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近日,《纽约时报》连续关注中国特高压输电网络建设,报道称中国已建成42条特高压输电线路,每一条的输电能力都超过美国任何一条电力主干线。
当新疆的风电要送到江苏,当青海的光伏要点亮珠三角的工厂,这些"电力高速公路"究竟是如何做到让绿色电力跨越千山万水的?
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3200公里的电力马拉松
中国最长特高压,这条超过3200公里的"电力动脉"从西北沙漠中密布的太阳能板和风力发电机起步,穿越古老河谷,翻过重重山峦,最终抵达安徽省那些生产电动汽车和机器人的现代化工厂。
这样的工程在中国已经不是个例,目前全国42条特高压线路像一张巨网,将西部丰富的风光资源与东部庞大的电力需求紧密连接。
其中19条采用800千伏电压等级,22条达到1000千伏,还有一条终点位于安徽古泉的线路更是以1100千伏的超高电压运行,输送能力足以满足700多万美国家庭或4000万至5000万中国家庭的用电需求。
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美国在特高压输电领域的发展远不及中国。目前,美国仅有少数几条 765 千伏输电线路,将这些线路的长度全部相加,总计约 3200 公里,这个长度仅相当于中国一条特高压线路的长度。
美国曾规划 “谷物带快线” 项目,计划把堪萨斯州的风电输送到伊利诺伊州,项目全长仅 800 英里,却在今年 7 月因农场主和共和党议员的反对,失去了 49 亿美元的贷款担保,项目受阻。
即便在特朗普就职之前,美国建设一条数百公里长的输电线路,也需要经历长达 17 年的审批流程,而中国特高压线路从规划到投运,效率要高出数倍。
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直流技术的中国突破
中国特高压的技术优势不仅体现在规模上,更体现在效率上。多条特高压线路采用直流输电技术,这种技术能实现电力的超远距离传输,传输损耗几乎可以忽略不计,这意味着新疆阿勒泰的一度风电,送到上海时仍然是一度电。
为什么中国能做到这一点?答案藏在设备的核心技术里。以常州博瑞电力为代表的中国企业,已经为国内23个特高压直流工程中的19个提供了核心装备。换流阀作为特高压直流输电系统的"心脏"设备,负责实现交流电与直流电之间的转换,这项技术长期被西方垄断,如今中国不仅实现了突破,还在技术水平上实现了超越。
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在世界最高电压等级的昌吉 - 古泉 1100 千伏特高压直流输电工程里,博瑞电力提供了核心换流阀设备。该工程创下多项世界纪录,不仅电压等级全球最高,输送距离也达 3293 公里,输送容量为 1200 万千瓦,这一容量相当于 12 个大型火电厂的装机容量。
2019年建成投运的巴西美丽山二期特高压直流输电工程,换流阀及直流测量等核心设备全部来自中国制造。
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2024年,中国企业还完成了巴西伊泰普水电站的换流阀改造项目,这个运行了40年的系统原本由ABB提供技术,如今却选择了中国方案进行升级改造。中国企业首创了"外支撑+内悬吊"全新型立式阀塔,阀塔尺寸较典型结构压缩30%,成功实现了与原系统的兼容。
95%以上利用率的奇迹
中国发展特高压技术的根本驱动力,来自于清洁能源发展速度超出预期的"幸福烦恼"。2020年中国提出的风光装机目标原计划到2030年实现,结果去年就提前6年达成。自2013年以来,风电装机增长6倍,年均增长约20%;光伏装机增长180多倍,年均增长约60%。
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中国的清洁能源多集中在西北与北部区域,这里阳光充足、风力强劲,是绿电的主要产地。但人口和工厂多聚集在东部沿海,而东部的多云天气、无风夜晚,再加上河流流速缓慢,都限制了本地清洁能源的产能。因此,如何把西北的绿色电力高效输送到东部用电区,成了能源转型能否成功的关键。
特高压网络正是解决这一问题的完美方案。截至 2024 年底,中国风电装机量约 5.1 亿千瓦、光伏装机量约 8.4 亿千瓦,二者利用率均保持在 95% 以上,处于世界一流水平。
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2024 年前 7 个月,全国风电平均利用率达 96.3%、光伏达 97.1%,风电与太阳能总发电量达 10549 亿千瓦时,约占总发电量的 20%,超过同期第三产业与城乡居民生活用电量之和。
2023 年,风电、光伏平均利用率分别为 97.3%、98%,总发电量 1.43 万亿千瓦时,不仅超过当年 1.35 万亿千瓦时的城乡居民生活用电量,更占全社会用电量的 15.8%,高于全球平均水平。
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为了应对清洁能源的快速发展,2024年5月,国家能源局专门印发通知,要求做好新能源消纳工作。对500千伏及以上配套电网项目,国家能源局每年组织调整,为重点项目开辟"绿色通道"。近几个月来,虽然约有一成的风电与光伏发电未能并网利用,但总体消纳利用率仍维持在90%以上的高水平。
重塑全球能源格局
特高压技术并非中国发明,但中国将其"提升到全新的高度,并不断突破极限"。美国智库兰德公司经济学家认为,在特高压输电技术的建设规模上,中国是"全球唯一能做到这一程度的国家"。虽然印度、巴西等国也建有部分世界最长的特高压输电线路,但在建设规模和运行电压水平上,仍无法与中国相提并论。
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中国特高压发展始于2009年全球金融危机期间,当时启动特高压电网建设计划,既是为了投资刺激经济、扩大就业,也配合了发展电动汽车与高速铁路的宏大规划。2011年日本福岛核事故后,中国推迟核电项目,进一步加紧发展远程输电网络。
这种前瞻性布局正在产生全球性影响,芝加哥大学8月发布的研究显示,2014年以来,中国空气污染指数下降了41%,全国人均寿命因此延长近两年。曾经被雾霾笼罩的北京,如今几乎不再使用煤炭发电,而是依靠数百英里外输送来的风电和光伏电力供能。
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随着风光新能源在电网中的占比持续提升,柔性直流输电技术也在加速发展。2024 年 7 月,全球首个特高压柔直工程 —— 甘肃至浙江 800 千伏特高压柔直工程正式开工。中国企业还参与了粤港澳大湾区直流背靠背东莞工程,这一工程是目前世界上容量最大的柔性直流背靠背工程。
到2050年,中国计划将特高压输电通道数量再增加两倍。目前中国的电力消费总量已是美国的两倍,这张不断扩展的特高压网络不仅支撑着世界最大的高铁网络和新能源汽车市场,也为人工智能发展提供了充足的清洁电力保障。中国新增汽车中半数为新能源汽车,约4.8万公里的高速铁路网也全部依靠电力驱动。
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面对气候变化的全球挑战,中国特高压模式为其他国家提供了可借鉴的经验。当美国还在为一条800英里的输电线路争论不休时,中国已经用42条特高压线路编织起全球最高效的清洁能源输送网络。这不仅是技术的胜利,更是在全球能源转型中交出的一份亮眼答卷。
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