只需要眨一下眼的时间,就能把电从新疆输送到三千公里外的安徽30次,中国独步全球的特高压技术到底有多强?为何国外怎么也搞不定呢?其实,研发之初,我国的多位专家也是持反对态度的。
西电东送把电从新疆输送到安徽这个工程,就是途经六个省区、线路全长3293千米的吉泉直流,也是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术最先进的高压输电工程,把电能从新疆输送到安徽只需要0.01秒的时间。
不谦虚的说,目前只有中国能建起来这么一条“天路”,这全都依赖于中国独步全球的特高压技术。
想必你也知道,我国的能源供给和消耗相当不均衡,像东部沿海地区用5.2%的国土面积贡献着40%的GDP,产生的能源却只占全国的0.4%。在我国,水电主要集中在四川云南等西南腹地,光伏则集中在新疆、甘肃、青海等西北地区。
如果将西部的电送往东部的沿海地区,那东部能源匮乏的问题也就迎刃而解。于是,西电东送工程就此诞生。随之而来的,就是新疆到安徽、青海到河南、四川到江西等一条条输电通道。
需要知道的是,我国“西电东送”动辄上千公里的输电线路,哪怕只有1%的损耗率,累积起来都不得了。恰巧,特高压就是减少电路损耗的关键钥匙。
独步全球的特高压技术所谓“特高压”,就是指电压等级在1000千伏以上的交流电,或者±800千伏及以上的直流输电技术。简单来说,就是输电线路的电压非常高,远高于普通电压的220千伏和超高压的500千伏。
输电损耗,指的是电能在输电网中以热能形式散发的热量。像我国的输电线导线承担这么大电量的输送任务,工作温度也不过20℃左右。
特高压技术原理很简单,根据损耗功率P = I² (电流)· R(电阻)公式可以看出来,损耗功率和电流的平方成正比,电流越大,损耗功率就越大。而功率P = V (电压)· I(电流),所以说在一定的功率下提高电压,减小电流,就能减少线路的损耗问题。
按照电流的流动方式,可以把特高压分成特高压直流输电,和特高压交流输电。二者的本质区别在于,直流电的电流单向稳定,适合超过1500公里远的长距离输送。交流电的电流方向会受电流的波形影响到传输效率,所以比较适合省内或者邻省之间的短距离运输。
基于此,中国特高压输电3000公里~5000公里之间,所损耗程度只有1.5%。全世界的平均水平在9%左右,印度则是20%。这表示印度每产生100度的电,就会有20度的电浪费在传送过程中。对比下来,我国的损耗率真的是相当优秀了。
其实,全世界除了中国外,搞过特高压的国家就有四个,分别是美国、苏联、日本和意大利,但无一例外都失败了。
特高压技术难点特高压技术原理很简单,但想要实现并应用它却很难。由于它的核心点是疯狂升压来降低输电过程中的损耗,然而当电压高到一定程度时,所有的绝缘体都可能变为导体。
就好比空气,在闪电面前,原本绝缘的空气都会变成导体,即便绝缘性再好的陶瓷,也只能承受5万伏的电压。所以对于特高压而言,变压器内部怎么绝缘就成了最直接的技术难点。
美国在研究特高压技术时,也解决了这个难点,他们采用了一种特殊陶瓷来强化绝缘性能,依照设计稿做出来之后却傻眼了。
这个陶瓷制作出的高压变压器竟然重达7000吨以上,运输都是一个大难题,毕竟一条线路又不止用一个变压器,而是几十个。所以,美国后期就放弃了对这项技术的研发。
正因如此,中国在建立特高压之前,还号召多位专家展开了激烈的讨论。其中,多位专家都认为美国都搞不定的东西,中国就不要发展了。但被称为“中国特高压之父”的刘振亚舌战群儒,最终说服了多位专家,这才有了如今中国独步全球的特高压技术。
中国为了平衡资源问题,就只能迎难而上,最终靠一张纸解决了这个问题,这个纸就是“匝间绝缘纸”。特高压变压器内部的主要绝缘材料全是纸,用纸做成的各种配件达到了25万件,不亚于任何一件精密的艺术品。最终,变压器的重量也被压缩到了500吨。
拥有了特高压变压器和换流阀的自主知识产权后,中国特高压也开始了飞速发展。一条条远距离的特高压线路横跨东西、纵贯南北织成了一张超级网络,打通了中国能源输送的“奇经八脉”。同时还走出国门,成为了像高铁一样的亮丽名片。