这是地球上所有的发电厂,而中国就是其中光电、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的3分之1,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。
是的,我们已经建成了世界上规模最大的电力供应系统,但为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,而彼须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、陕西本产煤大省的控场到连接四方的铁路,都在加班加点开足马力采煤保供。
不过,它始终都有一个困觉,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%的装机容量发出了全国60%的电量,但是只要烧煤,就一定会产生粉尘和多种温室气体。所以长久以来,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、氨气的掺在一起,从源头处减少用煤。
比如在发电时,让燃煤机组更加高效。你猜这台燃煤发电机组,它一度电需要多少枚呢?答案是256克,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,在封存烟气的同时,还能把盐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,风电、水电、光电等组成的清洁能源军团正在以势不可挡的速度攻城掠地。
如今在中国电力结构中的占比已经接近3分之1,就在你现在用的每一度电力平均就有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。这里是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。
但是包括风电在内,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,而水源大小又取决于河流的风枯水迹。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量储存起来,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。这是世界上霸体最高的水体充电宝,通过把水抽到高处,把电能变成水的重力势能储存起来。
这是全国首个重力块充电宝,通过把重力块搬到高处,把电能变成重力势能储存起来。
这是世界首个非不燃式空气充电宝,通过把空气压缩到数百米深的地下洞穴,把电能变成空气内能储存起来。
或者还可以通过电解水把电能转化为另一种方便存储的清洁能源清注。
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成了这样的、这样的,甚至还可以是这样组成起来的超级电力基地。
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,保证电力的稳定供应。
不过,想要把这些清洁能源电力输送出去,我们还需要一张网,一张能让电源用电、负荷、储能都随着清洁能源波动而灵活调节的新型电网。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的首条联网通道。
再加上后来不断延伸、不断生长的高压、超高压、铬高压线路,如今已经成为了一张全球第一大电网。
然而哪怕是中国最发达的省级电网之一江苏电网,当我们拆开它就会看到这里有交流线路,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,而用电负荷却主要集中在长江以南。
于是,当清洁电力源源不断的进入电网,为了让毫无规律波动了,它们与其他发电厂储能用电负荷实现精准匹配,异场升级已经全面启动。
这是正在建设的全球最大的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,输电能力可提升六倍,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,在江苏也已建成了八条。
这是2022年建成的白鹤滩至江苏特高压直流工程。其中江苏一侧的接收站尤其特别。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裕的电力调配给苏州南部,实现苏州地区内的南北户籍。
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,比如借助这样一个平台,就可以提前预测光伏发电站的发电情况,从而更好的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,既提高了电网的调节能力,村民们也能拥有长期稳定的收益。
但这些都还不够,我们还有散落各地的智能微电网。
比如在这座全国最大的车网互动示范区,你家的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。
而在这座工业园区里,通过电力公司的规划,这里的光伏电站、储能电站、充电站、生产车间等等,都被整合成了一个小电网,实现了整个园区内的电力自产自销。
更巧妙的是,在整个苏州市,数百个这样的园区正在组合成一个更大的系统,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曲引的电床一样。
而想要这些形形色色的电网高效运转起来,还离不开一张遍及各个角落的信息网络。
这是我们的地面巡检员,这是天空巡检员,他们组成一只全天候的智能巡检队,效率相比人工提升了60%。
而这是全国首个全息数字电网,利用它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、互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。
到这里你会发现,为14亿人供电,我们需要的不仅是越来越清洁的发电厂,也是更多脑洞大开的储能电站,更是一场电网的全方位升级。
总而言之,我们需要的是一个更安全、更绿色、更经济的新型电力系统。
很难想象七十多年前,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三天。
那时候我们想让更多人都用上电,于是用了29年,终于实现了大中城市的电力补给。
后来我们想让全国人民都用上电,于是又用了37年,才终于点亮了每一个城市、每一个村庄,成为了世界上唯一一个全民通电的国家。
今天我们还想让所有人都更便捷更轻洁的用上电,于是这场全国范围内的电力系统升级毅然开启。
根据规划,到2045年,整个中国都将完成这场升级。
但那依然不公,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。