不久前,世界上最大的一臺換流變壓器,成功運抵浙江紹興的上虞換流站。
這臺變壓器不一般。
它是甘肅—浙江±800千伏特高壓直流輸電工程(下稱“甘電入浙”)的核心設備,全名叫“750兆伏安柔性直流換流變壓器”,是“甘電入浙”工程的“超級能源心臟”。
為了把這顆395噸的“心臟”順利運到換電站現場,物流團隊足足準備了兩年,其間模擬過多次實操作業,14.6公里的運輸路程,經過多方協調配合,整整耗時3個小時才完成。
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為何浙江如此重視這顆“心臟”?
先說項目的背景。
“甘電入浙”工程是國家“西電東送”重點工程,也是世界首個柔性特高壓直流輸電工程。該工程起于甘肅武威,止于浙江紹興,中途穿越6個省區,全長達2370公里。建成后,每年可以向浙江省輸送電量超360億度電,占全省年用電量的5%。
很多人可能對這5%沒有概念,我舉個例子,紹興全市一年用電量大約是520億度,僅憑這一條線,就能覆蓋掉紹興近70%的用電需求。
浙江是典型的資源小省、用能大省,每年外來電占到全省用電需求的三分之一。
因此,無論是緩解夏季的用電高峰,還是應對AI發展浪潮下暴漲的電力需求,在產業端和民生端,“甘電入浙”都具有極為重要的戰略意義。
而制造這顆“超級心臟”的企業,來自“世界變壓器之都”常州,名字很低調,叫常州西電變壓器有限責任公司(下稱“西電常變”)。
讓我真正感到驚奇的,是這家企業堪稱“恐怖”的研發實力。
據說,去年年初西電常變才接到這一研發任務,時間緊、任務重,且在國際上沒有任何可參考的工程經驗,結果靠著企業埋頭猛干,去年12月,首臺750兆伏安柔性直流換流變壓器一次性通過全部出廠試驗,關鍵性能指標國際領先。
僅用不到一年時間,就造出了世界首臺,技術底蘊可想而知。
我很好奇,這是一家什么樣的 “神級”企業?又是如何一步一步啃下硬骨頭的?
01.
“三三起家”
在常州,談到西電常變,繞不開一個“三三起家”的故事。
西電常變的前身是1958年5月成立的常州變壓器廠(下稱“常變”),建廠之初,工廠的全部家當只有3臺陳舊的金加工設備,30多名職工和300元借來的流動資金,也是“三三”的由來。
彼時的廠房是十多間矮民房和400多平方米的蘆庫棚搭起來的主車間,工人們靠油布搭篷干活,把人行道當成“露天倉庫”。沒有行車,就手提肩扛;鋼板斷料,就用二十磅大錘硬鑿出來。
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▲蘆扉棚廠房 圖片來源常州檔案
就是在這樣艱苦的條件下,常變硬是用一年多時間,先后試制成功5600千伏安的中型變壓器和15000千伏安的大型變壓器,被業內稱為“蘆扉棚里飛出了金鳳凰”。
更令人意外的是,上世紀60到70年代,常變還跨界造過工礦電機車和軍用飛機。1963年,它制成了國內第一臺20噸工礦電機車;1970年,第一架“直六”飛機試飛成功。與此同時,變壓器的研發生產也沒落下。在1963年第四次全國變壓器質量評比中,常變的產品拿下了全國唯一的一等品。
進入80年代,常州變壓器廠重新聚焦主業,制定了大、中、小、特變壓器并舉的發展戰略,瞄準市場需求,建設大型廠房和試驗站。到80年代末,其110kV級變壓器在國內市場占有率一度超過30%。
進入90年代,市場環境變化劇烈,常變的發展開始變得曲折。1995年,常變與日本東芝合資成立東芝常州變壓器廠,由于經營不善,合資公司連續多年虧損,一度面臨被全盤收購的困境。
幾經周折后,2006年,西電集團將常變收歸麾下。同年7月,常州西電變壓器有限責任公司正式成立。
加入西電后,常變從技術、資金到市場全面“補血”。2006年產值8.1億元,2007年躍升至11.8億元,2008年再上臺階達到18億元,連續三年保持約50%的增長速度。西電還投資3.5億元,為常變建起了當時國內單體面積最大的變壓器制造廠房,并將其定位為南方巨型變壓器生產基地和出海口基地。
在技術層面,西電也為常變帶來了超高壓、特高壓的完整技術體系,迅速提升了其研發制造能力,使西電常變成為江蘇省內唯一一家能夠同時生產1000kV變壓器和±1100kV換流變壓器的企業。
此后的十幾年里,西電常變幾乎參與了國內所有里程碑式的特高壓工程。
比如被稱為“四最”工程的“昌吉—古泉”±1100kV直流項目,它是世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術水平最先進的工程。
在這一項目中,西電常變承擔了8臺高端換流變壓器的生產和試驗任務。從500kV到±1100kV,短短十年間走完了國內外同行通常需要50年才能實現的技術躍升。
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截至去年底,西電常變已經先后為我國“西電東送”“北電南送”等20多條輸電通道,提供了數百臺高端交直流變壓器。
從“三三起家”到站上變壓器產業的塔尖,這條路,西電常變走了六十多年。
如今,西電常變擁有全系列輸變電設備的規模化生產能力,產品覆蓋全國30多個省區市,遠銷40多個國家和地區,它不僅是常州乃至長三角輸變電領域的龍頭企業,也是常州“世界變壓器之都”這張名片背后,最硬核的實力支撐。
02.
攻克柔性直流難題
“甘電入浙”工程的特殊性在于,它是世界上第一個在送、受兩端都采用柔性直流輸電的特高壓工程。
抓住一個關鍵詞,柔性直流。
常規的直流輸電就像一根硬水管,水壓穩定時運輸流暢,但一旦水源忽大忽小,不斷沖擊管壁,整條水管就容易出問題。
新能源發電恰恰存在這種情況。在工程上游的甘肅,由于天氣等諸多因素,風力和光伏發電量每天都有波動,有時候甚至波動劇烈。柔性直流則相當于在水管上加裝了一個智能閥門和水泵,可以主動調節電壓和頻率,哪怕送端的新能源一天之內波動很多次,也能平穩輸電。
在甘電入浙工程中,每年輸送的新能源電量占比接近六成,對柔性的需求前所未有。因此,工程首次嘗試在送、受兩端都采用柔性直流,同時也對換流變壓器提出了極其嚴苛的技術要求。
西電常變接到的任務,是把單臺柔性換流變壓器的容量做到750兆伏安。這是一個極致的大容量。在此之前,全球同類產品的最大容量在566兆伏安,750兆伏安相當于提升了近三分之一。
為什么要做這么大?
西電常變工程師的解釋是,容量翻倍后,換流站所需的設備數量可以從28臺減少到14臺,工程造價節省超過6000萬元,占地面積也能大幅壓縮。
對于土地資源緊張的浙江來說,這一點尤為關鍵。
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但“大”的同時,也帶來了不少技術難題。
比如漏磁控制和溫升管理問題。由于設備容量大幅提升,發熱量和電磁力也都大幅增加,一旦管控不到位,局部會瞬間產生高溫,直接擊穿核心結構,后果不堪設想。
時間緊迫,西電常變的研發團隊沒有硬試硬闖,而是把大量工作搬到了“虛擬實驗室”。他們用多物理場仿真技術,對設備內部的電、磁、熱等因素反復模擬測試,相當于在電腦里先“造”出一臺虛擬的變壓器,一點點優化參數、調整結構。 團隊創新采用全量化漏磁控制策略,優化繞組布局和鐵芯配比,把漏磁損耗大幅降低。同時通過光纖測溫技術實時監測溫度,確保設備滿負荷運行時,核心部件溫度始終穩定在安全范圍,徹底解決了這一技術痛點。此外,面對高頻諧波、直流偏磁等諸多技術問題,研發團隊扎根車間和實驗室,反復開展工況仿真和模型驗證。
最終,首臺設備一次性通過所有出廠試驗,關鍵性能指標直接達到國際領先水平。在不到一年時間,完成了別人幾年甚至十幾年才能完成的研發任務。
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而這場攻堅的意義,遠不止造出世界首臺那么簡單。
在換流變壓器背后,西電常變還推動了整個特高壓核心零部件的國產化突圍。
過去,特高壓工程的核心零部件,尤其是被稱為“變壓器大腦”的IGBT模塊、換流閥核心的直流支撐電容,長期依賴進口,成本是國內的兩倍。
這次“甘電入浙”工程,西電常變主動牽頭,聯動國內企業共同攻關。針對柔性特高壓的運行特點,專門研發出5000安級IGBT及換流閥,還創新性地取消了傳統換流變壓器的調壓切換開關,依靠IGBT的“電子化”調壓來替代。這是全球范圍內的首次嘗試,大幅提升了設備的可靠性。
更難得的是,以往國產零部件很難獲得國家級工程的實踐驗證機會,而這次借著“甘電入浙”的需求,不僅讓國產零部件的性能對標海外一線水平,還大幅降低了工程成本,縮短了供貨周期,打通了整個特高壓柔性直流產業鏈的國產化壁壘。
從設計、制造、運維到升級,中國已經具備了完整的自主創新能力和產業競爭力,在柔直特高壓全鏈條上擁有了真正的話語權。
03.
從追趕到領跑
西電常變背后,站著一座“世界變壓器之都”——常州。
最近幾年,常州“新能源之都”的名頭越來越響,但很少有人知道,常州還是全國數一數二的特高壓輸變電設備制造基地,擁有從高低壓變壓器、大容量電纜到高低壓電力開關等產品的完整產業鏈。全市輸變電設備制造企業超過600家。
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來看一組數據。
去年一季度,常州新型電力裝備集群產值同比增長10.45%。2024年,集群規上企業282家,完成規上工業產值1018.4億元。全市變壓器產量約2.89億千伏安,約占全國變壓器容量的13%;電纜產量約374.3萬千米,約占全國電纜產量的6%。 今年前兩個月,常州變壓器出口迎來開門紅,出口額超6.5億元,同比增長超70%。
在西電常變周圍,聚集著一批行業領軍企業,各有所長:
博瑞電力,直流輸電換流閥市場占有率國內第一、全球第三,攻克了高電壓絕緣與電場控制等關鍵核心技術難題,世界首創的特高壓換流閥被世界級直流輸電工程采用。
上上電纜,全國絕緣線纜規模最大的企業,三代核電殼內電纜填補了世界核級電纜領域空白。
華鵬變壓器,產品電壓等級實現0.4kV—850kV全品種覆蓋,占全球電力變壓器市場品種的85%以上,110kV級電力變壓器全球銷量最多、新能源用變壓器出口量居全球首位。
在這些龍頭企業的帶動下,常州涌現出大量上下游配套企業,全產業鏈中本土供應商占比已達80%,培育出單項冠軍5家、國家級專精特新“小巨人”企業14家、省級專精特新中小企業63家。
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而把視角再拉大一點,常州的背后,站著的是崛起的中國特高壓產業。
本世紀之初,特高壓輸電還是美國、日本等發達國家的優勢產業,核心技術專利和關鍵設備幾乎全被海外的巨頭公司壟斷。如今經過二十多年的埋頭追趕,中國已經形成了特高壓產業鏈的完整閉環。
截至2025年底,我國已累計建成特高壓工程42項,華東、華北、華中、西南地區的特高壓交流骨干網架基本形成,織成了一張覆蓋全國主要負荷中心的“電力高速公路”,讓西部的清潔能源能順暢送到各地,解決了過去“電不夠用、電送不遠”的難題,也為發展AI等新興產業打下了極好的基礎。
回到甘電入浙工程。這條2370公里長的輸電大動脈投運后,每年可替代燃煤640萬噸,減少二氧化碳排放1700萬噸。
而西電常變造的這顆“超級能源心臟”,作為甘電入浙”工程的核心設備之一,背后是常州一座城市輸變電產業幾十年的深厚積淀,也是中國特高壓裝備從追趕到領跑的縮影。
參考資料來源:
常州檔案: 城事·檔案柜 | 西電常變:從“三三起家”到國內變壓器“頂流”浙江日報:甘電入浙特高壓,裝入一顆“超級心臟”部分參考資料來源常州發布、常州日報、浙江日報等媒體報道
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