中国领先的这些技术正在拯救雾霾，改变世界

凤凰科技王玄璇

当人们都在为国产大飞机C919的首飞成功欢呼时，很少有人注意到，另一系列国产工程正在改变你我的生活。

这项浩大的工程在世界上也是领先，将来或许对全球能源结构的优化都有所助益—— 当然，这是往大了说；往小了说，这关系到我们的生存环境，到我们生活中对能源和使用和支付的价格。

最近，我有机会参观了这项工程的一部分，并且对这项工程有了更多的了解。

这些技术的核心是和与清洁能源相关的风光储和特高压技术。不要被这两个词吓到，看完这篇文章，你会发现这两项高大上的技术其实和你的日常生活息息相关。

把光与风存下来

先来说说风光储，把一个个字拆开来理解，这讲的就是风电、光伏发电和储能电池。

8年前，在张家口那片张北草原上诞生了一个国家风光储示范工程，它由财政部、科技部、国家能源局及国家电网公司联合推出，使用风电、光伏发电，并研发存储技术。

投入运营5年来，风光储示范工程已经输出超过28亿千瓦时电能（也就是28亿度电），相当于节约了90万吨标准煤。作为对比，今年一季度广州市全社会用电量共计163．4亿千瓦时。

 

 

图：示范工程的光伏电板，参观这天赶上雾霾加沙尘。

我们在参观这一工程时，正赶上雾霾加沙尘的恶劣天气，如果清洁能源能得到广泛使用，更多蓝天将重新回来。

由于它用的都是风点和光伏这类清洁能源，充分利用了张北草原的风能和光能优势，社会意义不可小觑。

由于“弃风限电”（因风电场自身原因造成风力浪费）问题，河北省在2013年就浪费了28亿千万时电量。而现在风电比重越来越大，风光储示范工程就是为解决这些问题而存在。

“十二五”期间，风电装机年均增长33%，太阳能发电装机年均增长178%，我国已是世界第一风电和太阳能装机大国。“三北”（东北、华北、西北）地区，风电装机比例超过15%，已成为这些地区的第二大电源；其中从西北的甘肃、青海、宁夏，新能源发电已超过50%。

不过，风光储示范工程只是做技术研究与实验，并不研发设备。工程所用的51种规格的风机、光伏、储能设备采购自41家厂商，其中就有比亚迪和董明珠看上的珠海银隆。

风光储示范工程负责找出最佳方案让这些设备发挥最大效用。“董明珠说不定也希望着我们技术上有突破，让银隆的钛酸锂电池技术更进一步。” 国网冀北电力风光储公司副总工程师刘汉民博士打趣着对我说。

这样一个具有实验性质的工程，让他们在采购装备时更加大胆，实现了很多装备的“第一次”，同时也让新技术有机会问世。

他们采用了国内陆上单机容量最大5兆瓦永磁直驱型风机；在国内首次使用云成像技术跟踪云层位置；自主研发并应用了风电场、光伏电站和储能装置的控制系统。

现在这些优化集成技术、运行控制技术，已成功复制应用于青海曲麻莱、宁夏红寺堡和甘肃敦煌等重点工程。（看起来和张北草原一样，各个都是旅游胜地。）

 

 

 

 

图：储能产房中的电池组

 

 

图：储能产房中的一个液态电池组

 

 

图：所用磷酸铁锂电池的生产厂商

中国有了底气

有了清洁能源发电、储存之后，要输送到各地还需要四通八达的电网。这时候就要说到特高压技术了。

提高电压是电力传输系统的关键。交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压，国际上高压通常指35-220千伏的电压；超高压通常指330千伏及以上、1000千伏以下的电压；特高压指1000千伏及以上的电压。

1889年通用电气实现了额定输送功率4千瓦，14公里的输电距离，创造了当时世界范围电力传输的“高压”奇迹。

100多年后的中国，已建成“六交七直”、在建“两交七直”共22个特高压工程，成为西电东送、北电南供的能源大通道，在世界上率先进入特高压交直流互联电网时代。

仅在国内铺开建设还远远不够，为了在全球范围内用清洁能源替代煤、气、油，实现特高压输电，国家电网于2016年3月牵头成立了全球能源互联网发展合作组织，由中国国家电网公司前董事长刘振亚担任主席，美国能源部前部长朱棣文、中国国家电网公司董事长舒印彪、软银集团董事长孙正义和俄罗斯电网公司总经理布达尔金任副主席。

合作组织秘书长王益民告诉我，这个组织自身不做工程项目，他们想要做的，是挖掘好的项目，协调各企业、政府部门在全球范围内铺设特高压电网，输送清洁能源。在未来几十年内，与一切对能源有兴趣的基金、银行、项目组合作，预计投入50亿美元。

他们定下了阶段性目标：从现在到2020年，重点加快各国清洁能源开发和国内电网互联建设；到2030年，重点推动洲内大型清洁能源基地开发和电网跨国互联；到2050年，重点开发“一极一道”（北极、赤道）能源基地和推动电网跨洲互联，基本建成全球能源互联网。

 

 

图：国家电网位于北京中关村科技园的特高压直流试验基地

若全球电网搭建起来，收益会怎么样呢？王益民以北非-欧洲项目举例，由于北非国家电力需求增长迅速，摩洛哥进口电力几乎全部来自于西班牙，现在两国间搭设了两条400千伏交流海底电缆，用这种方法每度电可以便宜3美分。王益民说，3美分不是一个小数目，现在国家电网每销售1度电，可以赚2分钱。

同时王益民还解释了技术上的可行性，“大容量、远距离、低损耗的输电已经在特高压的建设下得以实现，不过也确实需要一些新技术。”

王益民介绍，特高压在陆地上已经解决了，海底电缆技术还有待改进，预计在2020年解决正负800千伏海底输电技术。目前厦门已实现正负320千伏柔性直流输电技术，为世界首次。

实际上，由于特高压输电存在很多技术难题，曾经的确有人反对这一技术。这些技术难题包括电压控制、电线路绝缘、电磁与电场环境的控制、变电设备的研制等。不过国家电网工作人员表示，技术问题都已经解决了，现在更多的是地域性问题，即所修高压线路沿途地区或国家的协调与沟通。

“一带一路”正好是个契机。王益民表示，“一带一路”沿线65个国家的能源和需求分布不均衡，但清洁能源资源丰富、互补性强。可以通过能源电力的互联互通，从“一带一路”沿线国家开始，促进各国发展。

“之前美国做了很多这样的工作，中国近十年来才有底气。现在我们也要竞争，‘一带一路’也是和欧美国家竞争，‘虎口拔牙’。像特高压，俄罗斯也做过，但都没有很好地商业化，我们要把中国的技术推广出去。”王益民说。