更新时间:作者:小小条
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中国有一项领先世界的技术,连美国和日本都非常羡慕,这就是特高压输电。
而作为曾经的“灯塔国”美国——尽管现在也已经不怎么亮了,老牌的资本主义发达国家,拜登想要将资金权力收缩到美国本土。但美国却有年年有停电甚至导致民众丧命的案例。

日本也有电不够用的问题,其政府为此还曾经在三伏天发出过“停电三小时”的离谱呼吁。
那么,作为当今世界上最大的发展中国家,中国拥有着巨量人口、巨大能源需求,但我国又是如何摆脱类似的能源窘迫的境地,满足数额庞大的电力“缺口”的呢?
夏天在即,最幸福的生活就是吃着冰镇西瓜,吹着空调,在恒温的环境中躲避高温。
电,在2023年的今天已经充斥在我们生活的方方面面,不论是日常生活还是社会生产,几乎全都在使用电力作为直接能源供应。
1888年,当李鸿章把灯泡装到了慈禧的寝宫时,我国就开始了对电的研究,发电厂甚至成为了洋务运动中的重要组成部分。
在这个曾经我们追着别国跑的领域,不知道从什么开始,我们开始一骑绝尘,让别人望尘莫及,尤其是特高压输电技术。
从卫星云图上不难发现,我国东部城市和人口远多于中部和西部,能源需求更加密集。
许多能源公司或能源基地,以及诸多对“能源资源”要求较多的企业,主要分布在中西部。
三峡水电站、世界上最大的燃煤电厂——中国大唐国际托克托发电厂等,电力源头也都分布在中部、西部。
这样,需求在东边,而供给在中、西部,这就有了距离上的阻碍。
尤其是在上个世纪,我国就出现了供求严重失衡的问题。
西边的电发电饱和有余量,卖不出去,而东边生产需求用电缺口大,但是发电厂建造速度慢、供电量严重不足。
困扰东部沿海地区的,不仅仅是用电需求不能满足。潮汐、风能、太阳能、水力等利用自然资源发电在东部几乎行不通,可以产生大量电力资源的只有火力发电或者核动力发电。
但是,直到现在我国的核电发电机容量仅有5553万千瓦,依旧只占全国发电机容量256405万千瓦的2.2%。
那么,只有火力发电一条路可供东部地区选择。但即便是雾霾漫天,还占用大量的运力输送煤炭来发电,但是依旧不能满足用电需求。
以北京、上海为例,北京2022年用电量1233亿千瓦时,却只有449.9的发电量;上海用电量为1750亿千瓦时,而发电量仅有901.2。
从这些数据信息来看,至少在上海、北京这两座城市,如果实行“自给自足”模式,那恐怕是要“一夜回到解放前”。
但我国的中西部地区,以内蒙古为例,在2022年统计年鉴中,耗电量为3957亿千瓦时,但是发出6440.3亿千瓦时的电力资源。
如此庞大的数字差距,能够支撑电气时代正常运转的的信息核心,特高压输电。
一直以来,我们国家的科技发展,都处于赶超外国的的努力中。
中国的诸多技术,比如5G、航空航天、3D打印、激光制造、人造太阳、高铁、超级水稻、核聚变等,已然走在了世界前列。
在电气时代的今天,在美国依旧在掠夺石油抢夺能源的现在,电力的重要程度不下于心脏在人体中的地位。
那么,在中国东西部能源分布极不平衡的状况下,特高压技术的成功,便成为了这些科学技术取得快速发展的前提条件之一。
如果没有特高压输电,这些项目或许不会受到影响,在在我国取得如此高的成就的同时,居民一定会遭遇不同程度的“限电”。
这并不是无中生有,日本在1974年就出现过“限电”的情况;去年的高温时,日本还曾经大面积停电,东京的白领们摸黑上班。
同属于超级发达国家,2021年的美国德克萨斯州,因为雪灾而导致电力供应短缺,好多人被饿死、冻伤。
但是,如此“居功甚伟”的特高压输电技术,却险些胎死腹中。
我国直到2005年春节前后,才开始了特高压输电的可行性研究。
同年三月,在时任国家电网公司总经理、党组**的刘振亚的支持下,这项技术的研究终于有了苗头,被纳入了国家重大装备规划。
但是,一件新事物的出现,难免会有讨论伴随。尤其是当特高压技术的研究只有失败案例时,反对的声音就会非常明显。
有一段时间,我国大部分人盲目信赖“洋”的、“进口的”,就连夸人好看,都有一个词叫做“洋气”。
在这样的氛围下,那些美国,日本没能成功的事情,甚至继承苏联大部分遗产的俄罗斯也未能将特高压输电进行下去,这些人就不相信我国能做得好。
2005年5月,国务院收到一份特殊的报告,内容就是关于特高压研究的问题和建议,问题是真的存在,但这种报告的宗旨,却是为了质疑我国研究特高压输电的必要性。
从北戴河会议开始,特高压输电开始进入专家上书、电网公司汇报、政府论证的乌比诺斯环中。
但好在这个环不是独立的,在不断地争论中,特高压项目一步步实施,只是当时的人们,对于特高压输电的未来,仍然是茫然居多。
人们的争论点主要集中在输煤与输电的成本、特高压的性价比、安全性和电磁对于环境的影响这几个方面。
其中,输电的运输成本,除了早期特高压线路架设和后期维护外,几乎不会再有其他费用。
而输煤则需要考虑路况、车况、人力等多种因素,并且这个成本是长期的,不可省的。
此外,化石燃料的燃烧会产生大量的废弃气体以及细微的颗粒物。雾霾这个词语是2011年左右为大众所熟知,但它其实早已存在。
而火力发电的过程,必然涉及到煤炭燃烧,这便是雾霾中细微颗粒物的来源之一。
无论是从对环境的影响和对人的健康的危害来讲,输煤并不是上佳之选。
还有,在大雪封路的情况下,连生活所需的物资都无法及时运达,靠着西北的煤炭运到东南沿海再发电,似乎有些远水解不了近渴的意思。
而如果采用特高压电力输送,可将部分电力在人为控制下转化为热能,从而消除线路结冰带来的威胁。能源的输送不再挤占物资输送所需的社会力量。
当然,这是已经实现特高压输电的情况下实践所得的可行方案,照这样看来,略有些事后诸葛的嫌疑,但是在当时仅用计算就可以说明问题。
通过特高压输送到电力消耗“大户”东部城市,其电价比运送煤炭发电的电价要低0.6——1.3角钱不等。
成本的问题一目了然,接下来就是论证特高压是否具备经济性的问题。
前文讲到使用特高压输电后,消费者购买每度电费用有降低,但这里的经济性并非指金钱上的,而是在说输送电的效率。
电阻件的功率越小,输送电的效率也就越大。发电厂输电上网的功率是一个固定值,而功率和电压、电流相关,电压和电流又是反比的关系。
也就是说,电压越高,电流就会越小,在电阻件上损耗的功率也就越小,从而实现高效输电。
2022年,国家能源局公布的数据表明,全国因线路输送所损失的电能占总量仅为4.84%。
只论一项线损率或许并不直观,我们可以通过对比来展现特高压输电的经济性。
在特高压输电技术出现之前,我国已经拥有超高压和高压输电技术。
为保障电力供应的覆盖面足够广,我国曾大力建设大量的发电厂,电线杆似乎在城市中随处可见,高压电线也会将城市的天空再次分割为更细碎的小块。
而在一些相对偏远的地方,甚至曾经存有用木杆做高压电线杆的现象,在城市的郊区,也时常能够在视野中见到多座电线塔。
在经济性上的争论主要存在超高压与特高压之间。在早期讨论中,其中较大的一种声音就是我们现有的高压、超高压可以满足需要,没有发展特高压的必要。
可是西部的富裕电力和东部的巨大缺口,就是我们急需解决的现实。
纵然超高压技术可以部分承担电力转运的角色,但是物资消耗相较于特高压而言,还是太大了。
我国地大物博,但是同样人口众多。有限的资源不应该浪费在传送途中。
在交流电中,超高压指的是±330千伏、±500千伏和±750千伏;特高压指的是±1000千伏。
而在直流电中,超高压指±500千伏和±660千伏,特高压则高达±800千伏。
经过研究人员计算,直流特高压的输电容量几乎是对应超高压的2到3倍,交流特高压则是对应超高压的4到5倍。
电阻件的电阻与自身的长度有关,那么相对应的,特高压允许的传输距离也相应地增长到了原超高压输电技术的2到3倍,或是5到6倍.
但特高压的损耗却只有原来的一般,甚至是四分之一。而这还仅仅是“电”自身的经济性。
不论是何种输电技术,都需要有物质依托,特高压输电对单位容量走廊宽度的要求,仅为旧有技术的65%、55%,造价也只在原来的一半左右。
最后,安全性和环境影响这两个问题,都在电力工作人员的努力下,给出了正向的答复,并佐以实践和时间,证明了安全性良好,电磁环境影响达标。
而特高压输电技术在应用中,产生的噪音也会明显低于超高压输电,对自然环境更加友好。
2005年9月,我国第一条1000千伏交流特高压试验示范工程“晋东南-南阳-荆门”项目的可行性报告,通过国家审批,着手构建。
现在我国已26条特高压线路,形成“十二交十四直”的电力输送新局面。
在特高压的艰难发展中,对于当时的工作人员而言,最大的难关并不是技术层面的。
此前日本、苏联都曾建构出特高压输电线路并运行,但他们最终都夭折在运营上。
现存于俄罗斯的特高压线路开关断口众多,也是受限于当时的材料与技术。这是刘振亚等国家电网工作人员实地考察后得出的结论。
在技术上是有着成功建造的先例,客观上的困难可以随着技术的进步去攻克,这是不可更改的,必然而又客观的发展趋势。
但,我国特高压输电技术,还有一些困难来自于“人”拦“人”。
特高压输电线在落地试运行、实践出真知之前,从来都是思想上的问题,和反复的论证、悬而不决。
不论在电力还是在其它行业,十三五、十四五似乎是一座时间跨度上的分水岭,在此之前,外国人不行,中国人也不行。
在电力特高压这一领域,就表现在各个阶段中依次出现的各种反对声、质疑声:
“不需要特高压”、“核心技术和设备,中国不行”、“电磁环境问题必然严峻”、“不可靠、不经济”……
由于这种声音始终围绕着特高压的发展,推行者们便需要不断地汇报,以声明这一项在重重压力下艰难推行的项目的价值。
直到2009年,1000kV“晋东南(长治)—南阳—荆门”特高压示范工程投入运营,特高压输电才算看到了曙光。
我国从技术上,用一种特殊的纸代替了原有的非常沉重的陶瓷绝缘体,解决了重量的问题,最终实现了特高压输电的可能。
同时,我国的用电量需求节节高升,解决了日本、俄罗斯出现的用电量急剧减少的问题,从而让特高压输电的持续运营成为可能,
如今,我国在这个领域已经是世界第一,我国的标准就是国际标准。
特高压输电已经成为我国新基建的七大领域之一,电力资源从不足、不均衡,到富裕,再到如今的电力出口。
我国已经拿下了这个美日俄都束手无策的高尖端项目,我国的科技发展,已经从不停追赶,慢慢走向逐步超越。
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