本文转载自：蒋校长（ID:jiangxiaozhang666）
撰文：风博士
人类的工业革命归根结底在于能源的革命。
第一次工业革命烧煤，解决了机器代替人力的问题。之后人类又进行了第二次工业革命，以电气化代替蒸汽动力。
在第二次工业革命中，电力被广泛运用。电是个极好的东西，它的转换效率高达90%，远远超过任何热机30%左右的热效率。
我们以汽车为例子，传统汽油发动机能源转换效率最高也就是35%（未计算机械损耗），而且还是比较贵的那种增压车型，但是电动汽车可以轻松达到90%。
这就意味着，如果以电作为能源，一单位石油能让电动车跑出50公里，而提炼成汽油塞进油箱只能跑15公里。
▲日本HNK电视台制作的对比图
既然这样，为什么人类之前以及当下主流的交通工具不是电动车而是汽油车呢？原因很简单，电能难以储存，相关的技术一直停留在非常原始的状态。
所以第二次工业革命留下了一个非常大的遗憾，人类并没有因此进入全电社会。
如果将人类的第四次能源革命假定为可控核聚变，那么第三次能源革命就是近年来兴起的新能源革命，他的目标就是用电代替石油，实现全电社会。以此带来整个社会能源利用效率的提高，并为将来可控核聚变接入电网提供一个完美的平台。
可以说，谁率先实现新能源革命，谁就站在了未来的制高点上。
01.
早在20世纪80年代，美国就开始寻求新能源，光是新能源公司就注册了484家，各种新能源方案层出不穷。有烧木炭的，有培育海藻产生甲烷的，有粮食酿酒提炼乙醇的，五花八门。
2009年，当世界新能源革命进行的如火如荼的时候，奥巴马政府的能源部长朱棣文就在美国《新闻周刊》上发表了题为《放弃石油》的署名文章。
朱棣文谈到四个延伸研究方向，最重要的那个叫“智能电网”。
电是很难储存的，所以电就是一个需求决定供给的产品，我家一天烧一度电，风力发电站发了两度，那对不起，其中一度电就要浪费掉。反之，就是没电可用。
电网越小，用电波动导致的供需矛盾就越突出。很多第三世界国家看起来电力供需平衡，实际上白天用电多晚上用电少，白天停电晚上弃电，有跟没有一个样。
所以美国人就提出一个“智能电网”（Smart Grid），要把东西部和南部的电网都连接起来，形成新时代的能源高速公路。有了足够大的电网，很多垃圾电就可以很方便地被利用起来，比如时有时无的风力发电，晚上不动弹的太阳能发电。
▲统一三大电网一直是美国的梦想
这里解释一下美国电网“三足鼎立”的原因。美国西部靠落基山脉，以水电为主；东部天然气、煤炭资源丰富，所以以火电为主；南部德州本就是独立王国，页岩气资源丰富，自己搞了一个独立小电网。
一个国家三个电网，合在一块当然是最好的。但在整合全国电网的过程中，美国却碰上了重大难题。
这个重大难题倒不是制度问题造成的，而是在技术上做不到。
02.
美国是世界上面积第四大的国家，要在这么广袤的土地上打造“智慧电网”，远距离输电技术是绕不开的一道坎。
根据物理学常识，输电距离越远，电线电阻越大，损耗也就越大。相应地，提高输电电压就成为唯一的解决办法，这门技术叫特高压。
▲1150千伏特高压输电塔
特高压，光听名字就知道他是干什么的，不过大多数人并没有直观的感受。
特高，有多高？
闪电是我们已知的最强烈的自然放电现象，闪电的电压大约是1亿伏特的量级，最高不超过10亿伏特，特高压大约是他的百分之一。但仅仅是这百分之一，就让人类焦头烂额。
因为在闪电这样高的电压之下，我们熟知的绝大多数绝缘体都变成了导体。
空气，是绝缘体，但在闪电面前，原本绝缘的空气也会变成导体。
▲特高压短路接地测试
所以， 研发特高压必然面临变压器绝缘的难题，日常可见的橡胶手套在8000伏电压下变成导体，即便是绝缘性能最好的陶瓷也只能耐压5万伏。而特高压的标准是直流800千伏，交流1150千伏。
怎么办？美国人还真的给出了答案。
那就是采用一种特殊陶瓷，强化绝缘性能。可是当设计稿做出来以后，美国人傻眼了，这个陶瓷制作的特高压变压器，重量高达7000吨以上。
人类有什么办法能把这么一个7000吨的庞然大物轻易地运送到内陆的沙漠里呢？再说了变压器又不止一个，一条线路可能有几十个，怎么送？沿着这条输电线挖一条运河么？
所以美国人很快就放弃了，虽然美国电网技术古老，损耗严重，还互相不通。但超高压都用了这么多年了，凑合着过吧。
03.
美国人可以凑合，但中国人不能。
美国电网虽然三分天下，可好歹自然资源丰富，各个区域发电相对容易。
而中国国土面积25%的沿海地区产出了40%的GDP，但所能提供的能源仅占0.4%。如果不能解决特高压难题，西电东送工程就是一个巨大的耗能工程，光输电途中的损耗就要超过15%。
2020年全社会用电量75110亿千瓦时，所需电量越大损耗就越大，但这么高的损耗是不可容忍的。
可面对十几条规划线路，一千多个变压器，中国人要怎么办呢？
答案是用纸。
用纸并非美国人想不到，只是中国某些基础科学领域超过了美国而已。以绝缘纸为主要绝缘材料制成的变压器，重量从7000吨锐减至500吨。
听起来非常成功，实际上并非如此。500吨是什么概念？
最牛的超载大货车也不过一百五十吨，现在要运送三台“超载王”，而且不能拆分，不能受撞击变形，甚至里边不允许进一粒灰尘，仅基础设施一项就足够大多数国家头疼的。
▲要运的就是这个方盒子
要运送这个重型装备，需要特制的运输车：
这玩意儿由万山特车提供，这是一家专门提供重型运载车的国内公司，这种特殊载重车有256个轮子，长达85米，简直就是“陆地巡洋舰”。大家可以想像一下，这么大的车子，在盘山路上怎么转弯？
▲特高压变压器从拓宽弯道通过
为了让这艘“陆地巡洋舰”畅通无阻，特高压变压器在关键路段都会有警车开路，所有途经的线路都必须预先计算承重能力，每一个弯道都必须精确计算其半径。如果认为无法通过，该拓宽的拓宽，该加固的加固。必要时，相关路段要封路保证单向通行。
▲单向通行的特高压运输车
在大多数国家，就算造出了特高压变压器，也没办法通行载重几百吨的运输车，因为这么大的运输车不可能在土石路面通行，对桥梁载重能力的要求也特别变态，转运时还得随时调用500吨级特种吊机。
▲这种吊机是固定式的
有报道认为，中国为巴基斯坦修建的直流输电项目之所以选择660千伏直流输电而不是特高压，原因之一就在于巴基斯坦的基础设施无法保证特高压设备的部署。
截至目前，全国建成特高压输电线路已达23条，基本实现西电东送的目标。
在特高压的加持下，“智能电网”这个美国人吹的牛才有了实现的可能。
04.
新能源革命的核心要义并非是用绿色能源替代化石能源，而是用电能替代化石能。
我国所有石油产品中，燃料油占80%，即大部分进口石油的最终用途是车辆燃油。要解决石油依赖，新能源汽车替代燃油车仅仅是表象，全国一盘棋的超级电网才是强化西部能源开发的决定性技术。
想像一下，以往需要卡车运输的发电煤炭，如果以特高压电网输送，损耗还不到4.3%，远小于铁路、公路运输消耗的石油。一些原本无法被利用的能源，现在也可以并网发电。
我国最大的能源省份是山西，这种说法其实不严谨，因为山西的煤炭可以运输，所以他才是最大的能源省份。但如果拼发电资源，山西不一定比新疆强。
新疆占我国国土面积六分之一，除了种棉花和番茄的耕地，到处是戈壁滩，这些地方都有成为光热电站或者风力电站的潜力。
显然，这种资源是不可能用道路运输的，但是特高压普及之后，能源格局发生了根本性的变化。原本在小范围电网中被认为是“调峰杀手”的风能发电（随机性太强），在足够大的电网中就不是什么缺点。
新疆人民进入电力公司，就可以获得一笔稳定的收入，分享东部经济发展的红利，带动整个地区的经济发展。这样的电力输出无需卡车运煤，仅此一项就可以节约29%的石油消耗，可以从根本上改善我国的能源困局。
其实，美国人这些年又是搞页岩油又是轰炸中东，本质也不过是为了能源安全。
新能源革命从根本上解决石油问题，美国人想了几十年，吹了几十年，至今还是原地踏步。
而中国人却真正脚踏实地的做了出来，这个牛是美国人吹出来的，却被中国人实现了。
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