14億人全民通電，中國(guó)如何做到的？

來(lái)源：微信公眾號(hào)“星球研究所”（ID：xingqiuyanjiusuo）

截至2018年底

當(dāng)全世界發(fā)電量增速僅為3.7%時(shí)

中國(guó)卻以8.4%的迅猛增速領(lǐng)跑全球

全年發(fā)電量達(dá)到71118億千瓦時(shí)

幾乎是以“一己之力”

生產(chǎn)了全球超過(guò)1/4的電量

平均每2秒產(chǎn)生的電力

就足以滿(mǎn)足一個(gè)中國(guó)人

一輩子的電力需求

上文中國(guó)人的平均壽命按76歲計(jì)，人均用電量參考2018年數(shù)據(jù)。

△上圖為2018年世界各國(guó)發(fā)電量TOP10，制圖@鄭伯容/星球研究所

不僅如此

放眼全球233個(gè)國(guó)家和地區(qū)

中國(guó)還是第一個(gè)

也是唯一的一個(gè)

擁有近14億的超龐大人口

卻依然能做到全民通電的國(guó)家

△上海夜晚衛(wèi)星圖，燈火通明的城市，圖片來(lái)源@NASA

中國(guó)，究竟是如何做到的？

一

70.4%

在這71118億千瓦時(shí)的電力中

70.4%來(lái)自于火力發(fā)電

可謂是全國(guó)電力的大半壁江山

△2018年中國(guó)火力發(fā)電量占比，制圖@鄭伯容/星球研究所

高聳的煙囪或宏偉的冷水塔

是火力發(fā)電廠最常見(jiàn)的特征

（請(qǐng)橫屏觀看）

△隨著處理工藝的進(jìn)步，火電廠的煙囪逐漸被脫硫塔取代；上圖為霧氣中的冷水塔，電廠中被加熱的冷卻水在冷水塔中冷卻后循環(huán)使用，攝影師@孟祥和

煤炭、石油、天然氣

甚至秸稈、垃圾等等

都是可用于火力發(fā)電的燃料

由于燃料易得、技術(shù)成熟

火電廠的分布極為廣泛

在大江南北遍地開(kāi)花

△內(nèi)蒙古霍林郭勒錦聯(lián)電廠，攝影師@鹿欽平

△臨水而建的廣州市華潤(rùn)熱電廠，攝影師@陳國(guó)亨

而在中國(guó)這個(gè)“煤炭大國(guó)”

火力發(fā)電則又命中注定

將成為燃煤電廠的天下

其裝機(jī)容量在所有火電廠中

占比幾乎接近90%

全國(guó)5800多處大小煤礦

年產(chǎn)約36.8億噸原煤中

超過(guò)一半的產(chǎn)量

都將運(yùn)往這些電廠熊熊燃燒

以上數(shù)據(jù)來(lái)源中電聯(lián)《2018-2019年度全國(guó)電力供需形勢(shì)分析預(yù)測(cè)報(bào)告》

△上圖為安徽宿州匯源發(fā)電廠，右下角為電廠儲(chǔ)備的煤炭，攝影師@尚影

這就意味著

火力發(fā)電的版圖

必然與煤炭生產(chǎn)的格局息息相關(guān)

在煤炭資源相對(duì)豐富的北方地區(qū)

火電裝機(jī)容量占比超過(guò)70%

是最主要的電力來(lái)源

以上“北方地區(qū)”包括東北、西北(除青海省外)和華北地區(qū)，以及山東和河南兩省。

△上圖為2018年全國(guó)各地區(qū)發(fā)電類(lèi)型及裝機(jī)容量占比，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

然而“出人意料”的是

山東、江蘇、內(nèi)蒙、廣東、河南

山西、浙江、安徽、新疆、河北

以上火電裝機(jī)容量排名的前十位中

多個(gè)南方沿海省份同樣赫然在列

甚至遠(yuǎn)超諸多煤炭大省

這些“特殊”的地區(qū)

往往人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)

對(duì)電力的需求格外旺盛和強(qiáng)烈

△2018年全國(guó)各省、直轄市和自治區(qū)用電量對(duì)比，制圖@鄭伯容/星球研究所

在迫切的用電需求下

眾多火電廠拔地而起

例如僅在廣東一省

2017年的火力發(fā)電量

已達(dá)到3165億千瓦時(shí)

比產(chǎn)煤大省山西還要高出26%

而要產(chǎn)生如此量級(jí)的電力

用于發(fā)電的煤炭將以?xún)|噸計(jì)算

然而

像廣東這樣的電力負(fù)荷中心

大多并非煤炭產(chǎn)區(qū)

距離最近的煤炭基地

也可能相隔千里之遙

如此大量的煤炭該從何而來(lái)？

我國(guó)使用的煤炭包括自產(chǎn)和進(jìn)口兩部分，但煤炭進(jìn)口量目前僅為全國(guó)煤炭消費(fèi)量的約1/10，因此下文主要討論自產(chǎn)煤炭的供應(yīng)。

△上圖為廣東省廣州市華潤(rùn)熱電廠，攝影師@劉文昱

要回答這個(gè)問(wèn)題

不如先將目光轉(zhuǎn)移到

山西大同與河北秦皇島之間

這里連接著一條聲名赫赫的鐵路

它以不到全國(guó)鐵路0.5%的營(yíng)業(yè)里程

完成了全鐵路近20%的煤炭運(yùn)量

相當(dāng)于每秒就有14噸煤炭

搭載著鋼鐵輪軌呼嘯東去

奔向千里之外的渤海之濱

這就是大秦鐵路

這是中國(guó)第一條重載鐵路

單列列車(chē)全長(zhǎng)近4000米

相當(dāng)于10-20列高鐵列車(chē)相連

煤炭運(yùn)至秦皇島港后

便可通過(guò)成本更低的海運(yùn)

運(yùn)至東部和東南沿海地區(qū)

（請(qǐng)橫屏觀看）

△上圖為大秦鐵路，注意列車(chē)的長(zhǎng)度，攝影師@姚金輝

2008年春節(jié)期間

南方地區(qū)雨雪冰凍肆虐

大量輸電、運(yùn)輸線路受損

近17個(gè)省被迫拉閘限電

而就是在這個(gè)時(shí)期

大秦鐵路單日運(yùn)量首次突破100萬(wàn)噸

并持續(xù)了整整20天

大量煤炭燃料源源不斷地送往南方

可謂是真正的“雪中送炭”

△秦皇島港口堆放的煤炭，圖片來(lái)源@VCG

而大秦鐵路也僅僅是

中國(guó)煤運(yùn)鐵路網(wǎng)絡(luò)的冰山一角

預(yù)計(jì)到2019年10月

又一條重載線路蒙華鐵路即將建成

內(nèi)蒙古、山西、陜西等地的煤炭

將由此直抵華中地區(qū)

這條鐵路全程跨越7個(gè)省份

一次建成里程超過(guò)1800余千米

堪稱(chēng)世界之最

△隴海鐵路鄭州段旁的火電廠，攝影師@焦瀟翔

屆時(shí)

以多條重點(diǎn)線路為核心

山西、陜西、內(nèi)蒙古、新疆

以及沿海、沿江等六大區(qū)域

將通過(guò)縱橫交錯(cuò)的鐵路連成一片

而這個(gè)龐大的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)

如同一條條鋼鐵動(dòng)脈

將全國(guó)75%的煤炭送往四面八方

其他煤炭運(yùn)輸方式包括公路運(yùn)輸、航運(yùn)等，目前中國(guó)煤運(yùn)通道網(wǎng)絡(luò)共“九縱六橫”。

△下圖為其中部分重點(diǎn)線路，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

然而

隨著用電需求高速增長(zhǎng)

浩浩蕩蕩的“西煤東運(yùn)”“北煤南運(yùn)”

仍然不是一勞永逸的辦法

在主要的電力負(fù)荷中心周邊

往往以中小型火電廠居多

這些電廠建設(shè)成本低、建站速度快

但在生產(chǎn)等量電力時(shí)

耗煤量卻比大型電廠高出30-50%

△位于城市中的西安灞橋熱電廠，目前總裝機(jī)容量24.9萬(wàn)千瓦，攝影師@李順武

不但如此

在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)的年代

這些中小型火電廠產(chǎn)生的煙塵

二氧化硫、氮氧化物等空氣污染物

也難以得到統(tǒng)一和高效的處理

于是自20世紀(jì)60年代起

在煤炭礦口、中轉(zhuǎn)港口附近

眾多大型火電廠開(kāi)始崛起

△山西古交發(fā)電廠，鄰近煤炭礦口，也稱(chēng)坑口電站，攝影師@陳劍峰

△浙江臺(tái)州第二發(fā)電廠，鄰近港口，也稱(chēng)港口電站，攝影師@汪開(kāi)敏

例如位于內(nèi)蒙古呼和浩特的托克托電廠

距離準(zhǔn)格爾大型煤田僅50km

裝機(jī)容量達(dá)到672萬(wàn)千瓦

位列世界燃煤電廠第一位

大型坑口、港口電廠的建設(shè)

能大大減輕煤炭運(yùn)輸?shù)膲毫?

提升燃煤效率、統(tǒng)一控制排放

但是電廠與負(fù)荷中心之間

有時(shí)相隔達(dá)到數(shù)千千米

這又該如何解決？

答案其實(shí)很簡(jiǎn)單

就是輸電

但要實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻并非易事

畢竟在如此遙遠(yuǎn)的輸電距離下

線路的阻抗已然無(wú)法忽略

人們只能盡量降低傳輸電流

才能最大程度地減少線路損耗

這就意味著

傳輸功率一定的情況下

在保證經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)

必須盡可能提升輸電電壓

傳輸中的損耗Q可以通過(guò)公式Q=I2Rt計(jì)算，當(dāng)電阻R無(wú)法忽略時(shí)，電流I越小，則損耗越??；而輸電功率計(jì)算公式為P=I×U，因此當(dāng)功率P額定時(shí)，為了降低電流I，則必須提升電壓U。

△上圖為康定折多山云海中的線塔，攝影師@李珩

1954年時(shí)

我國(guó)自行設(shè)計(jì)施工了第一條

220千伏的高壓輸電線路

傳輸距離369千米

但已落后世界大概30年

65年過(guò)去

從高壓到超高壓

從超高壓到特高壓

遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)突飛猛進(jìn)

目前最高電壓等級(jí)已達(dá)到

交流1000千伏和直流±1100千伏

單條線路的輸電距離更是突破3000千米

相當(dāng)于烏魯木齊到南京的直線距離

在全世界首屈一指

對(duì)于交流輸電，35-220千伏稱(chēng)高壓，330-1000千伏為超高壓，1000千伏及以上為特高壓；對(duì)于直流輸電，±400-±660千伏為超高壓，±800千伏及以上則為特高壓。

△上圖為酒泉至湖南±1100千伏特高壓直流輸電線路，攝影師@劉忠文

鐵路和輸電兩張網(wǎng)絡(luò)縱橫交錯(cuò)

讓無(wú)論是位于負(fù)荷中心

還是地處礦口、港口的火電廠都能共同發(fā)力

成為我國(guó)電力工業(yè)的中流砥柱

然而

盡管火力發(fā)電廠的

除塵、脫硫、脫硝技術(shù)日益成熟

但化石燃料的消耗、溫室氣體的排放

讓人們不得不繼續(xù)尋找更為清潔的電力

水電便是其中之一

二

88%

在中國(guó)

無(wú)論是水力資源的蘊(yùn)藏總量

還是可開(kāi)發(fā)的裝機(jī)容量

均穩(wěn)居世界第一位

如此豐富的水能資源

如此巨大的開(kāi)發(fā)潛力

注定著水力發(fā)電在我國(guó)

將擁有至關(guān)重要的地位

其發(fā)電量占比達(dá)到17.6%

與火力發(fā)電一起

供給了全國(guó)88%的電力

△2018年中國(guó)水力發(fā)電量占比，制圖@鄭伯容/星球研究所

水力發(fā)電利用流水勢(shì)能

持續(xù)推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)

繼而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力

全程既不需燃料、也無(wú)廢氣排放

相比火力發(fā)電更加清潔

△白鶴灘水電站正在修建的水輪機(jī)室(也稱(chēng)“蝸殼”)，用于將水流沿圓周方向?qū)蜉啓C(jī)，攝影師@李亞隆

2018年

全國(guó)水力發(fā)電量達(dá)12329億千瓦時(shí)

相當(dāng)于節(jié)約煤炭近4億噸

此外，水電站經(jīng)過(guò)合理的選址和設(shè)計(jì)后

還可兼具防洪、航運(yùn)、供水

△長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程中的五級(jí)船閘，上下水位落差可達(dá)113米，相當(dāng)于35層樓的高度，攝影師@李心寬

以及調(diào)水、排沙等功能

△黃河小浪底水電站，攝影師@鄧國(guó)暉

又或者在上游庫(kù)區(qū)

形成別具一格的風(fēng)貌景觀

（請(qǐng)橫屏觀看）

△新安江水庫(kù)，千島湖，圖片來(lái)源@VCG

然而

我國(guó)的水力資源分布同樣極不均衡

其中西南地區(qū)高山峽谷眾多

大江大河穿流其間、奔騰而下

幾乎集中了全國(guó)超過(guò)60%的

可開(kāi)發(fā)水力資源

金沙江、怒江、瀾滄江

大渡河、烏江、雅礱江

再加上南盤(pán)江和紅水河

以及長(zhǎng)江上游等

全國(guó)十三大水電基地中

西南地區(qū)獨(dú)占8席

長(zhǎng)江上游水電基地指長(zhǎng)江宜賓到宜昌段。

△中國(guó)大型水電站分布(裝機(jī)容量大于120萬(wàn)千瓦)，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

和火力發(fā)電不同

水電的“原料”無(wú)法進(jìn)行運(yùn)輸

因此若要將電力送往負(fù)荷中心

除了依靠輸電工程外別無(wú)他法

這就意味著

水力發(fā)電的崛起和繁榮

必將與遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)相伴相生

我國(guó)第一條萬(wàn)伏級(jí)交流輸電線路

第一條110和220千伏高壓交流線路

第一條330千伏超高壓交流線路

以及第一條高壓直流輸電線路

就此應(yīng)運(yùn)而生

△甘肅省劉家峽水電站，圖片來(lái)源@圖蟲(chóng)創(chuàng)意

1988年底

著名的葛洲壩水電站落成

它是長(zhǎng)江上第一座水電站

人稱(chēng)“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一壩”

而與之配套建成的

便是我國(guó)首個(gè)超高壓直流輸電工程

其電壓等級(jí)達(dá)到±500千伏

以1046千米的輸電距離

將華中和華東電網(wǎng)連為一體

讓葛洲壩水電站的電力

得以源源不斷地送往上海

（請(qǐng)橫屏觀看）

△葛洲壩水電站和湖北宜昌市市區(qū)，攝影師@李理

世界上規(guī)模最大的三峽水電站

裝機(jī)容量達(dá)2250萬(wàn)千瓦

相當(dāng)于8個(gè)葛洲壩水電站

以及3個(gè)內(nèi)蒙古托克托火電廠

（世界第一大燃煤電廠）

2018年三峽水電站的全年發(fā)電量

更是首次突破1000億千瓦時(shí)

相當(dāng)于湖北省全省發(fā)電量的40%

創(chuàng)全球水力發(fā)電量新高

千里之外的江蘇、廣東和上海三地

則通過(guò)三條±500千伏的直流輸電工程

與這個(gè)“超級(jí)發(fā)電機(jī)”緊密相連

△三峽水電站泄洪，攝影師@黃正平

而隨著云南小灣水電站開(kāi)始發(fā)電

全球首個(gè)±800千伏特高壓直流輸電工程

正式登上歷史舞臺(tái)

其輸電距離達(dá)1438千米

可將電力從云南一路送至廣東

曾經(jīng)落后世界數(shù)十年的中國(guó)

自此便和全世界一起

邁入了特高壓直流輸電時(shí)代

△云南小灣水電站優(yōu)美的拱壩，攝影師@熊發(fā)壽

從此之后

水電的輻射空間大幅增長(zhǎng)

眾多大型水電站在西南地區(qū)拔地而起

將滾滾電力送向遙遠(yuǎn)的東部和東南部

△正在建設(shè)的白鶴灘水電站，預(yù)計(jì)2022年完工，建成后將是世界第三大水電站，裝機(jī)容量?jī)H次于三峽，攝影師@柴峻峰

位于金沙江下游的向家壩水電站

通過(guò)長(zhǎng)達(dá)1907千米的

±800千伏直流特高壓輸電線路

全程跨越8個(gè)省份、直轄市

每年向上海輸電近300億千瓦時(shí)

相當(dāng)于上海2018年用電量的20%

以上數(shù)據(jù)為粗略計(jì)算，未考慮傳輸中的損耗等因素。

（請(qǐng)橫屏觀看）

△上圖為向家壩水電站，攝影師@柴峻峰

同樣位于金沙江的溪洛渡水電站

則看起來(lái)更加宏偉

其拱壩壩高285.5米

相當(dāng)于90多層的摩天大樓

裝機(jī)容量達(dá)1386萬(wàn)千瓦

目前為世界第三大水電站

而溪洛渡-浙西±800千伏的輸電線路

更以800萬(wàn)千瓦的輸電容量

躋身全球容量最大的直流輸電工程名錄

△金沙江溪洛渡水電站，攝影師@柴峻峰

位于四川雅礱江的錦屏一級(jí)水電站

則建有世界最高的拱壩

高度達(dá)305米

它向蘇南地區(qū)輸電的

±800千伏直流輸電工程

傳輸距離首次突破2000千米大關(guān)

至此

長(zhǎng)江中上游、黃河上游的水電

以及眾多煤炭基地周邊的火電

均能夠通過(guò)綿延千里的輸電工程

向東部地區(qū)匯聚

“西電東送”

這一世紀(jì)工程的格局就此形成

△“西電東送”格局，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

當(dāng)然

水力資源的開(kāi)發(fā)并不是無(wú)限的

上游的淹沒(méi)、大量的移民

以及對(duì)河流生態(tài)的影響

一直都是水力發(fā)電無(wú)法回避的話(huà)題

因而水電站的建設(shè)往往需要

經(jīng)過(guò)極為嚴(yán)格的評(píng)估和論證

人們也需要尋找更多的清潔能源

其中最主要的便是風(fēng)能和光能

三

95.7%

火力和水力兩種發(fā)電方式

已為全國(guó)人民貢獻(xiàn)了88%的電量

若加上風(fēng)能和太陽(yáng)能的出力

便能滿(mǎn)足中國(guó)人95.7%的用電需求

△2018年中國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電量占比，制圖@鄭伯容/星球研究所

但風(fēng)和光的利用卻并不容易

在風(fēng)力發(fā)電中

氣流推動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片持續(xù)旋轉(zhuǎn)

便能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力

△河北省張家口風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)，攝影師@劉高攀

風(fēng)機(jī)葉片的尺寸和重量十分巨大

單葉長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十米以上

對(duì)運(yùn)輸和安裝都是巨大的挑戰(zhàn)

△運(yùn)輸中的風(fēng)機(jī)葉片，攝影師@李旭安

而在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中

單個(gè)太陽(yáng)能電池的工作電壓

一般僅有0.4-0.5伏

工作電流也十分微弱

只有將其不斷串聯(lián)并聯(lián)

令多個(gè)電池拼裝成組件

多個(gè)組件排列成為陣列

才能達(dá)到足夠的發(fā)電功率

（請(qǐng)橫屏觀看）

△福建松溪光伏發(fā)電，攝影師@在遠(yuǎn)方的阿倫

太陽(yáng)能光熱發(fā)電也同樣如此

只有利用足夠多的鏡面

才能匯聚足夠多的熱量

從而產(chǎn)生足夠多的蒸汽

推動(dòng)汽輪機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)

光伏發(fā)電和光熱發(fā)電是太陽(yáng)能發(fā)電的兩種主要形式。

△上圖為位于敦煌的光熱發(fā)電站，中間的高塔頂部用于吸收太陽(yáng)能，也稱(chēng)塔式光熱電站，攝影師@孫志軍

總而言之

無(wú)論是風(fēng)能還是太陽(yáng)能

若要進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電

往往需要較大的占地面積

從而帶來(lái)較高的建造成本

尤其在人口密集、土地緊張的東部地區(qū)

提高土地利用率更為重要

（請(qǐng)橫屏觀看）

△“漁光互補(bǔ)”，在魚(yú)塘上架設(shè)光伏發(fā)電板，上面發(fā)電、下面養(yǎng)魚(yú)，拍攝于浙江省寧?？h，攝影師@潘勁草

而另一方面

正如水電在豐、枯水期的波動(dòng)

風(fēng)能和太陽(yáng)能同樣無(wú)法避免

時(shí)間、氣候等帶來(lái)的影響

甚至短短一天內(nèi)的晝夜交替、風(fēng)云變幻

都會(huì)改變發(fā)電的連續(xù)性和穩(wěn)定性

因此為了減小對(duì)電網(wǎng)的影響

人們開(kāi)始將風(fēng)、光、水、火

各種發(fā)電方式組合起來(lái)、相互調(diào)節(jié)

從而得到較為穩(wěn)定的電力輸出

△風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，位于內(nèi)蒙古卓資縣，攝影師@焦瀟翔

又或者在負(fù)荷較小時(shí)

將多余的電力轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存起來(lái)

等到用電緊張時(shí)再行釋放

以便維持穩(wěn)定的供電

目前的蓄能方式包括蓄電池、飛輪蓄能、抽水蓄能、電解水蓄能和壓縮空氣蓄能等；對(duì)于抽水蓄能電站，電力富余時(shí)可從下水庫(kù)抽水至更高的上水庫(kù)，用電時(shí)水再?gòu)纳纤畮?kù)流至下水庫(kù)，利用水力發(fā)電的原理發(fā)電。

△上圖為天荒坪抽水蓄能電站，左上為上水庫(kù)，右下為下水庫(kù)，攝影師@潘勁草

第三方面

和水能資源類(lèi)似

我國(guó)的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源

分布同樣極不均衡

其中風(fēng)能資源最為豐富的是

東部和東南沿海地區(qū)

全國(guó)風(fēng)速超過(guò)7米/秒的地區(qū)

絕大多數(shù)都集中于此

△江蘇大豐海上風(fēng)機(jī)，攝影師@朱金華

但由于地形限制

這片區(qū)域僅在海岸線和沿岸的山脈間

形成極為狹窄的條帶

相較之下

在我國(guó)三北地區(qū)

風(fēng)能資源不僅豐富

還能大面積連片分布

三北地區(qū)即西北、華北、東北地區(qū)。

△上圖為中國(guó)風(fēng)能資源分布，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

內(nèi)蒙古地區(qū)也因此成為

我國(guó)最重要的風(fēng)電基地之一

其2017年風(fēng)力發(fā)電量達(dá)到551億千瓦時(shí)

相當(dāng)于全國(guó)風(fēng)力發(fā)電量的近20%

△內(nèi)蒙古輝騰錫勒風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，注意風(fēng)機(jī)和高壓電塔的高度，攝影師@石耀臣

而我國(guó)的太陽(yáng)能資源

則在西部?jī)?nèi)陸地區(qū)最為豐富

包括青藏高原西部、新疆南部

以及寧夏、甘肅北部等

這些地區(qū)的全年日照時(shí)間

可達(dá)3200-3300小時(shí)

相較之下太陽(yáng)輻射最為薄弱的

四川和貴州等省份

年均日照時(shí)間僅有約1100小時(shí)

△中國(guó)太陽(yáng)能資源分布，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

由此可見(jiàn)

我國(guó)西部和西北地區(qū)

不但風(fēng)、光資源豐富

同時(shí)人口稀疏、土地廣袤

隨著技術(shù)進(jìn)步和成本的降低

風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的規(guī)模也越發(fā)龐大

（請(qǐng)橫屏觀看）

△位于甘肅金昌的大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)，攝影師@劉忠文

然而這些區(qū)域人口較少

用電需求也相對(duì)平緩

例如2015年

甘肅省發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到4531萬(wàn)千瓦

但最大用電負(fù)荷僅1300萬(wàn)千瓦

新疆也同樣如此

其裝機(jī)容量超過(guò)5000萬(wàn)千瓦

而用電負(fù)荷需求僅為2100萬(wàn)千瓦

這就意味著

若僅僅依靠本地用電

將面臨大量的能源浪費(fèi)

更何況火電的調(diào)峰和供熱作用

無(wú)論如何也難以被完全替代

這對(duì)于風(fēng)能和太陽(yáng)能電力的消納

可謂是“雪上加霜”

△新疆哈密天山腳下的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，攝影師@常力

于是近年來(lái)

”棄風(fēng)“”棄光“等問(wèn)題層出不窮

甚至到2017年

整體情況已明顯向好時(shí)

全國(guó)的棄風(fēng)、棄光率仍為12%和6%

而在甘肅、新疆等地

棄風(fēng)率甚至高達(dá)33%和29%

一面是西北地區(qū)

大量的新能源無(wú)處安放

一面是東部沿海

大量用電需求嗷嗷待哺

在這種形勢(shì)下

遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域的輸電工程

必須再次扛起重任

△位于新疆的特高壓輸電線路，攝影師@劉文昱

2014年和2017年

兩條從西北地區(qū)向外輻射的

±800千伏直流輸電工程相繼完工

第一條從新疆哈密出發(fā)

途經(jīng)六個(gè)省份到達(dá)河南鄭州

全程2210千米

每年可將新疆地區(qū)的火電、風(fēng)電

共計(jì)約370億千瓦時(shí)的電量

源源不斷送往中原大地

△哈密南-鄭州±800千伏特高壓直流輸電工程，是我國(guó)首個(gè)“疆電外送”特高壓工程，攝影師@周修建

第二條則從甘肅酒泉出發(fā)

途經(jīng)5個(gè)省份直奔湖南湘潭

全程2383千米

在其每年送出的約400億千瓦時(shí)的電力中

超過(guò)40%均來(lái)自西北地區(qū)的風(fēng)電和光電

△酒泉-湖南±800千伏特高壓直流輸電工程，攝影師@陳劍峰

而在2018年

又一條大名鼎鼎的特高壓工程正式貫通

其電壓等級(jí)高達(dá)±1100千伏

年均輸電量達(dá)660億千瓦時(shí)

相當(dāng)于憑此一條輸電線路

便可外送整個(gè)青海省全年的發(fā)電量

這便是準(zhǔn)東-皖南特高壓輸電工程

（也稱(chēng)昌吉-古泉特高壓工程）

△準(zhǔn)東-皖南±1100千伏特高壓輸電工程，攝影師@宋鵬濤

線路從新疆昌吉自治州出發(fā)

途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省

以6079座鐵塔

支撐起3324千米的輸電線路

沿途接連跨越秦嶺和長(zhǎng)江天塹

最終抵達(dá)安徽宣城市

無(wú)論是電壓等級(jí)、傳輸容量

還是傳輸距離、技術(shù)難度

均為世界范圍內(nèi)的“開(kāi)山之作”

是名副其實(shí)的“超級(jí)工程”

借由這條超級(jí)電力走廊

新疆地區(qū)520萬(wàn)千瓦的風(fēng)電

以及250萬(wàn)千瓦的光伏發(fā)電

能夠被打捆送往長(zhǎng)三角地區(qū)

△建設(shè)中的準(zhǔn)東-皖南±1100千伏特高壓輸電工程，攝影師@宋鵬濤

截至目前

我國(guó)仍是全球唯一能夠建設(shè)

±1100千伏特高壓直流輸電的國(guó)家

也是特高壓輸電領(lǐng)域的

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定者之一

這對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)

雖是時(shí)代發(fā)展的必然之路

也是當(dāng)前能源格局下的“無(wú)奈之舉”

讓更多人用上更便宜、更清潔的電力

是無(wú)數(shù)電力工作者孜孜以求的目標(biāo)

△“空中飛人”，拍攝于北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)500千伏輸電工程施工現(xiàn)場(chǎng)，攝影師@周治林

四

100%

風(fēng)、光、水、火四種方式

已生產(chǎn)了全國(guó)95.7%的電量

沖擊100%的最后一棒

則屬于核電

△2018年中國(guó)核能發(fā)電量占比，制圖@鄭伯容/星球研究所

和火力發(fā)電類(lèi)似

核電燃料可以運(yùn)輸

能量產(chǎn)出也較為穩(wěn)定

基本不受氣候、時(shí)間的影響

但和火力發(fā)電不同的是

裝機(jī)容量100萬(wàn)千瓦的核電廠

每年僅需核燃料25-30噸

為相同容量火電廠耗煤量的十萬(wàn)分之一

現(xiàn)商用的核電站均為裂變反應(yīng)，燃料為鈾核燃料。

（請(qǐng)橫屏觀看）

△上圖為浙江臺(tái)州市三門(mén)核電廠，攝影師@李亮杰

這就意味著

核電的燃料運(yùn)輸成本將大大降低

因此我國(guó)目前建設(shè)的核電站

均遠(yuǎn)離原料產(chǎn)地

位于用電負(fù)荷中心附近

即東部和東南沿海地區(qū)

△中國(guó)核電站分布，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

中國(guó)的核電起步較晚

直到1991年

浙江秦山核電站開(kāi)始發(fā)電

才有了第一座自行設(shè)計(jì)建造的核電站

而當(dāng)時(shí)世界上其他國(guó)家

已有420余臺(tái)核電機(jī)組投入運(yùn)行

提供著全球16%的電力

隨后的近30年間

在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上

中國(guó)核電技術(shù)逐漸開(kāi)始自主化

2018年并網(wǎng)發(fā)電的廣東臺(tái)山核電站

是全國(guó)首次引進(jìn)第三代核能系統(tǒng)

也是全球首個(gè)具備商用條件的第三代核電站

△臺(tái)山核電站，圖片來(lái)源@Esri Image Map

截至2018年底

我國(guó)核電裝機(jī)容量達(dá)到4466萬(wàn)千瓦

而預(yù)計(jì)到2020年

全國(guó)核電裝機(jī)容量將達(dá)到5800萬(wàn)千瓦

每年將替代1.74億噸煤炭燃燒

減排約4.3億噸二氧化碳

然而

核電技術(shù)較為復(fù)雜

安全標(biāo)準(zhǔn)也極為嚴(yán)格

因此核電廠的建造成本十分高昂

單位造價(jià)可高達(dá)火電的2-3倍

加之歷史上核電站意外事故的影響

令核電一度在爭(zhēng)議中艱難發(fā)展

但隨著工藝的進(jìn)步和社會(huì)認(rèn)知的深入

甚至核聚變技術(shù)的突破

核電必將在未來(lái)成為更加關(guān)鍵的角色

……

回首建國(guó)前夕

全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H184.86萬(wàn)千瓦

歷經(jīng)38年的篳路藍(lán)縷

才終于突破1億千瓦大關(guān)

而從1億到2億千瓦

再?gòu)?億到3億千瓦

分別只用了8年和5年

到2009年

中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量超越美國(guó)

躋身世界第一位

之后更以每年約1億千瓦的速度突飛猛進(jìn)

堪稱(chēng)世界電力史上的奇跡

△建設(shè)中的烏東德水電站，攝影師@李亞隆

不僅如此

截至2018年底

全國(guó)共有220千伏以上輸電線路

共計(jì)733393千米

足足能繞赤道18圈

（請(qǐng)橫屏觀看）

△新疆伊犁至庫(kù)車(chē)750千伏交流輸電工程，攝影師@宋鵬濤

其中21條特高壓輸電線路

在東西南北間交織穿梭

堪稱(chēng)中國(guó)大地上又一工程奇跡

△中國(guó)特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，制圖@鄭伯容&鞏向杰/星球研究所

除華北和華東地區(qū)之外

全國(guó)各區(qū)域間均已實(shí)現(xiàn)跨區(qū)供電

輸電線路翻越高山峽谷

△跨越天山的高壓輸電塔，攝影師@劉辰

跨過(guò)江河湖海

△深圳西灣紅樹(shù)林海上輸電塔，攝影師@董立春

即便是高寒的世界屋脊

也能與全國(guó)各地連為一體

預(yù)計(jì)到2020年

全國(guó)將有近31%的電力負(fù)荷

通過(guò)這張大網(wǎng)奔向南北東西

△位于拉薩附近的輸電工程，攝影師@李珩

盡管到2015年底

我國(guó)才終于實(shí)現(xiàn)全民通電

人均用電量與世界各國(guó)相比

也僅居第63位

未來(lái)的路依然十分漫長(zhǎng)

△川藏聯(lián)網(wǎng)工程施工現(xiàn)場(chǎng)，攝影師@李維

但是

每當(dāng)夏天人們打開(kāi)空調(diào)電扇

每當(dāng)城市在黑夜中燈火通明

我便不由得想起

千里之外發(fā)電機(jī)隆隆的轟鳴

因?yàn)槟蔷褪沁@個(gè)跑步進(jìn)入現(xiàn)代化的國(guó)家中

最波瀾壯闊的聲音

△2018年4月28日，國(guó)家電網(wǎng)日照供電公司工人架設(shè)叩官鎮(zhèn)至兩城高鐵預(yù)留站高壓線路，確保兩城高鐵站投入使用后的電力供應(yīng)，攝影師@高興建

【參考文獻(xiàn)】

1、黃晞等，《中國(guó)近現(xiàn)代電力技術(shù)發(fā)展史》，山東教育出版社，2006

2、《中國(guó)電力工業(yè)志》，當(dāng)代中國(guó)出版社，1998

3、濮洪九等，《中國(guó)電力與煤炭》，煤炭工業(yè)出版社，2004

4、《中國(guó)水力發(fā)電史（1904-2000）》，中國(guó)電力出版社，2005

5、貢力等，《水利工程概論》，中國(guó)鐵道出版社，2012

6、錢(qián)顯毅等，《風(fēng)能及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)》，北京交通大學(xué)出版社，2013

7、趙畹君等，《中國(guó)直流輸電發(fā)展歷程》，中國(guó)電力出版社，2017

8、《中國(guó)電力年鑒2018》，中國(guó)電力出版社

9、國(guó)家發(fā)改委，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020年）》

10、國(guó)家發(fā)改委，《煤炭物流發(fā)展規(guī)劃》，2013