它变得越来越干净,你却从没意识到

番茄,太好吃了!






生活里无处不在,却常常被你忽视的“电”,其实悄然间发生了很多变化。

强大的电流经过电表和配电箱,通过埋伏在墙内的线,支持着各种大大小小的电器,让我们冬天可以不再用冷水手洗衣服、夏天可以在空调房里啃西瓜、吃完饭洗碗机一开,便能十指不沾阳春水。

但是对于这个“老朋友”,我们其实了解的并不多。事实上,不知不觉间,我们用的电正变得越来越“干净”。





风、光是最干净的电



坐汽车在青海的不同县域间转一转,你能很容易理解,为什么这里会成为“干净”的电的大本营。高原上万里无云,空气稀薄,烈日灼人。暖高压气团遭遇青藏高原,故而多风,无疑是发展光伏发电和风力发电的理想之地,它也是我们考察“干净”的电的目的地。

在火、水、风、光、核五大电力中,风、光两种清洁的新能源发展势头迅猛。目前,青海可再生能源装机、发电量占比均超过了87%,这在全国是绝对的第一梯队。

△ 夏天的莫合风电场夕阳如画,青藏高原的风让黄河的电送向大江南北

2020年初的一天,我们从西宁出发,一路向西南方向坐了几个小时的汽车,途中经过了高速公路、国道、省道、乡道以及地图上不显示的土路,时不时还要为悠闲吃草的短尾黑羊和牦牛们让路,几经周折,最终抵达了位于切吉乡的国家电投黄河上游水电公司的莫合风电场。

在369平方公里的面积内,莫合风电场共有182台风机,一座风机的高度有90米,形成了一道独特的风景。2018年12月31日凌晨5点,这个风电场开始并网发电,去年一年,他们一共发了5.9亿度电,相当于节省了十几万吨标准煤。


△ “御风”系统所提供的全球风力发电小时数图谱,它将新能源技术和电力气象技术有效结合,通过追踪远处各气象变化要素,提高风电场的运行效率。科技的进步,让未来能源有着无限可能

国家电投能源科技工程公司自主研发的集风资源评估、电力气象预报、风场控制优化等功能于一身的“御风”系统,可以为风电运维人员提供实时预测信息。在集控室内,负责监控的电脑屏幕上显示,风电场下午的风速都在2米/秒左右徘徊,而风机转动的最低标准也要2.5米/秒。

黄河上游水电公司风电公司维检中心副主任左仲林说,这是因为天气太好了,如果晚上或者明天降温的话,就会出现大风天,“因为气温变化大的时候反倒容易产生风”。傍晚,远处迅速集结起了大片的乌云,黑云压城的气势极为惊人。再去看风速预测的曲线,晚上11点,风速将上升到5米/秒以上(也就是天气预报中所谓的四级风)。

这种波动性与间歇性既体现在一天中,也分布于一年四季,则基本呈现春冬风大、夏秋风小的格局,春冬二季的发电量能占到全年的60%~70%。

顺着风吹过的方向再走100公里,黄河北岸与龙羊峡水库西侧的一大片区域是著名的半荒漠草原塔拉滩,与切吉乡同属海南藏族自治州共和县管辖。这片超过600平方公里的区域,从2012年开始,规划建设全国最大的生态光伏产业园,目前已并网发电的装机容量为449.5万千瓦,相当于中国第七大的火力发电厂。

过去3年,青海省相继尝试了连续7日、9日、15日100%清洁能源供电的活动。并开始将清洁的电力输送到河南。




水光互补、多能互补




与风电类似,甚至更有过之的是,光伏发电的间歇性特征更强——突然飘来的一片云都能让光伏设备停止运作。因为这种特性,风电和光伏在过去数年的发展可谓是一波三折。在网络上,甚至有人给二者冠以“垃圾电”的名号。

△ 青海共和百兆瓦实证基地

究其原因,在电力诞生后的100多年里,电基本是即发即用,即从电厂发出来的电,经过电网传输到用户端,中间没有存储的环节。这就要求发电、用电实时平衡。

△ 全球最大的850MW水光互补光伏电站

但在中国光照资源丰富的是西部和北部,而广大中东部及沿海地区则相对较少,用电情况则恰好颠倒了过来,这就对电力资源的传输与调度提出了极高要求;电网要求输入稳定平滑,而风电和光伏发电由于其随机间歇性,接入后便会对电网产生强烈冲击。所以,想办法弥补它们的短处,就成了新能源发展的第一要务。


青海因为缺煤,所以火电没有任何的经济性,反而风、光、水资源丰富,在这种自然禀赋下,如果能将它们通过一个智能系统结合起来,让它们可以互相帮助,这会对清洁能源的使用效率有极大促进作用。

△ 万里黄河第一坝——龙羊峡水电站

青海的新能源基地开始尝试“多能互补”。


2013年3月,龙羊峡水光互补这个大工程的850兆瓦光伏电站,在距龙羊峡水电站几十公里外的塔拉滩上开工建设。从字面上理解,“水光互补”就是将水力发电和光伏发电结合起来互相帮助。具体来说,就是将波动性、随机性、间歇性强的光伏发电输送到水电站,用水电进行调节之后组合成一个稳定电源再输入电网。

在这座水光互补光伏电站内,我看到电脑屏幕上显示的“水光互补协调运行曲线图”,一个最明显的特征是,光伏电站的发电曲线与水电站的发电曲线正好“相反”,一个向上升,另一个就会向下降。黄河上游水电公司光伏维检公司维检中心副主任刘滨解释说,在这个互补的模式下,白天基本上让给光伏来发电,水电以低负荷运行,一旦突然出现阴天或者是多云天气,光伏的发电量会迅速下降。这时,在几秒钟之内,水电站那边的互补水轮发电机就快速响应调整,将光伏所损失的负荷迅速补上去。

据刘滨说,这套调节系统是通过一套自主开发的系统控制软件来实现的,全程都不需要人工干预,在国内是首创,在国际上也达到了领先水平。通过这个办法,龙羊峡水电站西侧的光伏基地基本解决了间歇性的问题。

△ 四川省阿坝州金川县撒瓦脚30MW光伏扶贫项目,场址海拔4150米

水光之外,新的研究方向是如何将风也纳入进来。如同在莫合风电场看到的那样,风电资源主要集中在晚上,白天相对较小;光伏反而是白天有,晚上没有。因此,在青海广大的土地上,他们正在研究如何让388万千瓦的光伏电站和189万千瓦的风电配合起来。在二者同时欠缺的时候,如果附近有水电资源,可以用水电调节;如果没有水电资源,他们也在研究电化学储能的技术。

除了风、光、水资源丰富外,青海的柴达木盆地蕴藏了中国80%的锂资源,中国第三大的镍钴矿也在附近。这意味着,如果要发展镍钴硫酸锂电池为主的电化学储能技术,那么所有的原材料在青海都能找到。随着大规模储能的产能释放,它的价格会很快降下来,储能的前景非常广阔,而水、风、光、储互补也将会是未来的重点发展方向。




新能源

所带来的想象空间还很大


△ 国家电投广西公司坵坪风电场是我国华南地区目前最大的高山风电项目集群,迎风舞动的风机正在孜孜不倦地将风能转化为千家万户的光明

能源的空间分布不均一直是我们国家的一大痛点,所谓的“胡焕庸线”一次次被提及。国家发改委原副主任、国家能源局原局长张国宝生前曾回忆说:“由于中国的能源资源分布非常不均衡,能源主要集中在西部和北部,东部和南部无论是水力资源,还是煤炭资源都相对缺乏。西部和北部的资源如何送到东部和南部去,这是我们国家始终面临的问题。”


云南另一面:山林谜藏里的风土味

2006年,晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程获得了国家发改委核准。到2018年底,中国建成投运的特高压线路已达23条。当年年底,青海河南±800千伏特高压直流工程也开工建设,这条线路不仅仅是全世界海拔最高的特高压工程,同时也是全球第一条专为清洁能源外送而建的特高压。这意味着,对青海这个新能源大省来说,其丰富的清洁电力终于有了有保障的外送通道。

目前,通过青海—河南±800千伏特高压直流线路,青海的光伏电在河南的落地价格只有0.32元,这甚至比煤炭大省河南的标杆火电价格还要低。除带动当地产业的发展之外,更大的价值或许是帮助改善中原地区的空气与环境质量。

一位特高压专家透露,一条特高压线路的造价至少在200亿元以上。因此,如果送出的电价格太贵,不仅赚不回成本,对用电侧用户来说也不划算。


两年前,刘明杰被国家电投内蒙古公司调到了蒙西地区工作,开始负责一项极为重要的新能源项目——乌兰察布风电基地一期600万千瓦示范项目的建设工作。

△ 电影《我和我的祖国》在四子王旗取景片段

2019年9月,这个规模化开发风电的项目,从投资生产商、设备供应商到当地政府,各方都勇于突破原有的思维方式,终于在内蒙古四子王旗,也就是电影《我和我的祖国》里陈凯歌执导片段的拍摄地点,开始落地。这不仅是全球单体规模最大的陆上风电项目,它还是国内首个大规模可再生能源平价上网示范项目,整个项目的重要意义可见一斑。


过去多年,风电和光伏因为还处于成长期,一直需要国家补贴才能和火电价格竞争。这个项目实现了平价上网,被认为是新能源发展的重要节点。青海的光电驰援河南、内蒙古的风电输送北京,解决了不稳定和传输距离等问题之后,风、光新能源带来的“干净”的电,将越来越多地走进千家万户。

而光资源和风资源良好的地方也是有限的,风、光资源丰富的地区即便化石能源丰富也开始大力扶植新能源的开发,比如靠煤炭资源GDP短暂超过香港的鄂尔多斯。

△ 在达拉特旗,由光伏板组成的一幅骏马图

2018年5月,位于鄂尔多斯地区北部的库布齐沙漠中段,一个占地面积达到10万亩的光伏项目开始建设,不到半年时间就完成了建设任务开始并网发电。但当我站在项目内部的高处,望向下面仿佛没有尽头的光伏组件时,最有趣的地方在于,除了远方裸露的沙漠外,我脚下所踩的地面已经几乎看不到沙漠的痕迹了。即使是在零下20摄氏度的冬季,成片的野草和固沙植物联手扎根在这片土地上,为满眼的苍凉添了不少生机。在7、8月份时,站在高处,望去尽是绿色,景色极美。

达拉特旗针对性地引入了矮化红枣这个经济品种,让这块土地除了发电之外,还能有二次经济效益,也提供了新的治沙思路。

△ 国家电投吉林电力股份有限公司在安徽淮南建立全国首个漂浮式水上光伏项目

除此之外,新能源所带来的想象空间还很大。


漂浮式水上光伏项目同时搞水产养殖、光伏项目和生态旅游相结合、用电增加光合作用的植物工厂……


就连传统的火电厂也已经开始探索与环境共存,如果您存在这方面的疑惑,国家电投所属上海电力股份有限公司的田集电厂是一个非常值得参观的地方。进场后,除了巨型厂房和密集管道都堪称整洁甚至洁净外,他们还在厂房后方的空地光伏区域,进行了“农光互补”的尝试,一部分光伏板的下方种了菜,一部分光伏板的下方养了不少鸡和羊。夕阳下,田园风光与高耸的厂房、烟囱相映成趣……实际上,这些还都只是表象,火电厂更核心的变化在于向着低碳、高效、节能、环保的方向不断进行技术改造。

△ 国家电投上海电力现已步入“低碳时代”,漕泾电厂等拥有百万大机组的现代化电厂不断突破低碳低排放的极限

“绿电+经济”正在万箭齐发,探索各种新的发展模式、新的用能模式。


其中,上海电力上海前滩能源中心的能源综合智慧利用尤值一提。当年参与陆家嘴开发的一位领导总结陆家嘴经验时谈到,陆家嘴开发仍留有一大遗憾,就是没有建设集中的能源中心。2012年,上海提出再造一个陆家嘴,开始开发黄浦江以东的前滩区域,这里被定位为集总部商务、文化传媒、体育休闲等功能为一体的城市副中心。为了弥补当年的遗憾,前滩开发之初,能源中心项目便列入规划。

前滩能源中心从外面看起来只是一栋普通的大楼,紧挨着市政主干道,分为地上五层、地下两层,采用了以天然气为基础能源的冷热电联供的分布式能源系统,内燃机、燃气轮机、蓄能水槽、空气源热泵等各司其职,楼里还“藏”着全亚洲最大的蓄冷热水储能罐,足足有三层楼高,最多可以蓄水2.5万立方米,内燃轮机发电产生的余热被收集到这个罐子里。

△ 在上海,前滩综合能源项目,通过冷热电三联供等方式实现能源梯级利用

前滩能源中心从2017年1月正式运行以来,与传统供能方式比,节能近30%,减排温室气体40%以上,天然气发电能源利用率增加一倍,高达70%~80%。集中供能后,用户无需自建,既节约了建设成本,也节省了宝贵的空间和土地资源,而且噪声、废气的污染也被消除了。

据预测,全球人口超过1000万的超级都市将会从2016年的28座增加至2030年的41座,其中至为关键的能源供给问题将面临考验。前滩的综合能源利用提供了一条值得推广的新路。

△ 在北京,国家电投旗下中国电力重点智慧综合能源有限公司在北科产业园开发的综合智慧能源项目,实现风、光、燃、储联唱

据国际可再生能源机构的数字,中国在全球可再生能源领域的占比2018年就已达到30%,遥遥领先于排名第二的美国(10%)。在国内传统的特大型发电集团中,国家电投集团的清洁能源占比最高,截至2020年5月,其清洁能源装机7880万千瓦,占比50.8%,完成了从传统火电企业向清洁能源企业的转型,成为中国电力产业升级的标杆。

在2019年8月中国企业联合会组织的一次活动上,国家电投集团党组书记、董事长钱智民谈道:“随着氢能和储能技术全面突破,在大规模可再生能源并网、分布式能源储备,以及实现低碳交通甚至零碳交通、低碳工业、低碳建筑方面将发挥重要作用。新能源发展的态势,其势已成,其时已至。”

这些幕后的悄然变化正在由远及近地改造着我们的生活。也许不久的将来,我们自家光伏卖电就不仅能抵上全家电费,还能赚钱。能源革命方兴未艾,正开始推动第四次工业革命的到来,这一次中国有望抢先一步。

想了解更多“能源革命”和“中国电力百年”详情,

请参阅《三联生活周刊》2020年第21期

“中国电力百年”专题报道



(部分图片来自国家电投、视觉中国)


策划:三联.CREATIVE

监制:路瑞海

作者:梓晨、林西

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