的煤,通过电网瞬时完成。据媒体描述:“来自甘肃的风电、太阳能发电等清洁能源,可瞬间送至湖南湘潭换流站,耗时仅0.008秒……”这是特高压±800kV直流输电技术最近成功应用于酒泉至湖南±800kV特高压直流输电工程时的
场景。

“这真是人类历史上最伟大的‘搬运’!”“这将极大解决我国东西能源资源分布不均的问题,其技术的提升,就如同从‘绿皮火车’提速至‘复兴号高铁’那样,大大提高了送电效率。”“从头到尾”全程参与项目研发、组织的国网公司副总经理刘泽洪这样形容。

国家电网公司董事长舒印彪指出:“没有特高压之前,我们都是哪里用电就在哪里建电厂,造成了煤电油运紧张:受巨量电煤所累,铁路车皮紧张;高速公路上超载大货车排成长龙,呈现独特的中国式汽车运煤现象。这一不经济,二不安全,三带来大量污染,东部地区环境承载力几至极限。”所以,能否变输煤为输电,用西部风电、水电、太阳能光伏等新能源,以及煤炭坑口高效集约开放,“打捆”输送到东中部,“是摆在我们能源人面前的重大战略
课题”。特高压变输煤为输电,有效解决能源大范围平衡问题。

鉴于李立浧团队取得的骄人业绩,2017年,国家科学技术进步奖特等奖授予“特高压±800kV直流输电工程”,以表彰这项工程技术对国家重大战略需求所做出的贡献。据了解,作为著名的直流输电专家,李立浧带领团队研究的特高压±800kV直流输电技术,是解决我国能源与电力负荷逆向分布问题、实施国家“西电东送”战略的核心技术。


成功秘诀:把从事的事做到极致

“刚参加工作时,我是从“一线”电力工地的工人、技术员做起的。做过输变电建设的送电工,还干过挖坑、立电杆、架线等基本作业。”虽然这些一线工作不涉及深奥的电力技术知识,但李立浧认真对待,在下工地的第一天就爬上电线杆开始作业。

“我向‘一线’工人学习,学到了很多实践经验,这些对我日后的工作都有很大帮助。”不管是负责某一项技术工作,还是担任总工程师,李立浧都非常仔细地把每一件事情做好。在一次演讲时,面对莘莘学子,李立浧动情地说,无论从事什么专业,“都要把本身的事做好,把从事的事做到极致就是专家”。

谈及成功的原因,李立浧院士谦逊地说,“主要归结为坚持的力量,工作几十年没有离开过主题。我相信,生活对于执著的人总是有丰厚的回报的。”由于李立浧的“坚持”,自参加工作以来,李立浧获得了无数的表彰与荣誉。

“李立浧院士为特高压的贡献,体现了我国电力工程技术人员追求科学和科技报国的精神。”舒印彪说。事实上,与特高压工程相关的项目并不是首次获得国家层面的殊荣,在此之前,李立浧早已荣誉等身,先后荣获部级科技进步奖5项,授权专利4项。由李立浧牵头的“高压直流输电工程成套设计自主化技术开发与工程实践”“恶劣环境中电气外绝缘放电特性及其在电网中的工程应用”先后获得过国家科技进步奖一、二等奖。

面对荣誉,年过7旬的李立浧心态平和。“对我而言,荣誉不重要。我只希望能在有生之年,尽可能为国家多做些事,为实现电力支持人民的美好生活、支持‘中国梦’的实现做出自己的贡献。”