在中国内陆,打造一条马六甲航线!

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

每天一篇全球人文与地理

微信公众号:地球知识局

中国能源安全

作者:豆腐乳

校稿:朝乾 / 编辑:果栗乘

全球能源危机正在加速世界能源版图重塑和能源结构变革。在以往,亚欧大陆两端,东亚与西欧长期依赖于俄罗斯和中东的能源供给,这种工业国与能源国之间的合作维持了相当长时间的繁荣,即使可再生能源在持续削弱化石能源的比例,但这一过渡过程也是十分缓慢的。

少数几个国家掌握了全球绝大部分的化石能源

这些能源大佬抖三抖,全球都得跟着震三震▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

然而,今年俄乌冲突直接切断了俄罗斯能源与西欧工业体系的合作,冲突的长期化以及标志性的“北溪”天然气管道被破坏,无疑是对西欧工业前景的一次重创,更直接让全球能源系统脆弱性和不可持续性问题凸显。

北溪被炸使得欧洲各国加快了能源转型的脚步

过分依赖俄罗斯天然气的日子是一去不复返了▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

中国能源安全,要掌握在自己手里

中国能源安全,要掌握在自己手里

欧洲的前车之鉴告诉我们,中国应该加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。

清洁能源的潜力有多大,关键要看地理和自然禀赋。

在中国的能源结构中,化石能源占比仍然很高

中国的清洁能源还有很大的进步空间▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

在中国西部地区,空间广袤,地形复杂,蕴藏着丰富的各类可再生能源。

比如全国100米高度的风能资源开发量,西部地区占了78%,类似天山山脉、甘肃北山与阿尔泰山脉之间的通风廊道,都是天然的风能富集区,西伯利亚吹来的较强西风在这里进一步加速,这都是源源不绝的能量。

在新疆时常能见到伫立在戈壁上的大风车

将荒野的风转化成电能送给远方的城市

(图:图虫创意)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

西部地区由于高原多、干燥少雨,太阳能资源也极其丰富,比较全国各地的总辐射照量,西北尤其是高原地带是辐射照量最大的。相比之下,自宜宾以下的长江流域,太阳能资源就少很多。

2020年中国水平面总辐照量

(台湾地区数据缺失)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

西部地区本身差异也很大,西北各省、青藏高原、西南的云贵川,自然禀赋各不相同,相比西北的太阳能、风能,西南地区尤其是长江上游流域河流众多,地形落差大,水能资源非常可观。

光是金沙江下游从攀枝花到宜宾的河段,全长782公里,就有着729米的落差。相比之下,三峡这一段的落差其实只有109米,从宜宾再往上游走才是真正的水能富矿。

金沙江下游的落差也是真的大

水能资源很难不充沛

(参考:wiki)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

目前金沙江自上而下分乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四级开发,每一级都在建设一座能排进全球前十二位的水电站。其中规模最大、技术难度最高的是白鹤滩水电站,总投资高达2200亿元,共安装16台单机容量100万千瓦水轮发电机组,目前所有机组均已投产,平均年发电量可达624亿千瓦时,能满足杭州68.5%的用电量。

白鹤滩水电站是仅次于三峡的世界规模第二大的水电站

(白鹤滩水电站 底图:google map)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

白鹤滩水电站的16台100万千瓦的水轮发电机组

组成了有史以来最大的水力发电机▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

西部地区有着潜力巨大的清洁能源,但我们大部分的人口、经济发达城市、产业都在东部。这意味着东部很多经济重镇都无法能源自给。以江浙沪三地为例,该地区囊括了中国12.4%的人口和20.4%的GDP,2021年的用电量高达14365亿千瓦时,但发电量只有11194亿千瓦时,近四分之一的缺口全靠区域外调入。

江浙沪人口众多,经济发达

而这背后需要大量能源来进行支撑▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

中国产业多,能源也多,但两者的聚集地却相隔千里。想要构建清洁低碳、安全高效的能源体系,就要把西部的产能地和东部的耗能地联系起来。

为此,自上世纪90年代开始,”西电东送”工程开始建设,主要分为三个通道。北部通道将黄河上中游水电和山西、内蒙古的火电送往京津冀地区。中部通道将三峡和金沙江干支流水电送往华东地区。南部通道将云贵高原上乌江、澜沧江、南盘江、北盘江、红水河的水电以及当地的火电输送到广东。

西电东送示意图▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

白鹤滩水电站开建之前就被规划成“西电东送”的骨干电源点之一,由于当时西部消纳不了太多电力,其规划发电很大一部分要输送到千里之外的东部。

在这一过程中,西部得到了投资和资源开发收益,潜在的资源优势转化成了经济优势,与东部发达地区形成能源供需绑定。近年来西部经济发展很快,四川等地的新增电力需求大,也需要调用电力,”西电东送”中摸索出的输电方法,很快也会助力四川等地的电力调入。

千里能源安全生命线

千里能源安全生命线

然而,发电是一回事,输电是另一回事,长距离输电并没有那么容易。通常的交流电电压输电,输电容量小,输电距离短,线路损耗高。从白鹤滩到杭州,直线距离都有1700多公里,如果是普通的电网输电技术,考虑到经济性等因素,其传输距离只有500 km左右。

想要减少远距离输电的损耗,还得开发特高压输电技术。

横屏-特高压线路▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

特高压输电技术是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上电压等级的输电技术,与较低电压输电方式相比,具有传输效率高、输电距离远、线路损耗低、节约土地资源的优势。

1000千伏特高压交流输电线路输送功率约为500千伏输电线路的5倍;±1100千伏特高压直流输电能力是±500千伏输电线路的4倍

在输送相同功率的情况下,1000千伏特高压交流和±1100千伏特高压直流的输电距离分别是500千伏输电线路的4倍和5倍,而线路损耗则只有500千伏线路的25%

当输送电功率相同时,采用1000千伏线路输电与采用500千伏的线路相比,单位容量线路走廊占地减少30%,可节省60%的土地资源。

又是远距离,又是特高压,想要做成,其中的难关可一点都不少。比如特高压输电下,大电网安全控制问题如何解决?

目前,中国电科院建成了世界最先进的电力系统仿真平台,对超大型特高压交直流混合电力系统进行了全景仿真计算,模拟了10万多个故障条件和运行方式,充分验证特高压电网的安全可靠性,力求万无一失。

在强大的算力面前,任何bug都将无所遁形

(图:中国电科院)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

直流电和交流电的转化,需要关键部件换流阀。二十年前换流阀还需要进口,如今国产特高压换流阀已经可以从比医院脑外科手术的环境还要洁净100倍的生产车间出产,而且比国外产品额定电流更高,换流容量更大。

令人骄傲的成绩背后

是成百上千“电力人”的辛苦付出

(换流站阀厅 图:壹图网)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

比如2016年8月投运的灵州-绍兴±800千伏特高压直流输电工程,不仅实现了换流阀国产化,还实现了世界范围内首次在±800千伏特高压直流系统网侧接入750千伏交流系统,大大提高了工程国产化率,提升了我国输变电制造业自主创新能力。

从依赖进口到独立自主再到自主创新

经过多年的不懈努力

中国的特高压输电技术走到了世界领先位置

(灵州-绍兴±800kV特高压直流输电项目设施)

(图:壹图网)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

特高压输电设备维护也越来越智能化。智能化监测装置可以实时监测变压器核心部件套管的绝缘状态、运行情况,发现状态异常就会发出警报。检修期间,还可以用智能清污机器人安全高效地完成绝缘子清污工作。

5G工业机器人也参与到了电力设备维护的工作中

(维护人员和机器人一起巡逻 图:壹图网)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

在几十年的不懈努力下,中国在特高压输电领域可谓独步全球,创造了多项世界纪录,中国特高压行业标准就是世界标准。

目前我国建成的特高压输电线路已有15交19直,光是国家电网公司就累计建成31项特高压输电工程,最远输电距离达到3300公里,跨区跨省输电能力超过2.5亿千瓦,成为世界输电能力最强、新能源并网规模最大的电网。

像准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程,起自新疆昌吉,终点在安徽宣城,线路全长3324千米,额定电压±1100千伏,输送容量1200万千瓦,是我国自主研发的世界电压等级最高、输电容量最大、输电距离最远的特高压工程,每年可减少华东地区燃煤消耗约3800万吨。

这条几乎横穿了整个中国“电力高速路”

有力地保证了华东地区的电力供应

(新疆昌吉换流站 图:壹图网)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

又比如宾金、灵绍两条分别从西南、西北入浙的“西电东送”特高压直流工程,总功率超过1400万千瓦,自投运来已累计向浙江输电突破5000亿千瓦时。

东部发达地区的能源供应,相当一部分可以从拥有巨大清洁资源的西部,经由特高压“电力高速路”而来。这将相当于将从波斯湾出发,经马六甲海峡至我国沿海的能源供应链缩短到国内,保障国内能源安全。在全球能源供应动荡的今天,不会被卡脖子,显得更为宝贵。

电流奔涌向东,点亮长三角

电流奔涌向东,点亮长三角

在过去的十多年里,白鹤滩水电站建设起来了,特高压输电技术愈加成熟,而东部地区的用电量也飞速增长。

以浙江省为例,2005年到2021年,浙江11地市全社会用电量从1642亿千瓦时增长到5514亿千瓦时,增长了236%。十多年来,我们的生活方式和经济结构都发生了巨大变化,过去从未有过的生产生活模式推动经济发展,也推动浙江能源需求进一步攀升。

横屏-特高压送电入浙

亦成为了这片土地上一道独特的风景线▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

这些日益增长的电能,支撑着我们去做很多以前做不到的事情。比如躺在床上刷着手机,就可以快速下单,买遍全球。与此同时,位于杭州的数据中心读取、处理数据,高速运转,撑起全国响应。

横屏-源源不断输送来的电能

更让城市的美丽夜景得以展现▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

绍兴越城区,工人们穿着特制洁净服,操作设备生产出一片片8英寸晶圆,跑出一个芯片IPO;台州玉环市,“未来工厂”里,生产线上各式机器代替工人,将金属“变身”成精密齿轮,管理人员透过电子屏实时了解车间情况并可远程操控;宁波慈溪市区,工厂接到来自欧洲的订单,开足马力,将取暖器、电热毯等“保暖神器”销往用能窘迫的欧洲家庭。

浙江省需要电网输送电能,西部水电站发电量大需要消纳——2021年7月,白鹤滩-浙江±800千伏特高压直流工程被核准,由国家电网投资299.24亿元建设。

去年开工今年前不久就完工了

不愧是“中国速度”

(安徽芜湖白浙工程线路的导线铺设 图:壹图网)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

白浙工程线路起于四川布拖换流站,止于浙江浙北换流站。当初在规划线路时,有南北两个方案。北方案途经四川、重庆、湖北、安徽、浙江5省市,南方案途径四川、重庆、湖南、江西、浙江。

南方案虽然路径较短,但平均海拔较高,冬天易受冰冻影响,北方案经过重冰区的路径明显短于南方案,而且大跨越工程数量比南方案少3次,所以投资费用较小,工程建设及后期运行维护的难度也较低。经过综合考虑,北方案胜出。

在高海拔地区开展电网建设绝非易事

(比如川藏地区 图:图虫创意)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

最终确定的北线路全长2140.2公里,共有4个大跨越工程,分别为四川宜宾岷江、重庆江津长江、湖北钟祥汉江、安徽池州长江。全线跨越220千伏及以上输电线路共148次。

北线路示意▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

这条银色丝带跨过长江及其支流、越过崎岖的丘陵和一望无际的平原,投产后电流可顺流而下,每年给浙江增加外来输电能力800万千瓦、输送电量300亿千瓦时,将进一步优化能源布局,有效支撑浙江用电需求。

长江之水在河道上奔涌,而白浙工程上奔流的是清洁的水电,每年相当于减排二氧化碳2200万吨,也有效减少了空气污染,绿水青山就是金山银山。现在,浙江又将增加一条能源生命线。

浙江接收宾金特高压直流清洁水电超2700亿千瓦时▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

这就是作为一个统一大市场的中国,它的优势所在:各部分由白浙工程这样的超级工程联系起来,充分发挥其比较优势,产业纵深大大拓宽,能源安全得到保障。纵然山河阻隔,最优配置的合作能通过特高压等手段,跨越山河,传递的不仅是能源,还有信任。

横屏-充分发挥地域优势▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

这是因为,白浙工程是一项跨地域资源调配工程,紧密连接了能源产出地和消耗地,平衡了电力供需,扩大了产业纵深,保障了能源安全。

特高压输电工程受惠的不仅是东部。西部通过能源输出,可以获得大量公共资金,使医疗、教育、科研、生态、社保等惠及全民的事业更上一层楼。

西部输送出去的资源

对其自身的回报也是丰厚的

(图:图虫创意)▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

特高压输电,就是能源领域中国人拧成的那一股绳,这项技术成了全球独一份的浪漫——将地形地貌不同、地理位置相隔千里,资源禀赋完全不同的地方,连接成各有分工又和谐有序的统一大市场,产业生命力无比旺盛。

中国建造,也是中国人的一种浪漫▼

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

这是我们的祖先跨过山河形成的文化和历史。如今我们也能站在他们的肩上,将清洁能源用我们这个时代的创新,以宇宙间最快的速度,跨过山海,点亮千家万户。

那一刻的万家灯火,就是我们的底色。

参考资料:

水拍云崖展翅起?“白鹤”飞舞金沙间——解码“西电东送”国家重大工程白鹤滩水电站 http://sn.people.com.cn/n2/2021/0629/c378296-34799521.html

金沙江白鹤滩水电站首批机组投产发电-新华网 http://www.xinhuanet.com/power/2021-06/29/c_1211221043.htm

世界第二大水电站白鹤滩开建,金沙江27级水电雏形初现_能见度_澎湃新闻-The Paper https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1751028

贾科华. 周小谦忆“西电东送”:全国的大局[N]. 中国能源报,2016-11-07(003).

刘乐艺.超级电站,铸就中国水电“新名片”[J].环境与生活,2022(04):14-17.

王颂. 电网纵横神州 点亮锦绣中华[N]. 国家电网报,2022-10-12(004). 樊启祥,陆佑楣.西部水力资源开发的项目管理:以金沙江下游河段为例[J].中国工程科学,2010,12(8):30-36.

从数据看浙江11地市用电量变迁 https://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1667208267&ver=4138&signature=4Yincr4UuJl2zbEnpug3Jp-7pae*caGKIMX4uSsrYZos-J*5AM*2NTHlU0QIoZZ**3x1jlszfDzRpKVna9Q8FznPSWvAzYAMrfuEORUX8qFQKxGcicFnaxoLRrzhltZV&new=1

电网超级工程 | 特高压纵横神州 https://mp.weixin.qq.com/s/Q9Lkv_6MESHY-1UrmkObtA

总台记者看世界丨能源危机笼罩冬季,欧洲多国重启煤电,全球气候治理面临怎样的挑战?_央广网 http://china.cnr.cn/gdgg/20221114/t20221114_526061394.shtml

西电东送 https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/ztbd/dsxs/dsxsssm/202204/t20220428_75980.html

黄其励等编著. 西部清洁能源发展战略研究[M]. 北京:科学出版社, 2019.

气象而论,我国哪里适合发展风能、太阳能?https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDQ1NTU3MQ==&idx=1&mid=2652093894&sn=a58d721a1148e49a98f47b49f547beb6

中国特高压输电技术独步全球 特高压输电工程发展迅猛-中新网 https://www.chinanews.com/gn/2022/06-20/9783791.shtml

光伏发电成中国名片 特高压输电领跑世界深度关注丨布局未来————头条——中央纪委国家监委网站 https://www.ccdi.gov.cn/toutiaon/202209/t20220926_220246.html

准东-皖南±1100千伏特高压直流输电工程竣工投运-国务院国有资产监督管理委员会 http://www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588129/c12428395/content.html

*本内容为作者提供,不代表地球知识局立场

在中国内陆,打造一条马六甲航线!

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 banquan@lishi.net 举报,一经查实,本站将立刻删除。

(0)

相关推荐