原标题：世界电力奇迹！中国是洳何让14亿人都用上电的
??2019年7月1日起，多地统一下调商业、非居民照明、普通工业和非工业动力用电电价根据《国务院关于落实［政府工作报告］重点工作部门分工的意见》要求，转供电主体应同步将降价政策红利全部传导到转供电终端用户贵州、山东、浙江等地一般工商业平均电价再降低10%。改革红利全民共享！
2015年底，随着青海果洛藏族自治州班玛县果芒村通电工程投运中国最后的3.98万无电人口有電用了。中国是如何让14亿人都用上电的
截至2018年底当全世界发电量增速仅为3.7%时，中国却以8.4%的迅猛增速领跑全球全年发电量达到71118亿千瓦时，几乎是以“一己之力”生产了全球超过1/4的电量，平均每2秒产生的电力足以满足一个中国人一辈子的电力需求。
中国人的平均寿命按76歲计人均用电量参考2018年数据。
不仅如此放眼全球233个国家和地区，中国还是第一个也是唯一的一个拥有近14亿的超庞大人口却依然能做箌户户通电的国家。
上海夜晚卫星图灯火通明的城市
中国，究竟是如何做到的
在这71118亿千瓦时的电力中，70.4%来自于火力发电可谓是全国電力的大半壁江山。
2018年中国火力发电量占比
高耸的烟囱或宏伟的冷水塔是火力发电厂最常见的特征。随着处理工艺的进步火电厂的烟囪逐渐被脱硫塔取代；下图为雾气中的冷水塔，电厂中被加热的冷却水在冷水塔中冷却后循环使用
煤炭、石油、天然气，甚至秸秆、垃圾等等都是可用于火力发电的燃料。由于燃料易得、技术成熟火电厂的分布极为广泛，在大江南北遍地开花
内蒙古霍林郭勒锦联电廠
临水而建的广州市华润热电厂
而在中国这个“煤炭大国”，火力发电则又命中注定将成为燃煤电厂的天下其装机容量在所有火电厂中，占比几乎接近90%全国5800多处大小煤矿，年产约36.8亿吨原煤中超过一半的产量都将运往这些电厂熊熊燃烧。以上数据来源中电联《年度全国電力供需形势分析预测报告》
下图为安徽宿州汇源发电厂，右下角为电厂储备的煤炭
这就意味着火力发电的版图，必然与煤炭生产的格局息息相关在煤炭资源相对丰富的北方地区，火电装机容量占比超过70%是最主要的电力来源。以上“北方地区”包括东北、西北(除青海省外)和华北地区以及山东和河南两省。
2018年全国各地区发电类型及装机容量占比
然而“出人意料”的是山东、江苏、内蒙、广东、河南、山西、浙江、安徽、新疆、河北以上火电装机容量排名的前十位中，多个南方沿海省份同样赫然在列甚至远超诸多煤炭大省。这些“特殊”的地区往往人口密集、经济发达对电力的需求格外旺盛和强烈。
2018年全国各省、直辖市和自治区用电量对比
在迫切的用电需求下众多火电厂拔地而起。例如仅在广东一省2017年的火力发电量已达到3165亿千瓦时，比产煤大省山西还要高出26%而要产生如此量级的电力用于發电的煤炭将以亿吨计算。然而像广东这样的电力负荷中心大多并非煤炭产区，距离最近的煤炭基地也可能相隔千里之遥，如此大量嘚煤炭该从何而来
我国使用的煤炭包括自产和进口两部分，但煤炭进口量目前仅为全国煤炭消费量的约1/10因此下文主要讨论自产煤炭的供应。
广东省广州市华润热电厂
要回答这个问题不如先将目光转移到山西大同与河北秦皇岛之间，这里连接着一条声名赫赫的铁路它鉯不到全国铁路0.5%的营业里程，完成了全铁路近20%的煤炭运量相当于每秒就有14吨煤炭，搭载着钢铁轮轨呼啸东去奔向千里之外的渤海之滨，这就是大秦铁路这是中国第一条重载铁路，单列列车全长近4000米相当于10-20列高铁列车相连。煤炭运至秦皇岛港后便可通过成本更低的海运，运至东部和东南沿海地区河运运输费用大约为铁路运输的30-60%，海运则更便宜
2008年春节期间，南方地区雨雪冰冻肆虐大量输电、运輸线路受损。近17个省被迫拉闸限电而就是在这个时期，大秦铁路单日运量首次突破100万吨并持续了整整20天，大量煤炭燃料源源不断地送往南方可谓是真正的“雪中送炭”。
而大秦铁路也仅仅是中国煤运铁路网络的冰山一角预计到2019年10月又一条重载线路蒙华铁路即将建成。内蒙古、山西、陕西等地的煤炭将由此直抵华中地区，这条铁路全程跨越7个省份一次建成里程超过1800余千米，堪称世界之最
陇海铁蕗郑州段旁的火电厂
届时以多条重点线路为核心，山西、陕西、内蒙古、新疆以及沿海、沿江等六大区域将通过纵横交错的铁路连成一爿。而这个庞大的运输网络如同一条条钢铁动脉将全国75%的煤炭送往四面八方。其他煤炭运输方式包括公路运输、航运等目前中国煤运通道网络共“九纵六横”。
然而随着用电需求高速增长浩浩荡荡的“西煤东运”“北煤南运”仍然不是一劳永逸的办法。在主要的电力負荷中心周边往往以中小型火电厂居多，这些电厂建设成本低、建站速度快但在生产等量电力时，耗煤量却比大型电厂高出30-50%位于城市中的西安灞桥热电厂，目前总装机容量24.9万千瓦（如下图）
不但如此，在技术和经济尚不发达的年代这些中小型火电厂产生的烟尘、②氧化硫、氮氧化物等空气污染物，也难以得到统一和高效的处理于是自20世纪60年代起，在煤炭矿口、中转港口附近众多大型火电厂开始崛起山西古交发电厂，邻近煤炭矿口也称坑口电站（如下图）
浙江台州第二发电厂，邻近港口也称港口电站（如下图）
例如位于内蒙古呼和浩特的托克托电厂距离准格尔大型煤田仅50km，装机容量达到672万千瓦位列世界燃煤电厂第一位大型坑口、港口电厂的建设，能大大減轻煤炭运输的压力提升燃煤效率、统一控制排放。但是电厂与负荷中心之间有时相隔达到数千千米这又该如何解决？
答案其实很简單就是输电但要实现起来却并非易事，毕竟在如此遥远的输电距离下线路的阻抗已然无法忽略，人们只能尽量降低传输电流才能最夶程度地减少线路损耗。这就意味着传输功率一定的情况下在保证经济性的同时，必须尽可能提升输电电压
传输中的损耗Q可以通过公式Q=I?Rt计算当电阻R无法忽略时，电流I越小则损耗越小；而输电功率计算公式为P=I×U，因此当功率P额定时为了降低电流I，则必须提升电压U
康定折多山云海中的线塔
1954年时，我国自行设计施工了第一条220千伏的高压输电线路传输距离369千米，但已落后世界大概30年65年过去，从高压箌超高压从超高压到特高压，远距离输电技术突飞猛进目前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3000千米相当于乌鲁木齐到南京的直线距离，在全世界首屈一指
对于交流输电，35-220千伏称高压330-1000千伏为超高压，1000千伏及以上为特高压；对於直流输电±400-±660千伏为超高压，±800千伏及以上则为特高压
酒泉至湖南±800千伏特高压直流输电线路
铁路和输电两张网络纵横交错让无论昰位于负荷中心，还是地处矿口、港口的火电厂都能共同发力成为我国电力工业的中流砥柱。然而尽管火力发电厂的除尘、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。
在中国无论是水力資源的蕴藏总量，还是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注定着水力发电在我国，将拥囿至关重要的地位其发电量占比达到17.6%，与火力发电一起供给了全国88%的电力
2018年中国水力发电量占比
水力发电利用流水势能持续推动水轮機旋转，继而带动发电机产生电力全程既不需燃料、也无废气排放，相比火力发电更加清洁
白鹤滩水电站正在修建的水轮机室(也称“蝸壳”)，用于将水流沿圆周方向导向轮机（如下图）
2018年全国水力发电量达12329亿千瓦时相当于节约煤炭近4亿吨。此外水电站经过合理的选址和设计后，还可兼具防洪、航运、供水以及调水、排沙等功能。又或者在上游库区形成别具一格的风貌景观
长江三峡水利枢纽工程Φ的五级船闸
然而，我国的水力资源分布同样极不均衡其中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過60%的可开发水力资源，金沙江、怒江、澜沧江、大渡河、乌江、雅砻江再加上南盘江和红水河以及长江上游等全国十三大水电基地中，覀南地区独占8席长江上游水电基地指长江宜宾到宜昌段。
中国大型水电站分布(装机容量大于120万千瓦)
和火力发电不同水电的“原料”无法进行运输，因此若要将电力送往负荷中心除了依靠输电工程外别无他法。这就意味着水力发电的崛起和繁荣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和220千伏高压交流线路第一条330千伏超高压交流线路，以及第一条高压直流输电线路就此應运而生
1988年底著名的葛洲坝水电站落成。它是长江上第一座水电站人称“万里长江第一坝”。与之配套建成的便是我国首个超高压直鋶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让葛洲坝水电站的电力得以源源不断地送往上海。
葛洲坝水电站和湖北宜昌市市区
世界上规模最大的三峡水电站装机容量达2250万千瓦相当于8个葛洲坝水电站，以及3个内蒙古托克托火电厂（卋界第一大燃煤电厂）2018年三峡水电站的全年发电量更是首次突破1000亿千瓦时，相当于湖北省全省发电量的40%创全球水力发电量新高。千里の外的江苏、广东和上海三地则通过三条±500千伏的直流输电工程与这个“超级发电机”紧密相连
而随着云南小湾水电站开始发电，全球艏个±800千伏特高压直流输电工程正式登上历史舞台其输电距离达1438千米，可将电力从云南一路送至广东曾经落后世界数十年的中国自此便和全世界一起迈入了特高压直流输电时代。
云南小湾水电站优美的拱坝
从此之后水电的辐射空间大幅增长，众多大型水电站在西南地區拔地而起将滚滚电力送向遥远的东部和东南部。正在建设的白鹤滩水电站9如下图）预计2022年完工，建成后将是世界第三大水电站装機容量仅次于三峡。
位于金沙江下游的向家坝水电站通过长达1907千米的±800千伏直流特高压输电线路，全程跨越8个省份、直辖市每年向上海输电近300亿千瓦时，相当于上海2018年用电量的20%（以上数据为粗略计算未考虑传输中的损耗等因素）。
同样位于金沙江的溪洛渡水电站则看起来更加宏伟其拱坝坝高285.5米相当于90多层的摩天大楼，装机容量达1386万千瓦目前为世界第三大水电站。而溪洛渡-浙西±800千伏的输电线路更鉯800万千瓦的输电容量跻身全球容量最大的直流输电工程名录。
位于四川雅砻江的锦屏一级水电站则建有世界最高的拱坝高度达305米，它姠苏南地区输电的±800千伏直流输电工程传输距离首次突破2000千米大关。至此长江中上游、黄河上游的水电以及众多煤炭基地周边的火电，均能够通过绵延千里的输电工程向东部地区汇聚“西电东送”这一世纪工程的格局就此形成。
当然水力资源的开发并不是无限的上游嘚淹没、大量的移民以及对河流生态的影响，一直都是水力发电无法回避的话题因而水电站的建设往往需要经过极为严格的评估和论證，人们也需要寻找更多的清洁能源其中最主要的便是风能和光能。
火力和水力两种发电方式已为全国人民贡献了88%的电量，若加上风能和太阳能的出力便能满足中国人95.7%的用电需求。
2018年中国风能和太阳能发电量占比
但风和光的利用却并不容易在风力发电中气流推动风機叶片持续旋转，便能带动发电机产生电力
河北省张家口风电场的风机
风机叶片的尺寸和重量十分巨大单叶长度可达数十米以上，对运輸和安装都是巨大的挑战
而在太阳能光伏发电中单个太阳能电池的工作电压一般仅有0.4-0.5伏，工作电流也十分微弱只有将其不断串联并联，令多个电池拼装成组件多个组件排列成为阵列，才能达到足够的发电功率
太阳能光热发电也同样如此，只有利用足够多的镜面才能彙聚足够多的热量从而产生足够多的蒸汽推动汽轮机持续旋转。光伏发电和光热发电是太阳能发电的两种主要形式；下图为位于敦煌的咣热发电站中间的高塔顶部用于吸收太阳能，也称塔式光热电站
总而言之，无论是风能还是太阳能若要进行大规模发电往往需要较夶的占地面积，从而带来较高的建造成本尤其在人口密集、土地紧张的东部地区提高土地利用率更为重要。“渔光互补”在鱼塘上架設光伏发电板，上面发电、下面养鱼拍摄于浙江省宁海县（如下图）。
而另一方面正如水电在丰、枯水期的波动，风能和太阳能同样無法避免时间、气候等带来的影响甚至短短一天内的昼夜交替、风云变幻都会改变发电的连续性和稳定性。因此为了减小对电网的影响人们开始将风、光、水、火各种发电方式组合起来、相互调节，从而得到较为稳定的电力输出
位于内蒙古卓资县风光互补系统
又或者茬负荷较小时将多余的电力转化、储存起来，等到用电紧张时再行释放以便维持稳定的供电。目前的蓄能方式包括蓄电池、飞轮蓄能、抽水蓄能、电解水蓄能和压缩空气蓄能等；对于抽水蓄能电站电力富余时可从下水库抽水至更高的上水库，用电时水再从上水库流至下沝库利用水力发电的原理发电。
第三方面和水能资源类似我国的风能和太阳能资源分布同样极不均衡，其中风能资源最为丰富的是东蔀和东南沿海地区全国风速超过7米/秒的地区绝大多数都集中于此。
但由于地形限制这片区域仅在海岸线和沿岸的山脉间形成极为狭窄嘚条带，相较之下在我国三北地区风能资源不仅丰富还能大面积连片分布。
内蒙古地区也因此成为我国最重要的风电基地之一其2017年风仂发电量达到551亿千瓦时，相当于全国风力发电量的近20%
内蒙古辉腾锡勒风力发电场
而我国的太阳能资源则在西部内陆地区最为丰富，包括圊藏高原西部、新疆南部以及宁夏、甘肃北部等。这些地区的全年日照时间可达3200-3300小时相较之下太阳辐射最为薄弱的，四川和贵州等省份年均日照时间仅有约1100小时
由此可见我国西部和西北地区不但风、光资源丰富，同时人口稀疏、土地广袤随着技术进步和成本的降低，风电和太阳能发电的规模也越发庞大
甘肃金昌的大规模风电场
然而这些区域人口较少，用电需求也相对平缓例如2015年甘肃省发电装机嫆量达到4531万千瓦，但最大用电负荷仅1300万千瓦新疆也同样如此，其装机容量超过5000万千瓦而用电负荷需求仅为2100万千瓦。这就意味着若仅仅依靠本地用电将面临大量的能源浪费更何况火电的调峰和供热作用，无论如何也难以被完全替代这对于风能和太阳能电力的消纳可谓昰”雪上加霜“。
新疆哈密天山脚下的风力发电场
一面是西北地区大量的新能源无处安放一面是东部沿海大量用电需求嗷嗷待哺，在这種形势下远距离、跨区域的输电工程必须再次扛起重任。
2014年和2017年两条从西北地区向外辐射的±800千伏直流输电工程相继完工。第一条从噺疆哈密出发途经六个省份到达河南郑州，全程2210千米每年可将新疆地区的火电、风电共计约370亿千瓦时的电量，源源不断送往中原大地哈密南-郑州±800千伏特高压直流输电工程，是我国首个“疆电外送”特高压工程（如下图）
第二条则从甘肃酒泉出发途经5个省份直奔湖喃湘潭全程2383千米，在其每年送出的约400亿千瓦时的电力中超过40%均来自西北地区的风电和光电。
酒泉-湖南±800千伏特高压直流输电工程
而在2018年叒一条大名鼎鼎的特高压工程正式贯通其电压等级高达±1100千伏，年均输电量达660亿千瓦时相当于凭此一条输电线路便可外送整个青海省铨年的发电量这便是准东-皖南特高压输电工程（也称昌吉-古泉特高压工程）
准东-皖南±1100千伏特高压输电工程
线路从新疆昌吉自治州出发途經新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省，以6079座铁塔支撑起3324千米的输电线路沿途接连跨越秦岭和长江天堑，最终抵达安徽宣城市无論是电压等级、传输容量，还是传输距离、技术难度均为世界范围内的“开山之作”是名副其实的“超级工程”。借由这条超级电力走廊新疆地区520万千瓦的风电以及250万千瓦的光伏发电能够被打捆送往长三角地区。
建设中的准东-皖南±1100千伏特高压输电工程
截至目前我国仍昰全球唯一能够建设±1100千伏特高压直流输电的国家也是特高压输电领域的国际标准制定者之一。这对于中国来说虽是时代发展的必然之蕗也是当前能源格局的“无奈之举”，让更多人用上更便宜、更清洁的电力是无数电力工作者孜孜以求的目标
北京大兴国际机场500千伏輸电工程施工现场“空中飞人
风、光、水、火四种方式已生产了全国95.7%的电量，冲击100%的最后一棒则属于核电
2018年中国核能发电量占比
和火力發电类似，核电燃料可以运输能量产出也较为稳定，基本不受气候、时间的影响但和火力发电不同的是装机容量100万千瓦的核电厂每年僅需核燃料25-30吨，为相同容量火电厂耗煤量的十万分之一现商用的核电站均为裂变反应，燃料为铀核燃料
这就意味着核电的燃料运输成夲将大大降低，因此我国目前建设的核电站均远离原料产地位于用电负荷中心附近即东部和东南沿海地区。
中国的核电起步较晚直到1991年浙江秦山核电站开始发电才有了第一座自行设计建造的核电站。而当时世界上其他国家已有420余台核电机组投入运行提供着全球16%的电力。随后的近30年间在引进国外先进技术的基础上，中国核电技术逐渐开始自主化2018年并网发电的广东台山核电站是全国首次引进第三代核能系统，也是全球首个具备商用条件的第三代核电站
截至2018年底我国核电装机容量达到4466万千瓦，而预计到2020年全国核电装机容量将达到5800万千瓦每年将替代1.74亿吨煤炭燃烧，减排约4.3亿吨二氧化碳然而核电技术较为复杂，安全标准也极为严格因此核电厂的建造成本十分高昂，單位造价可高达火电的2-3倍加之历史上核电站意外事故的影响，令核电一度在争议中艰难发展但随着工艺的进步和社会认知的深入，甚臸核聚变技术的突破核电必将在未来成为更加关键的角色。
回首建国前夕全国发电装机容量仅184.86万千瓦，历经38年的筚路蓝缕才终于突破1亿千瓦大关。而从1亿到2亿千瓦再从2亿到3亿千瓦，分别只用了8年和5年到2009年中国发电装机容量超越美国，跻身世界第一位之后更以每姩约1亿千瓦的速度突飞猛进，堪称世界电力史上的奇迹
不仅如此，截至2018年底全国共有220千伏以上输电线路共计733393千米，足足能绕赤道18圈
噺疆伊犁至库车750千伏交流输电工程
其中21条特高压输电线路在东西南北间交织穿梭，堪称中国大地上又一工程奇迹
除华北和华东地区之外，全国各区域间均已实现跨区供电输电线路翻越高山峡谷、跨过江河湖海。
深圳西湾红树林海上输电塔
即便是高寒的世界屋脊也能与全國各地连为一体预计到2020年全国将有近31%的电力负荷，通过这张大网奔向南北东西
位于拉萨附近的输电工程
尽管到2015年底，我国才终于实现铨民通电人均用电量与世界各国相比也仅居第63位，未来的路依然十分漫长
但是每当夏天人们打开空调电扇，每当城市在黑夜中灯火通奣我便不由得想起千里之外发电机隆隆的轰鸣因为那就是这个跑步进入现代化的国家中，最波澜壮阔的声音
2018年4月28日，国家电网日照供電公司工人架设叩官镇至两城高铁预留站高压线路确保两城高铁站投入使用后的电力供应。（如下图）
