全球能源新格局，中国如何突围？

21世纪初人类正面临的两大危机：

一是人为因素导致的气候变化，包括最近的地球两极地区气候反常。

二是传统化石能源的枯竭，而这些能源是属于不可再生资源，并且咱们国家的“缺油少气”是公认的事实。

那么在后化石能源时代，咱们应该如何应对呢？

今天小鲸就来跟大家聊聊这个话题。

页岩气开采

我会从三个方面来分析：页岩气开采、光伏发电和特高压技术。

首先来说说页岩气开采。

页岩气是啥？它跟咱们日常用的天然气有啥区别呢？

从专业上讲，咱们把天然气称为常规天然气，而页岩气称为非常规天然气，它们的主要区别在于存储方式和开采难度上面。

常规天然气是以游离状态存储在岩石的孔隙中，聚集程度较高，就类似存储在仓库中的粮食。而页岩气的存在形式主要以吸附气和游离气为主，聚集程度相对低，就类似于散落在田间的粮食。

而在开采难度上面呢，常规天然气开采中，钻机垂直钻至储气层，就可以将天然气开采出来，难度较小。而页岩气开采需要钻水平井，并进行水力压裂，难度较大。

具体难度有多大？

咱们平常的天然气开采，类似你喝椰子汁。你把这个吸管插到椰子里的时候，直接吸就可以把椰汁吸出来了。

而页岩气开采呢，就比如说，现在把椰子换成菠萝，你还能很容易吸出来吗？

页岩气关键技术

我们来看看页岩气开采的关键技术。

一个是水平井技术，它也叫智能旋转导向技术。

通俗的说它可以随时根据地层密度、电阻率等参数，在页岩气最适合开采的那一层自动实现上下左右调整钻井角度、方向以打水平井。这个技术此前一直被国外公司所垄断，而现在咱们自己就能生产了。

另外一个就是水平井分段压裂技术。

通俗的说就是把水平井每隔一段距离，分段用高压对水平井管道进行压裂，使水平井周围的页岩石形成一系列网状裂缝。页岩气通过这些网状裂缝流经水平井，并通过垂直井，最终被采集到地面。

这就好比是修了一条高速公路，网状部分就相当于是修了一个县道，然后再修无数的村村通，让这些村村通的页岩气，先到县道，再到高速公路来。

核心技术说完了，接下来就是咱们的自主研发的开采设备。

国外开采的页岩气主要分布在平原地区，地形平坦，人烟稀少，而咱们的主要分布在丘陵、山地地区，如果完全照搬国外技术，不仅很难落地，而且成本很高。

所以呢，咱们的工程师们经过十多年的攻关研发，制造了一系列国产化页岩气开采设备，使开采成本大幅降低。

光伏发电

页岩气的开采毕竟还是属于传统化石能源，在新能源中，我国在光伏发电方面也做了很大的布局。

光伏发电就是一种利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。

太阳能电池经过串联后，并进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

同时太阳能光伏发电系统有两种，一种是集中式，例如大型西北地面光伏发电系统。还有一种是分布式，例如企业厂房屋顶、居民屋的顶光伏发电系统。

从技术水平看，咱们的光伏产业化技术处于全球领先水平，天合，隆基，晶科，汉能等领军企业多次在光伏组件效率上打破世界纪录，各种高效电池技术均已在我国实现规模化生产，制造装备的国产化率超过95%。

截止到2019年底，中国光伏累计装机量达到205GW（吉瓦），占到全国电力装机的10.2%，发电量达到 2240亿 千瓦时，占全国总发电量的3.1%，在我国能源转型的道路上迈出了坚实的一步。

我国在大西北以及北部地区，风电和光伏发电的资源极为丰富，但是用电大户却在中国东南部。

按照传统的电能传输方案，会有大量能源在长距离传输过程中被白白浪费掉，还不如在发电当地使用，但是中国西北地区，用电需求量又不大，就造成了“弃电”现象，也还是被浪费了。

那么如何有效运输这些能源？

特高压输电技术

这个问题已经被咱们成功攻克了，那就是特高压输电技术。

特高压，顾名思义，就是特别高的电压。

有多高呢？

咱们的输电电压一般分为高压、超高压和特高压。国际上，高压通常指35到220千伏的电压，超高压则指330千伏及以上、1000千伏以下的电压，而特高压则是交流1000千伏、直流800千伏及以上的电压。

可能大部分人对于这些数字完全没有概念，那我就举个栗子来说说。

假设你为了喝牛奶，从内蒙古拉了一根管子到上海，内蒙古那边倒了一杯鲜奶，你在上海这边吸，最终可能一滴都喝不到。原因很简单，传输过程中挥发了，损耗了，输电线路也是类似的情况。

那么如何减少这个损耗呢，就是修建特高压线路。

由于损耗和电压平方成反比，修建了特高压线路之后，在同等距离下，如果是500千伏，损耗在5%，800千伏电压的损耗在2%。

少喝3%的奶茶，你可能觉得无所谓，但是，如果要喝一亿杯，光损耗的奶茶就有300万杯。考虑到特高压线路传输的电量都是百亿级别，所以节省的电量还是相当可观的。

用一句话解释就是：电压越高，传输的效率就越高，传输的损耗就越少。

直流电特高压

说完了特高压的优势，我们再回过头来看看特高压的定义。前面说到特高压是指交流1000千伏，直流800千伏及以上的电压。

细心的粉丝是不是发现了什么？

咱们日常的电力系统都是交流电啊？怎么又出现直流电呢？

从尼古拉特斯拉时代以后，交流电可以轻易地被上升到几千伏，传输十几公里根本不是问题，所以它也自然取代了直流电。

而现在咱们就可以用交流电先把电压升高，再用整流器把交流变成直流，这不就可以远距离的直流输电了嘛。

那么直流电到底有啥好呢？

首先！便宜！

我们都知道，交流电一共有三相，那么传输就要有三根线，但是直流不用啊~！直流就正极、负极。那么一下子就少了一根线。

而且，直流的电线也可以做的比交流更细，拉上好几千公里，可以省不少钱呢。

另外，直流输电的效率也更高，为啥特高压直流的标准是800千伏，而交流要1000千伏呢？因为800千伏的直流电就可以完成1000千伏的交流电的输电任务，这又降低了成本。

所以你看，在能源的传输方面，电力要远胜于传统化石能源。因此人们就想方设法把各种能源转化成电能。比如火力发电、水力发电、风力发电、光伏发电、核能发电、潮汐发电等等。

目前全球只有咱们掌握1000千伏交流电传输技术，使用这种技术最远输电距离可超过5000公里，并且每千公里输电损耗降至约1.5%。

现在发电厂一般都是建立在用电区域，也就是中国的东南部经济发达区域。而中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，从而形成了“北煤南运”和“西煤东调”的基本格局。

大量煤炭自北向南、由西到东长距离运输，给煤炭生产和运输造成很大压力。如果把发电厂建立在煤炭资源区域，同时利用特高压技术输电，就节省了大量煤炭运输成本。

据国家电网发言人估算，2020年特高压输电仅节约火电燃煤成本这一项，节约成本将在 1400亿 元以上。并且1000千伏特高压交流输电线路，输送功率约为500千伏线路的4至5倍。

在输送相同功率的情况下，损耗只有500千伏线路的25%至40%，并且还可节省60%的土地资源。这里面就包括了沿路线杆建设成本和环境影响等等。

另外呢，要使用特高压直流输电技术，还离不开一些关键设备。具体包括：换流阀、换流变压器、平波电抗器、直流滤波器和避雷器。其中在换流阀和换流变压器上，中国的制造技术国际领先。

最后小鲸想说：

能源是人类生存和文明发展的重要基础，未来的世界能源格局，将会是清洁能源的天下。随着中美贸易的冲突加剧，美国对中国的技术封锁加紧，能源安全将是我们的核心保障。

目前咱们已经全面掌握了页岩气开采、光伏发电和特高压核心技术，大幅提升了咱们在国际电工领域的影响力和话语权。

特高压方面，咱们共完成180项关键技术课题研究，形成429项专利，建立了包含7大类79项标准的特高压交流输电标准体系。并且咱们的特高压交流输电标准电压已被推荐为国际标准电压。

如今咱们的特高压技术也走出国门，已成为继高铁、核电之后中国在世界范围内的第三张高科技名片。

这让咱们能够完全有底气地喊出“中国标准就是世界标准”。