中国有一项技术让西方国家很是羡慕,美国前能源部长甚至说,这挑战了美国在世界上创新领导地位,这项技术就是中国的特高压技术。
那特高压技术到底有何特别之处呢?特高压是由一千千伏及以上的交流和正负八百千伏及以上直流输电构成。简单理解就是特别高的电压,通常电压,按照等级来划分为低压、高压、超高压和特高压四种。以传统超高压输电线路相比,特高压在输电的距离和输送的容量方面最高可提高三倍,电力损耗可降低45%,还可以节省60%的土地资源,被形象地称为电力领域超级高速公路。
但你知道吗?特高压这一技术,我国曾经落后西方40年,现在不仅反超成为全球第一,而且成为该领域中世界标准的制定者。那中国是如何反超的呢?
特高压输电技术,最早是由苏联、日本和美国为首的西方国家从上世纪60年代后期开始研究,苏联在年勉强建成了一条九百千米特高压线路。年,苏联解体后,经济衰退,用电量就随之下降了,后来被迫降压至五百千伏的超高压。二战后的日本经济快速发展,用电量需求猛增了。年,日本就开始研究特高压了,后来遭遇东亚危机,扛不住巨额的经济投入,中途就放弃了。相比苏联和日本,美国的行动最早是年就开始研究,但一直处于实验室阶段。
通过以上三个国家的发展历程可以看出,特高压成败与经济实力和技术有很大的关系。经济实力好理解,但技术上的特高压不就是把电压提高一点吗?有这么难吗?理论上说不难。但现实中,当电压足够高时,所有绝缘体都可能变成导体。比如说,空气本身不导电,但在雷雨天,空气中的电场强度达到一定程度时,就会产生闪电,这时空气就变成了导体。
所以,对特高压变压器来说,绝缘性是其中最大的难题之一了。当时绝缘性能最好的是陶瓷,承受电压五十千伏,但特高压标准是一千千伏及以上交流和正负八百千伏及以上直流,显然陶瓷无法承受。美国人就想了一个办法,他把普通陶瓷改良成高配版的陶瓷,这确实解决了绝缘问题,但造出来的变压器重达吨,相当于节动车组的重量。这么重也没法运输啊。后来我国的科研人员终于找到了新的方法,那就是指一种特制的绝缘纸,这种纸可以随便剪裁成不同形状,让变压器的重量由原来吨就下降到了吨,但吨还是很重,从工厂运到全国各地能不能再降呢?可是人家又想出了一个巧妙的办法,变压器工作时是浸碰到专用变压器油里,为了不损伤器件,在运送前将变压汽油替换为液态氮气。等到了目的地再变换液压油,这种操作又减轻了吨。至此,通过我国科技人员的智慧,就把各高压变压器从吨降到了吨。
我国是从年开始立项研究特高压输电技术,到年1月起自山西的长治。终到湖北金门的首条特高压线路正式投运,20多年来,都是近千名科学家及工程技术人员近五万人投入施工建设,上万次的会议共同展开了多项关键技术的研究和九大类40多项关键设备的研制,要求之高、任务量之大,整个特高压工程在中国科技史上都是前所未有的。截止到年底,中国已建成了15条交流、18条直流,一共33个特高压输电工程。
说到这,你可能会疑问,我国投入这么大的付出值得吗?让我们来看看我国能源的分布情况。我国76%的煤炭、80%的风能、90%太阳能都分布在西部和北部地区,80%的水能分布在西南地区。但70%以上电力消耗却都集中在发达的东中部地区,从能源富足的西部到高耗能的东部,距离长达0到公里左右。这时,专门解决到0公里输电难题的特高压就显得尤为必要了。
另外,随着我国经济的发展,用电量递增,如果依旧靠大型坑口、港口、电厂发电,然后再向外输送,效率低,输送量少。最后一点是关乎我国的能源战略,纵观世界能源发展史,能源体系的每一次重构都会对经济发展释放出极大的力量。比如说第一次工业革命,英国就是凭借着储量丰富、价格低廉的煤炭作为燃料,蒸汽机作为动力,成就了日不落的帝国。第二次工业革命呢?美国凭借石油、铁路、汽车生产线,成就了20世纪头号的工业强国。
未来当新能源成为主流后,中国将形成新能源特高压、新能源汽车与储能技术这样全新的能源体系,特高压将成为运输新能源的大动脉了。那高压和我们普通人有什么关系呢?我想说关系还不小,特高压背后有一条完整的产业链,这里包括线缆、变压器、电源、材料等生产制造、基础施工以及日常维护等等,相关从业人员已经并长期享受其发展的红利。
另外,就像王毅所说,现在除了设备坏了,线路检修很少遇到停电。与年初经常大面积出现停电相比,用电安全更有保障了,最后用电成本降低了。其中到年一般工商业电费两年累计降幅达了19%,目前民用电每度平均五毛钱。这里特高压的电力平衡与调度起到了关键作用。中国特高压一路走来,有疑问,有缺陷和不足,但有一点必须承认,随着特高压线网的不断建设,中国出现大规模供电危机,断电事故会越来越少了!