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我与改革开放的故事:一枝独秀的中国电力工业

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现代社会,电力工业水平已成为反映国家经济发达程度的重要标志。改革开放以来,中国电力工业突飞猛进,2017年中国发电量稳居全球第一位。2017年中国(指中国大陆)、美国、欧盟、日本的发电量分别为64951、40186、32440、10328亿千瓦时。美国发电量为中国的61.87%,欧盟各国和日本发电量之和仅为中国的65.85%。国家电网公司从2007年世界500强企业第29名飞跃到如今的第2名,十年时间国家电网一直在进步。2017年中国发明专利授权量企业排名,国家电网公司以3622件位列第一,比第二名的华为多出329件。

河北承德丰宁县有一座“特殊的”水电站,总装机容量3600兆瓦,预计2021年竣工,建成后将成为装机容量世界第一大的抽水蓄能电站。抽水蓄能电站,一定意义上说是可实现人为干预的“升级版”水电站。修建抽水蓄能电站,不必完全依赖天然河流湖泊,理想情况下甚至可以在无水源处直接挖两座水库,只要两者有势能差,向上下水库灌水即可发电。抽水蓄能电站一般都是借助现有水电站的水库与天然库盆实现上下水库通水。抽蓄电站的工作原理很简单,首先要把上下水库全都灌入水,然后利用闸门和抽水泵将水“搬来搬去”,在这一过程中利用重力势能发电。详细来说,就是在用电低谷期,如深夜以及上下班通勤时,通过水泵抽水将下水库的水搬到上水库储藏起来。上水库其实就是一个“大电池”,以势能的形式存储了能量。在用电高峰期,如上班时间与节假日,打开上水库闸门放水,之后就和水电站原理完全相同了,冲下的水推动水轮机旋转,带动发电机发电。中国已经掌握抽水蓄能电站的核心技术-静态变频器。任何装置都有其核心装置与技术,抽水蓄能发电站也不例外,它的“心脏”就是变频启动装置,又称静态变频器(SFC)。抽水蓄能机组发电时,与一般水力发电机组无异,SFC则是在抽水时发挥作用。在抽水蓄能机组进入抽水工作方式之前,需要将机组并入到电网中,相当于给“水泵”接上电。这个“大水泵”如果直接接入电网,将对电网产生巨大冲击,引起频率震荡、电压不稳定等若干危害。为了使机组无冲击接入电网,需要将机组从静止拖动到同步转速后再接入电网,这样就能消除冲击产生的危害,完成这一过程的关键就是SFC,可以说它是抽水蓄能电站的核心。SFC通过交流——直流——交流变换,通以不同频率电流,使得机组逐步加速到所需转速,即可接入电网。“十二•五”期间,中国首套具有完全自主知识产权的大型抽水蓄能电站SFC设备研制成功,于2014年4月在响水涧抽水蓄能电站正式投入运行,已稳定运行多年,完全实现对进口SFC设备的替代,成为抽水蓄能电站的首选启动设备。丰宁抽水蓄能电站的上水库位于永利村上游左岸灰窑子沟顶部,一个优良的天然大库盆。下水库则利用滦河干流上已建成的丰宁水电站水库,库容足够,取水方便。其正常蓄水位1061米,总库容6583万立方米,完全可满足下水库建设需要。丰宁抽水蓄能电站的建成,能够有效解决京津唐目前电力供应三大难题,维护电网的的供应与安全。解决的第一大难题是调峰容量不足。调峰容量不足,可以理解为“减震”能力低下,一旦发生停电,不能及时恢复供电。京津唐电网以火力发电为主,电网电源构成单一,电源结构不够合理,也直接导致了调峰容量不足。因此,兴建规模大、调节性能好、运行灵活的调峰电源,已成为当务之急。丰宁抽水蓄能电站建设得恰逢其时,它具有周调节能力,调峰灵活,能够较好地解决未来20年间京津唐电网调峰容量不足的问题。京津唐地区的蓄能资源丰富,有利于进行大型抽水蓄能电站的开发建设。丰宁抽水蓄能电站地形地质及水源等自然条件优越,单位容量工程投资很低,技术经济指标较优,是国内不可多得的抽水蓄能站址。综合来看,如此劳师动众兴建的丰宁抽水蓄能电站,倒是“物超所值”,破解了京津唐电网发展的难题,保证了未来20年京津唐地区经济发展所需电力无忧。目前,中国抽水蓄能电站装机容量稳坐世界头把交椅,核心装置静态变频器已经实现国产化。

从世界第一的三峡工程,到目前在建的白鹤滩水电站,世界20大超级水电站中,11座在中国。三峡水电站,又称长江三峡水利枢纽工程,系长江西陵峡段与下游葛洲坝水电站构成的梯级电站。三峡水电站是全球规模最大的水电站,也是中国有史以来建设的最大工程项目。三峡水电站的功能有航运、发电、生态治理等等十多种。1994年正式动工兴建,2003年6月1日开始蓄水发电,2009年全部完工。三峡水电站共安装15回500千伏高压输电线路连接至各区域电网。三峡水电站大坝高程185米,蓄水高程175米,水库长2335米,总投资954.6亿元人民币,安装32台单机容量70万千瓦的水电机组。三峡电站最后一台水电机组2012年7月4日投产,装机总容量2240万千瓦。三峡工程的升船机,总长约5000米。船厢室段塔柱建筑高度146米,最大提升高度113米,最大提升重量超过1.55万吨,承船厢长132米、宽23.4米、高10米,可提升3000吨级的船舶过坝,2016年投入运营。

根据《长江流域综合利用规划简要报告》,金沙江中下游规划兴建梯级电站12座,装机总容量为5858万千瓦。其中雅砻江口至宜宾下游河段规划按4级开发,即向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德;而奔子栏至雅砻江口的金沙江中游计划开发一库八级,即上虎跳峡水库、两家人、梨园、阿海、龙开口、金安桥、鲁地拉、观音岩。截至2008年底,金沙江中游的金安桥电站、金沙江下游的溪洛渡电站和向家坝电站,均已开工建设。目前中下游多座水电站都在加紧前期准备,准备在今明两年集中上马。在金沙江开发启动前后,长江上游主要支流的梯级开发也已经大规模启动。其中岷江干流都江堰以上的上游河段,已规划了10个梯级电站,中下游还规划了7个梯级;大渡河干流规划为22级梯级,后又增加下游的沙湾、安谷两级,共为24级;雅砻江干流,总共规划了21个梯级;乌江干流规划了12级梯级水电站;嘉陵江干流规划了17个梯级枢纽。在干流大搞全江“渠化”的开发规划以外,这些河流的各级支流,也已形成“密如繁星”的梯级开发态势。仅以主要支流为例:金沙江流域的岗曲河、普渡河、牛栏江、横江、白水江等共有56个梯级;乌江流域的芙蓉江有10个梯级,猫跳河有6级;嘉陵江流域的涪江干流31级,涪江上游火溪河4级,涪江上游虎牙河3级;渠江上游巴河5级;岷江流域的马边河9级,青衣江18级,杂谷脑河1库8级,黑水河2库5级;在大渡河流域,瓦斯沟1库7级,梭磨河8级,小金川17级,田湾河2库4级,南桠河7级,官料河7级;在雅砻江流域,九龙河6级,木里河1库6级。梯级开发有利于发电效益的最大化,梯级水库的形成与运行形成的叠加效应,将远大于单一电站兴建的影响。

正在建设的两河口水电站大坝,高度与规模都超过三峡大坝,成为中国最高的土石坝。两河口大坝位于四川省雅砻江干流上,建设在3000多米高原上,是我国藏区综合规模最大的水电站。两河口水电站开发目的主要为发电,兼具蓄水蓄能、分担长江中下游防洪任务、改善长江航道枯水期航运条件的功能和作用,经济效益十分显著。电站控制流域面积65599km2,坝址处多年平均流量664m3/s,水库正常蓄水位为2865m,相应库容101.54亿m3,调节库容65.60亿m3,具有多年调节能力,电站装机容量为3000MW(6×500MW),多年平均发电量110.62亿kW.h。电站采用粘土心墙堆石坝,最大坝高295m,坝顶高程海拔2873m,坝顶长度650m。土心墙堆石坝最大坝高达305m,位居世界前列,筑坝技术难度非常大。为了确保主厂房和涡轮机的安全,建设者们还在山里凿了一个长276米、高67米、宽29米的巨大山洞,6台3400吨重的巨型发电机安装在这里,每年产生110亿千瓦电量。两河口大坝的建设,无论从高度还是从难度上都可称得上世界奇迹。

白鹤滩水电站位于四川宁南县和云南巧家县境内,是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站,以发电为主,兼有防洪、拦沙、改善航运和发展库区通航等综合效益。水库正常蓄水位825米,库容206亿立方米,地下厂房装有16台机组,初拟装机容量1600万千瓦,多年平均发电量602.4亿千瓦时。2013年电站主体工程开工,2018年首批机组发电,2022年工程全部完工。电站建成后,将仅次于三峡水电站成为中国第二大水电站。拦河坝为混凝土双曲拱坝,高289m、坝顶高程834m、顶宽13m、最大底宽72m。静态投资846亿。

溪洛渡水电站位于四川和云南交界的金沙江上。工程以发电为主,兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等综合效益,并可为下游电站进行梯级补偿。电站是金沙江上最大的水电站,也是世界第三大水电站。2005年底开工,2007年实现截流,2009年3月大坝主体工程混凝土浇筑,2013年首批机组发电,2014年6月30日溪洛渡水电站所有机组全部投产。电站在左、右两岸各布置一座地下厂房,各安装9台单机容量77万千瓦的巨型水轮发电机组,总装机1386万千瓦,仅次于三峡水电站和伊泰普水电站。

乌东德水电站位于四川会东县和云南禄劝县交界的金沙江河道上,是金沙江水电基地下游河段四个水电梯级的第一梯级,上距观音岩水电站253公里,下距白鹤滩水电站180公里。乌东德水库初设蓄水位975米,总库容74.08亿立方米,调节库容26亿立方米,防洪库容24.4亿立方米。电站装机容量1020万千瓦,多年平均年发电量约389.1亿千瓦时。按2014年四季度价格水平,工程静态投资约760亿元。乌东德水电站枢纽工程为Ⅰ等大型工程。挡水建筑物为混凝土双曲拱坝,坝顶高程988m,最大坝高270m。共安装6台单机容量850MW混流式水轮发电机组。

向家坝水电站位于云南省水富县与四川省宜宾县交界的金沙江下游河段,是金沙江下游水电基地最后一级水电站,上距溪洛渡水电站坝址157公里。电站拦河大坝为混凝土重力坝,坝顶高程384米,最大坝高162米,坝顶长度909.26米。水库总库容51.63亿立方米,调节库容9亿立方米,回水长度156.6公里。电站装机容量775万千瓦,保证出力2009MW,多年平均发电量307.47亿千瓦时。静态总投资约542亿元,动态总投资519亿元,是中国第四大水电站,世界第五大水电站。向家坝也是金沙江水电基地中唯一修建升船机的大坝,升船机规模与三峡相当,属世界最大单体升船机,船舶翻坝效率远超三峡五级船闸,千吨级船舶过坝只需15分钟时间。

金沙江中游规划建设的"一库八级"电站从上到下依次为:龙盘(420万千瓦)、两家人(400万千瓦)、梨园(240万千瓦)、阿海(200万千瓦)、金安桥(240万千瓦)、龙开口(180万千瓦)、鲁地拉(210万千瓦)、观音岩(300万千瓦)。龙盘水电站,位于云南省丽江市玉龙县与迪庆藏族自治州香格里拉县交界的金沙江中游河段,是金沙江中游"一库八级"梯级电站的龙头水电站。下游紧接两家人水电站,总装机容量420万千瓦,水库正常蓄水位为2010米。总库容371亿立方米,工程总投资326亿元。

两家人水电站为金沙江中游河段水电规划1库8级开发方案第二个梯级水电站,位于虎跳峡下游2公里,为引水式发电。坝顶高程1795米,最大坝高81米。引水系统采用4洞4井8管布置方式,4条引水隧洞单洞平均长约12091米。项目总投资169亿元,装机容量3000兆瓦,保证出力1081兆瓦,多年平均发电量114.38亿千瓦/时,总库容74.20万立方米。

梨园水电站位于金沙江干流上,为金沙江中游河段"一库八级"水电开发方案中的第三个梯级电站,属一等大I型工程,以发电为主,兼顾防洪、旅游等综合效益。电站装机容量2400MW(4×600 MW),与上游龙盘水库联合运行时年发电量107.03亿kWh,联合运行保证出力为1103MW。工程最大坝高155m,水库正常蓄水位1618m,死水位1602m,正常蓄水位库容7.27亿立方米,有效库容2.09亿立方米,施工总工期87个月,总投资约161.2亿元。

阿海水电站为金沙江中游河段水电规划"一库八级"开发方案第四个梯级电站。上游与梨园水电站相衔接,下游与金安桥水电站为邻,是金沙江水电基地重要电源之一。最大坝高130m,水库总库容8.82亿立方米,有效库容2.18亿立方米,具有日调节能力。总装机容量200万kw,多年平均发电量88.77亿kW•h,静态投资约136亿元。

龙开口水电站位于云南大理州鹤庆县境内,是金沙江中游河段水电规划"一库八级"开发的第六级电站。上接金安桥水电站,下邻鲁地拉水电站。发电为主,兼顾灌溉、供水及防洪的一等大I型水电水利工程。坝高116米,坝顶高程1303米,坝顶长768米。水库正常蓄水位1298米,调节库容1.13亿立方米。电站装机容量1800MW,安装5台360 MW混流式水轮发电机组,年发电量73.96亿度。总库容5.44亿立方米,总投资89亿元。

鲁地拉水电站是金沙江中游河段梯级开发的第七级电站,位于云南省大理州宾川县和丽江市永胜县交界的金沙江中游干流河段,上接龙开口99km,下邻观音岩98km, 属一等大I型工程。电站以发电为主,兼有水土保持、库区航运、旅游等综合效益。总装机容量2160MW,正常蓄水位1223m,总库容17.58亿m3。2013年6月28日,鲁地拉水电站1号机组首次开机并一次性启动成功。

观音岩水电站为金沙江水电基地中游河段"一库八级"水电开发方案最后一个梯级水电站,位于云南省华坪县与四川省攀枝花市交界处。电站水库正常蓄水位1134m,库容约20.72亿立方米。装机容量300万千瓦。单独运行时保证出力47.8万千瓦,年发电量122.40亿千瓦时,年利用小时4080小时。工程概算总投资306.96亿元。碾压混凝土重力坝部分最大坝高为159m,心墙堆石坝部分最大坝高71m。

美国GTM Research公司研究报告显示,中国已成为全球最大太阳能电池板市场。2015年一年里,中国由太阳能电池板生成的新能源量,占全球总量的1/4。中国太阳能电池板装机量,2015年达到140亿瓦特,当年全球总装机量为550亿瓦特。10亿瓦特,大约相当于一座大型天然气发电站或核电站发电量。中国的大部分大型太阳能发电站地处偏远地区,并入国家电网。中国国家能源局表示,截止2014年年底,连接到中国输电网的有280.5亿瓦特太阳能电池板。位于甘肃敦煌一座占地面积巨大的太阳能电池板发电站,自2012年来发电站规模增长了两倍。2014年,仅甘肃省的太阳能电池板总装机发电量就高达52亿千瓦,2015年又增加了5亿千瓦。GTM Research分析师亚当•詹姆斯表示,中国太阳能电池板的新增长受本国新的能源补助项目以及中国政府雄心勃勃的“五年计划”推动,该计划要求在未来几年内新增一定的太阳能装机量。中国需要尽可能多的电能,鉴于中国近来开始着手解决严重空气污染问题,太阳能被视为比煤炭更清洁提高电力供应方式。2014年,中国削减了30亿瓦特煤炭发电产能,至今共削减180亿瓦特煤炭发电产能。中国承诺在未来五年内削减200亿瓦特煤炭发电产能,以减轻空气污染。

特高压电网是指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络,其最大特点是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。中国76%煤炭资源在北部和西北部,80%水能资源在西南部,70%以上能源需求在中东部,普通电网的传输距离只有500公里左右,无法满足传输要求。截至目前,中国特高压电网已完成一条特高压交流线路和两条特高压直流线路共4633公里,在建两条交流和两条直流线路共6412公里。特高压能大大提升电网的输送能力。据国家电网公司提供的数据显示,一回路特高压直流电网可以送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的5到6倍,送电距离也是后者的2到3倍,效率大大提高。据国家电网公司测算,输送同样功率的电量,采用特高压线路输电,可以比采用500千伏高压线路节省60%土地资源。目前中国已经建成的超高压是西北电网750千伏的交流实验工程。首个国内最高电压等级特高压交流示范工程,是我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程--晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程,全长640公里,纵跨晋豫鄂三省,包含黄河和汉江两大跨越段。2008年12月30日22时,该工程投入试运行,2009年1月6日22时,顺利通过168小时试运行。直流方面,四川向家坝--上海±800千伏特高压直流输电示范工程已顺利投入运行,这是目前世界上电压等级最高、输送距离最远、容量最大的直流输电工程;锦屏-苏南±800kV特高压直流线路工程也于2012年5月13日顺利竣工验收。国家电网公司于2015年建成华北、华东、华中("三华")特高压电网,形成"三纵三横一环网"。同日,国家电网宣布世界上运行电压最高的1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程通过国家验收,这标志着特高压已不再是"试验"和"示范"阶段,后续工程的核准和建设进程有望加快。2015年7月24日,在江苏省东台市,1000千伏淮南-南京-上海线特高压交流工程开建。1000千伏淮南-南京-上海特高压交流工程是国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道之一,变电容量1200万千伏安,线路全长759.4千米,新建输电线路2×780公里,工程投资268亿元。该工程是迄今规模最大、建设难度最大的特高压交流工程,建成后可增强长三角地区电网互联互通、相互支援的能力。中国的特高压输电网,建设不到10年就具备了世界最高水平,创造了一批世界纪录。晋东南-南阳-荆门线路是世界上第一个投入商业运行的特高压交流输变电工程;向家坝-上海特高压直流输电工程,则是世界上同类工程中容量最大、距离最远、技术最先进的。中国的成就,被国际大电网组织称之为"世界电力工业发展史上的重要里程碑"。中国未来将在特高压骨干网的基础上建立全国智能电网,这一方面的投入已经超过了美国。作为国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道中,首批获得核准并率先开工建设的特高压工程,跨越淮河、长江的皖电东送淮南-南京-上海1000千伏特高压交流工程于2014年9月开工建设, 2015年10月工程验收。未来5年,特高压的投资金额有望达到2700亿元,较"十一五"期间的200亿投资,足足增长了13倍之多。特高压输电工程已被正式列入国家"十二•五"规划。在直流电压下,空气中的带电微粒会受到恒定方向电场力的作用被吸附到绝缘子表面,这就是直流的"静电吸尘效应"。由于它的作用,在相同环境条件下,直流绝缘子表面积污量可比交流电压下的大一倍以上。随着污秽量的不断增加,绝缘水平随之下降,在一定天气条件下就容易发生绝缘子的污秽闪络。直流输电线路的这种技术特性,与交流输电线路相比,外绝缘特性更趋复杂。我国的±500千伏超高压直流输电工程已建设、运行近20年,通过超高压直流输电工程的建设、运行,对直流输电技术有了更成熟的认识,也为±800千伏特高压直流输电工程的设备制造奠定了坚实的技术基础。各种研究和试验均表明,±800千伏特高压直流输电技术工程应用的条件已经具备,目前已经可以制造出±800千伏特高压直流所需的所有设备,特高压直流输电技术用于实际工程完全可行。在特高压直流输电工程中,线路导线型式的选择,除了要满足远距离安全传输电能外,还必须满足环境保护要求。其中,线路电磁环境限值的要求,成为导线选择的最主要因素。同时,从经济上讲,线路导线型式的选择,还直接关系到工程建设投资及运行成本。因此特高压直流导线截面和分裂型式的研究,除了要满足经济电流密度和长期允许载流量的要求外,还要在综合考虑电磁环境限值以及建设投资、运行损耗的情况下,通过对不同结构方式、不同海拔高度下导线表面场强和起晕电压的计算研究,以及对电场强度、离子流密度、可听噪声和无线电干扰进行分析,从而确定最终的导线分裂型式和子导线截面。对于±800千伏特高压直流工程,为了满足环境影响限值要求,尤其是可听噪声的要求,应采用6×720平方毫米及以上的导线结构。特高压直流输电具备点对点、超远距离、大容量送电能力,主要定位于我国西南大水电基地和西北大煤电基地的超远距离、超大容量外送。特高压直流在我国的应用前景广阔。以国家电网为例,金沙江一期溪洛渡和向家坝送出工程将采用3回±800千伏、640万千瓦直流特高压送出,四川锦屏水电站采用1回±800千伏、640万千瓦直流特高压送出,以上工程计划在2011年底~2016年期间陆续建成投运。金沙江二期乌东德、白鹤滩水电站送出工程也将采用3回±800千伏、640万千瓦直流特高压送出。发展特高压直流输电,还为我国后备能源基地西藏水电和新疆煤电开发提供经济的输电方式,为加强与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦等国的电力合作提供技术保障。正负800千伏以上的高端换流变压器,目前仅有中国、德国、瑞典少数国家能够制造。我国过去12年在换流变压器领域取得的成就,使我国的特高压交流输电标准成为国际特高压交流输电标准。中国特高压输电自建成第一个示范工程以来,共完成180项关键技术研究课题,形成429项专利,建立了包含7大类79项标准的特高压交流输电标准体系,涵盖系统研究、设备制造、调试试验和运行维护等环节。目前,我国的特高压交流输电标准电压,已被确定为国际标准电压。国际大电网委员会与电气和电子工程师学会,先后成立了由我国主导的9个特高压输电工作组。国际电工委员会(IEC),成立了特高压交流输电系统技术委员会(TC122)。我国成为继美、德、英、法、日之后,第六个国际电工委员会常任理事国,在国际标准制定方面的话语权和影响力显著提升。标准化水平不仅是衡量一个企业核心竞争力的重要指标,也是衡量一个行业乃至国家核心竞争力的重要指标。通过制定标准抢占技术制高点,已成为世界知名企业参与全球竞争、提高核心竞争力的重要途径。2014年世界第一套特高压标准体系由中国建成,中国标准成为了世界标准,可喜可贺。

核电、风电,包括作为清洁能源的水电,未来的发展都有赖于建设特高压电网。以风电为例,国家规划风电在2020年达到1.5亿千瓦以上装机容量,目前八大风电基地的装机容量已经占到总装机容量的80%,其中五大风电基地都在三北地区(华北、西北、东北),仅新疆、甘肃、内蒙古、吉林等省及自治区的风电装机就有8000万千瓦,因此风电消纳存在很大问题。只有借助特高压电网才可将如此集中和不稳定的电力传输到华北和华中等负荷中心。特高压建成后,可大规模开发风电,并做到高效率消纳,从而将一度颇为严重的弃风现象控制在1%。我国风能资源丰富,可开发利用的风能储量约10亿kW。其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW,共计10亿kW。2003年底,全国电力装机约5.67亿kW。风是没有公害的能源之一,取之不尽,用之不竭,一种潜力很大的新能源。有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来开发新能源。2010年,中国华锐风电公司制造出了全球最大的风力发电机,发电能力达到5兆瓦。风车叶片直径128米,风轮高度超过40层楼,机舱大到可以停下一架米8直升飞机,制造成本只有世界三大巨头产品的一半。华锐风电研发的发电机,单机功率、单位面积装机容量和风能利用效率等,全都远远超过德国埃纳康发电机,而且成本更为低廉。中国的风力发电机品质,一跃成为世界第一。2013年中国金风科技集团凭借着7.7吉瓦全球新增装机,成为全球最大风电整机制造商,丹麦维斯塔斯和美国GE位居其后。而在2003年前,中国还不具备风能发电机技术。风电三大巨头的嘲讽和为难,成为中国风电发展的动力。现在中国的几十家电力公司,全都可以轻轻松松生产大功率风力发电机。2008年8月,甘肃酒泉千万千瓦级风电基地建设全面启动,这标志着我国正式步入了打造"风电三峡"工程阶段。这是国家继西气东输、西油东输、西电东送和青藏铁路之后,西部大开发的又一标志性工程。华锐风电研制的SL6000型6兆瓦(600万瓦)风力发电机组,目前是中国单机容量最大的风电机组,采用平行轴齿轮传动和鼠笼异步电机技术,可适应零下45摄氏度极限温度,在酒泉方圆1100平方公里戈壁滩上建成了32个大型风电场。巨大的叶片迎着狂风匀速旋转,将无尽的电能传输到四面八方。2010年11月3日,国家电网公司在京宣布,新疆与西北750千伏联网工程、甘肃千万千瓦级风电一期外送工程建成投运,标志着新疆电网自此结束了孤网运行历史,甘肃千万千瓦级风电外送通道得以打通,使西北地区的水电、火电、风电"打捆"东送成为现实。中国风电不管从技术还是成本上,令所有国家羡慕。2016年,中国的金风科技、联合动力、明阳风电、远景能源、海装风电等5个厂商,均登上了全球风电TOP10榜单,中国的风电实力正在改变着世界风能格局。中国建造了亚洲最大海上风电场,取得多项海上风电施工专利,其中无过渡段单桩沉桩技术单桩施工垂直度最高达到0.19‰,使我国大规模开发海上风电成为可能,装机容量达到482兆瓦。有效肩负起海上风电发展先行者的责任,探索出一条符合中国国情的海上风电开发之路,创造了良好的经济效益与巨大的社会价值,真正引领中国海上风电跨越式发展。

潮汐现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。涨潮时,大量海水汹涌而来具有很大的动能,水位逐渐升高动能又转化为势能。落潮时,海水奔腾而归,水位陆续下降,势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。建设潮汐电站,不需要移民,不淹没土地,没有环境污染问题,还可以结合潮汐发电发展围垦、水生养殖和海洋化工等综合利用项目。潮汐发电与普通水利发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存在水库内,以势能的形式保存。然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。差别在于海水与河水不同,蓄积的海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,潮汐发电水轮机结构必须适合低水头、大流量的特点。与潮汐发电相关的技术进步极为迅速,已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备,如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等,利用潮汐发电日趋成熟。由于常规电站廉价电费的竞争,全球目前建成投产的商业用潮汐电站不多。然而,潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的许多优点,人们非常重视潮汐发电的研究与和试验。我国潮汐资源相当丰富,我国可开发的潮汐发电装机容量达21580兆瓦,年发电量约为619亿度。1957年我国在山东建成了第一座潮汐发电站。1978年8月1日山东乳山县白沙口潮汐电站开始发电,年发电量230万千瓦时。1980年8月4日我国第一座"单库双向"式潮汐电站──江厦潮汐试验电站正式发电,装机容量为3200千瓦,年平均发电1070万千瓦时,规模仅次于法国朗斯潮汐电站(装机容量24万千瓦,年发电5.4亿千瓦时),是当时世界第二大潮汐发电站。潮汐发电是一种水力发电,利用潮汐水流的移动,或是潮汐海面的升降,自其中取得能量。潮汐发电对于未来电力供应潜力巨大,比风能、太阳能都更容易预测。浙江是潮汐发电的主力省,浙江江厦潮汐电站位于温岭市坞根镇下楼村,是我国已建成的最大的潮汐电站。该潮汐发电站目前为全球第四大潮汐发电站,也是世界上最先进的潮汐发电工程之一,机组正、反向水轮机和正、反向水泵运行效率及变工况控制的关键技术居世界领先水平。装机容量4.1兆瓦,机组数量6台,能利用潮水涨落双向发电,相比传统单向潮汐发电站发电量有很大提高。新投运的1号机组,系世界上首次成功研发的三叶片六工况双向高效运行的新型潮汐发电机组。浙江江厦潮汐电站是中国海洋能开发利用的先驱者,也是是我国第一座潮汐能双向发电站。潮汐能比起风能来更稳定,因为潮汐是相当有规律的周期运动;比起太阳能来,潮汐能对环境的影响更小,太阳能发电要用到光伏板,生产光伏板的工艺会污染环境。浙、闽两省沿岸多为淤泥质港湾,虽有丰富的潮汐能资源,开发存在较大的困难,需着重研究解决水库的泥沙淤积问题。另外,装机容量过小也是推广困难的原因之一。规模上不去,发电成本很难降下来,更不用说跟火电竞争了。2018年4月24日,杭州林东新能源公司历时8年研发建设的世界首个3.4MW海洋潮流能发电平台一期1MW发电机组,已在舟山市岱山县秀山岛南部海域实海况稳定运行超过10个月,这一技术已打破世界纪录。从此,我国海洋潮流能发电技术进入工业化应用阶段,成为继英、美之后全球第三个全面掌握海洋潮流能发电并网技术的国家。据悉,该发电平台是目前世界上唯一一台实现全天候连续发电并网运行的兆瓦级潮流能发电机组,已获专利54项,其中中国发明专利19项,国外专利8项,届时年发电量可达600万千瓦时,将极大推动我国海洋清洁能源规模化、产业化、商业化开发进程。据报道,2015年6月中国港湾工程公司赢得了英国一个潮汐发电合同,将负责在英国建造世界上首个大型潮汐发电项目,生产清洁电力。据了解,计划投资10亿英镑的斯旺西湾潮汐发电项目,中国港湾工程公司将负责海上工程建设。斯旺西湾项目将向英国国家电网公司输送电力,电力足以供应12万户家庭使用,这是英国首个借助中国企业专业技能的基础设施开发项目。

美国《科学》期刊报道,中国成功地在纳米尺度下将机械能转换成电能,在世界上首次研制成功纳米发电机。氧化锌独特的半导体、光学和生物学性能,具有其它纳米材料不可替代的作用。2001年,中国首次合成氧化锌半导体材料带,之后又研制出纳米环、纳米螺旋等器件。纳米发电机无论在生物医学、军事、无线通信和无线传感方面都将有广泛重要的应用。这一发明可以整合纳米器件,实现真正意义上的纳米系统,它可以收集机械能,比如人体运动、肌肉收缩等所产生的能量;收集震动能,比如声波和超声波产生的能量;收集流体能量,比如体液流动、血液流动和动脉收缩产生的能量,并将这些能量转化为电能提供给纳米器件。这一纳米发电机所产生的电能,足够供给纳米器件或系统所需,让纳米器件或纳米机器人实现能量自供。

2017年12月6日,在拉斯维加斯举行的第29届国际电力大会上,上海外高桥第三发电有限责任公司被授予全球清洁煤领导者奖中的最高效率奖和最低氮氧化物排放奖。该奖项由国际著名能源巨头皮博迪公司出资设立,旨在表彰世界范围内在煤炭清洁利用和碳减排方面做出杰出贡献的能源企业。这是该奖项设立以来第一次向中国企业颁奖。根据组委会评议,2016年外三电厂平均能耗水平是美国先进电厂的85.7%,氮氧化物排放水平仅为美国电厂的五分之一。凭借持续自主技术创新和科学管理,2017年外三电厂在严峻的发电形势下,实际年平均供电煤耗仍然有望低于280克/千瓦时,优于2016年;氮氧化物、二氧化硫、烟尘等年平均排放指标创造了历史最好成绩,预测将分别低于13.6、10.7、1.3毫克/立方米,继续保持世界煤电节能减排领先水平。

卡鲁玛水电站位于乌干达北部白尼罗河上,是乌最大的水电站,采用"设计、采购、施工(EPC)"的方式实施。工程内容主要包括大坝、水道系统、地下厂房以及配套电力输出工程,设计装机容量600MW。卡鲁玛是乌干达最大的水电站,由中国水电建设集团公司承建,预计工期五年。2013年8月12日,乌干达卡鲁玛水电站开工仪式在乌北部Kiryandongo区隆重举行。乌总统穆塞韦尼、内阁部长、国会议员和地区官员,我驻乌使馆和中资企业代表出席开工仪式。乌总统为卡鲁玛水电站奠基并致辞称,今天是中非合作和中乌合作的重要节日,中国政府将提供优惠性质贷款,与乌干达政府合作建设卡鲁玛水电站,利用丰富的水利资源解决乌经济发展和民众生活日益增长的能源需求。由水电八局机电公司承建的乌干达卡鲁玛水电站首台机(3#)蜗壳安装全面完成,为2018年底顺利发电奠定了坚实的基础。

2013年9月6日,三峡集团中国水电公司与乌干达能源及矿产开发部成功签署了伊辛巴水电站项目EPC(设计、采购、施工)总承包合同。2013年10月5日,乌干达伊辛巴水电站开工仪式在乌中部Kayunga区隆重举行。乌总统穆塞韦尼、内阁部长、国会议员和地区官员,我驻乌大使赵亚力、经商参赞欧阳道冰、中国三峡集团副总裁林初学和中国水利电力对外公司总经理王禹出席开工仪式。穆塞韦尼总统、赵亚力大使和林初学副总裁分别在开幕式致辞。伊辛巴水电站位于乌首都坎帕拉(Kampala)东北方向约90公里的卡容加地区的乌干达中部中部尼罗河上,由中国水利电力对外公司以"设计、采购、施工(EPC)"的方式承建,总装机容量为183MW,预计工期40个月。该项目投资约5.56亿美元,中国进出口银行将为该项目提供融资支持。伊辛巴水电站项目位于乌干达境内白尼罗河上,位于首都坎帕拉东北120公里处,水电站总装机183兆瓦,为低水头河床式电站。工程内容主要包括砼重力坝、粘土心墙堆石坝、溢流坝、坝内式电站厂房、机电设备、金属结构、开关站以及配套输变电工程等。乌干达伊辛巴水电站是继卡鲁玛水电站之后,中乌两国经贸合作取得的又一项重要成果,对缓解乌电力短缺、满足乌经济发展和民众生活日益增长的能源需求必将发挥积极的作用。

2018年4月底,巴基斯坦总理阿巴西在控制室按下机组启动按钮,由中国公司承建的巴基斯坦尼鲁姆—杰卢姆水电站首台24.3万千瓦机组实现并网发电,该项目正式投入商业运营。阿巴西在致辞中表示,正是中方建设者们不畏艰辛的努力,才使得这一“不可能完成的任务”最终获得成功,成为两国合作的又一重要成果。尽管96.9万千瓦总装机容量在巴国内不算突出,但尼鲁姆—杰卢姆水电站对于巴基斯坦有着其他电站难以比拟的特殊意义。在地理位置上,该电站坐落于印度河上游支流杰卢姆河,是巴基斯坦根据印巴《印度河水条约》划归为其水资源使用权在印度河上游修建的第一座大型水电站,是事关国家形象、尊严的“争气水电站”;在工程特点上,该项目是巴基斯坦建成和在建水电站中唯一采用长引水隧洞+地下发电厂房这一独特设计的“个案”,具有对自然环境影响小、对河流落差要求低等优势,但随之而来的是施工难度加大,其中地下工程全长68公里,最大埋深接近2公里,并且穿越喜马拉雅山大断裂带。正是这些特殊之处,让巴基斯坦人对尼鲁姆—杰卢姆水电站始终有着特殊的感情,将其称为“巴基斯坦的三峡工程”。负责承建这一巴基斯坦国家级水电项目的是中国葛洲坝集团,从2008年1月份项目开工至今,以一流的技术、过硬的本领、不懈的坚持,克服了一个又一个难关,十年磨一剑,最终带领“巴基斯坦三峡工程”迎来了今天的辉煌。为保证项目建设顺利推进并在建成后利在千秋,中方在全部设备的选择上力求做到精益求精。在施工设备上,项目工地铺到哪里,“世界顶级施工设备博览会”就开到哪里;在永久设备上,作为水电站的核心,发电机组选用了国产顶级产品,为电站建成后持续、稳定发电提供了坚实可靠的保障。整个项目在过去十年间先后遭遇了4次重大自然灾害,每一次灾害都将项目推向了失败边缘。2010年,巴基斯坦发生百年一遇特大洪水,全标段都有设施被冲毁;2014年再发洪水,又淹没了在建中的消力池;2014年穿河段隧洞涌水,河水渗漏进入隧洞;2015年,696号隧道掘进机遭遇极强岩爆,导致设备被埋,零部件大面积损坏。面对天降横祸,中方建设者靠着过硬的技能和顽强的精神,每一次都成功将项目从失败边缘抢救回来,特别是在极强岩爆发生后,中方技术人员迅速对受损设备就地组织抢修,仅用7个月时间就完成了修复工作并恢复掘进,未对工程质量构成影响。如果按照生产掘进机的外国厂商建议,对受损部件作全部更换处理,仅部件采购和海运到位时间周期就将长达1年,并且成本高昂。随着葛洲坝集团在巴水电领域进一步深耕,尤其是苏基克纳里和达苏水电站建设工作相继展开,这一“巴基斯坦三峡工程”精神将在更多项目现场发扬光大,帮助巴基斯坦政府和人民建设起更多利国利民的伟大水电工程。

屋顶的琉璃瓦会发电?千真万确!这种会发电的琉璃瓦就是汉能公司的汉瓦!每安装25W汉瓦,减排效果和环保价值相当于种1棵树,1㎡汉瓦的功率为85瓦相当于种3.4棵树,100㎡的汉瓦就相当于种了340棵树。2018年4月15日晚,北京的汉能“颠覆再创新建筑新生态”2018年汉瓦系列新品发布会盛大举行。一款更轻、更薄、造型更灵动、性能更优异的新一代汉瓦产品--单玻汉瓦正式亮相。据了解,单玻汉瓦是基于汉能全球领先的柔性薄膜太阳能技术,创造性地将柔性的薄膜太阳能芯片与高透光玻璃相结合,是兼具美观与高效发电性能的一体化新型发电瓦,可全面替代各类传统屋面瓦。它们的大规模应用,不仅会颠覆传统的屋顶,开辟建筑新时代,也将带来新的时尚生活潮流,为绿色低碳生活方式和发展理念的普及做出巨大贡献。作为一种新型生态建材,汉瓦的优势堪称“内外兼修”。本次汉能发布的单玻汉瓦,除了标准版的三曲瓦,还推出了彩色的汉瓦以及外观晶莹剔透、更具东方风情的筒瓦。汉瓦不仅可以遮风挡雨,更能创造能源,让每一个用户、每一个家庭都能够主动创造和分享清洁能源,早日实现“零能耗建筑”。

2018年4月13日上午,上海电气与ACWA Power公司,在上海签订迪拜水电局光热四期700兆瓦电站项目总承包合同。该项目为全球迄今为止规模最大的光热电站。迪拜700MW光热发电项目是迪拜水电局(DEWA)拟开发的Mohammad Bin Rashid Al Maktoum太阳能园区第一阶段第四期太阳能发电项目,由沙特政府支持的、目前中东地区最大的电厂开发商ACWA Power公司负责项目开发,上海电气负责项目总承包。迪拜水电局董事总经理兼首席执行官赛义德•阿尔塔耶尔介绍,该项目总融资额达38.6亿美元,丝路基金和阿拉伯联合酋长国,对项目建设给予了融资支持。在解释阿联酋为什么要选择建设这个项目时,沙特国际电力和水务公司董事会主席穆罕默德•阿布拿杨解释,这个项目与阿联酋的国家战略息息相关。阿联酋计划到2050年,全国75%的能源由可再生能源提供。同时,光热项目与传统光伏项目有所不同,可实现24小时不间断发电,这也使其生产的电价在全球范围内首次低达7美分,达到了与传统能源相同的电价水平。该项目将采用全球领先的“塔式+槽式”集中式光热发电技术,配置包括1套100兆瓦塔式熔盐储热发电机组和3套200兆瓦瓦槽式熔盐储热发电机组,每台机组均配置15小时储热系统,合计发电容量达700兆瓦。建成后,该项目将成为24小时运营的光电项目,也是世界上截至目前规模最大(700兆瓦)、单体容量最大、塔高最高(260米)、技术最先进的光热电站。迪拜700MW光热发电项目,已成为中国装备制造企业以创新驱动产业升级改造、进军海外高端市场、打造中国品牌、践行“一带一路”构想的成功案例。

作者简介:齐靖远,机械科学研究院退休研究员。

  • 编辑:邢爽
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