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但面对高电压,变压技术、绝缘技术、建设成本、运维难度等,都注定是不小的挑战。直到1954年,我国才拥有了自行设计施工的第一条220千伏高压输电线路,但这在当时落后世界大概30年之久。到如今,60多年过去,从高压到超高压,从超高压到特高压,我国的远距离输电技术突飞猛进。[7]
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目前我国最高电压等级已达到交流1000千伏和直流±1100千伏,单条线路的输电距离更是突破3000千米,这相当于乌鲁木齐到南京的直线距离,在全世界首屈一指。
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铁路和输电两张网络纵横交错,让无论是位于负荷中心,还是处在坑口和港口附近的火电厂都能共同发力,组成我国电力工业的中流砥柱。
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然而,尽管火电厂的除尘、脱硫、脱硝技术日益成熟,但化石燃料的消耗、温室气体的排放,让人们不得不继续寻找更为清洁的电力,水电便是其中之一。
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厦门附近海域的输电塔/摄影 赵孟喆
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海上输电塔的建设,有施工范围小、运输条件差、安全风险系数高等难点,同时还需兼顾海上航运需求,避让航道。
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特高压九华密集通道/摄影 丁永清·国家电网
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特高压九华密集通道位于安徽池州,承担着向华东地区输送电力的重要任务。该通道五回特高压线路和两回超高压线路并行,通道最窄处仅273米。
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正在建设的白鹤滩水电站/摄影 柴峻峰
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白鹤滩水电站位于云南巧家县和四川宁南县交界的金沙江峡谷。水电站于2021年开始蓄水,预计2022年完工,装机容量仅次于三峡水电站。
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白鹤滩水电站中正在安装的水轮机/摄影 李亚隆
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水轮机是水电站的主要设备之一,它将水流的能量转变为机械能,以驱动发电机。图中的蜗牛状结构,简称“蜗壳”,是水轮机的导水设备。
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贰 86.7%
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在我国,无论是水力资源的蕴藏总量,还是其可开发的装机容量,均稳居世界第一位。如此丰富的水能资源,如此巨大的开发潜力,使得水力发电在我国注定拥有重要地位。
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2019年,全国水力发电量占全国总发电量的17.8%,与火力发电一起供给了全国86.7%的电力。
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水力发电利用流水势能持续推动水轮机旋转,继而带动发电机产生电力,全程既不需要燃料,也不产生废气,十分清洁。2019年,全国水力发电量达13021亿千瓦时,相当于节约4亿吨标准煤[8]。此外,水电站兼具防洪、航运、供水、调水、排沙等功能,还可在上游库区形成别具一格的景观。
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在我国,水力资源分布极不均衡。西南地区高山峡谷众多,大江大河穿流其间,奔腾而下,几乎集中了全国超过60%的可开发水力资源。根据全国水利资源普查成果与现实的情况,我国规划了十三大水电基地,其中位于西南地区的水电基地便占了7席。[9]
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和火力发电不同,水电的“原料”无法进行运输。若要将电力送往负荷中心,除了依靠输电工程,别无他法。这意味着水力发电必将与远距离输电技术相伴相生。我国第一条万伏级交流输电线路、第一条110千伏和220千伏高压交流线路、第一条330千伏超高压交流线路及第一条超高压直流输电线路,因此相继诞生。
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1988年年底,著名的葛洲坝水电站建成,它是长江上的第一座大型水电站,其大坝被人们称为“万里长江第一坝”。与之配套建成的便是我国的首个超高压直流输电工程,其电压等级达到±500千伏,以1046千米的输电距离将华中和华东电网连为一体,葛洲坝水电站的电力得以源源不断地被送到上海。
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