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[工程技术]外国为什么不建特高压? |
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外国为什么不建特高压? 关注问题?写回答 [img_log] 特高压 外国为什么不建特高压? |
别的地方不知道。 土澳这几年快成全民太阳能了。 感谢中国强大的生产能力。 |
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游泳馆每个月省好多好多电费 |
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图水管基本不交电费 夏天的时候电用不完,放到公网,公网也用不完,直接接到一片内海里面,水都快开了 另外一个回答讲了为啥凸凹的家用太阳能能流行起来。 我觉得和居住环境和房屋结构有关系。 目前住在土澳,觉得这里是最适合太阳能和电动车通勤的国家。 第一,自然条件,整个中国日照时间最长的地方是拉萨,年平均是3000小时。. 下图是澳洲大城市的年均日照时长 |
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第二居住房屋结构。 国内的房子大多是楼房,屋顶属于集体而非个人。 澳洲房子几乎都是独栋,屋顶都是个人自己安排。 |
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这是一个典型澳洲民居,房屋朝东,有自己的车库,主人安装了这么多板子,应该不用交电费了,而且可能会有不少的电网返款。 第三,因为房屋结构原因,车库都属于自己,安装家用充电桩完美解决充电排队问题。 第四,安装家用电池,多余的电可以不用返还到电网而存到电池里面,方便晚上回家车辆充电。 |
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最后一个就是电费,澳洲的电费真的高,所以装太阳能动力可足了 |
特高压需求的条件: 1电力资源不平衡,发电的地方用不完,用电的地方发不了,且两地距离遥远 国土面积至少200万平方公里吧 2全国一盘棋,把发电的地方发的电送到用的地方,发电的、用电的、过路的,三方都能摆的平 强大的中央政府+土地国有 3前期能够不计成本的砸钱搞基建,几年十几年才能收回成本,甚至亏钱收不回成本 强大的中央政府+经济实力 能满足这几条的,地球上可能只有中国了 |
截至2022年5月26日,美国特高压设备专利申请量占全球特高压设备专利总申请量的21.84%。 日本特高压设备专利申请量占比为16.99%。 美日两国加一块就已经占了世界的38.83%。 也就是说,不存在外国不搞特高压,不存在发达国家不搞特高压。 笨想想也能知道,以美国的全球科技战略高度和雄心,以日本一以贯之的科技进取心和工匠精神,怎会放弃特高压这块科技高地呢? 我们再来看中国的特高压,起步晚,底子薄,国际环境差,资金不足,结构不合理,心态保守……在种种问题之下 目前,全球特高压设备第一大技术来源国为中国。截至2022年5月26日,中国特高压设备专利申请量达到318387项,占全球特高压设备专利总申请量的41.42%,比美国日本加一块还多。 至2021年底,中国已累计建成28条特高压线路,特高压关键装备已实现100%国产化。 提问:中国特高压关键装备已经实现100%国产化,那么美国、日本生产的特高压关键装备还能卖给谁? 我不是特高压行内人,我只是以公开的数据为依据,不吹不贬,实事求是来看中国的特高压。 |
先问是不是,美国一直就有特高压输电技术。 但是2014年3月4日,为了救一只麻雀,美国总统奥巴马派战斗机撞断了华盛顿的全国总电线,导致美国停电数小时,直接经济损失数亿美元,并派工人在半个小时以内救下麻雀。 之后为了保护麻雀,美国不再使用特高压输电。 其他国家确实没有这技术。 |
特高压变压器从业者,我来告诉你们为什么,特高压输电的特点就是输送距离远,容量大,一般是在2000-3000km的输电距离才有优势。这就要求特高压的应用场景是,1.国土面积足够大,2.电源侧和用户侧分布极度不平衡。 这两条条件应用在单个国家讲,pass掉绝大多数国家,既要足够发达,又要面积足够大,美国不能按单个国家考虑哦,他是联邦制,各个邦协调起来太费劲。 应用在洲际,就得考虑政治经济军事,跨国买电就意味着电力能源不独立,受制于人哦。中国不是一个国家的体量,是一个大洲的体量,任何一个经济强省单拎出来放国际上都是区域一霸的水平。 而且特高压电网目标很大,战争时期会成为石墨导弹的重点目标,也要求国家要有足够的军事实力。 所以中国有特高压是因为中国足够的特殊且强大。 还有国外不是没有特高压哦,巴西美丽山,巴基斯坦莫拉,都是国网投资且推行的特高压直流输电项目。南美洲也有750kv交流。 原国网一把手刘振亚提出过全球能源互联网,就是用特高压把全球电力联系起来,黑夜半球发的电,白半球用,还是很牛逼的。但是要实现这个得先解决世界和平问题。那什么时候能够实现全球能源互联网呢,当外星人即将入侵地球,地球人发现需要举全球之力集中力量办大事的时候 |
我们在研究电动车的时候,经常遇到一个问题 就是, 为什么北欧国家的电动车车主对里程续航并没有表现出国内车主这么大的关注度? 后来我们问了本地经销商才明白,因为他们国家太小了,开个三四百公里,可能就出国了。平常市内通勤不怕充不了电,也不会像国内车主这样“万一我要开车出去旅游半路没电了怎么办”这样的焦虑。因为他们开车出去旅游,也不会像国内这样,动不动就五六百公里。 特高压也是如此,外国不像国内这样动不动每年五六条地建,主要是因为大部分“外国”,都太小了,根本用不上特高压。 电力传输,在常温超导白菜化之前,都是有损耗的,因为任何导体都有电阻,有电阻就会发热,发热就是电能以内能的形式损耗掉了。一般电力传输的损耗,平均下来,在3%左右,其实不小了。 电传输得越远,这种损耗越明显。所以,远距离电力传输,如果用常规的电压,损耗是很大的,经济性很差。 那怎么让损耗变小呢?要么用电阻更小的导体,要么就加大电压,电压越大,远距离传输损耗就越小。电阻更小的导体有待于物理学和材料学工程学的突破,目前条件下技术可行的方案就是加大电压。 所以,特高压的适用场景一般都有两个前提条件:1.地方足够大,2.有远距离传输的需求 世界上地盘够大的地方,其实也就那么几个国家,俄罗斯、中国、加拿大、美国、澳大利亚,巴西,印度。其他的?蕞尔小国(感谢评论区),没必要。 那这些国家,都有远距离传输电力的要求吗? 很不幸,基本都没有。 如果你国家大,但是你发电厂就在人员密集区域,那你国土面积再大也没有跨区域送电的需求。 比如土澳,人口都基本扎堆在东南角那一小块地,电力也是以火电和天然气为主,夸张点说从电厂牵根线就能满足绝大多数大用户的需求,没必要远距离输送。 加拿大情况也类似。 美国就更奇葩,国家三个电网,互相之间基本不联通,跨电网调度非常困难,就算有跨区域送电需求,电网也做不到,再加上美国电力需求整体比较平衡,东西海岸都有比较大的电力负荷中心,电力体系建设也基本上跟随负荷中心分布,所以其实超远距离送电这种事儿大家不乐意干,也就是电网内部有点远距离输送需求,用更高等级电压凑合凑合也能用,犯不着大动干戈上特高压。 俄罗斯虽然确实有需求,但是一方面是穷,另一方面也是火电和天然气石油发电为主,凑合凑合也行,典型的穷有穷的活法。 巴西、印度情况也是类似,一是确实没技术,二是也不是发电端和用电端实际上隔得太远,没有说非要跨大距离输送电力的现实需求,所以没有特高压也能活。 只有中国,一方面面积确实大,但更关键的是,现在我国的电力装机中,由于最近这几年猛上新能源的关系,风电太阳能加起来装机量都30%了,水电也有16%,火电装机量只占比52%,而风光水大部分装机,都是在非东部地区,集中在三北和云贵川,这些地区,除了四川,都不是人口大省,我国的电力负荷最大的(也就是用电最多的)区域是在华东、华北、华南这些人口密集区,而我国相当一部分的电力是在遥远的大西北、东北和西南地区生产的,电力负荷中心与电力供给中心错位,使得我国成为全世界可能是仅有的,对大范围、长距离、长时间电力传输需求的国家。 |
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所以,如果从市场需求的角度出发,真正有现实需求,且有国力(这个很重要)去做特高压的,其实也就中国一家而已。 特高压,对中国是雪中送炭,对其他国家来说,就是锦上添花而已。 |
大国建不了,小国没必要。 比如美国,根据美国公共电力协会(APPA)2015 -2016年年度名录及统计报告,美国电力系统共有3306家电力企业构成。 想要建特高压,需要平衡几千家电力企业的利益,可能光投票就要搞100多年。 |
这个问题老在时间线上晃,电力行业人员忍不住来答一发。 知乎老传统,先问是不是 在知网以“特高压”为关键词搜索,按时间顺序排序,至少早在1979年就有中文论文在介绍国外的特高压技术了,事实上特高压输电的理论研究与试验始于1960年代。回到问题本身,需要明确“特高压”三个字指的什么?如果是指特高压输电相关装备、试验,到此结论已显然,如果是指特高压输电工程,继续往下看。 |
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以“特高压”为关键词搜索的论文 1979年,确实还只有特高压输电技术相关的技术研究,还没有建成特高压输电工程。我国在建成特高压输电工程后也有综述性论文回顾发展史,列举各国情况: 前苏联建设了试验站开展特高压设备的绝缘特性试验工作,1985年建设了2条交流特高压线路,分别从哈萨克和西伯利亚送电至乌拉尔地区,随着苏联解体,因政治、经济原因降压为500kV运行,期间运行良好。意大利在1990年建造了1050kV的试验线段和变电站。日本东京电力公司在1999年建设完成了2条1000kV特高压输电线路,长度分别190km(南北线)和240km(东西线),建成后降压为500kV运行。我国国家电网公司在2009年建成首个1000kV特高压输电工程,从晋东南到荆门,长度600多公里。 |
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论文《国内外特高压电网技术发展综述》截图 从这也结论清晰了:前苏联、意大利、日本是建设过特高压输电工程的,其中意大利是试验性质。由于各种原因,投入运行的特高压线路,最终命运是降压到500kV运行。 按照定义,特高压指电压等级在交流1000kV及以上和直流±800kV及以上的输电技术。交流特高压发展的早,以上是交流特高压情况。 直流输电也是按电压等级逐步提高上来的。 1929年瑞典ASEA公司(ABB公司前身之一,ABB公司中的“A”,“BB”是另一家公司)最早开始高压直流输电,1954年建成世界第一条高压直流输电工程,电压等级±100kV,为海底电缆,长度100km;1965年苏联建成世界首条架空高压直流输电工程,电压等级±400kV,是架空线路,伏尔加格勒—顿巴斯;1965年美国开始建设太平洋联络线路直流输电工程,开始定的电压是±133kV,运行期间遭受地震损坏,1989年完成扩建升级,电压等级升至±500kV;1986年,巴西、巴拉圭联合建成±600kV伊泰普水电站直流送出工程,长期以来为世界电压等级最高的直流输电工程;1989年,我国舟山建成国内第一条高压直流输电工程,电压等级±100kV,长度54km;1990年,我国建成投运葛洲坝—上海±500kV直流输电工程,是国内第一个西电东送的长距离、大容量高压直流输电工程,长度1100多km;2009年,我国南方电网公司建成世界首个±800kV直流输电工程——云广特高压直流工程,先是单极投运,2010年双极投运,长度1400多km。2019年,我国国家电网公司建成世界首个±1100kV直流输电工程——准东-皖南特高压直流工程,将特高压直流电压等级往上更推一步,长度3000多km,从新疆送电到安徽。 国网和南网,一个最早建设交流特高压输电工程,一个最早建设直流特高压输电工程。 为什么我国大力发展特高压输电而其他国家没落了? 我想,这才是本题的隐含问题,也是很多答案争论的。最最重要的一个因素是需求、需求、需求。引用论文《2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述》的说法。第一作者、第二作者身份,不了解的百度下姓名和履历。 我国的经济近年来快速发展,带来了电力需求的快速增长,极大地促进了特高压输电技术在我国的应用和发展。我国的能源分布极不平衡,需要从能源大量集中的西部将电力送往东部的负荷中心,特高压交直流输电技术是长距离大容量送电的最佳选择。特高压交直流研究工作为我国的特高压远距离输电提供坚强的技术支撑。 |
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《2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述》截图 |
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《国内外特高压电网技术发展综述》论文截图 我国西部、北部产煤,风大、日照时间长,能源多,但是经济发展中心和负荷中心在东南,资源和需求基本是逆向分布,而且因为幅员辽阔,需要远距离输电。为什么不远距离输煤到当地发电?因为输电更经济,而且总体上污染更小。综合评估下来,就选择了特高压输电。资源和需求逆向分布、幅员辽阔,放眼世界,这两个客观条件有几个能满足,遑论政治、经济、工业国情? 苏联(俄罗斯)面积大,特高压工程降压运行的原因之一就是经济性,500kV就能把活干了。欧洲,全部加起来面积才和我国差不多,用不上远距离输电。美帝,面积也大,资源分布比较平衡,全国几个电网各管一块儿,想推动跨州、跨电网建特高压,协调成功是不可能的。巴西,面积也挺大的,±600kV伊泰普直流送出工程长期是世界最高电压等级,但技术是否自主我没有考证,新的±800kV美丽山特高压直流输电工程,是国家电网和巴西国网电网合资公司建设。印度,面积也挺大的,1992年和2002年各建设了1条±500kV直流输电线路,印度的军工就是万国造,由此窥探电力工业水平。日本,面积小,不需要特高压输电,降压500kV就把活干了;有直流背靠背工程,非特高压也不是输电用途,同步关东、关西50Hz和60Hz两个交流电网用的。 而我国,国家电网就已建成投运“十四交十二直”26项特高压工程,核准、在建“两交三直”5项特高压工程,一共31项;南方电网建成投运4项特高压直流输电工程,无交流特高压输电工程。可以说是,我国在特高压输电方面取得了重大成绩,特高压在我国独树一帜。 |
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国家电网 |
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南方电网其他国家特高压技术不行了吗? 在电力行业,可以列举出瑞典ABB、德国西门子、美国GE、日本东芝、法国施耐德等系列传统大厂,所在国没有建设特高压输电工程,这些公司就没有特高压技术吗?这是行业外容易存在的误解。 输电技术是一个电压等级、一个电压等级逐步走上来的,我国也不是决定上马特高压就立即完全掌握所有技术。我国第一条1000kV特高压输电工程建设前的论证,就有和这些大厂充分的交流,现在站里还有部分进口的核心设备(电抗器、避雷器等)。 |
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《2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述》论文截图 我国±800kV直流特高压和±500kV高压换流站里,起初大量运行软件都是英文的,来自上述大厂,慢慢地国产化替代,但还是有换流阀内部控制等技术并不完全掌握。 你觉得上面大厂有没有建设特高压输电工程的技术实力? 再来谈电力工业软件,电力行业多少用过电路仿真、电磁场仿真、潮流计算、电磁暂态仿真等等,工程建设之前总要仿真计算下吧,有几个国产替代? 冷知识 我国还有±400kV、±660kV直流输电工程各一条。 最后总结国外并非未建特高压输电工程,先建设的因为经济、政治多方面原因降压运行;我国大力发展特高压输电的主要原因在于需求,其他国家未建设的主要原因也是需求;我国在特高压输电领域取得重要成就,技术还输出到国外(巴西),但不代表只有我国掌握特高压输电技术,传统大厂同样掌握特高压输电的核心技术及装备。本答只论“特高压输电”,不想引战,用"凡是"引申的毫无意义,而且偏题。参考[1]张章奎.国内外特高压电网技术发展综述[J].华北电力技术,2006(01):1-2+11.[2]舒印彪,刘泽洪,袁骏,陈葛松,高理迎.2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述[J].电网技术,2006(05):1-12.[3]李晓黎,陈祖胜.特高压直流输电技术发展综述[J].广西电力,2009,32(01):23-26.[4] 国家电网有限公司官网:特高压 . [5] 中国南方电网:公司概况 |
特高压输电技术在我国目前比较耳熟能详的众多技术中比较特殊,因为这是一个真正“自我创新”的技术。 像目前享誉全球的高铁,其实就不能算完全原创,一开始也是引进了日本等国的高铁技术,然后再消化、吸收,最后再做到了突破并拥有了自己的知识产权。 但特高压输电技术就不能走这条路,原因就是当今世界上并没有形成成熟的技术和设备,更没有完整的技术标准体系以供参考。 其实早在上个世纪,全世界很多国家已经开始在研究特高压技术。其中包括了苏联、美国、日本和意大利。 苏联是世界上最早开展特高压输电技术研究的国家之一,也是此前世界上唯一一个有特高压输电工程运行经验的国家。 而其他国家最终都因为各种原因,最终导致了没有建成工程。即便是苏联,最终也降低到了超高压的水平。 究其原因还是因为——需求。 输电技术发展及电网建设与一个国家的经济发展水平密切相关。 这就意味着基本上是只有经济发展快速,导致了用电量开始激增的国家才有可能考虑这方面技术。 苏联稍微比较可惜,于1985年建成埃基巴斯图兹—科克切塔夫—库斯塔奈1150千伏特高压输电线路,线路全长900公里。 但是仅断断续续运行了5年的时间,1991年苏联解体以后,特高压输电工程就下马了,由原来的1150千伏降到500千伏。 主要原因有三个:一方面是政治原因,苏联解体后,这条线路不在俄罗斯本土,而是在哈萨克斯坦境内。 另一方面原因是我们众所周知的,苏联解体后,各个加盟国经济快速下滑,包括俄罗斯一开始脑子不清醒搞了“休克疗法”,把自己经济弄得一塌糊涂,自然对电力的需求就大大下降了。 最后一个原因则是当时苏联本身在特高压技术的掌握上并不成熟。 日本和意大利的情况比较相似,也是上个世纪经济快速发展导致了用电量激增,所以都曾经研究开发过特高压输电技术。 但两个国家有个共同特点,那就是国土面积太小了,对远距离、大容量电力输送的需求相对较弱。虽然有电力增长的需求,但是由于特高压输电工程在成本上比较高,结合两个国家的实际情况,考虑到经济方面的因素,最后也没有继续发展。 日本确实比较厉害,当时其实已经研发出了特高压输电的相关设备,并且建了两条输电线路,其中一条还是从福岛到东京的线路。唯一的问题是变电站用的还是500千伏设备,所以并不算完整工程。 结果上个世纪末遇到了东亚经济危机,还有本身日本经济泡沫戳破后迎来的“失去的N十年”,对电力的需求自然也就下降了。原来所规划的大规模核电项目未付诸实施,也就没有了大量电力输送的需求。 结果后来的事我们知道了,福岛核电站因为海啸导致了严重的事故,至今这地还没恢复正常,就别说发电了,今年又在那排核废水呢。所以日本的特高压工程八成永远是出不来了。 美国的情况则更加特殊一点。客观地说,20世纪美国在世界上研究特高压输电技术的国家中算是比较领先的,但是美国没有实现工程应用。 原因则是美国确实地理条件太好了,虽然美国国土面积大,但东西部两边都临海,并且都发展挺好,再加上本身资源丰富,是个能源比较富裕的国家。 所以美国对能源供给的不平衡问题并不是很突出,对特高压远距离、大容量电力传输需求也就不那么迫切。 比较好的例子就是今年年初的时候美国不是因为大雪导致德州大面积停电吗,当时还闹得沸沸扬扬。 德州的电力系统就是自己独立的组网,这是属于自己一个州就能解决自己的能源问题,所以外部没办法转移输电帮他们解决问题。 再加上随着美国经济发展的放缓和产业结构调整,最终所规划的特高压电网的建设和技术应用就被搁置了。 读到这里的小伙伴们估计能理解我要说什么了,为什么我国必须要发展特高压输电技术——因为我国条件实在太差了。 首先就是我国确实是个资源匮乏的国家,特别是能源上,基本上不可能说划一片地这里就能做到自给自足,所以必须要从外部输送。 然后就是我国这地理因素比较尴尬。东部靠海,人口也多,发展也比较迅猛,所以对电力的需求非常大。 但是我国主要的资源又在中西部,并且我国又是一个960万平方公里的一个幅员辽阔的国家,这就导致了我国对特高压远距离、大容量电力传输的需求变得十分迫切。 再加上新世纪初,我国正式成为了世界产业结构的一员,承接了大量的低端产业。而这些低端制造业既是用人大户又是用电大户,就导致东西部电力需求更加不平衡。 并且,往前推个十几年,恰好是中国经济发展面临的前所未有的机遇,是实现工业化、城镇化、国际化、市场化最为关键的时期。 所以我们必须要解决用电这个难题。 但这时又有另一个问题。当时其实我国在中西部的发电项目都准备好了的,比如西部的火电、光伏,北部的风电还有西南的水电。 但特高压输电重点工程却迟迟不被核准,这源于支持者和反对者的争论,而这个争论从特高压输电建设提出后一直没有停止。 起先,反对者提出中国发展特高压输电技术不可行,苏联、日本等都已放弃,中国也搞不成。 在特高压交流输电试验示范工程成功投运后,极少数人不再说技术不可行,转而提出工程安全性的问题,结果示范工程安全运行了4年直接打脸。 然后,反对者又提出了特高压电网造价高、不经济的问题。但实际上虽然特高压设备造价比较高,但在单位输送容量来看,明显特高压更加便宜和经济。 这就跟家里买个空调一样,越便宜的空调越费电,越贵的空调不费电,长期来看只要是自己用,那肯定是贵的划算。 由于迟迟不被核准,甚至当时已经导致了很多地区的发电项目因为电传不出去而被弃置,造成了大量浪费。 当然后面的事我们都知道了,虽然有所延迟,但最终特高压项目工程还是开搞了。 到后来,我国成了世界上唯一掌握着特高压输电成熟技术,也是世界上唯一进行特高压输电商业化运营的国家。 甚至我国的特高压交流输电标准电压已被推荐为国际标准电压,大幅提升了中国在国际电工领域的影响力和话语权。 同样也是由于特高压技术工程的开展,我国最近十年的快速发展并没有因为电力需求问题而受到影响。 类似的国家比如印度,还没有做到全国用电和持续稳定用电,这也成了国外投资者考虑投资目的地的一个重要因素。 大家可以回忆一下,上次因为电力不足而导致频繁停电都是什么时候,反正我感觉除了我小时候经常因为用电压力导致停电,大夏天只能扇扇子睡觉,长大后基本上就没再遇到过了。 我是Marx乖巧,为您送上时政热点的思考。 如果您觉得写得还行的话,那就请点个关注点个赞吧,谢谢! 文献参考:《大国工程》 |
就拿美国来说吧,美国为什么不用呢? 因为分布式、模块化供电才是人类工业的掌上明珠。特高压远距离输电是集体主义下的落后产物。 分布式供电,可以让各个公司充分竞争,有效降低电费,让资本家争个你死我活,让利于民。 分布式供电可以有效减少大面积停电,就算某地供电出了问题,也只影响一小部分区域。 分布式供电,可以让即使贫困地区,人口极少的地方,也有电可用。 美国从林肯时期就放弃了特高压了,为什么?因为1861年3月的一天,一只小鸟落在了当年美国北部供往南方的1000wkv特高压电线上,当时南方全靠这一条电线供电,紧急情况下,为了救这只鸟,林肯总统命令军队切断该电线,导致南方大面积停电。 也正因为这次断电,引发了南方农场主的严重不满,他们的棉花当时需要电力驱动的灌溉机进行灌溉,错过了这几天时间,棉花全枯死了,但碍于切断电线是为了拯救一只无辜的小鸟,有素质的南方农场主们也没说什么。 但是后来引发的问题就严重了,因为没有棉花可种,黑人们失去了工作,一个月后,没素质的黑人爆发了上街游行,先是抢劫店铺,武器店,后来又抢劫了南方政府的军火库!由此爆发了南北战争! 战争结束后,林肯总统进行了深刻反思,认为是因为特高压电线导致了这次战争,于是就取消了特高压电线,改由分布式供电,于是原先的农场主纷纷变卖农场,变成了为民造福的供电资本家! 在美国,谁是最可爱的人? |
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1 自从人类诞生的数十万年以来,尘世间还没有什么东西可以比奔跑的马,飞翔的鹰,射出的子弹速度更快。 直到1880年托马斯·爱迪生在纽约构建了首个电网系统,仅服务于华尔街地区的富裕的59家客户,这一切才发生根本改变。 电,天生带着巨大的魔力,可以在转瞬间穿越不同城市、国家、山峦汪洋,重新定义了人类历史中时间与空间的关系。 |
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世界上首个电灯点亮3年后的1882年,在地球另一端的古老国度,各帝国侵略者迫不及待地将第二次工业革命的成果带到了上海,包括电灯。 由英国人创立的上海电气公司点亮了南京东路上的15盏路灯,相比慈禧太后用上电灯还早了4年。这个不需点火就能大放光明的新鲜玩意儿充满神奇,引得人们纷纷前来观看。 |
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一夜之间,原本寂寂无闻的城市仿佛成为能够与纽约、伦敦、巴黎齐名的国际大都会,充满洋气。可惜的是由于技术不足,路灯常常出现故障,撑到1888年入不敷出的上海电气公司就倒闭了。 电力出现之初,是一个仅供王公贵族使用的奢侈品。 到了今天,过去难于实现的事变得轻而易举,曾经充满魔幻色彩的东西已在不知不觉中稀疏平常。 电,已经是现代社会中人类依赖的必需品。 手机、电视、冰箱、洗衣机、空调、扫地机器人、空调,都需要用电来做动力,没有饭吃据说一个人还能挨一周,但没有电的日子,估计是一天都活不下去。 对于中国来说,实现这一切的背后,隐藏着一场本世纪最伟大的壮举。 2 1949年新中国刚成立时,我们国家的总发电量还不及朝鲜,你没有看错,这里是总发电量而不是人均发电量。(中国43亿度,朝鲜61亿度,韩国4.9亿度左右) 在很长的一段岁月里,许多老百姓住着破旧的平房,夜幕降临时,农村家庭能点上自制的煤油灯,已经是一件值得骄傲的事情——还有不少家庭连煤油灯都点不起,天一黑就只能睡觉。 “楼上楼下,电灯电话”,这句话曾经承载着一代人对美好生活的向往和期盼。 即使到了已经改革开放后的80年代,中国的电力工业依然筚路蓝缕。 “电力”刚开始走进城市家庭时,用电并不稳定,隔三差五地停电。尤其是到了夏天用电高峰,供电系统就不堪重负,许多70后、80后也许还有印象,当时家长催孩子抓紧时间写作业的理由往往是“晚上要停电了”。 工业用电同样很难得到充分满足,由于缺电,发电设备超负荷使用,电力设备超常规使用。由于缺电,政府对电力工业的管制趋于统一和严格,采取了“计划用电、轮流停电”的干预性政策。 尽管国家采取许多措施,如“因地制宜、水火并举”、“大力发展水电和煤电”,电力工业取得了一定的发展,但仍然不能弥补需求快速增长的缺口。 相关资料显示,我国发电装机容量和发电量分别从1978年的 5712 万 kW、2566亿kWh,增长到 1984 年 的 8012 万 kW 和 3770 亿 kWh,年均增长分别为 6.7% 和 7.8%,电力工业的发展速度低于同期经济发展的速度。 这说明电力的短缺对中国经济的快速发展形成了掣肘。 到了2000年,中国入世后经济开始狂飙,各种耗电量巨大的工业进入高速发展期,电力必须跟上。随着投资体制改革、市场化改革等各项改革措施的持续推进,电力工业逐步迎来了突飞猛进的20年。 2010年之后,“缺电“这种现象仿佛突然消失了一般,成为了一代人的记忆。 1980年我国经济总量在全世界是第十一位,全年发电量达到3006亿千瓦时,是美国的1/7 2000年我国经济总量是世界的第七位,全年发电量达到13685亿千瓦时,是美国的1/3 而到了2010年,我国经济总量成为世界第二位,全年发电量达到42278亿千瓦时,首次超过了美国,成为了当之无愧的世界第一用电大国。 |
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在经过40多年的努力下,到现在中国全年的发电量已经独占全球接近30%的比重,遥遥领先世界上任何一个国家,相当于美国、日本、俄罗斯三国的总和。 |
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除了总量之外,人均装机容量和人均发电量是衡量一个国家电力工业发展的重要指标。 改革开放之初,中国人均装机容量和人均发电量,均大大低于世界平均水平。1978 年中国人均装机容量和人均发电量分别为 0.06kW和268kWh,到2017年,其分别为1.28kW和4773 kWh,超过世界平均水平,分别是1978年的22倍和17 倍。 |
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这不得不说是又一个中国奇迹。 发电量数据是除了GDP以外,记录中国崛起的最好注脚。当然也可以反过来说,中国崛起亦是靠电能的保驾护航。 发电环节的问题其实在2000年后已经逐步得到缓解,但眼前有一个更为麻烦,也更实际的问题需要解决:如何把发好的电输送出去。 当时的输变电能力严重不足,常常会出现几十万千瓦发电能力送不出去,同时由于线路过负荷、电压低,输配线损巨大,年损失电量几十亿千瓦时。可见,当时电力供应的短缺是一个系统性的问题。 90年代时就有位懂电力的领导提出一个方案。是不是可以进行远距离跨省调电?不久之后一个叫“西电东送”的国家工程开始在最高决策层的桌上出现。 这四个字看似简单,背后却隐藏着极为深远的考虑。 中国幅员辽阔,能源分布却极不均匀。有关研究表明,中国76%的煤炭资源分布在北部和西北部,80%的水能资源分布在西南部,绝大部分风能和太阳能资源分布在西北部。但70%以上的电力消耗却集中在发达的东中部地区。而想要从能源富足的西部到高耗能的东部,距离长达1,000~4,000千米。 新的问题随之而来,那就是数千公里的两地之间如何传输电流? 在很多人的概念里,输电不是很简单吗,不就是把电从一个地方传送到另一个地方吗? 不,输电技术很复杂。 因为长距离的输电过程中电能非常容易损耗,电缆还要经过各种高温、酷寒地区,同时各种设备、部件还要做得足够”轻“,都必须使用特种新型材料,否则根本无法安装。 如何解决这个问题呢? 答案已经呼之欲出:特高压 特高压输电技术是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上电压等级的输电技术,与较低电压输电方式相比,具有传输效率高、输电距离远、线路损耗低、节约土地资源的优势。 3 国家电网公司早在2004年,就前瞻性地做出决策,要建造中国特高压输电网。2005年3月,由陆燕荪、周小谦、周孝信、朱英浩、沈国荣向副总理曾培炎提交“尽早明确特高压工程建设工作”的建议报告。 由于特高压投资金额巨大,中国在此前又没有实施经验,这显然不是由一两个人说了算。 2005年,发改委组织了一个关于特高压的研讨会,200多位专家齐聚探讨是否应该上特高压工程。 一场跨度长达10年的争论就此展开。 过去30年,如此大规模的工程根本无人敢设想与筹划,很多专家都是持反对态度:"不可能,绝对不可能",学者专家们时常激烈地摇头反对建设特高压的计划。 争论的焦点在于专家们认为交流特高压技术在国外已经被淘汰,既不经济,又很危险,技术路线不明,市场也不明,看不到前景(实际上是国外曾经想做但因为各种原因都没有成功,而不是该技术落后而被淘汰的)。只有那些最有勇气的工程师会说:”或许以后我们会感谢今天上特高压的决定“。 在争论了接近2年后的2006年8月,最后还是在国网的坚持下,国家发改委力排众议正式批准了晋东南-荆门建设建1000KV特高压交流试验示范工程,一个日后将影响整个中国经济发展基础的工程拉开了序幕。这一年也因此被称为中国特高压元年。 这还没完,因为真正的考验才刚刚开始。 中国的电力技术向来薄弱,而特高压在当时是实打实的高科技领域。从世界电网的发展历程看,西方国家一直领先,中国比世界发达国家首次出现超高压输电网的时间也晚了大约20年,从技术到设备的落后幅度都很大。 中华人民共和国成立前遗留的所谓超高压电网,不过是一条220千伏线路和几条154千伏线路。1972年6月16日,我国自行设计、自行制造设备、自行施工安装的第一条330千伏超高压输变电线路投入运行,而瑞典早在1952年就已经建成380千伏的输电工程了。 不仅如此,在750千伏输电技术上,我们更是晚了40年。1965年加拿大最早建成麦尼夸根—魁北克市—蒙特利尔735千伏的输电工程,而我国首次全面掌握750千伏电网建设及运行技术,是在2005年建成了青海官亭—甘肃兰州东输变电工程。 而第一条1000千伏的超高压输电网络是苏联在1985年建成的埃基巴斯图兹一科克切塔夫一库斯坦奈输电工程,我们才刚刚做示范工程,以前从未尝试过这种项目,完全是摸着石头过河。 |
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这个时候只有两条路摆在前面:是与外国合作,采用他们的成熟技术,还是自主研发呢? 最初,中国相关决策层决定以“市场换技术”,要求国内企业和外国企业一起参与技术攻关和项目建设。 但是,“外国企业当然不愿意将技术拱手让人。 有一次,国网的专家去美国特高压试验基地考察,美国方面不准记录、不准拍照,不给任何的数据,进门时还要搜身检查。一位试图使用相机的中国专家,镜头盖还没拿下来,就被美国同行大声呵斥制止。 而有意向与国家电网一起合作特高压项目的外国企业,为此设置的一个障碍就是不让我们参与做变压器核心部件,连下料都不让,只是同意国内组装。 这种方式哪里能提高技术呢? 在2006年国家电网决定上马特高压项目之初,组织专家进行过一轮技术摸底。有专家问西安变压器厂总工程师宓传龙对研发相应变压器有没有把握时,他拍着胸脯说”没问题”、”“如果国内企业不敢承担,就只能把技术开发让给国外公司,今后我们还得被卡脖子。” 于是在特高压项目开始上马后,国产化成了硬指标,会议文件里有很重要的一条:特高压核心装备必须实现国产化。 当时人们对“国产替代”这个词还较为陌生,直到2018年贸易战后,自主可控才成为全民共识。 2006年12月,中国首条交流特高压输电线路工程主设备研制的攻坚战正式开始。从2006年-2012年国家电网拿出总计400亿元人民币投入研发,这个项目调集了国内电力领域的精兵强将,上万名科技人员浩浩荡荡集结在特高压输电网的旗帜下,踏上艰难的自研道路。 历史上中国电网技术发展都是跟踪式的发展,缩小差距,赶上世界先进水平已经很难了,而现在要超越发达国家,提升一个电压等级,这意味着要突破现有的工业基础限制,不得不说,难度确实很大。 由宓传龙的带领下,工程师团队开始没日没夜地搞起研发,也没有啥娱乐活动。当一个设备功能不畅,故障频出,研发人员就会整天愁云惨淡。2008年春节,已经到了项目的最后关头。西电集团的很多技术团队都没休息,哪怕试验到半夜也要将结果层层汇报,要不然他们睡不着。 |
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国网安排了特变电工旗下的沈阳变压器集团公司和天威保变两家公司同时推进国产变压器项目。结果在2008年突击战的紧要关头,两家公司的变压器全部试验失败。一位年逾50岁的总工在失败现场号啕大哭,那种不顾尊严、撕心裂肺的哭声,正是中国核心产业自主化探索过程中,探索者背负的心灵重荷的真实写照。 在数不清的压力之下,我们的研发团队发挥出了恐怖的战斗力,仅用了4年的时间,一步步攻坚困难,从无到有,终于把这块硬骨头给啃下来了。2009年1月16日,我国第一个特高压交流试验示范工程(晋东南—南阳—荆门特高压工程)正式投运。 这也是世界上第一条投入商业化运行的1000千伏级输电线路。该线路起于山西晋东南变电站,经河南南阳开关站,止于湖北荆门变电站,线路全长654公里,纵跨晋豫鄂三省,其中还包括黄河和汉江两个大跨越段,静态投资约57亿元。 晋东南—南阳—荆门线路的成功运行不仅验证了特高压交流输电的技术可行性、系统安全性、设备可靠性和环境友好性,而且培养锻炼了特高压技术和管理人才队伍,为后续特高压线路的建设打下了良好基础。以当时我们的技术能力,能弄出这些东西来,真是太不容易了。 成功踏出第一步的那刻,才是最让人兴奋的。 外国人很难想象,我们仅凭不到5年时间,就将原本20年的差距给拉了回来。 第一条特高压输电网建成后,为再接再厉,由国家电网牵头,打算将特高压的建设推入加速轨道。 当时,国网设想的是一个更大的计划,要打造一张将华北、华中、华东用特高压交流线路连接起来超级电网。其中华东电网是国网计划中的战略核心。整个华东六省一市,都是用电大省,以不到10%的面积,养活了1/3的人口,贡献了接近40%的全国GDP。 然而即便到了这个时候,争议也并没有结束,该计划一经公布,更大的反对声接踵而至。 从特高压输电论证、上马之初到现如今,有一部分专家始终反对发展特高压输电,反对的理由也随着工程建设不断变化。 起先,反对者提出中国发展特高压输电技术不可行,苏联、日本等都已放弃,中国也搞不成。 特高压交流输电试验示范工程成功投运后,他们不再说技术不可行,转而提出工程安全性的问题。而到2013年,工程已连续安全运行4年多,经受了雷雨、大风和高温、严寒等恶劣条件及各种运行操作的考验,实现了双向、全电压、大容量输电,国产化设备指标稳定、状态正常。 此后,反对者又提出了特高压电网造价高、不经济的问题。很多人认为,特高压工程耗资巨大却收效甚微,从经济成本和技术难度上考虑,与其建特高压电网,还不如把资源都投给性价比更高,还能解决问题的铁路建设。 众所周知,特高压电网造价是500千伏电网的2.8倍,输电能力则是500千伏电网的4~5倍,单位容量造价只有500千伏电网的70%,变电部分造价为500千伏电网的74%。同时特高压交流输电网单位容量的走廊宽度、输电损耗都仅有500千伏电网的三分之一。 在技术问题、安全问题、经济问题的争论尘埃落定后,还是有极少数人把矛头又指向了国网垄断行为,以及交流特高压审批程序上有瑕疵等一系列问题。 于是,正在建设中的华东电网“北半环”,成为第一个要走评审流程的项目。没有人会想到,这一不起眼的转变,竟把该项目拖入了最难捱的冬天。 国网原本预计,华东北半环特高压项目评估时限为30天,结果整整一年都已经过去,作为第三方评估机构的中咨公司仍没有给出评估意见。 这场争论进入高潮阶段时期,面对专家们关于华东是否上马特高压受端电网,或者特高压电网是否是唯一方案的争论,一度让用电大省江苏的代表在研讨会上大发雷霆,质问反对者:如果不能建,江苏一年至少700万千瓦的用电缺口怎么办? 当时面临的情况是关于特高压输电线路旷日持久的争议久拖不决,各方无休止地争论而无人拍板。长此下去,有可能错过发展机遇,光是在”弃风“、”弃光“的层面,国家的损失和代价就将是历史性的。只有找到好的突破口,才能改变这一切。 这个突破口出现了——来自电力行业之外。 2013年冬季,有史以来最严重、时间最长的雾霾“攻陷”整个中国。 而就在2013年9月,中国官方在整治空气污染上迈出了重要一步,政府宣布了一项重要的“减霾计划”(即《大气污染防治行动计划》),力求降低煤炭的使用量和汽车尾气的排放量,争取到2017年,全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上,优良天数逐年提高。 2014年全国政协会议开幕当天,国家电网董事长刘振亚在《人民政协报》发表署名文章《发展特高压电网,破解雾霾困局》。他表示,应该加快推进特高压电网建设。如果电能替代真能落实,中东部地区PM2.5的比重到2015年和2020年将比2010年降低12%和28%。当务之急就是用特高压将能源基地的电输送到东方来,用特高压在全国范围内优化配置资源。 这是刘董事长从业生涯中最为精彩的一篇报告,也是他政治智慧最为辉煌的闪光。 此后的事实会证明,他的判断十分正确。 最终,在中国越来越严重的大气污染问题面前,中央一边着力规范项目审批和工程监管,一边再次力排众议,坚持了特高压电网的建设方向。 2014年4月18日,在新一届国家能源委员会首次会议上,国务院总理李克强明确要求,发展远距离大容量输电技术,当年要按规划开工建设一批采用特高压和常规技术的“西电东送”输电通道,优化资源配置,促进降耗增效。 就这样,在环境问题的帮助下,特高压迈过了最后一道难关,卡了将近两年的“北半环”终于获准,另有11条特高压输电线路也在同期提上日程,我们的特高压建设开始势如破竹。 2016年1月11日,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程开工建设。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。这让外国同样都拍案叫绝,因为1100千伏这个领域的技术全世界只有中国掌握。 同时期中国特高压电网的电气装备实现了100%的国产化,成为名副其实的“中国制造”,2017年中国更高等级的500KV直流断路器也研制成功。意味着我们的电力技术研发正在结出第一批果实,开始真正将该领域的命运完全掌握在了自己手中。 2018年底,中央经济工作会议明确将特高压列入“新基建”,自此过去所有的争议全都被一扫而空,截至2021年底,中国已建成“15条交流18条直流”一共33个特高压输电工程。 今天我们从发展新能源(光伏、风电)的角度来看特高压的决策,仿佛天经地义。毕竟,光照和风的资源完全受限于地理条件,所以看上去,特高压输电几乎是华山一条路,根本就没有别的选择。 但在1978—2010年,我国火力发电装机和发电量长期占比分别在68%~76%、75%~83%波动(火电数据近似为煤电数据),煤炭可不像光照一样严格受到地理限制,作为一种矿产资源,它完全可以从山西运到上海外高桥的锅炉里去烧。 在种种因素的叠加之下,要选择特高压电网作为中国电力问题的解决方案,决策层和电力人面临的是政治、经济、技术等全方位的惊人压力,绝不是很多人以为的轻松决定。 中国的经济和科技之所以在短时期内就获得巨大的跃升,除了中国有社会主义制度优势之外,国家发展中决策层的高瞻远瞩,长期规划的体制优势也是重要原因。 4 现如今,我们已经建成了一个能供应4亿户、13亿人共同使用的电网。即使连人烟罕至的偏远地区小山村,虽然只有十几户人家,依然享用到了国家电网低价稳定的电力供应。 |
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西藏巍峨壮丽的雪山上,竖立起一座座输电塔,他们翻过了那座山,也成为了山。 |
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从电网稳定程度和技术实力来说,中国毫无疑问有着全世界最好的电网系统。 国家电网不仅是世界上规模最大、效率最高的电网,而且是世界上唯一没有发生大面积停电事故的电网。而不管是欧洲国家、美国,还是日本,都发生过大规模停电事故。 比如美国光是2000年后美国就发生了八次超大规模停电。 |
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就在最近的2021年,因为一场大规模冬季风暴的降临,美国南部的“能源大州”得克萨斯州发生大规模停电。连续几天,得州多个城市温度一度下降到零下20度以下,而以市场化主导的电价一路飙升,最高涨幅达到惊人的20000%,有一户居民仅2月13日一天的电费,就高达450美元,两天后,电费账单又增加了2500美元 据报道,这场大规模停电中,得州遭遇断电人数一度达到了400多万人,其中有近50万人在零下20度的环境中连续断电了4年天上,迄今已造成超过30人丧生。 2021年以来,欧洲的电价也不断暴涨,短短一年时间,意大利的电价已经涨了166%,西班牙涨了167%,德国涨了170%,连法国这种以往电力供应明显过剩的国家,电价都涨了134%。 还有近年来网上经常有事没事就拿来与中国比较的印度,半岛电视台之前拍过一个纪录片,叫“Powerless in India”,里面说道在印度还有4亿多人没用上电,只有一些中产阶级甚至是贵族阶级,才能获得每天长达18个小时不断电的VIP待遇,这已经是很少数人才能获得的“特权”, 以至于社交媒体上有些印度人听说十几亿人口的中国,能够实现24小时不间断供电时,对他们来说简直像是天方夜谭。 |
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我国宝岛台湾的朋友们,2017年夏天台湾17县市无预警大面积停电,大半个台湾岛陷入瘫痪状态,有668万户(台湾省总共也就2300万人)受影响,台湾省的网友纷纷表示什么时候才能连上中国国家电网啊。 |
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2021年夏天,仅7月中国就有11个省市的电网负荷创了历史新高,广东、浙江、江苏三省的日用电负荷一度超过了1亿千瓦,任何一个省拿出来,都能超过法国、德国一个国家的用电负荷。 要让如此复杂而庞大的电力系统保持高度稳定,不出任何差错,同时还能在消费端价格低廉、经济实惠。是其他任何国家都很难想象的。 到今天,我们再也不为用电发愁。电力已经成为像阳光空气一样,理所当然的存在。从早上驾驶着电动汽车出门上班,到晚上回家后打开电视,吹着空调吃着火锅,每当夜幕降临,一盏盏路灯次第亮起,照亮了马路,照亮了街道,这些光亮让你安心。 盼电、缺电的艰难岁月早已成为历史笑谈,很多人已记不起上一次大范围停电是多少年前了。 老百姓可能不懂特高压,也不懂什么是变压器、电抗器、绝缘子,甚至不懂直流、交流。但他们知道,中国是电力供应最稳定最便宜的国家之一。 而这样的成就背后,是一代代科学家和无数电力人长达几十年的坚守,他们守的也许不是一份工作,守的是能源安全,守的是机器轰鸣,守的是万家灯火,守的是14亿人的体面生活。 他们用自己的不懈坚守和和奉献,将中国版图上的繁华点亮了一点又一点。 |
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5 中国电力技术实现重大进步同样也大幅提升了在世界上的影响力和话语权。 由于我们的技术已经领先全球,中国成为全球特高压标准的制定者,国际特高压直流和交流输电技术委员会总部就在中国,特高压技术手册和业界标准都是从中文翻译成英文的。 国家电网在2015年的时候就提出过一个“全球能源互联网”的概念,属于“一带一路”规划的配套,其核心就是“特高压电网+智能电网+清洁能源”。比如把北极的风发出的电输送到北美洲,把东南亚的水电能输送到大洋洲,把中东、非洲的太阳能输送到西欧,等等。 听上去像是天方夜谭。 |
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但是不妨格局打开,大胆想一想,如果把特高压输电项目建设的圆心移向世界五大洲,每个圆心5000公里半径辐射的范围将包含哪些地区? 可能是从北非撒哈拉沙漠延伸到欧洲腹地的德国,也可能是从中亚延伸到欧洲大陆,或者是从俄罗斯延伸到北极! 既然俄罗斯天然气可以从管道输送到西欧,电力为什么就不可以跨国跨州传输?以市场化交易的形式由一国去卖给另一国? 如果说全球能源互联网这个美好设想真的能实现,放眼望去能实现这种长距离,大跨度的能源调度系统的国家,目前全世界只有中国。 国家电网是世界500强排名前三的企业,如果说华为的通信设备在全球范围内的竞争对手还有思科、诺基亚、爱立信等公司,那么国网在全球范围内拿着望远镜都找不到竞争对手,不论技术、专利还是规模体量都遥遥领先其他电网公司,国外其他电网公司排名相对最靠前的分别是意大利国家电力公司(排在第52位),法国电力集团(排在第77位),与国网之间就没有可比性。 事实上,国家电网这些年的足迹已经遍布了全世界各大洲,现在不仅仅是中国的电网,也在逐渐成为世界的电网。 比如国家电网有三家欧洲电网的大量股份,分别是希腊国家电网24%的股份,葡萄牙国家能源网公司25%的股份,意大利电力公司35%的股份;国网还拥有菲律宾电网公司40%的股权;拥有南澳输电网公司41.11%股权,是第一大股东。 同时国家电网也是巴西的子公司先后收购了12家巴西输电企业,是除了巴西国家电力公司之外最大的电力输送和配电企业;国网这些年里面也帮助一带一路国家建设了大量的特高压输电项目,比如巴西的美丽山项目是一个。总长度为2000多公里,采用800千伏特高压直流输电线路。工程计划总投资约合18亿美元。就满足了巴西2200万人的用电需求 诺贝尔物理学奖获得者、美国能源部前部长朱棣文就提到,特高压将会成为中国挑战美国在国际上的创新领导地位并快速发展的一个重要领域。 看到中国电网系统这么厉害,其他的一些欧美西方国家想要模仿跟上,在这一块与中国展开激烈竞争行不行? 答案是不行。 特高压曾是个世界级难题。 早在20世纪的60一90年代。美国、日本、苏联、意大利等国家当时经济快速增长,电力需求旺盛,就对建设特高压电网有很大的动力。但是只有苏联建成工程,尽管后来降低了运行电压,其他国家都没有建成完整的工程。 苏联在1985年建成一条900千伏特高压线路,但1991年苏联解体后经济衰退,用电量随之下降,后来被迫降压至500千伏的超高压。 意大利当时工业比较发达,想把南部的煤电送到北部,为此研究特高压输电技术。当时选的标称电压是1050千伏,并建立了试验站,对绝缘子与电磁环境特性做了一些研究,也建成了几十公里的试验线路,但是,还是因为经济方面的原因,原来规划的工程没有上马。 1973年日本开始研究特高压,后遭遇东亚危机,扛不住巨额经济投入,中途放弃,除了经济的原因以外,日本面积不足38万平方公里,对特高压远距离、大容量电力输送的需求客观上来说没有大国的需求旺盛,所以此后也没有上特高压。 美国在1967年开始对1000千伏特高压输电的特性展开研究,它们建了一些试验设施,甚至规划了工程,但是规划没有付诸实施,主要原因是遇到了20世纪 70年代的石油危机,后来特高压电网的建设和技术的应用就都被搁置了,至今没有实现应用。 今天美国还想要捡起特高压技术已经是不可能的了,因为如今的美国电网体制可以说是个散装电网,都是以区域性破碎化为主,全国竟然有五百多家电网企业、9000多家发电站,各自为政,杂乱无章,实在难以协调调度运行,所以很难想象他可以实现像中国这样的超大规模电力调度。 事实上美国电力公司在国外投资项目不多,大型的更没有,整体实力还不如欧洲。 所以我们看到发达国家虽然曾经在技术上领先我们20年以上,但都由于各种各样的原因,要么体制,要么经济,要么需求等原因没有真正上马特高压项目,现在只能对中国的技术很羡慕。 为什么我们能在比较短的时间里就实现逆袭。这主要是得益于中国的体制优势(集中力量办大事,中央最高决策可以排除各方反对的杂音,一锤定音)以及2000年后我国的经济腾飞,能够凑齐体制优势、经济实力和技术这三张牌的只有中国。 理论上,我们的领先优势很难被超越,如果能够实现上述的蓝图,那么这波能源革命中我们将站到全球的制高点上,相当于90年代那波信息革命中美国的位置。 回顾中国电力行业波澜壮阔的40年,那是一场从弱小走向强大,从受制于人到进击全球的蜕变,既是中国电力行业的过往,也是中国更多产业的未来。 兢业与勤奋,不怕难,不屈服,不急躁,不投机,这一切都已经牢牢地刻入了我们的骨髓,化成了我们的脊梁。 一群人如此,一个国家亦是如此。 原文链接:【了不起的中国系列】中国特高压逆袭史 更多精彩内容都在公众号:生叔大局观(myzbyyl) |
1, 特高压, 意味着电流更小, 使用更少的导体, 传输更多的电能, 但是缺点是所有辅助设备, 变电设备, 绝缘安全设备. 所以, 特高压只有长距离, 大容量传输, 从大发电侧向大用电侧传输, 才有经济价值. 2, 特高压意味着统一的地方政府治权, 能源资源分布高度不均衡, 意味着跨地区利益一体化且有很好的统筹机制. 从这个角度看, 世界目前可以实施特高压的有: 6个大国, 加几个联盟. 大国, 600万平方公里以上的, 一共6个, 第7名印度就只有300万平方公里了. 俄罗斯, 加拿大, 澳大利亚, 人口太少. 美国, 各联邦法律不一致. 巴西, 经济不发达, 搞不动. 所以, 只剩中国了. 还好, 中国给力, 示范了这个模式. 四个联盟: 1欧盟, 2 东盟, 3中亚10国, 4 非盟 1, 欧盟不搞, 真的是因为一盘散沙. 其他三个联盟不搞, 因为经济发达程度不足. 综上, 外国的特高压还要观望~~~~ |
有特高压技术才可能建特高压 有辽阔的国土才可能建特高压 有强劲的经济才可能建特高压 |
这问题还得我来啊。 其他答主都是在谈技术,谈专利。下面一方是我国很强粉丝嗨皮,一方是你国不行粉丝嗨皮。 专业知识,我也不会,简述一下。 1000KV 交流,800KV 直流,是国内认可的特高压。国外也有认为750KV 交流就算特高压的,但是国外干的项目少,所以现在一般的标准就是中国的标准。 前苏联从上世纪70年代开始就搞过试验。美国,日本也相继搞过试验。别人答过了。但是,技术是一码事,上项目是另一码事。 110KV 的电压一般送小几百公里。330KV 的电压送大几百公里。 这简单理解,就是从郊区送到城市,或者省内的通道。 500KV 到750KV 一般送1000公里左右,基本够跨省送, 1000KV 交流。800KV 直流。能经济的送2000到3000公里。 |
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促进中国特高压建设的根本需求其实是资源禀赋和强大的需求,在特高压建设初期,促进这个需求的最直接原因就是三峡水电站的建设。三峡水电站规模1820万KW(后期扩容到2250万),从湖北宜昌送上海,就刺激了这个需求。 但是真正刺激需求的是,2000年以来,北方的超大规模坑口火电站的建设,和南方水电基地的建设 。从北方来说。陕北的神木煤矿,山西的大同煤矿,内蒙古鄂尔多斯的煤矿,这些地方的坑口火电送华北平原,都在1000公里以上。 南方的云贵川地区,集中了中国百分之70 的水能资源,加起来2亿kw 以上。比如金沙江水电基地的电力要送到东边,更具体,向家坝送到上海,距离在2000公里的距离等级。当然在2000年左右,最大的需求还不是长三角,主要是西南的水电要送珠三角。这个距离也在1500公里以上。 所以中国特高压能大规模建设的原因,既有中国电力工业在技术方面的努力。最主要的是中国的资源天赋决定的。 |
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2010年以后,大西北的风电,比如河西走廊,新疆的风电,太阳能发电。仍然继续需要2000到3000公里的输送距离,才能达到东部地区。是技术继续开发和延伸。比如图上最远的箭头,从新疆哈密到湖南。 ===== 现在来答题,因为题干问的是外国为什么不建? 第一,特高压不算非常非常难的技术,一众的发达国家应该是有这个技术能力的,但是也不是非常简单的,大部分发展中国家是没这个技术能力的。那么看地图: |
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欧洲大部分国家是没这个需求的。大部分欧洲国家就和中国一个省那么大,你上特高压干嘛?咋滴,你想从西班牙送电到乌克兰啊? |
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伟大的前苏联地区是有这个需求的,而且特高压技术也是前苏联一马当先先研究的。可惜天不怜见,刚开始搞没几年,总公司倒闭了。甩开了中亚这一堆斯坦后。俄罗斯好像也不太需要特高压了。 |
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大美利坚,那是因为政治原因。跨洲际卖电是比较难的。是要开很多会研究的。 当然还有最重要的原因,美国在2000年后页岩气大爆发。有非常强大的输气管网。送气其实也是很经济的。 |
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哦,回头说一下,其实美国发生了页岩气革命以后,我们是羡慕的很。我们还吭哧吭哧的挖煤发电。人大美利坚都用天然气大规模发电了。 但是这方面和前苏联/俄罗斯比起来,那还是差远了。前苏联上个世纪80年代,主力火电,就是烧天然气发电的。一直到现在也是,煤电比例常年低于百分之二十。 美国大概是等于,发了一笔横财,俄罗斯,我就是横财!不信看看现在俄罗斯和欧洲干嘛呢。 其他的,加拿大,巴西,澳大利亚。这三家看着面积很大,但是加拿大北边和西伯利亚一样。冷的是狗呆不住,巴西大部分热带雨林里也没人。澳大利亚西部也是这样,这三个国家,大部分人其实住的都集中在一小块。 印度,很大,但是很穷。也没有技术。 剩下的国家,不用提了吧? |
因为没必要,应现在流行的话说,没有应用场景。 一个国家,类似于中国这么大的,就三个,俄罗斯,加拿大,美国。 一个国家,类似于中国这么多人就一个,印度。 像中国这么大,人还有这么多的,没有。 所以,我们讨论这个问题的时候吧,只需要分类讨论这几个国家即可。 俄、美、加、澳、印、巴西。其余的,电压太高了,承受不住。 我说这个仅仅是为了解释为啥老外不做这个,并不是说这个技术水平低,更不是说这个工程层次低。相反,面对我国这种情况,因地制宜,创新求变,首创性的完成这么大规模,利国利民的事情,值得我国人民说一句,牛逼。 我国虽然人口集中于东部和中部,但是东部和中部几乎占到国土面积的一半以上。这一半比英法德加一起都多。但问题是,发电站不均匀。上海,广州,北京,别说发电站,居民楼,写字楼,办公楼,都已经不够了。且,没有资源用以发电。换句话说,北上广三个地方的电力、粮食、人口,几乎都是其广阔的腹地提供的。往上数三代,皇城根下还是四九城里面的估计不是反动分子就是遗老遗少。当然,现在都改造了,都是人民。 以上这段话啥意思呢?我国的电力,发电在中部,用电在东部。中部和东部之间,需要大规模、长距离、低损耗的电力传输。这就是特高压。 俄罗斯,看着大,但是人口分布不均。西伯利亚大片的荒原。有一点就可以说明这个问题,俄罗斯大多数国土在亚洲,但是吧,他是一个欧洲国家。他主要的人口和发达地区都在西部,且人口不多。不需要大量的电,相反,他们很冷,他们需要木头、煤,天然气。 如果要对比,大家可以看看前几天被炸了的北溪管道,中国也有类似的西气东输,但是其难度和工程量都不在一个层级。为啥中国不做这么牛逼的管道呢?因为我过就算想建设跨海天然气管道,目前也没这个场景。当然了,不排除统一台湾之后,在台湾海峡来一条,造福一下台湾人民。那要成功的话,可能还能吹几年。 加拿大和美国的特点就不一样。虽然都集中在东海岸和西海岸较为发达的地方,但是中部也有人口,总体而言,全国的人口密度差距不是特别大。没有帝都天通苑一个小区三个地铁站的那种情况。加之,这两个国家认为这种事情不归政府管,所以多是公司在管理。只不过,这些公司需要受到政府监管。但是这种监管,与我国这种管理是两码事。 所以,美国的电力多是当地的公司在供应。一城一家电厂,不为过。这样,也就不存在什么电力传输的事情了。 随之而来的问题就是,垄断和意外。电力公司盈利之后就是垄断,别人很难进入市场,就导致了很多问题。我说个事情,很多人可能不信。google和aws都准备自己搞电厂,搞发电技术。因为他们的数据中心,耗电可怕,与其买电,不如发电。到不是计算机耗电,是空调一直开着,受不了啊。 所以他们也不做特高压,他们搞发电技术。所以,就看见他们搞石油啊,页岩气啊,天然气啊,新能源啊,反正怎么秀,怎么来。全球很多地方没粮食吃的时候,美国人就想过用玉米发电。我只能说,您有钱,您随意。 澳洲,就是美国和俄罗斯的综合体。内陆就是沙漠,荒原,建设输送电力的设备,不如人手一台柴油发电机。东西两岸,基本就是澳洲的全部。 至于印度和巴西,他们还处于政治、经济、文化的改革当中,电不重要,重要的是吃饱饭,不挨打,独立自主。不是某项技术,而是国民。中国人民是49年站起来的,这两兄弟,还半蹲着呢。 其余的国家吧,要么就是日本、英国这种,有技术没需要,要么就是韩国、哈萨克斯坦这种,没技术也没需要。 当然,还有一种,还没吃饱饭,还在打仗,还不知道世界有多大。 我国的发展,远不是包括我在内的,网上这些随手写写东西的人就能理解和讲清楚的,实际社会的情况要更加复杂和尖锐。 如何能透过这些现象、看清事情本质、并高屋建瓴般的提出总体规划意见,需要的是一个天才和一个团队的努力配合。 幸好,我们有过英雄和天才,我们现在还在他们的照顾下生活。至于孩子们的事情,我觉得一是努力,二是听天由命。 2022年10月24日第一次更新。 评论区很多人说欧洲各个国家之前存在电力买卖的情况,认为欧洲是存在这样的需求的。 关于这一点,我想说的是,这就要聊一聊秦始皇的功劳了。 如果欧洲是一个独立的大一统国家,我就认为您说的是对的。如果欧洲是现行的状态,我就提醒一点,英国脱欧才几年啊?二战结束才几年啊?法西斯和纳粹思潮你忘了吗? 这种级别的项目,一定是建立在一个完整、统一、独立的国家上面的。大毛和二毛打起来了,因为中国支持与否,欧洲都能吵起来,现在就算是有一套特高压的供电系统,您敢用么?退一步,您胆子大,敢用,忘了北溪管道了么?再退一步,维护费用谁出?遇到自然灾害,线路断了,停电地区有没有人民解放军去处理? 还是那句话,这个世界上生活在这种大一统国家的人,最多三分之一。幸运的是,中国人民就占了全世界的五分之一。 不一样的场景,要用不一样的解决方案。人家的方案也不差,咱们的方案更适合于咱们的国情。 技术没有高低之分,没必要盲目尊大,更没必要妄自菲薄。 评论区更没必要带节奏,您说一两句,影响不了点赞的人。 |
特高压的应用场景需要满足4个基本条件: 1 地方够大 2 用户够多 3 有技术能力 4有钱 能同时满足这4个条件的国家本来就没几个 |
如同楼里其他回答提到的,大部分发达国家没发展特高压的资源禀赋,要么国土不够大距离不够长,要么天然气管网发达,没有大规模远距离水电和风电(这个主要是2010年以后)输送需求,所以也就自然没有下决心发展特高压的需求。但是还是有一个国家例外的,那就是巴西。 说句题外的,世界超高压直流输电用于大规模水电送出的起点其实是美国佬,60年代末用于把西北哥伦比亚河水电送出到加州中南部的太平洋联络线(PDCI)交直流输电系统建成的时候,其直流线路换流阀用的还是汞弧阀,当时电压等级±400kV(80年代升级到±500kV),然后到80年代巴西伊泰普才有±600kV级的超高压直流,甚至加拿大人在魁北克搞詹姆斯湾工程,一期用五回735kV交流南送,都没用超高压直流,只在二期规划(当然后来由于环境和需求问题,二期没了),可见这玩意的水电资源-电网结构的情景限制,除了跨海的长途海底电缆外(这个欧洲用的多),其他很少有超高压直流,更不要说特高压了。而毛子在西伯利亚开的叶尼塞-安加拉河水电站梯级,大部分就地转化电解铝,结果解体之后,俄国佬在西伯利亚靠苏联遗产的廉价水电,愣生生维系了世界最大的电解铝落后产能规模,2020了还在用自焙电解槽,而且随着制裁,搞不好升级计划还得搁,估计还得继续用下去,真是环保惨剧。 作为世界水电装机第二的国家,巴西拥有充沛的水电资源,电源以水电为主,同时还有着中国类似的电源-负荷中心长距离输电格局,亚马逊河流域两个已经大规模开发水电的区域,分别位于巴西的西北和东北部,而巴拉那河水电包括著名的伊泰普水电站,则位于巴西的西南部,巴西的经济中心在东南沿海,“北电南送”,“西电东送”放巴西一样成立。为了将水电输送到负荷中心,巴西也建设了大型特高压直流输电线路,是我国以外唯一建设±800kV特高压直流输电线路的国家,其中一些工程是从中国引进技术甚至由中国国家电网的巴西合资公司运行。 依照《巴西高压直流输电运行情况及启示》一文,巴西超高压-特高压直流输电线路主要有以下几条: 1.两回±600kV的伊泰普-伊比乌纳输电线路(伊泰普Ⅰ、Ⅱ回),送出额定功率3150MW×2,距离792/810km,建设于1984~1987年,是著名的伊泰普水电站(Itaipu,装机1400万kW,世界第三,年发电量900亿kWh,世界第二)送出工程的一部分(另有交流送出通道,经数条500kV线路汇聚后由765kV三回线路送东南部电网),设备供货商为ABB(合并前的ASEA); 2.自西北部马代拉梯级水电站向东南部的阿拉拉夸拉送电的马代拉±600kV双回线路(马代拉Ⅰ、Ⅱ回),送出额定功率3150MW×2,距离2386km,建成于2013年和2016年,设备供货商为ABB和阿尔斯通;马代拉(Madeira)梯级水电站群共规划四个水电站,已经建成的圣安东尼奥水电站(315万kW)与吉拉乌水电站(330万kW),这两电站共100台机组(我查了一下全是贯流机组,只能说亚马逊河就是支流也是水多得让人羡慕,马代拉河的年径流只是略少于长江),规划的在马代拉河上巴西-玻利维边界300万kW,贝尼河的卡丘埃拉-埃斯佩兰萨60万kW。除南送电量外,还有当地的柔性直流背靠背联网工程。 3.自东北部美丽山水电站(Belo Monte,装机1123万kW,世界第六)向巴西东南部电网送电,也就是国家电网参加的±800kV项目,包括美丽山Ⅰ、Ⅱ回,送出额定功率4000MW×2,距离2140/2536km,建成于2017年和2019年,设备供货商为西门子和国家电网。 (顺便提一嘴美丽山水电站和上面的马代拉调节性能都是悲剧,纯径流水电,马代拉两电站枯期100台机组保证出力只能开12台,相比之下伊泰普和上游梯级的调节能力非常优越) 初次以外,巴西还规划了从亚马逊河流域中部的一条±800kV特高压直流输电线路,从东北部送南部的一条特高压通道,电压未定,从容量上来讲应该也是±800kV。巴西还有有直流背靠背联网工程若干,与巴拉圭、阿根廷电网电网,这里就不多介绍了。 |
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不过巴西的超高压-特高压运行实绩呢,那个就一言难尽了。巴西电网盛产大停电,我就先列和超高压-特高压直流有关的两次吧: 2018年3月21日15时48分,美丽山一回直流通道阻断, 引起巴西电网大范围潮流转移, 系统振荡, 区域电网网间联络线的失步、 距离和过电压等保护动作跳闸,导致巴西北部和东北部电力系统与主网解列,北部和东北部至少14州发生大停电,导致1800万kW负荷损失,占巴西全国联网系统(SIN)负荷的22.5%,造成全国约四分之一的用户断电。故障当中,主要送出的北方电网送出中断后电网频率飙升到70Hz(巴西电网网频60Hz),造成机组大范围切除,北方电网负荷损失 93%;高新能源、受电占比的东北电网损失负荷 99%,南方电网由于支持较强,低周切一轮之后基本稳住,损失负荷5%。 2016年9月13日15时50分,马代拉Ⅰ回因山火双极故障先后跳闸,巴西远西北两洲ACRO电网与巴西国家互联电网解列,其中 Acre 州损失 163MW 负荷,占全州总负荷 91%;Rond?nia州 损 失 160MW 负 荷,占全州总负荷 25%;受端的圣保罗州损失受电630MW。 另外自1999年以来, 巴西电网 4次大停电都与伊泰普水电厂交/直流、大容量、远距离点对点输电有关。1999年3月,巴西电网大停电造成全国70%国土,9 700万人停电达5h。2005年1月,巴西电网大停电使里约热内卢州3大城市数十万人停电。2007年9月6日至7日,巴西电网大停电使南部12个城市300多万人停电。2009年11月10日大停电,损失负荷超过2883万千瓦,相当于全国电力负荷的47%,停电人口波及6000万。1999年和2009年巴西电网大停电造成的停电面积和停电用户数超过2003年8月14日美国东部互联电网大停电。不过2009年大停电的原因是伊泰普交流送出线路故障引起的暂态功角失稳事故,是交流电网整个振荡振崩了;1999年巴西电网大停电的起因是伊泰普水电站输电系统圣保罗受端变电站接地故障,我们应当视为交流超高压电网崩溃的典型案例。其他还有2011年2月4日大停电,巴西东北部电网停电损失负荷超过800万千瓦,停电波及人口4000万。 而从对巴西3.21大停电事故分析的总结分析来讲,妥妥的是体制问题酿恶果,问题重重啊。当年特高压激辩担心的东西,人家全赶上了。(以下部分引用了《巴西电网“3.21” 大停电中控制保护系统动作分析及启示》和《巴西电网失步解列情况分析及启示 》) 巴西电网实施输配电分离,在巴西经济黄金时代,国有的巴西联邦电力公司主导者电力生产和电网的扩张;随着国内经济的多次波动,金融危机造成电力投资危机,引发了从上世纪90年代以来开展多次电力市场改革。在债权人压力下,上世纪80-90年代的进行私有化改革——但是国有和地方国有控股的电力企业在发电端和输电端仍占主导地位;然后又因为电力危机进行过市场化电价的多次改革包括2004、2012、2014年。这些反复的改革和特许权合同的特点造成了国内输电公司繁多的局面——“截至 2018 年9月,巴西共有 125 家输电公司,203项输电特许权经营合同。企业众多,规模和管理水平差别大。” 这种格局或者说私有化特许经营体制对电网建设的规划性和协调性造成了严重的影响: 电网规划和工程建设进度不确定(321事故扩大诱因之一是一座同步建设的500kV交流变电站未能按期投产,造成美丽山直流相关安全稳定策略做调整,结果没调整好,事故时多切了;原计划2015年4月更换的伊泰普安稳装置,推迟了三年)、 电源调节能力降低、 交直流并列电网结构和运行方式复杂、输电资产运营主体分散、 控制保护设备型号繁杂、运行维护水平参差等。 巴西电压等级过多和过密(巴西交流输电电压等级包括: 750、 500、 440、345、 230、 138、 88 kV 等电压等级), 若干主干网电压等级偏低, 全国同步电网无清晰分层分区结构, 广泛应用各电压等级电磁环网(2009年大停电的一个关键原因是电磁环网放大事故过程潮流波动转移,扩大事故)。 这种特许权经营还对电网系统保护参数适应性提出了挑战。在3.21事故当中,相当多的大型水电厂机组保护和电网配合存在问题;系统保护(过电压保护、 低电压保护、过频保护、 低频保护、 安稳装置)在事故中动作时遏制事故发展的关键,在巴西北方、东北和南方3个独立运行电网内, 低周减载均动作, 执行结果依所属特许权公司不同而存在较大离散性;全系统有22条 230 kV 及以上线路未躲开系统振荡,距离 I 段或II 段保护动作跳闸,其中六回在孤网的联络断面上。复杂同步电网网架对失步保护策略制定提出挑战,巴西大量应用阻抗轨迹原理的失步保护判据, 难以适应复杂多级环网网架和众多运行方式变化。 我有次翻一本老外的特高压的书《高压直流输电:功率变换在电力系统中的应用》,韩国人和加拿大人2008年写的(国内2013翻译引进),开头就提到过超过1600MW的单极直流(当时,2008年前)世界上还没有,因为一旦损失如此大的容量,对电网影响非常大。而2006年开工建设、2009年6月30日投产的±800kV云广(楚穗)直流,输送功率是5000MW,单极2500MW。所以这书看到这,就搁一边了,去找刘振亚组织编的特高压丛书去了。那么2009年的南方电网是个什么规模呢,2009年7月广东电网最高统调负荷5400多万千瓦;2009年9月底,南方电网统调装机1.2652亿千瓦,统调最大负荷9560万千瓦,网架结构八交五直,其实也不逊色于2018年的巴西电网。 |
特高压输送的电,就像高压锅煮出来的饭一样,虽然软但是味道差。 还是用本地的电更舒服。本地的电比较新鲜,煮出来的饭都要香一些。 特高压输送过来的电,不一定符合本地的实际,不符合本地文化习惯,用起来总觉得不顺手。 外国最强调人权和民主,必须把大家的用电自由放在第一位,老百姓有权选择符合自己品味的电,国外征服也不会强制要求大家统一用特高压输送的电。 在国外,用电自由,自由用电早已深入人心。而对于电这样微不足道的产品,都能做到因地制宜,尊重群众的意见,这正是国外民主精神的生动写照。 |
众所周知,但凡中国牛逼的技术,肯定是外国用不着的。正如,中国牛逼的体育项目,都是国外不搞的。 这是知乎建议的答案 |
虽然我不懂电力,但是我大概知道梵蒂冈为什么不建特高压 |
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