第二节 能源柱石

远离城市喧嚣的发电厂,很少被人们所熟知
从1879年,美国发明家爱迪生点亮世界上第一盏有实用价值的电灯开始,再没有一个角落能离开这种人工光源。直到今天,点亮灯泡的电力仍是人类文明史上最优质的能源之一。
电力从哪儿来,所有人都能异口同声地回答“发电厂”,但却很少有人能进一步讲出电力怎样被生产出来,又有哪些特性。想要认识核能另一种隐秘的贡献,我们还是从了解电力——这个无处不在的“陌生人”开始。
想象一下普通商品与电力的流转过程。例如,一件衣服从服装厂被制造出来,发往仓库,再到商场的橱窗里,被你选中,最后由你带走或是快递物流送到你的手中。电力同样也要经历生产、运输、销售、使用等环节。但是,两者看似相同流转过程中却潜藏着几乎不会被人注意的关键差异。衣服可以长期储存在仓库中,等到需要的时候再发货。电力却无法大规模储存,短短几毫秒就可以跨越上千公里,这决定了电力工业的所有流转环节必须在一瞬间完成,并且在供需两端保持微妙的平衡。
这就是“电力负荷的瞬时性”及“电力平衡”。电力平衡需要发电侧在各个时刻向电网提供与用电侧相匹配的电力。否则,在失去了这种平衡的电力“大商场”中,你将会看到全力生产的厂商手握大量商品,却无人问津,大量的电力被浪费掉;抑或是海量客户挥舞着钞票,却只能面对空荡荡的“货架”,厂商无法在短时间内提高电力生产能力来满足需求。也就是说,当某时刻用电侧电力需求大于发电侧电力供应能力时,就会出现停电、缺电等现象。
由于经济结构与地区发展水平不同,我国各省份每日电力负荷分布亦不尽相同,但整体而言,工作日的晚间用电负荷高峰大多出现在18:00—21:00区间。

上海工作日典型日内负荷曲线

电力需求中典型的“双峰型”日负荷曲线
而通过观察电力负荷曲线,我们不难发现,在电力需求“波浪”的“波峰”与“波谷”变化之外,总有位于底部的“水量”纹丝不动,这就是“基荷”。如果一种电源能够提供连续、可靠电力供应,就可以稳定地担当起满足“基荷”的要求。在传统电力系统中,是由煤电“老大哥”来担任这个角色。
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长久以来,煤电担当着“基荷”能源
但是,随着我国清洁低碳发展进程的不断推进,风电、太阳能的大规模接入,让传统电力系统的“平衡”开始变得复杂起来。新能源天性“活泼”,发电出力具有随机性、波动性,电力电量时空分布极度不均衡。
该如何重塑电力系统形态?
2021年,国家给出了答案:“要构建清洁低碳、安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。”

能源矛盾“三角形”
(对新型电力系统演进趋势和关系的认识,中国工程院院士郭剑波)
新型电力系统,意味着传统“基荷”的易位势在必行。以核电的稳定供应能力为基础支撑,通过与风光等可再生能源互为补充、协同发展,促进风光等间歇性能源的大比例消纳,保障电网系统安全,在清洁的新型电力系统中,核能不可替代的地位和作用将更加彰显。
除此之外,受控核聚变、小型核反应堆等能源新技术对新型电力系统演进路径将有重大甚至颠覆性的作用。因地制宜选择适宜的能源开发和利用形式,实现多能耦合与互补,方可分散能源风险、提高能源安全和效益。
因此,作为新型电力系统中“众望所归”的重要清洁基荷,核电就像是华贵殿堂之中掩藏的屋梁,以其默默无闻的担当,为新能源发展撑起发展的空间。这便是前文所言,核能的另一种隐秘贡献。
在关于未来的畅想中总是少不了核能的身影,它是跨越星海的强劲动力,是无边宇宙中的神秘能量。而在人类孜孜不倦的探索中,我们认识了核能的另一面,它高效、清洁、稳定、友善,就在你我身边。

电力,渔舟和晚霞,构成一幅美丽的生态画卷
