9月23日，在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办，冶金工业经济发展研究中心、中国金属材料流通协会指导，上海靖升金属材料有限公司，山西晋钢智造科技实业有限公司特邀支持的2024SMM热镀锌产业大会&钢铁板材产业大会——主论坛上，中国电力企业联合会科技服务中心首席专家徐德录分享了特高压工程建设与铁塔用钢发展。
一、特高压工程建设和铁塔用钢
输配电电压等级
我国输配电电压等级(kV)：10、35、66、110、220、330、500、750、±800、1000、±1100等。
1972年6月，第一条330kV交流线路诞生；》1981年12月，第一条500kV交流线路投运；
1989年，首条超高压、大容量、远距离士500kV直流工程投运，实现了华中、华东电网联网；
2005年9月，750兰州东-官亭交流线路投运；
2009年1月7月，1000kV晋东南-南阳-荆门交流特高压示范工程投运为标志，中国电网进入了特高压时代。
特高压--国家战略决策
特高压是世界技术水平最先进的输电工程。发展特高压输电是国家从能源和电力发展全局作出的重大战略决策和部署。十几年来，国家电网和南方电网全面推进特高压科研攻关和工程建设
，掌握和发展了特高压输电核心技术，占领了世界电网发展制高点，实现了“中国引领”和“中国制造”。
实现水电基地(四川及雅鲁藏布江上下游)、风光基地(西北)、煤电基地(内蒙)的西电东送、北电南送，大力发展海上风电，依靠特高压+柔直技术，解决弃风弃光问题。
特高压工程建设的经济、社会和环境效益显著。
截止目前，在建在运特高压线路48条，5万多公里
投运特高压线路
其从交流特高压、直流特高压通道、十四五规划的特高压线路等进行了详细地阐述。
'十四五”电网规划
“十四五”期间，国网规划投资约2.23万亿元；南网规划投资约6700亿元，推进电网转型升级，加快数字电网和现代化电网建设进程，推动以新能源为主体的新型电力系统构建。两大电网规划投资累计将超过2.9万亿元，如果算上两大巨头之外的部分地区电网公司，“十四五”期间全国电网总投资超3.2万亿元，明显高于“十三五”期间的2.57万亿元和“十二五”期间的2万亿元。
输电铁塔用钢
十二五”以来，输电铁塔全口径年用钢量800-1000万吨其中特高压工程用钢：直流约220吨/公里，交流约400吨/公里。
特高压建设极大推动了铁塔用钢的技术进步：结构优化(钢管塔)；钢材规格(30#大角钢)；钢材质量等级(低温地区用C级钢、D级钢等)和强度等级(O420、0460高强钢)提高。高强钢、钢管塔、大规格角钢因更好的技术经济性(铁塔用钢量减少5-6%)而得到应用。
下一步，规模化应用耐候钢、复合材料杆塔等新材料是必然发展趋势。
输电铁塔设计和制造技术创新
铁塔设计和制造技术创新和科技攻关，实现了高强钢、大规格角钢、钢管塔等新材料的规模化工程应用。一是标准化和通用化设计，统一材料规格系列；二是制定加工以及原材料层面的国家电网企业标准；三是关键原材料的集中采购和统一监造，确保原材料和工程质量；四是高强钢和钢管塔应用对铁塔企业的焊接技术水平提出了更高要求，为此成立了国家电网钢结构焊接技术指导委员会组织开展焊接和检验培训考核，截至2023年底，累计开展了788期共26597人次的焊工培训考核和27期共2312人次的技术人员培训考核，提高了铁塔行业整体技术水平。
输电杆塔新材料应用思路
十多年的特高压工程建设推动了输电杆塔新材料应用，也推动了钢铁产业技术升级。
组织层面：
公司分管领导挂帅，基建部、交流部、直流部等主管部门牵头公司科技部、物资部，电科院、经研院以及设计、制造、施工等相关企业参与，在原材料生产供应，杆塔设计、制造和施工等环节系统部署，统一技术标准，统筹推进。
过程层面：
一是开展科研和试验研究，解决关键技术问题；二是选取典型工程试点，分析技术经济性，确定应用范围；三是规模化工程应用，降低工程造价，实现产业技术升级。
二、高强钢应用
牵头部门：基建部
标志性工程：
2005年，750kV官厅-兰州工程试验塔应用O420钢250多吨；
2006年，750kV兰州东-白银，500kV罗坊-萍乡等九个工程试点应用Q420钢约10000多吨；
2006年，晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程首次批量应用Q420钢33000吨。
工程用量：0420高强钢用量占输电铁塔用钢总量的30%以上。
输电铁塔应用Q420、Q460高强钢，在设计技术层面，开展了杆件承载力研究、匹配高强螺栓试验、设计技术参数确定、真型塔试验等，通过综合技术经济分析，确定高强钢的使用原则与应用范围。
在加工技术层面，开展了高强钢及配套焊接材料的性能评价试验、焊接工艺评定试验、热弯曲和热矫正工艺验证试验、高强钢焊接技术培训和考核等。
工程应用实践表明：在特高压工程中使用0420高强钢，节约材料重量5%-10%，同时可以简化杆塔结构，减轻单根构件重量，相应减少运输安装等费，整体上可节省工程造价2%-6%。
三、大角钢应用
牵头部门：直流建设部
标志性工程：
2012年，士800kV锦屏-苏南工程试点应用22#、25#角钢6000吨；
2013年，士800kV溪洛渡-浙西工程批量应用22#、25#角钢；
2015年，土800kV酒泉-湖南、晋北-江苏工程批量应用30#角钢。
工程用量：22#及以上大规格角钢用量占铁塔用钢总量的15-25%。
2012年之前，我国输电铁塔主要使用20#及以下等边角热轧角钢，因单角钢承载力有限，特高压工程铁塔荷载大，塔身主材只能采用双拼或四拼组合的常规尺寸角钢以满足铁塔承载力要求。双拼/四拼组合角钢间受力不均匀，会造成铁塔结构在理论破坏荷载前破坏，另外这种双拼/四拼结构也造成铁塔加工、安装难度增大，成本增加
使用大规格角钢能够有效提高铁塔承载力，节省铁塔用钢量6-8%，降低工程造价3-6%。
四、钢管塔应用
牵头部门：交流建设部
标志性工程：
2010年，750kV酒泉-安西工程试点应用钢管塔；
2011年，皖电东送(淮南-浙北-上海1000kV工程)全线批量应用钢管塔，约26万吨；
2018年，石家庄-北京、山东环网1000kV工程批量应用Q420B高强钢管塔。
工程用量：截止2023年底，特高压钢管塔用量超480万吨。
钢管塔是以圆形截面钢管作为主要承力构件的空间塔架结构，与角钢塔相比，钢管塔具有结构简洁、传力清晰、风荷载效应小、整体刚度好承载能力强等优势。
与角钢塔相比，钢管塔节省钢材用量10%-20%，同时杆塔基础作用力减小，节省基础砼量20%左右。钢管塔适用于220kV及以上电压等级、高度超过80m的大荷载杆塔、同塔双回或多回杆塔、大跨越杆塔；采用多分裂大截面导线杆塔。适用于运输相对容易或有景观要求的地区。
国家电网公司开展科技攻关，形成了钢管塔设计、制造和安装施工系列技术标准；钢管塔焊接工作量远高于角钢塔，钢管塔供应商技术资格条件明确了对企业焊接技术能力和水平的更高要求。
五、展望
中电联《电力行业年度发展报告2024》
2024年7月10日，中国电力企业联合会发布《中国电力行业报告共14章，重点反映了2023年电力消年度发展报告2024》。费、电力生产与供需、电力投资与建设、新型电力系统、电力市场建设、电力安全与可靠性、电力低碳环保、电力企业发展与经营、国际电力发展与合作、电力标准化、科技与数字化等情况，并展望了2024年及中长期电力发展。
依据报告，截至2023年底，全国全口径发电装机容量29亿千瓦(292224万千瓦)，其中，风电和光伏发电合计装机规模达到10.5亿千瓦，占总装机容量比重为36%。2023年，全国发电量9.5万亿千瓦时(94564亿千瓦时)，全社会用电量9.2万亿千瓦时(92238亿千瓦时)。
2023年，全国主要电力企业合计完成投资15502亿元，同比增长24.7%。全国电源建设完成投资10225亿元，同比增长37.7%全国电网建设完成投资5277亿元，同比增长5.4%。
可以预计，“十五五”乃至更长一段时期，电网建设年投资力度将在5000多亿的基础上逐年增长：一是特高压，二是配网数字化智能化升级。
特高压工程高质量建设推进大会
2024年6月27日，国家电网公司组织召开了特高压工程高质量建设推进大会，提出要以特高压高质量建设推动新型能源体系新型电力系统与新型电网发展，并指出，当前特高压已经进入大规模集中建设、高强度创新攻关、高质量转型升级的发展阶段需要凝聚共识、形成合力，全方位推动、全链条参与、全要素保障，协同推进特高压工程建设。
伴随国内新能源的超常规发展(仅2023年就新增了约300GW的光伏与风电装机，光伏风电在电力装机总占比达36%)，新能源消纳的压力更大，对三北等地区而言，当地的消纳体量相对有限，采用特高压外送仍是新能源与部分水电主要的消纳方式。新能源的快速发展，给特高压建设带来了刚性需求。
"十四五"和"十五五"期间，特高压工程仍是电网建设的重中之重，将新增32条特高压线路。以满足9个大型风光基地的电力外送，仅墨脱水电站，其发电总量是三峡工程的三倍，需要二十多条特高压线路送出。
耐候钢应用
长期以来，输电铁塔主要采取热浸镀锌防腐工艺。耐候钢铁塔可以免除热浸镀锌，节能降耗，减少环境污染，并显著降低铁塔后期防腐维护费用，全寿命周期内，工程造价降低10%以上。
但规模化应用耐候钢需要解决稳定锈层形成之前的锈液流挂问题、耐候钢与其他钢材交界面处的电位腐蚀和节点腐蚀问题以及耐候钢电阻大，需要优化传统接地方案等。
复合材料杆塔应用
与输电铁塔相比，复合材料杆塔具有比强度和比模量高绝缘性能好、耐腐蚀性能优、维护难度及频率低、可设计性好等优势，可降低杆塔在长期紫外线照射和恶劣气候环境下的破坏程度，可有效减少输电线路雷击及污秽闪络事故发生率，缩减线路走廊宽度。
复合材料杆塔适用于：人口稠密、用地紧张等输电走廊狭窄地区；沿海及重工业污染区；风速较大、运输和施工困难、维护成本高的地区。
规模化应用需要解决耐老化、刚度、节点连接、低成本等问题。
