完解为14亿人供电，有多难就有多努力

刚刚过去的一年里，

14亿中国人用掉了超过

9000000000000度电，

（别数了，是9万亿）

是美国的2倍多，

印度的6倍多，

法国的20倍多。

而支撑这一切的，

是全球最大的清洁煤电供应体系，

是世界第一的水电、风电、光电装机总量，

还有全球规模最大的输电网络，

全球最长特高压输电线路，

它们共同组成了

全球最大的电力供应系统。

即便如此，

我们真的高枕无忧了吗？

今天，和小新一起

解构我国的电力供应系统～

煤电的困局

中国，

是光电、风电、火电、水电

装机容量都最大的国家。

当它所有的发电厂一起开动，

每年生产的总电量将近全人类用电量的1/3。

那这么多电够用了吗？

以江苏省为例，

一天中，

白天和夜晚的用电需求极不均匀，

而一年中，

每到炎热的夏季和寒冷的冬季，

电力负荷更是明显飙升。

可以想象，

当所有省份的用电高峰叠加起来，

整个电网的压力将是何等巨大。

为14亿人供电，

依然面临着重重挑战。

2024年，

我们经历了人类有记录以来

最热的一个夏天，

异常的高温让全国17个省份的

用电负荷接连突破历史记录。

而彼时，

能帮助人们缓解用电紧张的，

首先就是，煤电厂。

因为它只要开机就能发电，

而且可以灵活调节功率大小。

于是，

从山西、内蒙、陕西等产煤大省的矿场，

到连接四方的铁路，

都在加班加点、开足马力采煤保电。

不过，它始终都有一个困局。

目前，

尽管煤炭在中国电力结构中的

地位依然无可替代，

例如2023年，

煤电就以全国40%的装机

发出了全国60%的电量。

但只要烧煤，

就一定会产生粉尘和多种温室气体。

于是，

人们都在想方设法，

让煤炭变得“清洁”，

彻头彻尾的“清洁”。

比如，在燃烧时，

把煤和秸秆、氨气等掺在一起，

从源头处减少用煤。

比如，在发电时，

让燃煤机组更加高效。

一台燃煤发电机组

发1度电需要多少煤呢？

答案是256g，

相当于半瓶矿泉水的重量。

再比如，它排出的烟气，

既可以分离提纯后得到食品级的二氧化碳，

也可以收集起来直接注入地下，

封存烟气的同时，

还能把岩层中的石油“驱赶”出来。

与此同时，

人们也在不断寻求

更丰富、更清洁的替代电能。

近十年来，

水电、风电、光电等组成的清洁能源军团

正在以势不可挡的速度攻城略地，

如今在中国电力结构中的占比已经接近1/3。

现在用的每1度电里，

平均有13.6%来自水能，

9.4%来自风能，

6.2%来自太阳能。

不过，想要开发和利用它们，

却并非一片坦途。

清洁能源的软肋

中国江苏，

沿海的自然条件赋予了

它得天独厚的风能资源，

而绵延的海岸线和广袤的滩涂湿地

又为风电开发提供了绝佳的地理空间。

但包括风电在内，

清洁能源的开发并不是一帆风顺的。

因为用来发电的风和光纯属看天吃饭，

而水能的大小又取决于河流的丰枯水期，

所以清洁能源电力与生俱来

就是波动的、随机的、间歇的。

一旦接入电网，

就极有可能对电力系统造成冲击。

那有没有可能发明一块大电池，

把发电高峰时多余的电储存起来，

等到低谷时再送出去，

这样不就可以变不稳定为稳定了吗？

当然，

除了把这些小电池

组合成一个超级大电池外，

脑洞大开的科学家们

还发明了形形色色的巨型充电宝——

世界上坝体最高的“水体充电宝”，

全国首个“重力块充电宝”，

世界首个非补燃式“空气充电宝”。

在这些巨型充电宝的加持下，

曾经的风电、光电、水电等

大型清洁能源基地“摇身一变”，

组成了超级电力基地。

不仅如此，

人们还可以根据天气等因素

来预测清洁能源的发电情况，

从而“主动”调节煤电厂的发电功率，

以此来平衡清洁能源的波动，

保证电力稳定供应。

不过，

想要把这些清洁能源电力输送出去，

还需要一张网，

一张能让电源、用电负荷、储能

随着清洁能源波动而灵活调节的新型电网。

电网的使命

三峡工程，

世界上规模最大的水利枢纽工程，

但却极少有人知道，

除了这座宏伟的大坝，

就在不远的山头上，

那些看似不起眼的输电塔和

输电线也创造了另一个史无前例的中国奇迹。

当它们连接起三峡与

江苏、三峡与上海，

三峡与广东时，

也成为了国家电网和南方电网首条联网通道。

再加上后来不断延伸、不断生长的高压、

超高压、特高压线路，

如今已经成为全球第一大电网。

然而，

哪怕是中国最发达的

省级电网之一的国家电网江苏电力，

这里也有交流线路、有直流线路、

还有各种不同的电压等级。

再加上，

江苏99%的风电和

67%的光伏发电都分布在长江以北，

而用电负荷则主要集中在长江以南。

于是，

当清洁电力源源不断地进入电网，

为了让毫无规律、波动的它们与

其他发电厂、储能、用电负荷实现精准匹配，

一场升级已经全面启动。

扬州-镇江±200千伏直流输电工程是

全球最大交流改直流输电工程。

通过把原先的交流线路改建成

输电能力更强的直流线路后，

输电能力可提升6倍，

让江苏南北之间的电力输送更加通畅。

而像这样穿越长江的电力通道，

在江苏已建成了8条。

2022年建成的

白鹤滩-江苏特高压直流工程，

其中江苏一侧的接收站十分特别，

它如同一个“蓄水池”，

既可以把省外输来的水电，

调节功率后，输向省内，

还可以汇集苏州北部富余的电力，

调配给苏州南部，

实现苏州地区内的南北互济。

而正在升级的，

不仅有坚强的主干电网，

还有连接用户的智慧配电网。

其中，电力的分配变得越发智能。

比如借助分布式光伏可观可测系统，

可以提前预测光伏电站的发电情况，

从而更好地保证用电高峰期的电力调度。

不仅如此，

越来越多的村庄都在

化身为一个个光伏基地，

随着屋顶光伏有序接入电网，

既提高了电网调节能力，

村民也拥有长期稳定的收益。

但这些都还不够，

中国还有散落各地的智能微电网。

在江苏无锡的全国最大的车网互动示范区，

新能源汽车可以在

用电高峰期反向给电网充电，

缓解电网压力，

就像电网的移动充电宝一样。

而在南京高速齿轮制造厂，

通过电力公司的规划，

这里的光伏电站、储能电站、充电站、

生产车间等都被整合成一个小电网，

实现整个园区电力的自产自销。

更巧妙的是，

在整个苏州市，

数百个这样的园区组合

成了一个更大的系统，

除了满足各自的用电需求之外，

富余的电力还可以输给电网，

就像给电网配备了一个虚拟的电厂一样。

而想要这些形形色色的电网

高效地运转起来，

还离不开一张遍及各个角落的信息网络。

地面巡检员、天空巡检员，

它们组成了一支全天候的智能巡检队，

效率相比人工提升了60%。

在江苏利用全息数字电网，

可以远程采集各类数据，

在云端对江苏电网实现数字化管理。

就这样，在数字化、智能化、

物联网等新兴技术的加持下，

江苏即便缺煤缺油又缺气，

却可以灵活地利用起

一切可以利用的电力资源……

很难想象，

70多年前，就算我们拼尽全力，

平均每人每年也只能分到9度电，

放到今天，只够你用上3天。

用了29年，

发电电网企业实现了大中城市的电力普及。

往后的37年，

电力点亮了中国的

每一个城市、每一个村庄，

中国成为了世界上唯一全民通电的国家。

作为发电、电力调节的主力军，

中央企业还想让所有人

更便捷、更清洁地用上电，

于是，

这场全国范围内的电力系统升级已然开启。

根据规划，

到2045年，

整个中国都将完成这场升级，

但那依然不够。

因为只要人类文明还在滚滚向前，

这条能源的探索之路就永远不会抵达终点。

【说明】目前各国2024年用电量数据还未全部披露，中国的用电量数据为中电联估算所得，与美国、印度、法国的用电量比较由2023年情况估算所得。

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责任编辑丨苑洪涛

校对丨杨致刚

执行主编丨刘海草 张灏然

内容来源 | 星球研究所 国家电网 国网江苏电力