群发资讯网

中国或将成为全世界,乃至人类历史上,第一个"电力王国"?

一个国家的发电量能占到全世界三成,是美国的两倍半、印度的五倍,这样的规模放在人类历史上有没有先例?今天的中国在电力领域走到的位置,到底够不够得上"电力王国"这四个字?

要回答这个问题,得从一项被公认为"全球性技术难题"的技术说起,也得从一场突如其来的北美寒潮、一片广阔的西部戈壁和一张看似普通的绝缘纸说起。2024年,中国全年发电量首次突破十万亿千瓦时,大约占到全球总量的三成。

英国《金融时报》把这一成绩放在人类工业史的坐标里打量,直接把中国称作"超级电力王国"。规模只是表象。

真正撑起这套体系的,是一项叫作特高压的输电技术。美国做了一半停在实验室,日本因为缺钱中途放弃,苏联勉强建成一条线路几年后不得不停用,走到最后一步的只有中国。

特高压听起来陌生,道理却不复杂。电要从发电厂送到千家万户,中间走的是电线,距离越远损耗越大,远到一定程度,电甚至可能全部耗在线路上,一度都送不到用户家里。

目前世界上大部分国家掌握的还是超高压技术。常见的500千伏超高压,经济输电距离差不多只有七百公里。

拿北京到上海的直线距离比对一下,电还没走到一半,就已经被路上消耗得差不多了。2021年初美国得克萨斯州那场寒潮,把这个短板暴露得非常彻底。

气温打破了三十一年的最低纪录,马路结冰,水管冻裂,连马桶里的水都冻住,德州电力系统直接瘫痪,四百三十万用户同时断水断电。有人试图用壁炉取暖,把房子烧了起来;有人躲进汽车里开着暖气过夜,又被一氧化碳夺去了性命。

更关键的问题还在后头,德州自己的电救不过来,别的地方的电也调不过来。美国全境一共有三张彼此独立的电网,相互之间连电线都没接起来。

德州距离另外两张电网的主要供电点,少说也有一千五百公里,就算把三张电网物理上拼起来,电也送不到那么远的地方。

把电网互联本来是更合理的做法,白天把西部晒出来的光伏电往东送,晚上再把东部的风电、火电往西调,一来一回能省下大量煤炭和天然气。

美国不是不想做,是手里没有这种技术。中国没有将就的余地。

中国的能源分布和人口分布恰好反过来,九成多的人口挤在东部,可用能源主要在西部,风、光、水资源集中在西北,三分之二以上的煤炭也埋在西北的地底下。发电地在西,用电地在东,中间隔着几千公里。

靠国际通用的超高压,电根本翻不过那条线。想把西部的清洁能源输送到东部的工厂和城市,就必须啃下特高压这块硬骨头。

问题是,这块骨头真的很硬。前期投资要三千亿元,技术风险极高,美国、日本、苏联这些老牌科技强国都试过,都没能走到终点。

上世纪八十年代中国经济刚起步,这笔钱不允许打水漂。特高压的原理说起来并不玄乎,就是把电压提到一千千伏以上,电压越高,远距离输电的损耗就越小。

真正的难点藏在变压器里,电压一旦高到某个临界值,连空气都会被击穿变成导体。打雷闪电就是这个道理。

云层里的电荷积累到一定程度,产生的强电压把本来不导电的空气撕开一条通道,电流瞬间穿过去。变压器内部一旦出现这种情况,整套设备会立刻烧毁。

所以特高压的核心难题,是找到能承受超高电压的绝缘材料。当年最常见的选择是陶瓷,但陶瓷最多撑到五十千伏,面对一千千伏以上的特高压完全不够用。

美国工程师的办法是把陶瓷做厚、做强。这就是所谓的"陶瓷强化版"思路。

强化之后确实能顶住电压,可新的麻烦跟着来了,整台变压器被堆到七千吨重,相当于两百五十架波音737飞机摞在一起。这种重量根本运不出工厂。

道路、桥梁、涵洞都承受不住,美国的特高压研究走到这一步只能停下,继续用自己的老超高压系统凑合。中国这边则没有退路,发电和用电之间的距离摆在那里,不解决就谈不上能源安全。

国家把三千多家单位、上千名科研和工程技术人员组织到一起,围绕特高压做长周期攻关。真正的突破出现在一张纸上,一种按特高压要求专门研制的绝缘纸被开发出来,变压器才算活了过来。

换上这种绝缘纸之后,变压器的重量从七千吨直接降到五千吨,还能根据不同元件的形状随意裁剪。设备轻下来之后,运输这一关才真正变得可行,不然再好的技术也只能停留在图纸上。

当年国内最大的货车载重也就一百五十吨,为了把变压器运到施工现场,专门准备了长达八十五米的平板运输车。道路转弯半径不够就加宽加固,极窄的路段还要配上五千吨级的特种吊机转运。

这些看起来笨重又琐碎的工程细节,一点点把一个"全球性难题"磨平了。中国在国内建成的特高压工程超过十七个,输电线路总长度加起来超过四万公里,差不多可以绕地球赤道整整一圈。

一个常被引用的例子是,新疆戈壁滩上的光伏板发出来的电,经过特高压线路,大约0.008秒之后就能点亮两千公里外重庆车间里的灯泡。西部的清洁能源被源源不断地送往东部的高负荷中心。

这套能力也开始走出国门。中国在非洲二十五个国家投资电力项目,在巴西建成横跨八十一座城市的特高压线路,特高压的行业标准也掌握在中国手里,外界甚至传出美国电力行业的人为此开始学中文的说法。

沙特红海新城的光伏系统、安哥拉凯凯水电站、采用"华龙一号"的巴基斯坦卡拉奇核电站,背后都有中国企业的身影。中国电建、国家电网的业务也延伸到菲律宾、巴西、葡萄牙等多个国家和地区。

回看国内,早在2015年底,中国就实现了十四亿人口全部通电。到2018年底,一个中国的发电量就占到全球四分之一。

青藏高原风雪再大,塔架再高,电线也会被一户一户拉进藏族居民的家里。电力对现代工业的意义,相当于血液对身体。

德国巴斯夫把欧洲工厂关掉,跑到广东湛江投资建厂,背后一个很直接的原因就是欧洲电价涨得太猛,而中国东南沿海电价稳定、供应充足,更划算。中国的能源结构也在往更干净的方向走。

到2024年,风电和光伏的装机总量比十年前增长超过十倍,新能源装机规模已经超过煤电成为第一大电源,可再生能源装机占到全球四成以上。和十年前相比,每发一度电少烧十五克标准煤。

核电方面,中国在建核反应堆的总装机容量已经连续十八年保持全球第一。按照规划,到2030年,非化石能源发电装机的比重将提升到六成左右。

这意味着中国有机会率先摆脱对化石能源的战略依赖。从几千公里外的戈壁滩,到长江口的工厂车间,从青藏高原的村庄,到海外项目的工地,特高压和新能源一起撑起了外界口中那个"电力王国"的轮廓。