和5G、人工智能、城际高铁一样很重要——“特高压”了解一下

来源:企鹅电竞在线    发布时间:2023-12-22 23:02:10 424

  我们都知道一个词叫做“新基建”,也就是未来会成为中国社会基础设施的那些项目。在“新基建”里,5G、充电桩、人工智能、大数据、工业互联网等等,我们都很熟,但是还有一项叫做“特高压”。“特高压”究竟是个什么技术?里面又蕴含了哪些新机会呢?

  我在的一个微信群里,都是讨论炒股的。虽然我没买过任何股票,但群里的讨论我经常看。时间久了就发现,他们买什么、卖什么基本都是看国家政策。

  最近一年来,他们关注最多的方向就是新基建,包括5G、城际高速铁路、大数据中心、人工智能这些大家耳熟能详的词。

  但还有一个,我觉得应该是电力领域的专业词,也经常被大家提起,那就是“特高压”。它竟然也是新基建的一个领域。

  新基建,那可是咱们国家未来发展的战略方向。5G、人工智能的重要性我们都了解,为什么特高压这个看上去很专业的输电技术,也会成为新基建的一个领域呢?

  电厂把电制造出来以后,需要先提升到很高的电压,比如220kV、500kV,然后再往外传送。

  500kV听着很高,但依然不是特高压,还得再高才行。如果是交流特高压,得达到1000kV;直流特高压,是±800kV。

  2010年,我国第一条特高压线路——山西长治到湖北荆门——正式运行。此后,一个个特高压项目在新疆、内蒙、四川一带相继开工、运行。

  理想情况下,一个工厂需要100度电,发电站发出100度电就够了。但实际上,在传输过程中会有损失,在大多数情况下要发电站发110度电,工厂才能收到100度,10度就白白损耗掉了。

  损耗分两类:一类是发热。你一摸,手被烫出泡了,这叫“电阻类损耗”。还有一类是电晕产生的损耗。有时候我们晚上能看到输电线上飘着蓝紫色的火光,那就是电晕。

  提高了传输电压以后,电阻类损耗一下子就下降,电晕类损耗小幅上升。一个一下子就下降,一个小幅上升,加合的效果如何呢?

  损耗还是一下子就下降的。因电阻类损耗占大头,电晕损耗只占总损耗的1/10不到。如果工厂需要100度电,升压之后再传输,发电站可能只用发105度就够了。这就节约了能源。

  至于为什么提高电压,电阻上的发热会一下子就下降,我就不多说了。理论上,电压提高一倍,电阻产生的损耗会下降75%。

  为了减少损耗,我们当然可以把电压往高了提,但与此同时,那些元器件你也得买特别耐高压的才行,架设电线多米高的铁塔,绝缘也得做的特别到位。这些都非常花钱。

  所以,到底选择多高的电压,就存在一个成本的问题。迄今为止,世界上很少出现550kV的电压还不够,还要大幅度的提高的情况。中国在2018年之前也是如此。

  但是,特高压直流电现在竟然出现了。而且还成了咱们国家新基建的七个领域之一。这究竟是怎么回事呢?其实,决定特高压出现的条件主要有四个——

  东部沿海5.2%的国土面积贡献了全国GDP的40%,但这里可开发能源只占全国的0.4%。

  中国绝大部分风能在内蒙,绝大部分水电资源在西南,绝大部分太阳能在西北。像四川省,水力发电余量非常大;而典型的制造业大省广东,能源又特别紧缺。

  “西电东送”不但能解决这一个问题,还能增加西部省份的收入和就业,所以是一个很好的战略。但因为输电距离很长,沿途的损耗很大,所以使用550kV的电就不理想了。

  而直流的特高压,能很好地降低长距离传输带来的能量损耗,所以就是很好的解决方案。

  能源分布不平衡,一直是推动特高压在中国出现的最大因素,直到今天依然如此。

  不过,特高压在中国的发展也不是一帆风顺的,阻力也有。最主要的阻力,就来自于建成以后接收电能的地方政府。

  比如四川德阳到陕西宝鸡这条线,四川的水电通过特高压输出来,但宝鸡并不愿意接收。因为陕西的煤炭资源丰富,可完全自己省内建立热电厂,自己的GDP、税收和就业机会都能留在自己家里。

  因为从2013年开始,铺天盖地的雾霾来了,北方地区每个冬天都PM2.5爆表。2013年9月,《大气污染防治行动计划》颁布,其中重要的措施就是调整能源结构,控制煤炭消耗总量,全国各地的中小型火力发电站都纷纷关停了。

  关闭中小发电站带来的电力空缺,总要想办法补上,而且为了缓解东部城市的雾霾,还只能选择清洁能源。于是,很多特高压项目就在内蒙、新疆开工,把那里的太阳能、风能引入东部。

  特高压的另外两波推力是新能源电动汽车和5G的普及,因为这两项都特别耗电。

  新能源汽车的补贴是从2010年开始实施的,但迅速增加是2014年以后的事情。2014年,新能源汽车的销量只占汽车总销量的3‰;但到了2019年,这个比例已经迅速达到了4.7%。

  电动汽车充电需要的功率比家用电器大得多,家用的慢充桩通常要8千瓦,公共充电桩的快充要60-120千瓦,而一户住宅的电表通常上限功率也只有十几千瓦。

  据统计,今后几年,国内要实现车和充电桩1:1的比例。现在中国有新能源汽车400万辆,假如平均每个充电桩40千瓦,其中1/15的车处于充电状态,算下来总共需要大约一千万千瓦的功率。

  一个基站在高负荷下需要4000瓦的供电,而5G基站的数量还会是4G的两倍,总数保守估计是500-700万个,甚至有可能超过1000万个。这也是凭空多出来的电力需求,需要的电大约是4000万-6000万千瓦。

  仅这两个因素加起来,就增加了5000-7000多万千瓦的用电负荷。这个负担有多大呢?北京市电网的最大负荷也才2000万千瓦。

  而特高压以风能和太阳能这些清洁能源为主,并不是把重污染的火力发电站挪到西部,再把电传输过来。

  这样一来,特高压加快速度进行发展的助力又多了一个,不但满足“西电东送”,更有助于缓解雾霾,还契合了新基建里另外两项——5G和新能源充电桩。

  当然,推动特高压的因素还不止这些。把特高压确定为新基建的领域,最近的一个推力是经济发展形势。

  我们知道,2018年以来,全球经济形势都不太理想,咱们国家的经济也受到不小的影响。怎么办呢?

  国家调控和刺激经济的手段之一,就是大规模的基本的建设。能源,尤其是可持续的清洁能源,是所有发展的基础。于是,特高压就这样从一个电力系统的专业名词变成了新基建的大方向。

  交流特高压和直流特高压各有特点,至少要有电力电子的专业相关知识才可以全部理解,比如什么是功角稳定、短路容量、地电流、谐波和低次谐波、换相失败等。

  这些你都不用管,你只需要记住一点——反对者并只有少数的科学支撑,或许更多还是各地出于保护经济利益的考虑。

  我们可以了解一下反对者是怎么说的。比如,一份非常有分量的反对意见就认为,“西电东送”是西部大开发的标志性工程,应该坚持。

  但是,根据交流特高压的工程特点,它一般不作为输电工程使用,已经建成的特高压交流工程利用率低、作用有限。

  在我看来,这或许仍然是地方阻力的一种体现,因为交流特高压通常用于一个省份内部。各地还是不希望把电网相关的发展空间和当前的利益让出来,以至于2018年9月规划在之后一年开工的6条线条都没有正真获得当地核准。

  这类管理方式如果用在企业和人身上,效果肯定不好。因为人与人、公司与公司组成的是一个复杂系统,某个个体的行动产生的影响会反复叠加在周围人甚至是自己身上。

  只要积累的时间稍长,这种影响就会让人的预测偏出十万八千里。于是,自上而下对市场来管理,经常会得到事与愿违的结果。这方面的例子,你可以借鉴《薛兆丰的经济学课》,里面有很多。

  但电网的控制,并不满足复杂系统的特征。它是一个由无数传感器收集数据,由处理器分析情况、做出判断的稳定的线性系统,已有的高自动化、高精度的管理系统,可以很好地应对系统内部的波动。

  所以在我看来,地方对自己经济利益的维护在技术改进到某些特定的程度前会一直持续。直到特高压的建设已经很便宜、地方经济利益不足够显著的那一天,电网系统全国统一调度、特高压全国一盘棋的情况才会真正出现。

  如果你想跟上科技变化的节奏,抓住正在爆发的科技机会,推荐你加入,卓克老师助你收集和甄别全球正在发生的科技事件,帮你更好地思考和决策,接收全球科学技术每日新变化。

  如果你觉得有收获,点个赞吧!或者点个“在看”让更多人看到!返回搜狐,查看更加多