《中华英才》:刘泽洪|为全球能源转型贡献“中国方案”

著名高电压工程技术与装备专家,全球能源互联网发展合作组织驻会副主席,国家电网有限公司原副总经理、党组成员

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刘泽洪

高电压工程技术与装备专家,国家电网有限公司原副总经理、党组成员,全球能源互联网发展合作组织驻会副主席。曾先后历任国家电网公司特高压部副主任、直流建设部主任、总经理助理。

电力是经济发展的命脉、民生保障的基础。新中国成立之初,全国电力装机容量仅有185万千瓦,“拉闸限电”一度成为制约我国经济发展的主要瓶颈之一。经过几代电力人的不懈努力,到今年4月底我国装机容量已超30亿千瓦,连续多年位列世界第一,我国已成为当之无愧的电力强国。

在我国电力工业实现跨越发展的进程中,有这样一位见证者、开拓者与引领者,作为恢复高考后的第一届大学生,他用一腔激情响应国家召唤,凭借血脉中“吃得苦、霸得蛮”的精神,主持建成世界首个±1100kV特高压直流示范工程,主持研发±800kV换流变等“卡脖子”设备,为我国电网技术、装备和工程步入世界前列,实现电力行业科技高水平自立自强作出了杰出贡献。

当前,全球能源绿色转型的鸿篇正在全面展开,他又以崭新的角色跻身国际能源舞台,为推动世界能源转型与可持续发展提供了“中国方案”。他就是国家电网有限公司原副总经理、党组成员,全球能源互联网发展合作组织驻会副主席刘泽洪。

勇闯无人区,

推动高水平能源科技自立自强

打开中国地图,不难发现,受历史发展因素及地理因素影响,中国能源资源禀赋与消费需求逆向分布特征明显,80%的能源资源分布在西部和北部地区,而70%的能源消费需求集中在东中部地区。过往数十年,我国电力发展以就地平衡为主,由此导致煤电运紧张、季节性缺电、清洁能源开发受限等问题高发频发,“就地平衡”的电力发展方式已经难以为继。发展容量更大、距离更远、损耗更低的先进输电技术,打造“西电东送、北电南供”的能源运输“主动脉”,实现能源从就地平衡到大范围配置的转变,是破解我国能源资源空间制约的根本出路。

根据电工原理,输电功率与电压的平方成正比,输电损耗与电压的平方成反比,当电网输电容量和输电距离超过现有电压等级能力范围的时候,就需要提高到一个更高的电压等级。然而,输电电压每提高一个等级,都面临着巨大的技术挑战。面对挑战,刘泽洪的底气与信心源于发自内心深处的热爱以及日复一日的坚守。早在中国电力科学院攻读硕士期间,刘泽洪就作为中国最早一批科研人员,开始了高压直流研究工作。上世纪80年代末,刘泽洪作为访问学者前往加拿大访学,近距离地了解西方先进的直流输电技术与体系,深刻认识到了高压直流技术的重要性,也意识到了中国在这一领域的落后。回国以后,他作为团队最年轻的专家,投入了天生桥、三峡水电外送等我国第一批直流输电工程的研发和建设,在学习吸收消化国外先进技术经验中,我国的高压直流输电理论、技术、装备水平取得了长足进步,刘泽洪也逐渐成长为业内有名的专家。

2004年底,当国家电网公司提出发展特高压电网战略构想的时候,时任国家电网公司特高压部副主任的刘泽洪,已成为±800kV直流输电技术研发的核心成员。面对世界输电领域的“无人区”,刘泽洪组织科研机构、高校、制造企业、建设单位等开展了特高压技术研发、设备研制、系统设计、试验验证、工程建设和调试运行等工作,终于破解了过电压与绝缘配合、电磁环境控制、特高电压特大电流直流设备研发等世界级难题。2010年,他作为技术负责人主持建设的向家坝—上海±800kV特高压直流工程正式投产。这是我国自主研发、自主设计和自主建设的世界上首批特高压直流输电工程,被国际大电网会议组织称为“世界电力工业发展史上的重要里程碑”。

随着我国能源开发重心不断地西移北移,“西电东送”输电距离延伸至3000千米以上,已超出了±800kV直流技术的最优输送距离。刘泽洪作为研发带头人,牵头开展更高电压等级研究,在国家咨询中担任技术组长,推荐±1100kV方案并获采纳。历经十余年技术攻关,在堆积成山的研究资料、计算草稿和试验记录中,团队突破了±1100kV直流一系列基础理论与关键技术难题。2019年,刘泽洪主持建成了世界首个±1100kV直流输电工程——准东—华东(皖南)特高压直流工程,输送容量提升至1200万千瓦,经济输电距离提升至3000~5000公里,每千公里输电损耗降至约1.5%,与向家坝—上海工程相比,电压、容量和距离分别提升了38%、88%和74%,且输电成本和损耗率更优。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程,单个工程输电量即可满足安徽省四分之一的用电需求,是当之无愧的超级工程,先后荣获国家优质工程金奖、建国70周年“经典工程”等荣誉称号。

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±1100千伏特高压直流工程古泉换流站

然而,光荣的背后也有隐忧。刘泽洪回忆称,“过去,我国高压直流技术长期受制于人。后来,我们突破了特高压直流技术,建成了一批世界级工程,但一些核心设备还需要从国外引进,外方企业依仗技术优势漫天要价。‘卡脖子’的经历让我深刻明白一个道理:电网核心技术一定要掌握在自己手里。”他带领团队投身于我国重大电工装备制造的核心技术攻关,实现了±800kV特高压换流变压器、1100kV交流滤波器频繁投切断路器、±1100kV直流穿墙套管等一批重大设备自主研制。以±800kV特高压换流变压器为例,这是特高压直流输电难度最大、价值最高的核心装备,也是实现完全国产化的最后一块“硬骨头”,仅瑞典、德国少数企业掌握核心技术。刘泽洪提出了国产换流变的技术路线、设计准则和试验标准,解决了设计参数与系统功能、制造条件和运输限界的综合最优化难题,通过产学研用结合,最终制成高质量产品并成功示范应用,打破了国外企业长期垄断的局面,迫使外方大幅降价,国内单个工程节支约3.8亿元。随后,还出口至巴西等国,成为中国在高端制造领域的一张闪亮“名片”。

砥砺初心使命,铸造大国重器,这是刘泽洪工作经历的真实写照。2017年,凭借“特高压±800kV直流输电工程”荣获国家科学技术进步奖特等奖项;同年,由于“接入大电网的超大容量特高压直流输电技术研发领导力和开创性工作”,刘泽洪荣获世界高压直流输电领域最高荣誉——国际电气与电子工程师学会乌拉姆奖,这是中国专家首次获得这一奖项;2022年5月,第十四届光华工程科技奖揭晓,刘泽洪榜上有名,这是对他30年来在高压输电技术研究、关键设备研制和重大工程建设等方面突出贡献的肯定。

厚积而薄发,

探索全球能源转型的“中国方案”

2015年9月,中国国家主席习近平在联合国发展峰会提出“探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”的中国倡议,为推动世界能源转型和人类可持续发展指明了方向。什么是全球能源互联网?刘泽洪介绍,“全球能源互联网是清洁主导、电为中心、互联互通、多能协同、智慧高效的新型能源体系,将推动能源生产清洁化、消费电气化、配置广域化,深刻改变能源发展格局。”

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刘泽洪在施工现场与钱七虎院士交流

为团结各方共同推动这一宏伟倡议,全球能源互联网发展合作组织于2016年3月成立,这是中国发起成立的首个能源领域国际组织。2022年9月,刘泽洪当选合作组织第二届驻会副主席,他坚持自主创新和国际合作“两条腿”走路,加快推动清洁能源、新型电气化和新型电力系统发展,持续开展相关领域重大理论、战略、技术、规划、标准研究,同时充分发挥国际组织平台优势,不断加强国际合作与交流,拓展合作平台和全球工作网络。

随着我国“双碳”目标的提出,电力行业面临新的机遇和挑战。如何统筹好低碳转型和能源安全,刘泽洪长期以来对这一重大问题开展深入思考。到合作组织伊始,他就带领研究团队,对我国清洁能源资源、电力发展需求、技术发展趋势等进行了系统研究,提出了构建我国能源互联网的总体思路。一方面,构建多能互补、跨区协同的送端系统,加快我国西部、北部水电、风电、太阳能发电等清洁能源与煤电、氢能协同开发。另一方面,构建坚强可靠、灵活智能的受端系统,在东中部加快构建特高压骨干网架,积极应用数智化技术,加速终端用能领域新型电气化进程。在送、受端系统之间,依托特高压直流构建横贯东西、纵贯南北的“电力高速公路网络”,保障西部、北部清洁能源基地大规模外送。“发挥我国特高压、智能电网、清洁能源等领域技术和产能优势,加快建设中国能源互联网,不仅能够推动我国能源平稳转型,提升能源安全韧性,还将创造经济、社会、环境等领域巨大综合效益。”

刘泽洪认为,用好西部风光水资源是我国新型能源体系建设的重中之重,然而风光新能源发电“靠天吃饭”,出力具有明显的随机性、间歇性和波动性,大规模开发需要足够的调节能力支持,才能实现电力的稳定可靠供应。结合我国西部从南向北的调水需求,他创造性提出了新型抽水蓄能的理念。所谓新型抽水蓄能,是指以新能源为动力,利用抽蓄机组将水从低位河道提到高位水库蓄能,再通过引水设施实现跨流域转移,最后利用高差将水体势能转化为电能,一体化实现提水、蓄水、引水和发电。他的研究团队利用水文数据、卫星影像和数字高程模型,初步设计了西部调水工程新方案,以西南“五江一河”为起点,新疆和田为终点,年调水量400亿立方米,惠及黄河流域、河西走廊和新疆等地。刘泽洪表示,“基于新型抽蓄的西部调水工程可为电力系统提供超过8亿千瓦的灵活调节能力,满足15~20亿千瓦新能源调节补偿需求,保障我国水资源、能源、粮食安全。”对于缺水地区,考虑煤电作为我国主要支撑性电源的客观现实,他提出了以电—氢—碳耦合方式协同推进新能源大规模开发与煤电绿色转型的全新思路,即以新能源为主要能量来源,以水、空气和煤电排放的二氧化碳等为原料实现电、氢、氨、醇联产,最终实现能源系统净零排放。新能源大发时,利用柔性电解水制氢技术消纳尖峰电力制取绿氢,并进一步合成氨或与煤电排放的二氧化碳合成甲醇;新能源不足时,以掺氨煤电、氢发电等作为支撑,满足供电需求;煤电排放的二氧化碳作为合成甲醇等化工产品的原料,通过电解水所获氧气进行富氧燃烧以降低碳捕集成本。这一设想以高票当选为中国科协2024年十大前沿科学问题,受到了社会各界的广泛关注。

构建全球能源互联网是我国发起的能源领域前所未有的全球合作。就任驻会副主席以来,刘泽洪积极向世界传播“中国声音”,分享“中国方案”。欧洲是全球能源转型的先行者,也是中国应对全球气候变化的重要合作伙伴。2023年6月,刘泽洪率团赴德国、比利时、奥地利访问交流,与联合国工业发展组织、国际可再生能源署、欧洲电力工业联盟等机构举行会谈和专题研讨,传播和交流全球能源互联网理念的同时,巩固和拓展了合作组织的“朋友圈”。亚太地区在全球能源转型和碳减排中发挥着核心作用。2023年10月,他率团出访印尼、新加坡、泰国,出席第三届联合国亚太能源论坛。在面向亚洲各国能源部长的发言中,刘泽洪指出,“亚太区域各国水风光等清洁能源资源分布不均衡,存在明显的时空互补特性,需要通过构建亚太能源互联网,实现清洁能源大规模开发、大范围优化配置和高效利用。当前以特高压为代表的电网互联技术已经成熟,大范围电力互联在中国获得成功实践,为亚太能源互联网建设提供了经验和借鉴。”这一方案,得到了联合国亚太经社委、东盟秘书处、印尼能矿部等机构的高度认同。

“交得其道,千里同好。”在刘泽洪等电力人的积极奔走下,全球能源互联网已连续6年纳入联合国可持续发展高级别政治论坛政策建议,以及“一带一路”建设、中阿合作、中非合作等工作框架;合作组织与联合国及其分支机构、非盟、阿盟、东盟、欧盟等国际组织,五大洲100多个国家的政府、企业、机构、高校等建立密切合作关系,签署数十项合作协议和备忘录……

高质量发展的征程中,刘泽洪数十年如一日坚持自主创新,践行“科技强国”,终至缔造“大国重器”。百年未有之大变局下,他秉持“人类命运共同体”理念,持之以恒推动“中国倡议”成为全球行动,为促进世界能源转型贡献智慧和力量。

 来源:《中华英才》半月刊2024年第17期