中國新基建之特高壓技術“特”在何處?世界範圍僅此一家

序言

文章開始之前,小鯨先問問大家知不知道“新基建”這個詞?

官方對於“新基建”是這樣說的,它是指發力於科技端的基礎設施建設。主要包括七大領域:5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能和工業互聯網。

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七個?這熟悉的數字,難道是為了湊齊傳說中的葫蘆兄弟麼?

葫蘆娃, 葫蘆娃 ,一根藤上七朵花,風吹雨打都不怕 。

好啦,有點扯遠了!

咱們用大白話總結一下:

新基建就讓網絡變得更快,讓電網更加強悍,讓高鐵去到更多地方,讓電車在街上跑的更順暢,讓大數據發揮作用,讓人工智能服務於工作和生活,讓智能製造更快實現。

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那麼小鯨考考你,這基建的七大塊當中,你覺得哪個最重要呢?

這可能出乎你意料,是特高壓!

為啥呢?因為它提供其他領域最需要的電能呀!

那麼這一期小鯨就來說說,咱們的特高壓技術“特”在何處呢?


特高壓

小鯨會從三個方面來說說:

為什麼我們要建特高壓?

我們的特高壓是如何成為世界最先進的輸電技術?

我們的特高壓有啥高科技?

首先給大家普及下什麼是特高壓?

特高壓是由1000千伏及以上交流和±800(正負800)千伏及以上直流輸電構成,是目前世界上最先進的輸電技術,具有遠距離、大容量、低損耗、佔地少的綜合優勢。

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為什麼我們要建特高壓?

一句話,主要是由咱們的"能源國情"決定。

具體是這樣的:

我國三分之二的煤炭資源集中在陝西、山西和內蒙三省區, 80% 的水電資源集中在西南地區 。絕大多數可集中開發的風電和太陽能則分佈在西北和東北地區 。而與此同時,我國七成用電需求卻落在了東部和中部的 16 個省內 。

面對這樣的問題,我國一開始採取的解決途徑是在負荷區域建設燃煤電站 ,通過遠距離運輸煤炭,就地發電來增加負荷區域的電力供給 。

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但隨著東部地區經濟的快速發展,電力需求日益增加,而且東部電廠燃煤帶來的排放汙染問題也日益嚴重起來了。

那怎麼辦呢?

不怕,咱們還有B方案!

我們可以在大西北建立能源基地,通過遠距離特高壓輸電通道供應中東部地區 。

於是特高壓就將兩邊“連接”起來,解決了兩邊發展的“燃眉之急”。而要進行大規模能源調配,就要實現遠距離輸電,而這就必須提高電壓等級。

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目前最高的是1000千伏交流電傳輸技術,這個技術只有咱們擁有,並且最遠輸電距離可超過5000公里。

那麼你肯定好奇了,咱們的特高壓技術是怎麼發展起來的呢?

從世界電網的發展歷程看,輸電網已經有100多年應用歷史了。就輸電技術從低電壓到高電壓等級提升的過程看,西方國家一直領先。

中國比世界發達國家首次出現更高電壓等級輸電網的時間也晚了大約20年,這裡指的是超高壓輸電網。

1972年6月16日,我國自行設計、自行製造設備、自行施工安裝的第一條330千伏超高壓輸變電線路—劉(劉家峽)—天(天水)—關(關中)線路投入運行,而瑞典早在1952年就已經建成380千伏的輸電工程了。

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不僅如此,在750千伏輸電技術上,我們更是晚了40年。

1965年加拿大最早建成麥尼誇根—魁北克市—蒙特利爾735千伏的輸電工程,而我國首次全面掌握750千伏電網建設及運行技術,是在2005年建成了青海官亭—甘肅蘭州東輸變電工程。

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但是到了1000千伏的級別後,世界玩家就只剩咱們了。

小鯨為啥這麼說呢?

發達國家雖然開展過特高壓輸電試驗研究,但發展水平良莠不齊。也沒形成成熟的技術和設備,更沒有完整的技術標準體系以供參考。

所以在這樣的情況下,我們面臨的技術難題,之前採用“引進-消化-吸收-再創新”的技術路線去攻克,走不通了,必須要走自主創新之路。

自1986年,中國開始就對特高壓技術進行跟蹤研究,至2006年開始建設第一條特高壓線路,再到今天成為特高壓國際標準的制定者,中國走過了30多年的研究探索道路。

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在這裡小鯨想問問大家,你覺得特高壓技術只是一個單項技術,還是一整套產業鏈技術?

答案非常明顯,就是後者!

從上下游產業鏈來看,特高壓產業鏈包括電源、電工裝備、用能設備、原材料等,產業鏈長而且環環相扣,咱們用了30年的時間,就是把整個產業鏈給弄起來。

2006年,1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示範工程核准開工。2009年1月6日,這項由我國自主研發、設計建設的首個特高壓交流工程投運。

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截至目前,我國有25條特高壓線路正在運行、7條特高壓線路正在建設,以及7條待核準特高壓線路。

特高壓技術

要知道在電力領域,從高壓-超高壓-特高壓,輸電電壓每提高一個電壓等級,都面臨技術極限的挑戰。

那咱們在這方面用到了哪些高科技呢?

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如果把特高壓輸電技術譽為世界電力技術的珠穆朗瑪峰,那麼珠穆朗瑪峰上的皇冠,就是特高壓變壓器和特高壓換流閥。

下面小鯨分別來說說這兩個核心設備。

特高壓變壓器是將低電壓轉換成1000千伏特高壓的關鍵設備,升高電壓不是難事,難的是如何安全的升高電壓。

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作為變壓器內部主要絕緣材料,大家可以猜猜是什麼?

我說出來,大家肯定會驚訝的!

絕緣材料使用的是紙,而且用紙做成的各種配件達到25萬件,不亞於任何一件精密的藝術品。

當然了,這裡的紙不是咱們一般使用的紙,而是根據特高壓設計過的專用紙。並且變壓器內部所有組件都需要超高的工藝和潔淨環境,比咱們醫院的手術室還要乾淨幾十倍。

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另外變壓器的運輸又是一個大問題,要知道它的大小相當於面積45平米的二層小樓。整體運輸的話,正常情況是充滿變壓器油,這樣總重達到500噸,而將油換成氮氣,重量可以降到368噸。

這裡就要回顧一下,我之前的視頻裡有說過的咱們自主生產的模塊車-SMPT平板車,感興趣朋友的可以看看。

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再來看看特高壓換流閥。

特高壓換流閥是將交流電轉換成直流電的關鍵設備,也就是說特高壓的電流必須通過它的轉換才能送入千家萬戶。

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那麼如何安全穩定的轉化特高壓呢?

這裡就要說到換流閥的核心部件 - 晶閘管,它決定了換流閥的通流能力,目前國內已研製出6英寸晶閘管,額定通流能力4000安培。

通過將多個晶閘管元件串聯可得到希望的系統電壓,要說明的是,它的生產設備工藝精度都是納米級別的。

在咱們沒有研製出自己的換流閥之前,完全依靠進口,處處受制於人。而現在咱們通過十年艱苦攻關,終於擺脫了國外的束縛了。

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在擁有特高壓變壓器和換流閥的自主知識產權後,咱們從之前的工程應用的大國,變成了現在的特高壓技術的強國。

據國家電網公司提供的數據顯示,一回路特高壓直流電網可以輸送600萬千瓦電量,相當於現在500千伏直流電網的5-6倍,而且送電距離也是後者的2到3倍,因此效率大大提高。

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尤其是特高壓±800千伏直流輸電技術每天最多輸送2.4億千瓦時電。這是什麼概念呢?

要知道1億千瓦時電等於5萬噸煤炭,那麼也就是12萬噸煤炭。這相當於載重為5噸的卡車,滿載2.4萬輛,或載重100噸的卡車,滿載1200輛。


感悟

最後小鯨想說:

當今世界正在經歷一輪新的變革,全球經濟需要尋找新的發展引擎。推動能源革命,實現清潔能源轉型,是全球經濟、社會、環境可持續發展的必由之路。

中國的特高壓不僅成為中國經濟發展的主動脈,也為世界上不少國家和地區提供了可借鑑的電力輸送解決方案。

中國新基建之特高壓技術“特”在何處?世界範圍僅此一家

迄今為止,中國不僅是世界唯一實現特高壓大規模商業運營的國家,也在這個領域全方位實現了“中國引領”成為了制定標準的人。

赤橙黃綠青藍紫,誰持彩練當空舞?

這讓我想起一句話:"一流企業賣標準,二流企業賣專利,三流企業賣產品”,更多的標準意味著會有更多的影響力和話語權。

未來隨著一帶一路倡議的不斷推進,經濟全球化會越來越深入,屆時特高壓不僅能讓中國實現遠距離大容量輸電,而且也讓世界各地能源傳輸更加高效便捷,建立一個全球資源互聯互通的新時代。


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