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很早聽到有一種說法:通過電網(wǎng)建設(shè)比如引入特高壓專線給大城市供電,這樣就能替代城市中的燃煤電廠,避免因燃煤發(fā)電的污染。
我覺得這個(gè)問題問的很有特點(diǎn),這里算是做一個(gè)解答。
先回答一個(gè)問題,我們國家有沒有大型城市完全拋開了火電廠,一臺火電機(jī)組都沒留下?答案是沒有。
你們想的上海、北京、天津、深圳、廣州、廈門、福州…..這些大城市通通都還有火電廠。
今天我們不講情懷,只談技術(shù)。
指望在新疆、內(nèi)蒙、陜西煤礦附近大量建設(shè)火電廠,然后關(guān)停當(dāng)?shù)厮械拿弘姍C(jī)組,通過電網(wǎng)給大城市供電的想法很“美好”,實(shí)際上做不到,哪怕建設(shè)再多坑口電站也不行,原因如下。
1 單靠特高壓滿足不了大城市的用電需求。
以上海為例,2022年夏天高溫期間,上海電網(wǎng)最大負(fù)荷需求是3500萬千瓦,而現(xiàn)在最成熟,輸電能力最強(qiáng)的±800kVA特高壓直流線路,最大輸送能力640萬千瓦。如果上海全部靠特高壓直流供電,考慮到冗余安全設(shè)計(jì),上海至少需要8條特高壓單線供應(yīng)。
整個(gè)上海周邊的大城市蘇州、昆山、南京、南通、無錫…..都是耗電大戶,那得多少條特高壓線?
此外,你知道一條特高壓線路建設(shè)和日常維護(hù)費(fèi)用有多少嗎?
2 雖然特高壓直流輸送是一項(xiàng)很先進(jìn)很偉大的電力輸送技術(shù),但也面臨一個(gè)很棘手的技術(shù)問題:直流入地電流怎么辦?
這里面因?yàn)樯婕暗诫姎鈱I(yè)知識,解釋起來很費(fèi)勁,本文不是學(xué)術(shù)論文所以就不展開了。你只需要知道為了追求效率,直流輸電受端站一般都離負(fù)荷中心很近,但是為了居民的安全,接地極的位置又必須要躲開居民核心區(qū)域。
這一點(diǎn)在珠三角和長三角矛盾尤為突出。比如,800KV復(fù)奉直流輸電工程的受端站在奉賢,而接地極遠(yuǎn)到上海金山區(qū)廊下鎮(zhèn),埋深也很大。珠三角長三角寸土寸金,很難找到合適的地方用于接地,現(xiàn)在這些用電高負(fù)荷地區(qū)的直流落地更是越來越難了。
所以,即便是有了特高壓也得需要本地的機(jī)組作為補(bǔ)充。
況且從可靠性來講,穩(wěn)定的系統(tǒng)并不喜歡增加環(huán)節(jié)。特高壓送來的電還需要經(jīng)過變壓站進(jìn)行處理,每增加一個(gè)環(huán)節(jié),都意味著風(fēng)險(xiǎn)的增加。
你肯定希望永遠(yuǎn)不要停電,一分鐘也不行。
3 “從經(jīng)濟(jì)性來說,遠(yuǎn)距離輸煤比輸電更合適,而不是我們通常概念中的越遠(yuǎn)用特高壓輸電越合適。特高壓輸電也有損耗,平衡點(diǎn)在1800公里至2000公里?!?014年12月18日,中國工程院原副院長謝克昌院士在中國工程院能源領(lǐng)域兩項(xiàng)重大咨詢項(xiàng)目——《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》和《我國非常規(guī)天然氣開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》成果發(fā)布會上說。
知乎上有個(gè)討論:一條重載鐵路的能源輸送能力能抵得過多少條特高壓線路?我覺得討論那個(gè)沒有意義,這兩者的出發(fā)點(diǎn)和主要作用不同,還是要考慮平衡。兩者互相支持,互相補(bǔ)充才有意義。
另外現(xiàn)在的火電機(jī)組環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和效率也都非常高。
4 因?yàn)橛姓{(diào)相的問題,我們目前所在的交流電網(wǎng)負(fù)荷中心需要有大型火電去承擔(dān)“調(diào)頻”功能。
這是因?yàn)楦鶕?jù)電網(wǎng)的物理特性要求,功率的平衡和電網(wǎng)的頻率強(qiáng)相關(guān)。頻率代表了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)橥桨l(fā)電機(jī)的物理特性,電網(wǎng)內(nèi)的所有發(fā)電機(jī)都要保持轉(zhuǎn)速一致,所以一個(gè)區(qū)域電網(wǎng)是統(tǒng)一的頻率。電網(wǎng)負(fù)荷越高,發(fā)電機(jī)越吃力,轉(zhuǎn)速就越低,頻率也就越低,發(fā)電機(jī)就得使勁兒把轉(zhuǎn)速提高到額定的轉(zhuǎn)速。同理,負(fù)荷降低的時(shí)候就要收力,這個(gè)過程就是“調(diào)頻”。
需要說明的是,風(fēng)能、太陽能不具備這個(gè)功能。
5 煤炭是梯級利用的綜合商品,火電廠并不僅僅是發(fā)電,電也僅僅是其中一種主要產(chǎn)品而已。其他的相關(guān)副產(chǎn)品都無法長距離廉價(jià)運(yùn)輸,所以在電廠附近形成產(chǎn)業(yè)集群,把煤炭拉來進(jìn)行逐級利用,是對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展極為有利的舉措。
比較有代表性的是居民供暖,火電廠給當(dāng)?shù)毓嶙罱?jīng)濟(jì)也最穩(wěn)定。比如工業(yè)用氣,很多行業(yè)比如化工、藥劑、紡織,離不開蒸汽。很顯然,這個(gè)長距離供熱不能可能太遠(yuǎn)。
還有粉煤灰,沒聽說新疆的粉煤灰運(yùn)到深圳去賣…..即便是新疆的粉煤灰再廉價(jià),也比不過深圳本地媽灣電廠的產(chǎn)品。
6 區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性要求本地要有大型穩(wěn)定的火電機(jī)組。極端情況下,比如戰(zhàn)爭、極端天氣、地震等自然災(zāi)害,電網(wǎng)快速響應(yīng)能力,保供保電的可靠性需要本地機(jī)組去保證。
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