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风光储输、特高压,中国领先的这些技术正在拯救雾霾

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[来源]:网站管理员 [日期]:2017-05-08 

当人们都在为国产大飞机C919的首飞成功欢呼时,很少有人注意到,另一系列国产工程正在改变你我的生活。

  这项浩大的工程在世界上也是领先,将来或许对全球能源结构的优化都有所助益—— 当然,这是往大了说;往小了说,这关系到我们的生存环境,到我们生活中对能源和使用和支付的价格。

  最近,我有机会参观了这项工程的一部分,并且对这项工程有了更多的了解。

  这些技术的核心是和与清洁能源相关的风光储输和特高压技术。不要被这两个词吓到,看完这篇文章,你会发现这两项高大上的技术其实和你的日常生活息息相关。

把光与风存下来

  先来说说风光储输,把一个个字拆开来理解,这讲的就是风电、光伏发电和储能电池。

  8年前,在张家口那片张北草原上诞生了一个国家风光储输示范工程,它由财政部、科技部、国家能源局及国家电网公司联合推出,使用风电、光伏发电,并研发存储技术。

  投入运营5年来,风光储输示范工程已经输出超过28亿千瓦时电能(也就是28亿度电),相当于节约了90万吨标准煤。作为对比,今年一季度广州市全社会用电量共计163亿千瓦时。

28亿千瓦时电能,同时也是河北省因“弃风限电”在2013年浪费的总电量。弃风限电指的是由于风电场自身原因,造成风力浪费的现象。风电所占比重日益增加,河北省自身拥有的风能优势却没能充分发挥。

  “十二五”期间,风电装机年均增长33%,太阳能发电装机年均增长178%,我国已是世界第一风电和太阳能装机大国。“三北”(东北、华北、西北)地区,风电装机比例超过15%,已成为这些地区的第二大电源;其中从西北的甘肃、青海、宁夏,新能源发电已超过50%。

  风光储输示范工程恰恰就在解决这一问题。充分利用张北草原的风能和光能优势,在草原天路旁搭建了这片实验区。

  我们在参观这一工程时,正赶上雾霾加沙尘的恶劣天气,如果清洁能源能得到广泛使用,更多蓝天将重新回来。 

示范工程的光伏电板,参观这天赶上雾霾加沙尘

  不过,风光储输示范工程只是做技术研究与实验,并不研发设备。工程所用的51种规格的风机、光伏、储能设备采购自41家厂商,其中就有比亚迪和董明珠看上的珠海银隆。

  风光储输示范工程负责找出最佳方案让这些设备发挥最大效用。“董明珠说不定也指望着我们技术上有突破,让银隆的钛酸锂电池技术更进一步。” 国网冀北电力风光储公司副总工程师刘汉民博士打趣着对我说。

  这样一个具有实验性质的工程,让他们在采购装备时更加大胆,实现了很多装备的“第一次”,同时也让新技术有机会问世。

  他们采用了国内陆上单机容量最大5兆瓦永磁直驱型风机;在国内首次使用云成像技术跟踪云层位置;自主研发并应用了风电场、光伏电站和储能装置的控制系统。

  现在这些优化集成技术、运行控制技术,已成功复制应用于青海曲麻莱、宁夏红寺堡和甘肃敦煌等重点工程。(看起来和张北草原一样,各个都是旅游胜地。)

中国有了底气

  有了清洁能源发电、储存之后,要输送到各地还需要四通八达的电网。这时候就要说到特高压技术了。

  提高电压是电力传输系统的关键。交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压,国际上高压通常指35-220千伏的电压;超高压通常指330千伏及以上、1000千伏以下的电压;特高压指1000千伏及以上的电压。

  1889年通用电气实现了额定输送功率4千瓦,14公里的输电距离,创造了当时世界范围电力传输的“高压”奇迹。

  100多年后的中国,已经建成了“六交七直”、在建“两交七直”共22个特高压工程,成为西电东送、北电南供的能源大通道,在世界上率先进入特高压交直流互联电网时代。

  仅在国内铺开建设还远远不够,为了在全球范围内用清洁能源替代煤、气、油,实现特高压输电,国家电网公司于2016年3月牵头成立了全球能源互联网发展合作组织,由国家电网公司前董事长刘振亚担任主席,美国能源部前部长朱棣文、国家电网公司董事长舒印彪、软银集团董事长孙正义和俄罗斯电网公司总经理布达尔金任副主席。

  合作组织秘书长王益民告诉我,这个组织自身不做工程项目,他们想要做的,是挖掘好的项目,协调各企业、政府部门在全球范围内铺设特高压电网,输送清洁能源。在未来几十年内,与一切对能源有兴趣的基金、银行、项目组合作,预计投入50万亿美元。

  他们定下了阶段性目标:从现在到2020年,重点加快各国清洁能源开发和国内电网互联建设;到2030年,重点推动洲内大型清洁能源基地开发和电网跨国互联;到2050年,重点开发“一极一道”(北极、赤道)能源基地和推动电网跨洲互联,基本建成全球能源互联网。

  若全球电网搭建起来,收益会怎么样呢?王益民以北非-欧洲项目举例,由于北非国家电力需求增长迅速,摩洛哥进口电力几乎全部来自于西班牙,现在国间搭设了两条400千伏交流海底电缆,用这种方法每度电可以便宜3美分。

  同时王益民还解释了技术上的可行性,“大容量、远距离、低损耗的输电已经在特高压的建设下得以实现,不过也确实需要一些新技术。”

  王益民介绍,特高压在陆地上已经解决了,海底电缆技术还有待改进,预计在2020年解决正负800千伏海底输电技术。目前厦门已实现正负320千伏柔性直流输电技术,为世界首次。

  实际上,由于特高压输电存在很多技术难题,曾经的确有人反对这一技术。这些技术难题包括电压控制、电线路绝缘、电磁与电场环境的控制、变电设备的研制等。不过国家电网公司工作人员表示,技术问题都已经解决了,现在更多的是地域性问题,即所修高压线路沿途地区或国家的协调与沟通。

  “一带一路”正好是个契机。王益民表示,“一带一路”沿线65个国家的能源和需求分布不均衡,但清洁能源资源丰富、互补性强。可以通过能源电力的互联互通,从“一带一路”沿线国家开始,促进各国发展。

  “中国近十几年来才有底气,现在我们要把中国的技术推广出去。”王益民说。