“躲过了新冠,就是为了冻死在德州。”
2021年情人节,美国德州迎来一场超级寒潮,超过400万居民被困,这句调侃也成了最讽刺的话。当时,当地气温最低达到零下22°,美国社交网站纷纷嗮出“带冰挂的风扇”,“结冰的马桶”,“被冻住的自来水”等照片。不仅如此,连天然气,煤炭,风能发电设备都被冻住停止运作。因为停电,有民众开始劈柴,戴头灯做饭取暖,不少人被冻死,或死于一氧化碳中毒,最可怕的是医院也因停电陷入瘫痪,紧急疏散病人。
很多人不解,中国东北,西北冬天零下20°的天气司空见惯,美帝国差得这么离谱吗?事实确实如此。原来,美国48个州共有3个电网,分别是:东部,西部和单独供给德克萨斯州德州电网,而这3个电网各自独立,互不联通。美国电网的神操作,是他们喜欢独立自主的表现吗?非也,因为美国电网做不到互联互通。也就是说,这种被称为“电力科技的珠穆朗玛峰”的特高压传输技术,美国还不具备。
一般来说,电压按等级划分为:低压,高压,超高压,特高压4种。所谓特高压,就是特别高的电压,交流电正负800千伏及以上的电压,和直流电1000千伏及以上的电压。目前,包括美国在内,世界上各国掌握的电力输送是超高压技术,其电压在500-1000千伏以内,输电距离只有600-800公里。
美国德州距离东西部电网超过1500公里以上,等电量输送到德州,已损耗得所剩无几。而“特高压”在我国却并不陌生,我们随处可看矗立在城市大街,高山峻岭间的高压线,而这些都是特高压传输技术的部分展现。特高压建设成本比超高压低,可传输量是超高压的5倍,损耗是超高压的1/4,传输距离超过3000公里。
众所周知,电是西方发明的产物,随着经济发展,按理应该是国外更具有升级改造的优势,怎么会出现本末倒置的情况?其实,世界第一条高压形成于1891年,当时它的电压只有13.8千伏,最远的距离只有20公里,最大的传输容量只有2兆瓦。美国在1935年将220千伏的电压提高到275千伏,这是电力发展历程中第一次出现超高压线路。随着世界经济的发展,超高压已经不能满足经济发展的需要,特高压便成为急需要攻克的难题。
1967年,美国电力公司开始研究特高压,然而,一直处于实验室阶段。
1973年,日本也开始研究特高压,直到东亚危机,扛不住巨额投入,中途便放弃。在这个过程中,我国属于落后阶段,1972年才建起第一条330千伏的超高压输电线路。而特高压就更难了。当电压足够高时,所有的绝缘体都可能变成导体。比如闪电的电压,足够让空气也被击穿成为导体。当时,绝缘体最好的就是陶瓷做的变压器,但只能能够承受电压50千伏。
于是美国人便将陶瓷升级,但是要实现超高压绝缘,这陶瓷变压器的重量达7000吨,光运输都成问题,谈何安装。2005年,中国开始这一项研究,当时,云集300多家单位协同攻关,覆盖全国上千人的顶尖科研专家队伍开始日夜的实验,观测。一年后,我国研制出一种特制的匝间绝缘纸,这种纸可以随便剪裁成所需要的形状,重量只有500吨。为了再减重,科研人员将变压器油替换成液态氮气,运输抵达目的地时,再换成操作时浸泡的专用变压器油,这样又瘦身至350吨。
2009年,我国第一条投入商业运行的特高压1000伏“晋东南——南阳——荆门”特高压交流实验示范工程投入运营。自此,我国在特高压输电领域共完成180项关键技术,实现429项专利。中国特高压输电技术成为国际标准电压。
2014年,巴西第二大水电站及巴西美丽山水电站交给我国建设,这是我国特高压技术第一次走出国门的作品。如今,中国特高压已经出口欧洲,非洲等十多个国家,投资数千亿的能源布局,已全部获利。同时每时每刻,国外的特高压都在为中国缴纳专利费。
在我国,大部分煤炭、风能、太阳能等电力能源都分布在西部和北部地区,80%的水能分布在西南地区,然而,70%以上的电力消费需求集中在发达的东部和中部地区。
所以,特高压解决了我国东西部的输电难题,实现了我国“西电东送”的战略。
此外,特高压还能改善能源结构,减少碳排放,为保护环境也做出了巨大贡献。
可以说,如今中国的电力传输系统,足以傲视全球,这一切都离不开我国科学家的不懈努力,以及解决一切科研难题的中国精神。
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