今年1月12日,我国颁布了十四五规划,其中将对特高压再次投入3800亿,计划到2025年,再建设13条特高压线直的电路规划。如果算上05年开始的投资,截止到目前 ,20年里,我国对单单对特高压的投资就已经高达1.6万亿元。这可是一个非常庞大的建设规划,也足以说明我们国家对特高压的重视。
所以在看到这一个消息后,很多网友纷纷表达我国的特高压技术的自豪感,但也出现了一些反面声音,比如有的说,国外看不上特高压,所以才让中国发展起来的,也有的说,特高压也就只是在我们国内火热,西方国家压根儿就用不上。总结就是,特高压不是什么高新技术!
这些言论其实很可笑,国外不仅没有看不上特高压,反而非常看我们的特高压技术,甚至连老美都酸溜溜地表达过,中国特高压技术领先美国,他们想要跟我们分享这项技术。
而且特高压也不是什么低端技术,反而要求还很高,今天我们就来说说被誉为中国第五大发明的,特高压!
虽然我国在特高压技术上独步全球,但其实这项技术是国外率先展开研究的,而且他们还特别重视。
在聊之前,我们先来简单了解下什么是特高压。简单来说,就是电压超过1000伏特的交流电以及电压超过800伏特的直流电输电技术,应用这项技术的电网,不但可以大幅度提升输送电力距离以及容量,还能减少输电过程中的电力损耗。
我们举个例子,拿一条±1000KV的特高压交流电线KV的高压交流电线路作为对比,采用特高压技术的输电功率能提升4-5倍,而且前者的单位线损只有后者的四分之一,但输电的距离,最多能提升4倍,不仅如此,建设特高压所需要的走廊宽度也更窄,能窄了三分之一以上,造价更是只有后者的7成。
总结就是,使用特高压技术的输电线路,不仅容量高,长度远,损耗低,而且成本更便宜。
所以对于西方国家来说,具有这么多的好处的特高压,谁不想要?所以早在1960年代,西方就已经对特高压技术展开研究了。
最先入场的是苏联,并且还最先获得了成功,他们在1981年,成功规划并建设了全球第一条长达2350公里的1150KV的输电线KV的变电站,可惜后来由于苏联解体,俄罗斯继承的特高压技术可能出现了遗失,所以在1994年,这条特高压线KV,成为一条普通的高压线路,但至今也还在正常运行。后来俄罗斯也没拿出像样的成就了。
除了俄罗斯外,日本也算得上是比较早对特高压展开研究的国家,他们在1988年就开始动工建设1000KV的特高压线公里的特高压线路。
还有像意大利在上世纪70年代,就慢慢的开始尝试 1050KV的试验工程,不过结果以失败而告终。
美国前任能源部部长朱棣文,曾在2009年时就夸过中国特高压技术先进,他们也想要引进这项技术。
所以说西方不想要特高压技术,或者看不上特高压,不屑于研发的说法是错误的。问题来了,那么为什么最终却是中国后来居上,反倒成为了特高压的引领者呢?实际上的意思就是被现实给逼迫的!
我国是一个能源大国,但同时也是一个能源极度不平均的国家。比如西北地区,拥有超过全国四分之三的煤矿资源,八成的水力资源在云贵川为主的西部地区。我国西部、西北部等地区还拥有丰富的光伏、风电等可再次生产的能源,电力资源丰富。但是与之对应的却是,我国耗电大户却集中在广东,福建、浙江、上海、江苏等东部沿海地区。
改革开放后,我国的工业、经济进入快速地发展期,不过在刚开始时,哪里的工业要用电,就把火电厂盖在附近就可以了,但随着经济发展速度加快,沿海省份对于电力的需求暴涨,如果纯靠火电厂满足,那数量就太多了。
而火力发电需要燃烧煤矿,不仅得从西北长途运送煤矿过去,而且火电厂发电会释放二氧化碳等温室气体,对于环境的影响非常大,当初国内的各大一线城市的雾霾,大多数人应该都还有印象吧。
东部电力不够用,可西北部电力却太富余,云贵川等地区有丰富的水资源,是发展水电的第一选择,新疆内蒙有丰富的阳光风力资源,是发展光伏风电的最佳去处。但是这两个地方都有个共同点,就是工业不发达。那如果把西北的富余电力运送给东部沿海省份去用,不就可由了嘛!
但是内陆与沿海两地相隔动辄上千公里,如果依靠高压电网输送电力,损耗非常大,根本不划算。所以特高压就成了我们的选择,特高压我们上面介绍了,它拥有低损耗,长距离,大容量,成本低等特点,如果能掌握特高压,就能解决我们的能源困局。
但是特高压连国外都无法彻底掌握,仅凭正处在发展中的中国,能搞定吗?要了解中国的这份决心,就得先明白我国电力发展里曾遇到的痛苦与磨难了。
对于现在的我们来说,不管是上班工作,还是学习生活,或者是出行旅游,随时随地用电是一个再正常不过的事情了,但对于新中国刚成立的人们来说,电力,无疑是一个奢侈品。在刚建国时,新中国百废待兴,包括电力,那时我们的电力基础薄弱,发电厂基本只能供应一些城区或者工厂,很多乡村土地大多数都没有电,据统计,当时有超过8成的普通老百姓,用不上电。
1949年全年发电量也才43.08亿度,平均下来一个人才8度电,这点电量都不够现在一台空调开一天。对比当时的西方国家,美国在49年的人均用电量已经接近2000度,相差100多倍。可以说,我国那时的电力水平与西方差距非常大。
以电网为例,美国在1928年就已经建成了第一条230KV的高压输电线年才开始筹建自己的第一条输电线年,美国已经建成第一条345KV高压线KV高压线路,刘天关线路。可以说,电力技术水平的差距还有将近20年。
对于电网线路的建设来说,电压越高,能输送的电力就越大,距离也更远,能极大提高发电站的供电效率,所以更高的电压,就代表了更先进的技术。不过虽然我国已经能自主建设330KV的高压线路,但是更先进的超高压输电线路上,不管是设备还是技术上,都依赖进口,被人家吃的死死的,有多夸张呢?
比如1992年开始兴建的550KV的超高压线路,天广线路。在这条线路的建设中,我国全套的工程设备技术都需要从德国西门子进口,甚至连一个马桶也要从德国进口,没办法,为了能顺利拿到设备,你只能照做。
毕竟钱花了就花了,关键技术我们得学到吧,可在2000年通电调试的时候,德方却直接要求:不相关的人员请离开!
明明是花了钱的甲方,却被叫成不相关的人员,但你还没办法反驳,于是参与项目的中国工程师们在离开的时候,心里都默默憋着一口气,我们肯定要掌握自己的高压电技术。
2004年,为了能够更好的保证珠三角地区的电力供应,我国计划在贵州至广东建设一条,第二回±500千伏直流输电工程,这条线路从立项开始,而趁着这次机会,我国计划将这条线路打造成自主化的示范工程,于是南方电网组织电力技术工程师们联合技术攻关,最终在2007年建成投产时,不仅做到了70%的技术自主化,而且还节省了1亿元的成本。
但是中国电力人仍不满足,因为仅仅是500伏超高压技术,只是与国外持平而已,中国要做的则是更好。于是在2006年,我国计划建设全球第一条1000千伏晋东南—南阳—荆门的特高压交流线路。这次我们的目标不仅要突破特高压技术,并且中国还要掌握核心设备的建造工艺,不受他人掣肘,而这就必须说到一个人了,他就是孙昕。
孙昕博士是我国我国电机工程的专家,同时也是我国特高压技术突破的奠基人之一。其实在这一个项目筹建之前还有个插曲。
2004年,我国曾经在江苏昆山,召开了一场讨论会,其中就有讨论是不是要建设特高压,因为当时国内的电网发展遇到了瓶颈,特别是华东地区的500千伏的高压电网基本都架满了,架设电网的土地资源都不够用了,但是电力缺口依然很大。那要怎么办?于是建设特高压就成为了大家讨论的重点。
但在那时,国内很多人对建设特高压都没啥信心,有些人觉得西方国家都尝试过了,失败了,我们还有没有必要上,也有的人觉得特高压这个被西方淘汰的技术,我们没必要跟进,是不是跟开头说的问题一样,是的,在那时,连中国电力人内部都有怀疑。
可参会的孙昕却提出了反对意见,他表示,中国工业、科技发展几十年来都是跟着别人的路子走,迟早有一天,得抬起头走一次没人走过的路,特高压就是这条没走过的路。
为了国家重视特高压的重要性,时任电力科学研究院院长的孙昕与另外几位专家特地跑到国务院汇报工作,而前后总共去了3次,还写了4份汇报材料,最终,在他们不懈的努力下,国家同意了他们的建议。
于是就 我们前面说的1000千伏晋东南—南阳—荆门的特高压交流试验示范工程了,2006年年底这条线路正式开工建设。而作为我国特高压奠基者的孙昕自然被授予了重任,被任命为国家电网新组建的特高压建设部主任,主导建设工作。
但是刚一上手,孙昕面临的就是各种挑战,以往我们的高压电网的核心部件,设备都是依赖进口,但是特高压别人都没做过,设备你想进口都没人能做,比如特高压的核心部件变压器。
那什么是变压器?顾名思义,就是能改变电压的设备,我们前面说了特高压的定义,直流800KV跟交流1000KV以上的电网才叫特高压,而普普通通的家庭用的电压一般也就220V,工业用电多一些,也只有380V,特高这么大的电压显然是无法直接送电给普通家庭或者工厂的,于是就需要变压器。
传统的变压器一般都是用由铁芯或者磁芯加线圈组成,线圈又分为初级和次级,利用电磁感应原理,给初级线圈通电,次级线圈感应电动势,产生电流,实现电压变化。
而我们特高压上面应用到的变压器一个都有10米高,重达400吨。这么大一个变压器,并且电压电流又这么高,就需要保证人员以及别的设备的安全,所以就要使用到绝缘体。但是普通的在允许电压下不导电的材料没办法承受特高压这么大的电压,所以在材料选择上,我们就犯了难。
其实美国人也研发过特高压时,当时他们选择的是用陶瓷作为在允许电压下不导电的材料,陶瓷是目前耐压值最高的在允许电压下不导电的材料,高达50KV,但是如果全用陶瓷做绝缘材料,一个特高压的变压器就重达7000吨。我们大家都知道特高压经常要建在偏远地区,也有山地等复杂环境,而生产变压器却在华东平原的工厂那边,这么重的变压器,运输就成了个烦,所以变压器必须减重。
于是经过对比后,我国的科研工作者发现,可以 5CM厚的绝缘纸来作为绝缘材料,它的耐压值虽然只有18KV,但是重量却比陶瓷轻了很多,并且也容易加工。最终在他们的不断努力下,用绝缘纸做了25万个配件,通通应用在变压器里,而重量也成功地降到了350吨。虽然重量依然不轻,但是只要认真规划路线,使用特殊车辆运输,还是能够运送的。
当然我国在特高压上的突破还不止这些,还有像特高压的核心部件之一换流阀,我们国产后的换流阀的平整度甚至能做到10nm这个精度,比头发丝还细。
正是依靠这些努力与突破,2008年,这条1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程全线架通,并在次年投入运营。
那么,这条国产的特高压线路运行后的实际表现如何呢?我举一个例子大家就知道了,有人做过实地对比,一个是全采用了国产设备的1000伏特高压变电站,另一个是采用日本进口设备的500千伏超高压电站,选用了日本进口设备的变电站噪音有60分贝,对比后发现, 500伏变压站的噪音有60分贝,而电压更高的1000KV变电站,噪音只有36分贝,这代表着什么?说明我们国家的自主生产的技术水平更高。
所以如果还有人说,中国特高压技术不算得上什么先进的技术,你可以直接拿这个例子回敬他。
我国为啥要一定要突破特高压这项技术,因为电力是工业生产的重要能源,如果电力不足,就会影响我国的工业发展,和人民的生活保障,解决电网问题,也是解决我国的电力供应问题,当然也有一小部分个人因素在里面。孙昕博士曾说过,他在2006年6月曾带队去美国电科院交流学习,一开始人家还比较客气,结果在参观的时候,就不许我们拍照、记录,并且也不提供任何数据,可把他们给气坏了,于是只能憋着一口气,用心观察记录。
后来我国特高压获得突破后,美国人也要过来参观学习,结果大家也都知道,不拍照、不记录、不给记录,同样的待遇奉还给他们。
当然这只是一个小插曲,中国特高压不仅技术领先, 而且也开始出口到国外了,目前我国特高压已经出口到欧洲非洲、南美洲等多个国家地区,像在在巴西美丽山水电站,已经展开了±800KV特高压直流输电2期工程建设项目,为什么是二期呢?因为一期早在17年12月就已经投入运行了。
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