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在江蘇、浙江與上海等地,電力消耗幾乎占據瞭全國電力總消耗量的七成。
在江蘇,年度電力消耗量高達6373億千瓦時,而西部四川地區僅為3274億千瓦時,兩地之間的用電差距顯著。
為瞭滿足東部地區的能源需求,一個創舉應運而生:那便是那令人矚目的特高壓輸電技術。
這項技術之所以強大,在於它利用超高的電壓搭配超粗的導線,實現瞭電力的遠距離輸送,且途中損耗極低,跨越兩千多公裡的距離,損耗率卻僅約為百分之六。
然而,即便特高壓輸電技術如此先進,看似大費周章的運煤鐵路仍是首選。這到底是為什麼呢?
為何運煤鐵路成為首選?
背後的原因錯綜復雜,與社會經濟、能源需求等多方面密切相關。
即使在特高壓輸電技術能夠高效傳輸電力的情況下,煤炭作為發電的主要原料,其運輸的穩定性仍然至關重要。
在冬季用電高峰期間,對煤炭的需求劇增,鐵路運煤可以確保煤炭的及時供應,避免因電力短缺而造成的能源供應危機。
穩定的煤炭供應是電廠運行的生命線,而如何保障這條生命線,則是運煤鐵路的使命。鮮為人知的另一個事實,就是中國在能源領域的角色,已悄然轉變,從昔日的煤炭出口大國,轉變為如今的進口大國。尤其是電煤,越來越依賴於進口。印尼和澳大利亞等國傢是我們最重要的煤炭供應夥伴。
進口的這些電煤,尤其是來自熱帶和亞熱帶的電煤,高熱量的確令人矚目,但伴隨而來的高硫含量和雜質,也不容忽視。這對電廠的脫硫設備構成瞭嚴峻挑戰。於是,電廠開始探索,將進口煤與國內煤進行混合使用的策略,以降低整體煤炭的硫含量,減輕環保設備的負擔。
為瞭實現這一目標,各地電廠需處理龐大的進口煤量,還需借助高效的鐵路系統,將混合好的煤炭運往內地的電廠。在這個過程中,運煤鐵路系統又發揮瞭至關重要的作用,成為瞭連接沿海與內地、保障煤炭供應穩定的關鍵紐帶。
特高壓輸電線路損耗低且建設簡便,為何我們不集中發電?
在建設這些高壓輸電線路時,我們需面對土地占用,與生態保護的平衡的問題。
電線桿、輸電設備等基礎設施的建設,需要占用一定的土地資源。尤其是在那些被劃定為生態紅線保護的區域,任何建設活動都受到嚴格限制,以免對生態環境造成不可逆轉的損害。
當山西、陜西、內蒙古等煤炭大省,向東部地區大規模輸送電力時,電網的穩定運行面臨著巨大挑戰。過度依賴某一地區的電力供應,會因自然災害等不可預見因素,導致電網安全風險增加,使電網系統變得脆弱不堪。
此外,大量電流的長距離傳輸,會導致線路壓力增大,電網的頻率和電壓穩定性會受到影響。電網調度,需要具備非常高超的技術水平和應變能力,通過不斷調整和優化電網運行參數,確保電網的穩定和安全。由此可見,特高壓輸電線路的建設並非易事。
煤電魅力何在?
中國穩居全球煤炭生產和消費的首位,這一地位在國際能源署(IEA)的數據中得到瞭有力證明:2019年,中國煤電發電量占據瞭全球總量的半壁江山,高達約53%。盡管我國正積極推動清潔能源的轉型與發展,但煤電目前依然是電力供應體系中不可或缺的主力軍
更為關鍵的是,煤電還具備出色的電力調節能力,仿佛電力系統中的“調節器”,特別是在新能源發電日益增多的背景下,煤電的靈活性顯得尤為重要。它能夠有效應對電網中的波動,確保電力供應的穩定與安全,讓千傢萬戶都能享受到可靠的電力服務。
鐵路運煤作為連接煤炭產地與消費地的重要紐帶,其意義遠不止於單純的貨物運輸。煤炭資源豐富的地區,往往經濟相對滯後,而鐵路運煤,則為這些地區帶來瞭發展的機遇與活力。煤炭通過鐵路,源源不斷地輸送到經濟發達的東部沿海地區,帶動瞭煤炭產地及沿線地區的經濟增長與繁榮。
鐵路運輸的作用遠不止於煤炭的單純運輸,從煤炭的開采到運輸、儲存、加工,每一個環節都因鐵路的參與而煥發生機。這一過程中,物流業與制造業也受到瞭積極的影響。以內蒙古的鐵路運煤專線為例,它既拓寬瞭煤炭的銷售市場,還帶動瞭沿線地區的工業發展,為政府財政收入的增加貢獻瞭力量。
從更長遠的角度來看,鐵路運輸對於優化國傢能源結構,同樣具有重要意義。通過提高煤炭的運輸效率,與降低運輸成本,鐵路運輸有助於推動能源結構的逐步調整與優化。在減少運輸過程中,能源損耗與成本的同時,也提升瞭能源的整體利用效率。
值得一提的是,隨著鐵路運煤技術的不斷進步,如今的鐵路運輸,已經實現瞭更高的運輸效率與更低的碳排放。特別是重載列車技術的廣泛應用,大幅提升瞭煤炭的運輸能力,還降低瞭單位能源的運輸成本。這一成就為清潔能源的發展提供瞭有力支持。
兩種模式相輔相成
將火力發電廠集中佈局於山西、新疆、內蒙古等地,再通過遠距離特高壓輸電網絡覆蓋全國,這一策略雖有其優勢,但潛在風險亦不容忽視。一旦這些地區,遭遇自然災害或突發事件,全國近七成的電力供應或將陷入危機,影響遠超傢庭停電的層面,將深刻波及經濟社會的正常運行。
電力作為即時生產與消費的能源,無法大量儲存,一旦特高壓輸電線路受損,電力需求旺盛的地區將立即陷入黑暗。這與煤炭發電的緩沖性截然不同。各地方電廠一般都備有煤炭,即使遇到突發事件,也能靠庫存的煤炭發電,度過難關。
與人們的普遍認知相反,分佈式電源正逐漸受到青睞。簡而言之,分佈式電源即指小型化、靈活性的發電站,它們不受地域限制,且環保性能優越。在用電高峰時段,這些分佈式電源能夠迅速響應,為電網提供有力支撐,有效緩解電網壓力,確保電力供應的穩定性。
在偏遠地區或電網難以覆蓋的區域,分佈式電源更是發揮瞭不可替代的作用。分佈式電源以其靈活性著稱,它們擅長“備份”功能,為電網安全築起瞭一道堅實的防線。面對電網的重大故障,它們能夠迅速響應,有效防止大面積停電的發生。因此,與特高壓輸電技術相比,分佈式電源受歡迎程度反而日益提升。
我們有理由相信,在未來的電力系統中,運煤鐵路與分佈式電源將扮演更加重要的角色,成為可持續發展的關鍵力量。因此,在能源傳輸領域,我們既要充分利用特高壓輸電技術的優勢,也要重視煤炭運輸鐵路,以及分佈式電源的建設,確保能源供應的多元化和穩定性,實現輸電與運煤的“雙輪驅動”。
參考資料:
輸電線路損耗分析與預測武漢理工大學出版社 2021國電力工業史火力發電卷中國電力出版社 2023