14亿超庞大人口的中国，为什么全年24小时不断电？答案是……_郑伯容

原标题：14亿超庞大人口的中国，为什么全年24小时不断电？答案是……

▼上文中国人的平均寿命按76岁计，人均用电量参考2018年数据；下图为2018年世界各国发电量TOP10，制图@郑伯容/星球研究所

▼上海夜晚卫星图，灯火通明的城市，图片来源@NASA

中国，究竟是如何做到的？

I

70.4%

在这71118亿千瓦时的电力中

70.4%来自于火力发电

可谓是全国电力的大半壁江山

▼2018年中国火力发电量占比，制图@郑伯容/星球研究所

高耸的烟囱或宏伟的冷水塔

是火力发电厂最常见的特征

▼随着处理工艺的进步，火电厂的烟囱逐渐与脱硫塔合并；下图为雾气中的冷水塔，电厂中被加热的冷却水在冷水塔中冷却后循环使用，摄影师@孟祥和（请横屏观看）

▼内蒙古霍林郭勒锦联电厂，摄影师@鹿钦平

▼临水而建的广州市华润热电厂，摄影师@陈国亨

▼以上数据来源中电联《2018-2019年度全国电力供需形势分析预测报告》；下图为安徽宿州汇源发电厂，右下角为电厂储备的煤炭，摄影师@尚影

▼以上“北方地区”包括东北、西北(除青海省外)和华北地区，以及山东和河南两省；下图为2018年全国各地区发电类型及装机容量占比，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

▼2018年全国各省、直辖市和自治区用电量对比，制图@郑伯容/星球研究所

▼我国使用的煤炭包括自产和进口两部分，但煤炭进口量目前仅为全国煤炭消费量的约1/10，因此下文主要讨论自产煤炭的供应。下图为广东省广州市荔湾火电厂，摄影师@刘文昱

▼河运运输费用大约为铁路运输的30-60%，海运则更便宜；下图为大秦铁路，注意列车的长度，摄影师@姚金辉（请横屏观看）

▼秦皇岛港口堆放的煤炭，图片来源@VCG

▼陇海铁路郑州段旁的火电厂，摄影师@焦潇翔

▼其他煤炭运输方式包括公路运输、航运等，目前中国煤运通道网络共“九纵六横”，下图为其中部分重点线路，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

▼位于城市中的西安灞桥热电厂，目前总装机容量24.9万千瓦，摄影师@李顺武

▼山西古交发电厂，邻近煤炭矿口，也称坑口电站，摄影师@陈剑峰

▼浙江台州第二发电厂，邻近港口，也称港口电站，摄影师@汪开敏

▼传输中的损耗Q可以通过公式Q=I²Rt计算，当电阻R无法忽略时，电流I越小，则损耗越小；而输电功率计算公式为P=I×U，因此当功率P额定时，为了降低电流I，则必须提升电压U；下图为康定折多山云海中的线塔，摄影师@李珩

▼对于交流输电，35-220千伏称高压，330-1000千伏为超高压，1000千伏及以上为特高压；对于直流输电，±400-±660千伏为超高压，±800千伏及以上则为特高压。下图后方为酒泉至湖南±800千伏特高压直流输电线路，摄影师@刘忠文

II

88%

▼2018年中国水力发电量占比，制图@郑伯容/星球研究所

▼白鹤滩水电站正在修建的水轮机室(也称“蜗壳”)，用于将水流沿圆周方向导向轮机，摄影师@李亚隆

▼长江三峡水利枢纽工程中的五级船闸，上下水位落差可达113米，相当于35层楼的高度，摄影师@李心宽

以及调水、排沙等功能

▼黄河小浪底水电站，摄影师@邓国晖

又或者在上游库区

形成别具一格的风貌景观

▼新安江水库，千岛湖，图片来源@VCG（请横屏观看）

▼长江上游水电基地指长江宜宾到宜昌段；中国大型水电站分布(装机容量大于120万千瓦)，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

▼甘肃省刘家峡水电站，图片来源@图虫创意

▼葛洲坝水电站和湖北宜昌市市区，摄影师@李理（请横屏观看）

▼三峡水电站泄洪，摄影师@黄正平

▼云南小湾水电站优美的拱坝，摄影师@熊发寿

从此之后

水电的辐射空间大幅增长

众多大型水电站在西南地区拔地而起

将滚滚电力送向遥远的东部和东南部

▼正在建设的白鹤滩水电站，预计2022年完工，建成后将是世界第三大水电站，装机容量仅次于三峡，摄影师@柴峻峰

▼以上数据为粗略计算，未考虑传输中的损耗等因素；下图为向家坝水电站，摄影师@柴峻峰（请横屏观看）

▼金沙江溪洛渡水电站，摄影师@柴峻峰

▼“西电东送”格局，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

III

95.7%

▼2018年中国风能和太阳能发电量占比，制图@郑伯容/星球研究所

▼河北省张家口风电场的风机，摄影师@刘高攀

▼运输中的风机叶片，摄影师@李旭安

▼福建松溪光伏发电，摄影师@在远方的阿伦（请横屏观看）

▼“渔光互补”，在鱼塘上架设光伏发电板，上面发电、下面养鱼，拍摄于浙江省宁海县，摄影师@潘劲草（请横屏观看）

▼风光互补系统，位于内蒙古卓资县，摄影师@焦潇翔

▼目前的蓄能方式包括蓄电池、飞轮蓄能、抽水蓄能、电解水蓄能和压缩空气蓄能等；对于抽水蓄能电站，电力富余时可从下水库抽水至更高的上水库，用电时水再从上水库流至下水库，利用水力发电的原理发电；下图为天荒坪抽水蓄能电站，左上为上水库，右下为下水库，摄影师@潘劲草

▼江苏大丰海上风机，摄影师@朱金华

▼三北地区即西北、华北、东北地区，下图为中国风能资源分布，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

▼内蒙古辉腾锡勒风力发电场，注意风机和高压电塔的高度，摄影师@石耀臣

▼中国太阳能资源分布，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

▼位于甘肃金昌的大规模太阳能电场，摄影师@刘忠文（请横屏观看）

▼新疆哈密天山脚下的风力发电场，摄影师@常力

▼位于新疆的特高压输电线路，摄影师@刘文昱

▼哈密南-郑州±800千伏特高压直流输电工程，是我国首个“疆电外送”特高压工程，摄影师@周修建

第二条则从甘肃酒泉出发

途经5个省份直奔湖南湘潭

全程2383千米

在其每年送出的约400亿千瓦时的电力中

超过40%均来自西北地区的风电和光电

▼酒泉-湖南±800千伏特高压直流输电工程，摄影师@陈剑峰

而在2018年

又一条大名鼎鼎的特高压工程正式贯通

其电压等级高达±1100千伏

年均输电量达660亿千瓦时

相当于凭此一条输电线路

便可外送整个青海省全年的发电量

这便是准东-皖南特高压输电工程

（也称昌吉-古泉特高压工程）

▼准东-皖南±1100千伏特高压输电工程，摄影师@宋鹏涛

线路从新疆昌吉自治州出发

途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省

以6079座铁塔

支撑起3324千米的输电线路

沿途接连跨越秦岭和长江天堑

最终抵达安徽宣城市

无论是电压等级、传输容量

还是传输距离、技术难度

均为世界范围内的“开山之作”

是名副其实的“超级工程”

借由这条超级电力走廊

新疆地区520万千瓦的风电

以及250万千瓦的光伏发电

能够被打捆送往长三角地区

▼建设中的准东-皖南±1100千伏特高压输电工程，摄影师@宋鹏涛

截至目前

我国仍是全球唯一能够建设

±1100千伏特高压直流输电的国家

也是特高压输电领域的

国际标准制定者之一

这对于中国来说

虽是时代发展的必然之路

也是当前能源格局下的“无奈之举”

让更多人用上更便宜、更清洁的电力

是无数电力工作者孜孜以求的目标

▼“空中飞人”，拍摄于北京大兴国际机场500千伏输电工程施工现场，摄影师@周治林

IV

100%

风、光、水、火四种方式

已生产了全国95.7%的电量

冲击100%的最后一棒

则属于核电

▼2018年中国核能发电量占比，制图@郑伯容/星球研究所

和火力发电类似

核电燃料可以运输

能量产出也较为稳定

基本不受气候、时间的影响

但和火力发电不同的是

装机容量100万千瓦的核电厂

每年仅需核燃料25-30吨

为相同容量火电厂耗煤量的十万分之一

▼现商用的核电站均为裂变反应，燃料为铀核燃料，下图为浙江台州市三门核电厂，摄影师@李亮杰

核电的燃料运输成本将大大降低

因此我国目前建设的核电站

均远离原料产地

位于用电负荷中心附近

即东部和东南沿海地区

▼中国核电站分布，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

▼台山核电站，图片来源@Esri Image Map

▼建设中的乌东德水电站，摄影师@李亚隆

不仅如此

截至2018年底

全国共有220千伏以上输电线路

共计733393千米

足足能绕赤道18圈

▼新疆伊犁至库车750千伏交流输电工程，摄影师@宋鹏涛（请横屏观看）

其中21条特高压输电线路

在东西南北间交织穿梭

堪称中国大地上又一工程奇迹

▼中国特高压输电网络，制图@郑伯容&巩向杰/星球研究所

除华北和华东地区之外

全国各区域间均已实现跨区供电

输电线路翻越高山峡谷

▼跨越天山的高压输电塔，摄影师@刘辰

▼深圳西湾红树林海上输电塔，摄影师@董立春

即便是高寒的世界屋脊

也能与全国各地连为一体

预计到2020年

全国将有近31%的电力负荷

通过这张大网奔向南北东西

▼位于拉萨附近的输电工程，摄影师@李珩

尽管到2015年底

我国才终于实现全民通电

人均用电量与世界各国相比

也仅居第63位

未来的路依然十分漫长

▼川藏联网工程施工现场，摄影师@李维

但是

每当夏天人们打开空调电扇

每当城市在黑夜中灯火通明

我便不由得想起

千里之外发电机隆隆的轰鸣

因为那就是这个跑步进入现代化的国家中

▼2018年4月28日，国家电网日照供电公司工人架设叩官镇至两城高铁预留站高压线路，确保两城高铁站投入使用后的电力供应，摄影师@高兴建

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