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中国能源重器,究竟有多厉害?

无所不能 2019-09-04 09:34:18


【无所不能 整理丨芸豆】先来看一组数据:


“水电、风电、核电、太阳能发电,中国装机规模世界第一。

新能源汽车生产、消费,中国位居世界第一。

可再生能源利用,中国同样世界第一。”


以上是中央电视台经济频道热播的纪录片《大国重器(第二季)》当中的数据。


煤炭、电力、石油、天然气、新能源、可再生能源正在全面重组中国的能源消费结构,一个清洁低碳、安全高效的现代能源体系正在形成。能源行业中的一个个超级装备,成为了在国家经济发展过程中造血通脉的利器。


中国是世界上最大的能源生产国和消费国,更是能源技术装备的生产国。今天,我们关注能源行业中的“利器”。



全球最薄的新能源车电池是怎样炼成的?


在辽宁中国最大的动力电池生产基地中,每天生产的电池可以满足1500辆电动汽车的需求。每辆电池的电池包,由150至300个如下的电芯组成。

 


如果将6微米的铜箔替换原先的8微米铜箔,将使得活性材料镍钴锰的能量密度提升5%,从而加大续航里程。这也是全球新能源汽车竞争的核心领域。


国际三大电池制造商,松下、LG、三星此前都在8微米铜箔上徘徊不前,最难的就是——涂布,这道工序,铜箔非常容易断裂。



中国工程师用了三年时间,专门为制造6微米铜箔研制了60米长的涂布机,黑色的活性材料被均匀地涂抹在铜箔上,一卷4000米长的铜箔,在涂布机上以每分钟80米的速度运行,任何的褶皱、翻折都会导致整卷铜箔报废。



接下来的就是绝缘膜卷绕,这是确保电池安全性的关键一步。白色的绝缘膜片和铜箔制成的正负极片完全贴合。全球第一台6微米铜箔高速卷绕机,也是中国完全自主制造。



卷绕后压制成型,安装顶盖。装配模组,加装外壳,全球第一批6微米铜箔动力电池正式下线。

在新能源领域,还有更多的利器正在被应用,比如在江苏,中国最大的海上风电场——154台风机,总装机容量482兆瓦,每年的发电量可供30万户城市家庭试用一年。




不允许丝毫差错的“特高压利器”换流变压器


新疆准东煤田,这个拥有3900亿吨储量、足够中国开采使用一百年的全球最大准装煤矿,正负1100千伏特高压直流输电工程正在建设。


从新疆到安徽,跨越三千多公里,将诞生全球第一条正负1100千伏特高压线路,堪称人类电力历史上的巅峰之作。这条特高压在建成后,每年可以满足5000万中国家庭的用电需求。

 


“特高压工程的心脏”、用于换流、变压传送电力的核心装备——换流变压器,成为该项目的核心技术。


要制造世界独一无二的重器,也必须有独一无二的制造工艺。这种高端环流变压器只有中国、德国、瑞典等少数国家能够制造。而且其中的一个技术含量最高的步骤——绕制线圈必须手工制造,并没有机器可以替代。



这些只有5.88毫米的导线需要人工精细操作,高三米的线圈有291匝,每匝39根导线,每根导线都要通过人工揻称直角弯,来进行内外层换位来确保传输稳定。光绕制这么一个就线圈需要工人们30天的时间。



更难的还在后面。换流变压器的器身外层十分脆弱,在吊装时不能受到任何的刮擦,否则会导致绝缘性能的下降甚至报废。

 


上图是班组正在进行的总装提速的演练。未来1100千伏的器身价值超千万,将比上图的器身大一倍,每一个装配动作都要精准熟练,需要全组的默契配合,器身不能磕碰,也要精准对位。


接下来是难度最高、最耗时的部分了——圆锥形套管与出线绝缘装置的空中对接。套管要装进出线装置3.5米内,同样也不允许丝毫磕碰。


 

经过三年的时间和上百次的演练,无数次测算和分析,工人们才得出了最佳对接角度。这是任何图纸上都无法标注的诀窍。任何强国必须16个小时才能完成的组装,在中国新疆已经可以实现8小时全部完成。



在总装环节前还需要电压进行测试。此时,均压环派上了用场,这是平衡电压的必备测试装备。从正负132千伏到正负1400千伏的32项检测都可完成,全部由中国自主研发。

 


就是这样一次次地重复和不断精进的研发,中国的特高压技术已经成为了国际品牌,领跑全球。


五年来,中国投入运行的特高压输电大通道已经有14条,已建工程线路总距离超过3万公里,形成了西电东送、北电南供的能源输送格局。中国特高压交流输电标准,已经被确定为国际标准。



集最高水平于一身的页岩气压裂车队


在中国的能源消费结构中,煤炭占比65%,石油18%,而天然气仅为6.5%。十三五能源规划中,将天然气消费的比重提升到10%,这目标将如何实现呢?


天然气能源中,页岩气是全球都在极力开发的清洁能源。在中国,页岩气已探明储量高达7643亿立方米,位列全球第一。但是,与美国平原地带的页岩气开采地貌相比,中国的页岩气矿藏大多集中在沟壑众多的西南山区。只有足球场大的作业空间,大型装备无法进入。


在这种情况下,页岩气压裂车队——阿波罗一号上场了。



这是全球体积最小的压裂车,也是全球第一台单机功率最大的压裂车。小身材、大马力,在这个机箱里安装了一台用于直升机的5600马力的涡轮发动机、用于游艇的高速减速箱、全球油田开采水马力最大的柱塞泵,堪称所在领域的最高水平。

 


阿波罗一号需要与22辆普通压裂车协同工作。



压裂车通过高压管道,以每分钟16立方米的流量,将携砂液打入地壳深处,压裂页岩层,把携砂液压入裂缝。大量的页岩气会从裂缝中释放,并通过特定通道采集出来。


在压裂车工作时,哪怕一微米的缝隙,都有可能导致液体刺漏和管道崩裂。压裂时需要清场,现场操作全靠井场旁边的指挥车。


指挥发出,混砂车开始供液,压裂车开泵,压力不断上升,液体排量逐渐加大,携砂液平稳注入底层深处,直到最后点火成功。这个阿波罗一号井场,页岩气日产量突破了100万立方米。



中国能源技术正全面发展,特高压核心技术换流变压器、能够移动轻便的页岩气压裂车、中国自主研发的电池材料涂布机等,这些装备成为了能源开发利器,经济发展的国之重器。


除此之外,你还能想到哪些能源利器呢?


《大国重器(第二季)》 第四集造血通脉视频链接:



 


内容整理自中央电视台经济频道热播的纪录片《大国重器(第二季)》


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