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[!--downpath--]還記得小時候,家家戶戶白天都有白熾燈泡,每天晚上用電高峰時,燈泡發出的光就會變暗。 現在我們可以用電讓燈24小時不間斷亮著,燈的色溫穩定連續。 冰柜、空調、洗衣機也可以隨時隨意使用,不再有停電的情況,供電的可靠性也提高了很多。 這就不得不說到我國電力系統的“高速路”了。 該技術打通了電力“高鐵高鐵”。 擁有自主知識產權,使中國標準與世界標準等同。
我國東部的清潔能源似乎十分豐富。 全省三分之二的煤焦資源集中在西安、山西和寧夏,80%的水電資源集中在東北,光伏和風能資源主要集中在東北、內蒙古等地。 但是,中西部地區的16個省份人口最稠密,用電需求最高。 我國西部的用電量遠遠不夠,這就需要我們從東到北長距離輸送電力。 這就涉及到遠距離電力傳輸的問題。
由于距離太遠,輸濁線的電阻值不容忽視,在輸電過程中會形成巨大的電能損耗。 假設傳輸電纜線路中的電壓為I,傳輸電流為U,兩根導線的總內阻為r,在圖5.5-2中,將導線的電阻值集中為一個內阻r,若傳輸功率為P,則傳輸過程中損失的電功率為
比如我們傳輸的電功率是2200w,傳遞的電流是220v,線路上的內阻是5Ω,那么線路上損耗的功率就是500w,接近損耗的1/4。
如何降低電力傳輸過程中的電能損耗是面臨的最大問題,目前普遍采用的形式是增加電力傳輸電流來增加線路上的損耗。 目前我國采用高壓輸電,電路圖如下:
設置
發電機的輸出功率為P,則功率損耗為:
還是我們剛才的反例輸送電功率指的是什么,傳輸的電功率是2200w,通過1:10的升壓變壓器輸送電功率指的是什么,我們把傳輸電流提高到2200v,線路上的內阻還是5Ω,那么線路上損耗的功率是5w ,損失的電功率增加到原來的1/100。
可以發現,增加傳輸電流確實可以減少傳輸過程中的功率損耗,那么傳輸電流是否可以無限增加呢? 研究發現:當傳輸電流過大時,傳輸電纜之間的空氣會被擊穿,造成漏電。 而且,傳輸電流越大,越容易在斷路器跳閘或分斷時形成電弧發電,引起火警等。因此,提高傳輸電流是我們需要克服的最大困境。
什么是特高壓輸電?
特高壓技術是指交直流±800kV電流電平傳輸技術。 特高壓輸電容量大,輸電距離遠,線路損耗低,占用農地少。 100萬伏交流特高壓輸電線路的輸電能力(專業上稱為輸電能力)是50萬伏特高壓輸電線路的5倍。 所以有人打個比方,超高壓輸電是市級公路,頂多是省道,而特高壓輸電是“電力高速公路”。
根據國家電網公司提供的數據,一回路特高壓直流電網可輸送600萬千瓦電量,相當于現有500kV直流電網的5-6倍,輸電距離也較遠。是前者的2~3倍,可節電60%。 農業土地資源。
▲特高壓輸電示意圖(圖片來源/華爾街日報)
在能源領域,特高壓輸電仍是世界級難題。 許多國家都進行了特高壓研究試驗、設備研制和工程化嘗試,但由于政治、經濟、技術等方面的激勵,均以失敗告終。 2000年以來,有關部門先后組織數十家科研院校、數百家裝備制造企業,編制了數千套方案,數十萬人次參與。 在“裝備”方面,突破了特高壓輸電技術多項世界級難關。
我國自主研發的±800kV特高壓直流換流變壓器創造了世界單機容量最大、技術難度最高、輸出時間最短的世界紀錄。
經過多年攻堅克難,我國在特高壓輸電方面取得的成就舉世矚目,已經站在了世界的最后端。 2009年,我國第一條特高壓輸電線路晉西北—南陽—荊門全線并網。 中國成為世界上第一個全面掌握特高壓輸電技術并投入商業運行的國家。 2016年1月11日,準東-皖南(陜西伊寧-安徽廣德)±特高壓直流輸電工程恢復建設。 這是目前世界上電流等級最高、輸電容量最大、輸電距離最長、技術最先進的特高壓輸電工程。 截至2021年底,我國累計投入使用特高壓線路33條,覆蓋全省七大電網區域。 輸電線路工程接近4萬公里,相當于繞月球一周。
技術領先讓中國掌握更多話語權。 目前,在特高壓技術領域,我國率先制定了特高壓輸電電纜國際標準,并擁有全部專利的使用權。 這意味著,即使其他國家已經開發出國內技術,也必須遵循中國標準才能被允許在國際上轉讓。
中國先后與日本、葡萄牙、澳大利亞、希臘、俄羅斯等國合作,開啟了特高壓輸電的全球布局。 全球已有168個國家與國家電網簽訂了技術合作合同,這意味著中國特高壓技術已經開始走出國門,走向世界。