證券時報網
孫憲超
2025-05-07 19:55
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業鏈。
在這條產業鏈中，衡長株潭特高壓輸變電裝備產業集群是耀眼的明珠之一，產業集群在實踐摸索中不斷研發創新，協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
一條蜿蜒1634千米的長龍，從寧夏回族自治區中衛市出發，途經甘肅省、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定動力。
“高端換流變壓器的精密程度如心臟一般精細。”衡變公司設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，多層絕緣結構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，代表著領先行業的技術水準和制造過程管控對產品全生命周期、質量一致性的‘缺陷零容忍’。”王群偉表示。
對“缺陷零容忍”的態度，是特高壓輸變電產業鏈企業一致的信條。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、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。”金杯電工董秘黃躍宇告訴記者，“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節都要有嚴格的工藝要求和管控措施。”
“然而這一切都是值得的，在產業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，金杯電工未來發展也將直接受益于這一工程。”黃躍宇說。
做原創性研發
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業集群不斷攻堅克難，與我國的特高壓建設一同，經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出品的裝備，目前集群年總產值超2200億元。
湖南省工信廳相關人士告訴記者，2024年集群實現總產值占全國比重超25%，其中特高壓變壓器、電抗器市場占有率已連續10年全球第一。2024年，衡長株潭特高壓輸變電裝備產業集群正式獲批國家級先進制造業產業集群，成為國內唯一入選的特高壓輸變電裝備產業集群。
目前衡長株潭特高壓輸變電裝備產業集群內集聚了715家規模企業，已形成覆蓋關鍵原材料、特高壓輸變電裝備、配電裝備、電力工程服務等環節的全產業體系。
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業集群”的核心支點，裝備企業們普遍以研發為導向，通過不斷的技術創新，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業鏈不斷向前。
“目前，世界上有且只有中國成功建設了交、直流特高壓電網并投入商業運行。”長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。然而在特高壓環境中，開關的尺寸會上萬倍地放大。在長高電新廠區，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，上千公里外的整座城市都會被瞬間點亮。
“特高壓環境會帶來許多普通環境下想象不到的困難。”鄧文華告訴記者。以發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。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擊穿，引發短路故障。
電場只是特高壓環境開關開發技術難點之一，特高壓環境下的絕緣體設計、超大容量負荷的發熱控制，大結構尺寸下運動平穩性控制……一系列難題均需要克服解決。“這些困難是世界性的，僅有中國少數幾個廠家能夠攻克，我們的技術參數也引領了相關領域的發展。”鄧文華說。
±1100kV換流變壓器、1100kV并聯電抗器、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業集群在特高壓領域累計創造了數十項世界第一和上百項全國第一。
這背后，是集群企業整體保持高研發強度。集群里，有9家國家單項冠軍企業和61家專精特新“小巨人”企業。在35個國家級創新平臺和161個省級平臺的支持下，衡長株潭特高壓輸變電裝備產業集群正在從中低端制造向“高端化”制造轉型。
向更“高”處攀登
無論研發還是制造，中國的特高壓輸變電裝備都已經處于國際領先地位。下一步，衡長株潭特高壓輸變電裝備產業集群的目標是什么？
“創建世界級特高壓輸變電裝備產業集群！”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。
龍頭企業們已經忙碌起來，進一步加大研發力度。在黃躍宇看來，研發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、加大原創技術開發能力是重要抓手。
鄧文華至今都記得十幾年前第一次參與特高壓產品設計時，用紙和筆開展工作的經歷。“當時為了計算開關的平衡性，光公式計算就做了好幾頁，將計算結果轉化為圖紙又是好多本，花了大半年才把產品給做出來。而如今，產品尺寸越來越大、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，研發效率有了十幾倍的提升。”
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三維設計，通過數字仿真驗證技術模擬了上千種方案，優化線圈結構，摸索出導線焊接最合適的工藝參數，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，目前公司自主研發的“超薄漆膜”技術已經在非特高壓變壓器上應用。“繞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同機制，通過聯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年省工信廳規劃了“四項”重點工作，提高發展質量與加速出海是兩大重點方向之一。
以高標準促進高質量發展：圍繞新工藝和新產品開發，湖南省工信廳將鼓勵、指導和幫助集群企業，特別是中小企業提升標準質量水平，共計劃參與制修訂200個國家和地方標準。以龍頭企業引領出海：借助和發揮龍頭企業海外市場引領作用，合作在“一帶一路”共建國家建立100個營銷機構或辦事處，進而促進集群400家企業產品遠銷海外。
“輸變電裝備產業集群是實現‘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勢產業。”衡變公司董事長種衍民表示。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。
在新的挑戰與機遇面前，種衍民建議，通過完善頂層設計、優化產業布局、發揮龍頭企業引領作用以及加強市場監管等措施，提升產業鏈、供應鏈穩定性和競爭力，推動集群高端化、智能化、綠色化發展，以打造世界一流的產業集群，為我國制造業高質量發展提供重要支撐，助力中國經濟在全球產業鏈中邁向更高水平。
