如何评价中国消灭最后的无电人口，实现全国通电？

2015年底，中国创下了一个电力奇迹——

全国14亿人民完全通电，华灯从那一刻起点亮了每一个国人的夜空。

但你可曾知道，为了实现这一步，我们走过了怎样艰辛的历程吗？

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，就足以满足一个中国人一辈子（按平均寿命76岁计，人均用电量参考2018年数据）的电力需求。

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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，却依然能做到全民通电的国家。

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中国，究竟是如何做到的？

一、 70.4%

在2018年中电联的统计数据中，70.4%来自于火力发电，可谓是全国电力的大半壁江山。

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高耸的烟囱或宏伟的冷水塔，是火力发电厂最常见的特征。

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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。

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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多处大小煤矿年产的约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《2018-2019年度全国电力供需形势分析预测报告》；下图

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；

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，对电力的需求格外旺盛和强烈。

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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，用于发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。如此大量的煤炭该从何而来？

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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，它以不到全国铁路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，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。

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2008年春节期间，南方地区雨雪冰冻肆虐，大量输电、运输线路受损，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”。

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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。

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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片，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。

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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。在主要的电力负荷中心周边，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，但生产等量电力的耗煤量却比大型电厂高出30-50%。

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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、二氧化硫、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。

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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减轻煤炭运输的压力，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？

答案其实很简单，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大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。

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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，从高压到超高压，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。

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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。

二、88%

在中国，无论是水力资源的蕴藏总量，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有至关重要的地位。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。

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2018年中国水力发电量占比，制图@郑伯容/星球研究所

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，全程既不需燃料、也无废气排放，相比火力发电更加清洁。

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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。

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又或者在上游库区形成别具一格的风貌景观。

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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，几乎集中了全国超过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，西南地区独占8席。

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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，就此应运而生。

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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”，而与之配套建成的便是我国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，让葛洲坝水电站的电力得以源源不断地送往上海。

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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（世界第一大燃煤电厂）。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。千里之外的江苏、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。

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而随着云南小湾水电站开始发电，全球首个±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。

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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区拔地而起，将滚滚电力送向遥远的东部和东南部。

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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%。

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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，更以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。

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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，它向苏南地区输电的±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。

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当然，水力资源的开发并不是无限的。上游的淹没、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证，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。

三、95.7%

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。

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但风和光的利用却并不容易。在风力发电中，气流推动风机叶片持续旋转便能带动发电机产生电力。

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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，对运输和安装都是巨大的挑战。

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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。

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太阳能光热发电也同样如此。只有利用足够多的镜面，才能汇聚足够多的热量，从而产生足够多的蒸汽，推动汽轮机持续旋转。

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总而言之，无论是风能还是太阳能，若要进行大规模发电，往往需要较大的占地面积，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。

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而另一方面，正如水电在丰、枯水期的波动，风能和太阳能同样无法避免时间、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。

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。

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又或者在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。

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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部和东南沿海地区，全国风速超过7米/秒的地区绝大多数都集中于此。

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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的条带。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。

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内蒙古地区也因此成为我国最重要的风电基地之一，其2017年风力发电量达到551亿千瓦时，相当于全国风力发电量的近20%。

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而我国的太阳能资源则在西部内陆地区最为丰富，包括青藏高原西部、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。

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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。

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然而这些区域人口较少，用电需求也相对平缓。例如2015年，甘肃省发电装机容量达到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是”雪上加霜“

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于是近年来，“弃风”“弃光”等问题层出不穷，甚至到2017年整体情况已明显向好时，全国的弃风、弃光率仍为12%和6%。而在甘肃、新疆等地，弃风率甚至高达33%和29%。

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。在这种形势下，远距离、跨区域的输电工程必须再次扛起重任。

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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。第一条从新疆哈密出发，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。第二条则从甘肃酒泉出发，途经5个省份直奔湖南湘潭，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。

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