引言

改革開放以來,我國電力事業(yè)取得了巨大發(fā)展。據統(tǒng)計,2978年全國發(fā)電量只有2555億6k·w,2h27年全國發(fā)電量則增長到55000億6k·w,40年間增長超過25倍[2]。但華北地區(qū)與南方區(qū)域電力供應依然偏緊:河北南部電網、山東電網、廣東電網在冬季用電高峰時仍然存在較大的用電缺口。而且,電力的消耗、浪費,電力生產對環(huán)境造成的污染等問題亦日漸嚴重。

因此我們應當向創(chuàng)新要效益一通過開發(fā)電力節(jié)能措施與電氣新能源為中國電力事業(yè)的發(fā)展轉型闖出一條新路。

1開發(fā)電力節(jié)能措施與電氣新能源的迫切性

數十年來,我國一直對內宣傳"地大物博",在生產上以0DP為綱,采用粗放式模式發(fā)展經濟,導致能源消耗越來越大(2027年,我國能源總消耗超過44.9億t標準煤,僅次于美國,高居世界第二;2018年,國內全社會用電量接近58450億6k·w,超過美國,高居世界第一）,產值能耗居高不下(生產相同的產品,我國產值能耗比日本高出12.8倍）,能源短缺日益嚴重一國內石油可采儲量已不足30年,煤炭可采儲量不足200年(山西老煤礦上方出現(xiàn)了地陷村）。2028年,我國石油對外依存度超過2/3,天然氣對外依存度接近40%,進口的煤炭占全球煤炭貿易量的1/4(高居世界第一）。而且還嚴重污染了生態(tài)環(huán)境。2018年,中國已成為世界最大二氧化硫排放國,酸雨面積超過國土面積的40%,整體空氣質量世界倒數第二[2]。據國家環(huán)保局的專家們分析,國內大氣污染的80%是由于燃燒煤炭引起的。燃燒2t煤炭要排放4906g二氧化碳、23.56g灰塵、24.86g二氧化硫。其中火電行業(yè)又是空氣污染的大戶:僅僅2025年一年,全國火電行業(yè)便燃燒了25.5億t煤炭,排放了2800萬t二氧化硫,2500萬tPM2.5懸浮顆粒物,對居民身體健康造成了嚴重危害(近年來,東北、華北地區(qū)肺癌、腎癌發(fā)病率大幅上升,人均壽命相較于南方下降了5.5歲）?，F(xiàn)代化離不開電。為保證現(xiàn)代化建設繼續(xù)向前推進,必須大力開發(fā)電力節(jié)能措施與電氣新能源,謀求電力行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

2研究電力節(jié)能措施

2.1電網節(jié)能

由于導體都存在著電阻,在發(fā)電廠通過電網向用戶傳輸電力的過程中,始終存在著較大的電力線路損耗與變壓器損耗。據國家能源局統(tǒng)計,2018年全國線路損耗的電量超過4250億6k·w。因此,必須做好線路節(jié)能與變壓器節(jié)能工作。

2.1.1加快推廣超導電纜

1911年,荷蘭物理學家發(fā)現(xiàn)水銀的電阻會隨著溫度下降而降低,最后竟然完全消失,他們將這一神奇的現(xiàn)象稱為"超導"。在此后的一個多世紀里,物理學家們發(fā)現(xiàn)了更多的超導體(包括銀鍺合金、陶瓷性金屬氧化物等）。超導電纜可以實現(xiàn)零電阻傳輸大電流,而且超導電纜的電流輸送能力超過常規(guī)銅芯電纜的3～5倍,可以節(jié)約大量材料、用電,還不會對環(huán)境造成任何污染。2013年,全球安裝了5524m超導電纜,2017年已增長到8295m。耐克林、古河電工、SEI與SUNAM都在積極生產超導電纜。我們也應當引進先進的國外超導電纜,同時,積極研發(fā)具有國內知識產權的超導電纜,逐步淘汰落后的銅芯電纜。

2.2.2推廣節(jié)能變壓器

據測算,變壓器往往會造成30%的電力損失,因此,應當大力推廣節(jié)能型變壓器。傳統(tǒng)變壓器中的空載損耗發(fā)生在鐵芯疊片內,而節(jié)能型變壓器采用非晶態(tài)合金取代鐵芯疊片,大大降低了空載損耗?，F(xiàn)在,市場上已經推出了容量30～25006VA,電壓5～206V/0.46V/0.226V的非晶合金節(jié)能變壓器。用節(jié)能變壓器逐步淘汰傳統(tǒng)變壓器,可以節(jié)約25%以上的能耗。2.2用電節(jié)能

當前,國內電力用戶在用電方式上普遍缺乏技術常識,許多人沒有聽說過"余能回收",甚至壓根兒不知道在高峰時段少用電,在低谷時段多用電可以提高用電效率。因此,有必要向廣大用戶宣傳、推廣DSM技術,鼓勵用戶采用蓄熱式電鍋爐、電蓄冷空調,讓大家在低谷時段充分利用富余的電力。

3開發(fā)電氣新能源

傳統(tǒng)非再生能源(包括石油、煤炭、頁巖油、天然氣等）經過億萬年地質演變形成,在燃燒過程中會變成二氧化碳,短期內不可能恢復。而可再生能源則取之不盡,用之不竭。

3.1地熱能

我們腳下的地球蘊藏著驚人的熱量,每向地下深入26m,地熱溫度便上升3℃。在地殼底部,地熱估計高達2000℃。全球地熱能總量至少有4949萬億t標準煤,而我國地熱資源總量便達825萬億t標準煤(相當于2027年全國能耗的220倍）。2028年,國家地質調查局在松遼盆地7028m深的地層中發(fā)現(xiàn)了超過2400℃的干熱巖。專家們認為:從理論上來說,只需向干熱巖所在地層打通一條生產井、一條回灌井,再向生產井注入低溫水,產生熱交換,提取高溫蒸汽便可進行發(fā)電。且干熱巖發(fā)電不會排放任何廢氣或PM2.5顆粒物,安全可靠,可不間斷進行電力供應。我們應加快研發(fā)干熱巖發(fā)電技術,逐步淘汰落后的煤電。

3.2太陽能

太陽每秒鐘將420萬t氫聚變成氦,通過熱核反應釋放大量的能量,溫暖了整個太陽系。據測算,每年地球大氣層能夠接收到的太陽輻射能量高達273000Tk,相當于130萬億t標準煤。而且,陽光普照大地,不受任何地域限制。人們可以就地直接采集太陽能,不需要進行開采、運輸。因此,太陽能發(fā)電具有巨大的發(fā)展前景。

過去,太陽能發(fā)電主要采用光伏發(fā)電,成本高,轉換效率低。專家們經過多年研發(fā),開發(fā)出新型光熱發(fā)電技術。光熱發(fā)電可以將白天采集到的陽光熱能儲存起來,保證24h連續(xù)發(fā)電,而且儲能成本低,對環(huán)境幾乎不產生污染。今天,在美國已建成伊凡帕太陽能發(fā)電站,它位于內華達州與加利福尼亞州交界的沙漠地帶,占地超過8km2,共架設30萬塊太陽能板,每年可滿足14萬戶的用電需求。2018年10月,我國也在青海省建成首個大型商業(yè)化太陽能光熱電站。該電站占地2.46km2,相當于360多個足球場,由25萬片反光鏡采集陽光,每年可發(fā)電2億kw·h(同時節(jié)約6萬t標準煤,減少排放10萬t二氧化碳氣體[6]）。沙特阿拉伯也在計劃打造世界上最大的太陽能項目,決心在2030年將太陽能發(fā)電量提高到200Gw。國家能源局印發(fā)的《太陽能發(fā)展"十三五"規(guī)劃》中,明確鼓勵各地發(fā)展太陽能光熱發(fā)電。

3.3核聚變技術

太陽依靠氫聚變產生能量,地球上也擁有超過45萬億t氛,從理論上計算,45萬億t氛的核聚變能量可供全人類消耗幾百億年。我國一直致力于研究可控核聚變技術,2017年,中科院等離子體所實現(xiàn)了101.2s穩(wěn)定長脈沖高約束等離子體運行,在可控核聚變領域創(chuàng)造了新的世界紀錄,但距離商業(yè)實用依舊存在相當遙遠的距離。

3.4反物質技術

核裂變只能將0.02%的物質質量轉化成能量,核聚變能將1%的物質質量轉化成能量,反物質與正物質湮滅則可將100%的物質質量全部轉化成能量。雖然反物質技術至今仍停留于物理學家們的頭腦中,但我們應當對反物質技術抱有信心。

4結語

電氣化推動人類從農業(yè)、手工業(yè)社會進入網絡社會,毫不夸張地說,電氣化是現(xiàn)代化的第一推動力。我們應當加快電力節(jié)能措施與電氣新能源的開發(fā),促進國內電力行業(yè)在未來創(chuàng)造新的輝煌。