剪藏-电力-中国电力系统的清洁能源与储能解决方案

中国电力系统的清洁能源与储能解决方案

电力供应现状

• 中国是全球光电、风电、火电、水电装机容量最大的国家。
• 中国电力系统每年生产的总电量接近全球的三分之一。
• 江苏省的用电需求在白天和夜晚极不均衡，夏季和冬季电力负荷显著上升。
• 全国各省用电高峰叠加时，电网承受巨大压力。

煤电的挑战与清洁化

• 煤电在中国电力结构中占据重要地位，2023年煤电以全国40%的装机容量贡献了全国60%的电量。
• 燃煤发电产生粉尘和温室气体，清洁化是重要方向。
• 提高燃煤机组效率，发一度电需256克煤。
• 烟气处理可分离提纯食品级二氧化碳或注入地下用于石油开采。

清洁能源的发展

• 清洁能源（风电、水电、光电）在中国电力结构中占比接近三分之一。
• 水能、风能、太阳能分别占13.6%、9.4%、6.2%。
• 江苏沿海风能资源丰富，但清洁能源开发受天气和河流丰枯期影响。

储能技术的创新

• 清洁能源具有波动性、随机性和间歇性，储能技术是关键。
• 世界上最大的水体储能系统通过抽水储能。
• 全国首个重力储能装置通过提升重力块储能。
• 世界首个非补燃式空气储能系统通过压缩空气储能。
• 电解水制氢也是一种储能方式。

电网升级与智能化

• 三峡工程及其输电线路创造了中国电网的奇迹。
• 国家电网和南方电网形成了全球最大的电网网络。
• 江苏电网内部包含交流、直流线路及多种电压等级，99%的风电和67%的光伏发电分布在长江以北。
• 全球最大的交流改直流输电工程正在建设中，输电能力提升六倍。
• 白鹤滩至江苏特高压直流工程建成，江苏接收站实现电力调节和南北互济。

智慧电网与微电网

• 智慧配电网优化电力分配，智能化调度光伏发电。
• 村庄转变为光伏基地，屋顶光伏系统提升电网调节能力。
• 全国最大的车网互动示范区，新能源汽车可反向为电网充电。
• 工业园区整合光伏电站、储能电站、充电站等，实现电力自产自销。
• 苏州市数百个园区组合成更大的系统，多余电力输送给电网。

数字化与智能化管理

• 地面和天空巡检员组成全天候智能巡检队伍，效率提升60%。
• 全国首个全息数字电网实现远程数据采集和数字化管理。
• 江苏电网在数字化、智能化支持下灵活利用电力资源。

未来展望

• 中国致力于建设更安全、更绿色、更经济的新型电力系统。
• 全国范围内的电力系统升级已启动，计划到2045年完成能源升级。
• 中国是世界上唯一一个全民通电的国家，未来将继续探索能源发展。

全文剪藏

#电力 14亿人用电难题：中国电力系统的清洁能源与储能解决方案

这是地球上所有的发电厂，而中国是其中光电、风电、火电、水电装机容量最大的国家。当所有发电厂同时运行，每年生产的总电量接近全球的三分之一。那么，这些电量是否足够使用呢？

以江苏省为例，一天中白天和夜晚的用电需求极不均衡。

每年夏季和冬季，电力负荷都会显著上升。当全国各省的用电高峰叠加时，电网将承受巨大的压力。尽管我们已经建成了世界上规模最大的电力供应系统，但为14亿人口供电仍然面临诸多挑战。2024年，这一挑战依然存在。

我们经历了人类有记录以来最炎热的夏天，异常的高温导致全国17个省份的用电负荷接连突破历史记录。当时，能够帮助缓解用电紧张的主要是煤电厂，因为它们一旦开机就能发电，并且可以灵活调节功率。因此，从山西、内蒙古、陕西等产煤大省的矿场，到连接各地的铁路，都在加班加点、全力以赴，才避免了电力供应的中断。

不过，它始终面临一个困局。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年煤电以全国40%的装机容量贡献了全国60%的电量——但燃煤不可避免地会产生粉尘和多种温室气体。

长期以来，人们一直在探索如何使煤炭变得更加清洁。例如，在燃烧过程中，将煤与秸秆、氨气等混合，从源头上减少煤炭的使用。此外，在发电过程中，提高燃煤机组的效率也是关键。你知道这台燃煤发电机组发一度电需要多少煤吗？答案是256克，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。在封存烟气的同时，还能将盐层中的石油开采出来。

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，风电、水电、光电等组成的清洁能源军团正以势不可挡的速度迅速发展。

如今，清洁能源在中国电力结构中的占比已接近三分之一。目前使用的电力中，平均有13.6%来自水能，9.4%来自风能，6.2%来自太阳能。然而，开发和利用这些能源并非一片坦途。

江苏沿海的自然条件赋予了它得天独厚的风能资源，绵延的海岸线和广袤的滩涂湿地为风电开发提供了绝佳的地理空间。然而，包括风电在内的清洁能源开发并非一帆风顺。因为用于发电的风能和光能完全依赖天气，而水能的大小则取决于河流的丰水期和枯水期。

清洁能源与电力本身具有波动性、随机性和间歇性。一旦接入电网，可能对电力系统造成冲击。那么，是否有可能发明一种大型电池，将发电高峰时多余的电量储存起来，等到低谷时再释放，从而将不稳定的电力变为稳定呢？

当然，除了将这些小型电池组合成超级大电池外，科学家们还发明了各种巨型储能装置。例如，世界上最大的水体储能系统，通过将水抽到高处，将电能转化为水的重力势能进行储存。此外，全国首个重力储能装置，通过将重力块提升到高处，将电能转化为重力势能进行储存。

这是世界首个非补燃式空气储能系统。该系统通过将空气压缩到数百米深的地下洞穴，将电能转化为空气内能进行储存。此外，还可以通过电解水，将电能转化为另一种便于存储的清洁能源——氢气。

在这些巨型储能设施的加持下，曾经的风电、光电、水电等大型清洁能源基地摇身一变，成为了超级电力基地。不仅如此，人们还可以根据天气等因素预测清洁能源的发电情况，从而主动调节火电厂的发电功率，以此平衡清洁能源的波动。

保证电力的稳定供应。

不过，想要将这些清洁能源电力输送出去，我们还需要一张新型电网——一张能让电源、用电负荷和储能都随着清洁能源波动而灵活调节的电网。三峡工程是世界上规模最大的水利枢纽工程，但很少有人知道，除了这座宏伟的大坝，附近山头上那些看似不起眼的输电塔和输电线路，也创造了另一个史无前例的中国奇迹。

当他们连接起三峡与江苏、三峡与上海、三峡与广东时，这些线路成为了国家电网和南方电网的首条电网通道。随着后续不断延伸和扩展的高压、超高压线路，如今已形成了全球最大的电网网络。然而，即便是在中国最发达的省级电网中，这一成就依然令人瞩目。

江苏电网内部包含交流线路、直流线路以及多种电压等级。江苏99%的风电和67%的光伏发电分布在长江以北，而用电负荷主要集中在长江以南。因此，清洁能源持续输入电网时，需要解决电力输送的平衡问题。

为了让毫无规律的电力波动与其他发电厂的储能和用电负荷实现精准匹配，一场全面的升级已经启动。这是正在建设的全球最大的交流改直流输电工程。通过将原先的交流线路改建成输电能力更强的直流线路，输电能力可提升六倍，使江苏南北之间的电力输送更加通畅。

像这样穿越长江的电力通道在江苏已建成八条，其中包括2022年建成的白鹤滩至江苏特高压直流工程。江苏一侧的接收站尤为特别，它如同一个蓄水池，既可以将省外输送的水电调节功率后输向省内，还可以汇集苏州北部富裕的电力调配给苏州南部，实现苏州地区内的南北互济。

目前，不仅主干电网正在升级，连接用户的智慧配电网也在不断优化，电力分配变得更加智能化。

比如，借助这样一个平台，可以提前预测光伏发电站的发电情况，从而更好地保障用电高峰期的电力调度。

不仅如此，越来越多的村庄正在转变为光伏基地。随着屋顶光伏系统接入电网，不仅提升了电网的调节能力，村民们也能获得长期稳定的收益。然而，这些措施仍显不足，我们还需建设散落各地的智能微电网。

比如在这座全国最大的车网互动示范区，您的新能源汽车可以在用电高峰期反向为电网充电，缓解电网压力，就像电网的移动充电宝一样。

而在这座工业园区里，通过电力公司的规划，这里的光伏电站、储能电站、充电站、生产车间等设施，被整合成一个小型电网，实现了整个园区内的电力自产自销。

更巧妙的是，整个苏州市数百个这样的园区正在组合成一个更大的系统。除了满足各自的用电需求外，多余的电力还可以输送给电网，就像为电网配备了一个虚拟电厂一样。

为了确保这些多样化的电网高效运转，还需要一张覆盖各个角落的信息网络。这是我们的地面巡检员，这是天空巡检员，他们共同组成了一支全天候的智能巡检队伍，效率相比人工提升了60%。这是全国首个全息数字电网，利用它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。在数字化、智能化、互联网和新兴技术的支持下，江苏即便缺乏煤炭、石油和天然气，仍能灵活利用一切可用的电力资源。由此可见，为14亿人供电，我们不仅需要越来越清洁的发电厂，还需要更多创新的储能电站，以及一场电网的全面升级。

总而言之，我们需要的是一个更安全、更绿色、更经济的新型电力系统。很难想象70多年前，即便我们竭尽全力，平均每人每年也只能分到9度电，放到今天，仅够使用3天。那时我们为了让更多人用上电，历经29年，终于实现了大中城市的电力普及。

后来，为了让全国人民都能用上电，我们又用了37年时间，终于实现了每个城市、每个村庄的通电，成为世界上唯一一个全民通电的国家。如今，我们致力于让所有人更便捷、更清洁地使用电力。因此，全国范围内的电力系统升级已经启动。

根据规划，到2045年，整个中国都将完成这场能源升级。然而，这依然不够，因为只要人类文明持续发展，能源的探索之路就永远不会抵达终点。

来源: 都2025年了，为14亿人供电，还难吗？【4K】_哔哩哔哩_bilibili
作者: #星球研究所 [[星球研究所]]