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刚刚过去的一年里，
14亿中国人用掉了超过
9000000000000度电，
（别数了，是9万亿）
是美国的2倍多，
印度的6倍多，
法国的20倍多。
而支撑这一切的，
是全球最大的清洁煤电供应体系，
是世界第一的水电、风电、光电装机总量，
还有全球规模最大的输电网络，
全球最长特高压输电线路，
它们共同组成了
全球最大的电力供应系统。
即便如此，
我们真的高枕无忧了吗？
今天，和小新一起
解构我国的电力供应系统～
煤电的困局
中国，
是光电、风电、火电、水电
装机容量都最大的国家。
当它所有的发电厂一起开动，
每年生产的总电量将近全人类用电量的1/3。
那这么多电够用了吗？
以江苏省为例，
一天中，
白天和夜晚的用电需求极不均匀，
而一年中，
每到炎热的夏季和寒冷的冬季，
电力负荷更是明显飙升。
可以想象，
当所有省份的用电高峰叠加起来，
整个电网的压力将是何等巨大。
为14亿人供电，
依然面临着重重挑战。
2024年，
我们经历了人类有记录以来
最热的一个夏天，
异常的高温让全国17个省份的
用电负荷接连突破历史记录。
而彼时，
能帮助人们缓解用电紧张的，
首先就是，煤电厂。
因为它只要开机就能发电，
而且可以灵活调节功率大小。
于是，
从山西、内蒙、陕西等产煤大省的矿场，
到连接四方的铁路，
都在加班加点、开足马力采煤保电。
不过，它始终都有一个困局。
目前，
尽管煤炭在中国电力结构中的
地位依然无可替代，
例如2023年，
煤电就以全国40%的装机
发出了全国60%的电量。
但只要烧煤，
就一定会产生粉尘和多种温室气体。
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于是，
人们都在想方设法，
让煤炭变得“清洁”，
彻头彻尾的“清洁”。
比如，在燃烧时，
把煤和秸秆、氨气等掺在一起，
从源头处减少用煤。
比如，在发电时，
让燃煤机组更加高效。
一台燃煤发电机组
发1度电需要多少煤呢？
答案是256g，
相当于半瓶矿泉水的重量。
再比如，它排出的烟气，
既可以分离提纯后得到食品级的二氧化碳，
也可以收集起来直接注入地下，
封存烟气的同时，
还能把岩层中的石油“驱赶”出来。
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与此同时，
人们也在不断寻求
更丰富、更清洁的替代电能。
近十年来，
水电、风电、光电等组成的清洁能源军团
正在以势不可挡的速度攻城略地，
如今在中国电力结构中的占比已经接近1/3。
现在用的每1度电里，
平均有13.6%来自水能，
9.4%来自风能，
6.2%来自太阳能。
不过，想要开发和利用它们，
却并非一片坦途。
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清洁能源的软肋
中国江苏，
沿海的自然条件赋予了
它得天独厚的风能资源，
而绵延的海岸线和广袤的滩涂湿地
又为风电开发提供了绝佳的地理空间。
但包括风电在内，
清洁能源的开发并不是一帆风顺的。
因为用来发电的风和光纯属看天吃饭，
而水能的大小又取决于河流的丰枯水期，
所以清洁能源电力与生俱来
就是波动的、随机的、间歇的。
一旦接入电网，
就极有可能对电力系统造成冲击。
那有没有可能发明一块大电池，
把发电高峰时多余的电储存起来，
等到低谷时再送出去，
这样不就可以变不稳定为稳定了吗？
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当然，
除了把这些小电池
组合成一个超级大电池外，
脑洞大开的科学家们
还发明了形形色色的巨型充电宝——
世界上坝体最高的“水体充电宝”，
全国首个“重力块充电宝”，
世界首个非补燃式“空气充电宝”。
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在这些巨型充电宝的加持下，
曾经的风电、光电、水电等
大型清洁能源基地“摇身一变”，
组成了超级电力基地。
不仅如此，
人们还可以根据天气等因素
来预测清洁能源的发电情况，
从而“主动”调节煤电厂的发电功率，
以此来平衡清洁能源的波动，
保证电力稳定供应。
不过，
想要把这些清洁能源电力输送出去，
还需要一张网，
一张能让电源、用电负荷、储能
随着清洁能源波动而灵活调节的新型电网。
电网的使命
三峡工程，
世界上规模最大的水利枢纽工程，
但却极少有人知道，
除了这座宏伟的大坝，
就在不远的山头上，
那些看似不起眼的输电塔和
输电线也创造了另一个史无前例的中国奇迹。
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当它们连接起三峡与
江苏、三峡与上海，
三峡与广东时，
也成为了国家电网和南方电网首条联网通道。
再加上后来不断延伸、不断生长的高压、
超高压、特高压线路，
如今已经成为全球第一大电网。
然而，
哪怕是中国最发达的
省级电网之一的国家电网江苏电力，
这里也有交流线路、有直流线路、
还有各种不同的电压等级。
再加上，
江苏99%的风电和
67%的光伏发电都分布在长江以北，
而用电负荷则主要集中在长江以南。
于是，
当清洁电力源源不断地进入电网，
为了让毫无规律、波动的它们与
其他发电厂、储能、用电负荷实现精准匹配，
一场升级已经全面启动。
扬州-镇江±200千伏直流输电工程是
全球最大交流改直流输电工程。
通过把原先的交流线路改建成
输电能力更强的直流线路后，
输电能力可提升6倍，
让江苏南北之间的电力输送更加通畅。
而像这样穿越长江的电力通道，
在江苏已建成了8条。
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2022年建成的
白鹤滩-江苏特高压直流工程，
其中江苏一侧的接收站十分特别，
它如同一个“蓄水池”，
既可以把省外输来的水电，
调节功率后，输向省内，
还可以汇集苏州北部富余的电力，
调配给苏州南部，
实现苏州地区内的南北互济。
而正在升级的，
不仅有坚强的主干电网，
还有连接用户的智慧配电网。
其中，电力的分配变得越发智能。
比如借助分布式光伏可观可测系统，
可以提前预测光伏电站的发电情况，
从而更好地保证用电高峰期的电力调度。
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不仅如此，
越来越多的村庄都在
化身为一个个光伏基地，
随着屋顶光伏有序接入电网，
既提高了电网调节能力，
村民也拥有长期稳定的收益。
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但这些都还不够，
中国还有散落各地的智能微电网。
在江苏无锡的全国最大的车网互动示范区，
新能源汽车可以在
用电高峰期反向给电网充电，
缓解电网压力，
就像电网的移动充电宝一样。
而在南京高速齿轮制造厂，
通过电力公司的规划，
这里的光伏电站、储能电站、充电站、
生产车间等都被整合成一个小电网，
实现整个园区电力的自产自销。
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更巧妙的是，
在整个苏州市，
数百个这样的园区组合
成了一个更大的系统，
除了满足各自的用电需求之外，
富余的电力还可以输给电网，
就像给电网配备了一个虚拟的电厂一样。
而想要这些形形色色的电网
高效地运转起来，
还离不开一张遍及各个角落的信息网络。
地面巡检员、天空巡检员，
它们组成了一支全天候的智能巡检队，
效率相比人工提升了60%。
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在江苏利用全息数字电网，
可以远程采集各类数据，
在云端对江苏电网实现数字化管理。
就这样，在数字化、智能化、
物联网等新兴技术的加持下，
江苏即便缺煤缺油又缺气，
却可以灵活地利用起
一切可以利用的电力资源……
很难想象，
70多年前，就算我们拼尽全力，
平均每人每年也只能分到9度电，
放到今天，只够你用上3天。
用了29年，
发电电网企业实现了大中城市的电力普及。
往后的37年，
电力点亮了中国的
每一个城市、每一个村庄，
中国成为了世界上唯一全民通电的国家。
作为发电、电力调节的主力军，
中央企业还想让所有人
更便捷、更清洁地用上电，
于是，
这场全国范围内的电力系统升级已然开启。
根据规划，
到2045年，
整个中国都将完成这场升级，
但那依然不够。
因为只要人类文明还在滚滚向前，
这条能源的探索之路就永远不会抵达终点。
【说明】目前各国2024年用电量数据还未全部披露，中国的用电量数据为中电联估算所得，与美国、印度、法国的用电量比较由2023年情况估算所得。
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责任编辑丨苑洪涛
校对丨杨致刚
执行主编丨刘海草 张灏然
内容来源 | 星球研究所 国家电网 国网江苏电力