【半小时漫画中国地理4】番外篇
七 番外篇——西电东送
1. 如果全中国是个班级，和咱们上学的时候一样，班里时不时也会出现一些突发情况。
比如，上一秒，大家还学得天昏地暗，可下一秒……停电了。
停电这事儿听起来虽小，但影响巨大。尤其是对坐在班级东边的同学来说，如果动不动就停电，他们的学习节奏会被无情打断。比如广东，比如浙江…
也有一部分同学，电力充裕，从不担心两眼一抹黑，他们大多坐在班级西部。比如新疆，比如山西…
这样的安排很不和谐，有没有？
为了让全班同学都能用上足够的电，大家决定，把西边同学富余的电力资源，输送给东边缺电的同学。
为此，班里搞了一个超级工程：西电东送。
2. 看到这里，有人想问了：为什么班级里东边缺电，西边不缺？班里的电又是怎么运输的？咱们一个一个来看。
为什么要西电东送？
首先，我们需要知道，要判断一个同学是否缺电，得看两个因素：发电量，即能产出多少电；用电量，要用掉多少电。
我们来具体看一下。
班里的发电情况
在中国这个大“班级”里，最主要的发电方式有水电和火电两种。
火电，即火力发电，通过燃烧各种化石能源来推动发电机产生电能。
火电发电量占总发电量的70%左右，它主要燃烧的是：煤炭、石油、天然气。
3. 前几篇里说过，有些化石能源，是由远古时期被埋在地下的动植物形成的。
北方陆地形成早，生存着很多动植物，地壳稳定，产生化石能源的概率大。
南方陆地形成晚，地壳运动频繁，产生化石能源的概率小。
因此，我国的化石能源大多分布在北边，尤其是西北，比如：内蒙古、陕西、新疆、山西。
新疆的煤炭储量占全班的40%左右，石油、天然气的储量占比也达到30%左右，是班里妥妥的能源一姐。
4. 再说水电，即水力发电，它利用江河、湖泊等水流，推动发电机发电。水电发电量占总发电量的15%左右。
所以水流量越大、流速越快的地方，水电资源越丰富。而在中国这间大教室里：中、西部海拔高，落差太，水流急。东部地势平坦，水流慢。
所以，水电资源丰富的同学大都坐在班级的西南部，比如四川、云南、湖北、贵州。
总结一下，西北火电资源丰富，西南水电资源丰富，所以西边的总体发电量大。
5. 班里的用电情况
在现代社会里，生产、生活都需要用电，所以人越多的地方，对电的需求量越大。
那么问题来了：在中国，哪里人多呢？
1935年，地理学家胡焕庸先生为我们画了条线，它北起黑河，南到腾冲。
西边，不是雪域高原，就是火热沙漠只养活了全国4%的人口。
东边，地形以平原、丘陵为主，气候也相对适宜，所以全国96%的人都挤在这儿。
这条我国人口密度和经济实力的分界线就叫胡焕庸线。
既然东边人口碾压式胜出，人一多，企业、工厂也多，用电量自然少不了。
6. 两个因素我们都讲完了。
我们用发电量除以用电量，得到一个数，叫电力自给率。
它的高低代表着缺不缺电。
西边同学，人少，坐拥海量电力，但用不完。
东边同学，人多电少，完全不够分。
太不均衡了。
因此，为了均衡电力资源，西电东送这事儿被提上了日程。
不过，电这东西看不见、摸不得，不是大豆高粱，说运就运。要运输电，得讲究方式方法。
7. 西电怎么东送？
咱们国家幅员辽阔，而西电东送工程，涉及全国大半省份，最远的输送距离突破3000千米，是一个系统性的大工程。
其中最主要的问题有两个：
如何发更多的电？ 怎么把电送走？
我们一个一个来看。
如何发电？
西边同学的电力资源丰富，潜力大，这次就狠狠地激发一下潜力。
比如在内蒙古，人们就造出了世界在役的最大火力发电厂——大唐托克托发电厂。

8. 这家发电厂主要给北京供电，每年能保证北京四分之一的用电量，被称为“火电航母”。
大唐托克托发电厂还采用了各种节能、节水技术，有利于环保。
说到环保，水力发电更环保。比如，班级饮水机管理员青海，打造了黄河上游第一座大型梯级水电站——龙羊峡水电站。
小青并不满足于此，而是不断突破自己，他还在黄河上游组建了海拔最高、装机量最大的玛尔挡水电站，目前已经实现首台机组并网发电。

9. 西南地区的同学，在长江干流上建起了六座梯级水电站，构成了世界上最大的清洁能源走廊。
有世界第一大水电站——三峡水电站和第二大水电站——白鹤滩水电站。
另外还有乌东德、溪洛渡、向家坝、葛洲坝，一共六座水电站。
长江上的每一滴水，都会依次流经这六座水电站，在真正意义上实现一滴长江水，能发六次电。
这六座水电站每年的总发电量，平均可以达到3000亿千瓦时，相当于可以节约9000万吨煤炭。
说到节约经济，能重复利用当然是最好了。
在新疆和内蒙古，戈壁沙漠一大片，虽说不适合人类居住，但风大且光照足，可以发展风电、光电产业。
这些不毛之地，从此变成绿色能源之海。
10. 送电
有了电，怎么运？
这事儿，要靠特高压。
上过物理课的同学都知道，电的本质是一种能量。
想要运输它，靠的是电线。电线组成了电路。
发电厂发出的电，被补充进电路。
工厂用电，从电路上取。
插一句，电也分两种：电流方向不变的是直流电，方向一直在变的叫交流电，为了方便大家理解，后面说的都是直流电。
不过，当输电距离很长时，电线会发热，很大一部分电被消耗在送电的路上。
电能转化为热能，散掉了，结果就是：

11. 这也太不划算了！
这就是西电东送中，最让人头疼的电能损耗。
要是能让这部分损失减小该多好？
巧了，科学家们也是这么想的。请大家扶好坐稳，接下来我们将切换赛道，走进物理的世界！
物理学霸们发现，这部分损耗和一个叫电流的东西有关。
先来看看官方表述：
单位时间里，通过导体任一横截面的电量，叫电流。
不好理解？简单来说是这个意思：
电流大，路拥挤；电流小，路宽敞。

12. 后来有个叫焦耳的物理学家，发现了这样一个公式：
Q=I（平方）Rt。
所以电流一大，热量就高，电路就会发热，这叫电流的热效应。
绕了一圈，还是要在电流上下功夫，要想减少损耗，方法只有一个：
降低电流。
不过，电流这玩意儿，也不是说降就能降的。
所以才需要特高压。
那电流究竟是咋降下来的？
我们接着往下看。
13. 特高压、特高压，就是特别高的电压。电压是什么？别急，咱们先参考一下：
水能流动，是因为有高度差；
热能流动，是因为有温度差。
既然电能流动，说明它也有差，这就是电势差，也叫电压。
有了电压的知识做铺垫，我们就好理解下面的内容了。科学家们发现，影响电流的还有一个公式：
电功率，是说一段时间内，发电厂发了多少电。
这个就看电厂的发挥了，通常它相对比较固定。
因此，在电功率固定的情况下，想要降低电流，只能提高电压。

14. 你看，结论出来了，要想在超长距离上减少电能损耗，高效地输送电力，就需要把电压提高到特高压的水平。
目前我国电压总共分五档：
好消息是，特高压这事儿靠变压器就能实现。
坏消息是，当电压提高到一定程度时，电就会冲出电线，在变压器里乱窜，甚至可能击穿变压器，一不小心就容易雷劫。
要想安全，一定要做好绝缘层。
为了解决这个问题，各国的科学家们都绞尽脑汁，想了不少办法。最终，我国研制出了一种绝缘纸。
它不仅绝缘效果好，还轻薄，易裁剪，能贴合各种形状、各种姿势的电线。
由此成功实现特高压变压器的正常运转。
15. 除此以外，我们还克服了电力电子装置的研制，输电系统的设计、控制与保护等诸多困难，实在是非常不容易。
科研工作者们，你们辛苦了！
总之，在克服了一系列困难后，我们终于建成三条西电东送大通道：
黄河中上游的水电和山西、内蒙古的火电送往京津唐； 三峽和金沙江的水电送往华东；云贵和广西的水电送往广东。
西电东送工程于2000年全面启动，在二十多年的建设过程中，给东部同学们送去了源源不断的电力。
当然了，从西电东送工程中受益的，不只是坐在东边的同学。
16. 西电东送带来了什么？
保障了全班的用电
西电东送工程整合了全班的用电需求，边远地区的同学，哪怕是山区、只有一两户人家的地方，也能稳定地用上电。
那电费一定很贵吧？
东边的同学有话说：我能24个小时连轴转，你觉得电费贵吗？
综观全球，即使是发达国家，居民电费也普遍不低，有的贫困地区严重缺电，甚至压根儿没有电。相比起来，我国就厉害多了，既能保证用电需求，又能保持电费稳定地处于全球最低梯队。
17. 促进了西部发展
西电东送是西部大开发的标志性工程之一，仅在2001-2010年，国家就投资了5000多亿元。
这些资金，除了投入研究，大部分用来建设西部的基础设施和电厂。
而且在这个过程中，东边同学也出人、出力、出技术，大大带动了西边同学们的进步。
在促进经济发展的同时，西电东送也拉近了同学之间的关系。
技术出口，造福全球
我们的特高压输电技术，是全球独一份的，因此，可以把这套技术卖给其他想用的国家。
18. 目前，我们已经帮巴西建成了美丽山特高压直流输电项目，既解决了当地的用电问题，又赚取了外汇。
此外，菲律宾、葡萄牙、澳大利亚、意大利等国家，也纷纷采用了我们的特高压技术。
不过，这并不是西电东送的终点。目前，我国还在不断开发各种清洁能源，力求既能满足用电需求，又助力碳中和事业。
好了，西电东送就先讲到这里。说了这么多，当大家吹着空调唱着歌的时候，别忘了：
你的命是空调给的，空调的命是西电东送给的！

八 番外篇——西气东输
19. 如果全中国是个班级，那不同朝代，就是各个学期。
到了新学期，大家都不约而同地开始在一个重要学科上发力，那就是经济。
在这个过程中，同学们既相互竞争，又相互帮助，搞出了不少大工程。
我们之前已经讲过我国新世纪四大工程中的青藏铁路、南水北调、西电东送，今天就来看看最后一项——西气东输。
20. 什么是西气？为什么要东输？
我们知道，现代经济发展离不开能源。
而我们东八1班以火力发电为主，燃烧的能源主要是：煤炭、石油。
在这个过程中，会产生大量烟尘、二氧化硫等污染物。
这些污染物会造成酸雨、雾霾，还会使全球变暖。时间一长，各种灾害就都找上门了。
那有没有更加清洁的能源呢？还真有，而且不少人都用过，那就是——天然气！
那么问题来了：天然气是个啥？

21. 今天我们常说的天然气，特指天然蕴藏于地层中的可燃气体的混合物，主要成分是甲烷，长这样：
看到了没？“配料表”非常干净。它在燃烧的过程中，会和空气里的氧气反应，产生二氧化碳和水。
跟煤炭、石油之类的比起来，相当地环保啊！
这种好东西上哪儿找去呢？地下。
我们脚下的地，不是一整块，而是一层一层的，像花卷。中间夹着的“料”，就是生活在不同时期的动植物遗骸。
地底温度高、压力大，还有不少微生物，动植物遗骸被埋在下面，经过长时间的化学反应，就会变成石油、天然气等能源。

22. 也有部分天然气在形成过程中是没有生物参与的，纯靠各种元素在地下反应而成。
不过，从地里刨出能源可是个技术活儿。
那么，什么样的地质构造容易聚集石油、天然气呢？
地质学家们发现，在板块运动的过程中，地层经常会被挤压变形，产生褶皱：向下凹的地段叫向斜，一开始会形成谷地。向上凸的地段叫背斜，一开始会形成山地。
石油和天然气就在下面，受到挤压后，它们会怎么活动呢？
向斜区的油气受到压力后，会朝两边分散。
而在背斜区，因为顶部有空间，所以油气都爱往那儿跑。

23. 但是，背斜区两边都被向下掰，又饱受风吹雨打，山顶很容易裂开，就像细棍一样，很容易折。
向斜区受侵蚀少，逐渐转变成了山。
而原本的背斜区一直被侵蚀，裂缝越来越大，久而久之，反而成了谷。
所以大家看明白了吗？找石油、天然气，可以去背斜的盆地。
当然，这里说的只是找油理论之一而已。
那拥有大片背斜盆地的同学都有谁呢？
陕西、青海、新疆、四川。
四川有四川盆地，新疆有塔里木和准噶尔两大盆地，青海有柴达木盆地，而陕西的黄土下埋着的，则是鄂尔多斯盆地。
24. 新中国成立后，我们就在新疆的准噶尔盆地，发现了第一个大油田——克拉玛依油田。
虽然这些地方盛产天然气，但西边的同学们用得不多。
谁需求量大呢？
北京、上海、江苏、广东…都在线等。
东边人多，厂多，需求多。尤其是江浙沪，经济实力雄厚。
能用钞票解决的问题，都不是问题！
于是在1998年，大家开班会，提出一个大胆的想法：能不能造一条输气管道，把天然气从新疆一路送到上海？
西气东输工程，就此拉开帷幕。
25. 西气怎么东输？
这事儿说起来容易，做起来难，主要有以下两个难题。
勘探、开发难
西气东输计划把天然气从祖国的最西边输送到最东边，一线工程横跨十个省区市，干线将近4000千米。
问造价要多少？
1200个“小目标”！
光一线工程就计划投资1200亿元。这还没算上游气田开发、主干管道铺设和城市管网建设等。加起来，总投资超过亿元。
所以，想要提高西气东输项目的性价比，就得多送几年气，平摊一下成本。
这需要大量的天然气。
26. 一开始，大家怕新疆塔里木的气不够，准备把陕西、青海气田里的气，一起输给上海。
同时，大家抓紧勘探、开发上游的其他天然气气田。
科研人员们一次次深入塔克拉玛干沙漠，一遍遍爬上狂风呼啸、地势陡峭的雅丹山坡。
转折的一幕来了，1998年，赶在项目正式开工之前，科研人员勘探到了位于天山南麓的——克拉2气田。
这是迄今为止，我国发现的单体储量最大的优质气田。
发现时，它的预测储量就有1800亿立方米，足够西气东输用了。
27. 有了克拉2气田的存在，大家决定不费劲了，直接把它的天然气从新疆输送到上海。
解决了天然气的存量问题，接着就是第二个难题。
管道研发、铺设难
先来看看管道研发。
我们都知道，天然气靠管道运输，但要想让气往一个方向跑，就需要不断加压，这个过程，至少需要两样东西：大功率加压设备和高强度钢管。
不巧的是，以我们当时的技术水平，这两样东西都做不出来。
为此，工程师和技术员们绞尽脑汁，先是在2001年研制出了符合西气东输要求的国产钢管：X70钢管。

28. 后来，又实现了30MW级燃驱压缩机组的自主研发，并在2015年一次点火成功。
从此，西气东输工程有了一颗强劲的中国“心”！
西气东输工程建设前后，科研人员们开展了700多项技术攻关，填补了30多项国内技术空白，使我国的管道建设技术达到了世界先进水平。
管道研发不容易，铺设就更难了。
一路上不光要翻越高山，穿过沙漠，还要跨过一条条大江大河。
管道不仅要在宁夏中卫、陕晋边界、河南郑州三穿黄河，还要在江苏南京跨过长江。

29. 穿黄河、越长江，困难多，风险大，不可控因素多，施工难度不是一般地高。
就拿郑州段穿黄工程来说，这里地质环境复杂，生态又很脆弱。
为了保护河床，黄河水利委员会要求铺设的管道只能在——河床20米以下穿越。
因此，施工队伍采取了高难度的顶管法：
先是在南北两岸依次建了四个二十多米深的竖井；然后通过竖井，往下面一节节送入管道；
就这样，日夜不停地施工77天后，管道终于成功穿越黄河。
西气东输如此大体量、高难度的工程，却只用了短短两年时间就建成了。

30. 西气东输有什么好处？
促进了西部经济发展
西气东输不仅是我国新世纪四大工程之一，还是西部大开发的重点工程项目。
在气田勘探、开发以及管道建设的过程中，大笔资金和海量人才、技术都涌向了西部。
这大大促进了西部的经济发展。
保障了班里的能源供应。
从新疆到上海的一线工程建成后，班里陆陆续续又建起好几条天然气管线，织起了一张贯通全国的能源大网。
这保障了其他南方同学的能源供应。
这也让我们在引进国外天然气时，有了更多的议价空间。

31. 我们现在能以相对划算的价格，引进世界各地的天然气。
有来自中亚、俄罗斯等地区的管道天然气；也有来自澳大利亚的液化天然气。
天然气毕竟属于不可再生的化石能源，越用越少，家里还是要存一点儿的。
能从国外买就从国外买，能用钱解决的问题，就别用资源了。
保护了班里的生态环境
西气东输工程投产后，每年至少输送120亿立方米天然气，相当于节省了1600万吨标准煤。
32. 这样一来，大大降低了各种污染物的排放量，实现了经济发展和环境保护的双赢。
好了，我国新世纪的四大工程，就全都给大家介绍完了。
从青藏铁路到西气东输，从南水北调到西电东送，无一不是遭遇了无数困难和险阻。
但一代代勤劳勇敢的中华儿女从不认输，从不气馁，用自己的青春和汗水，换来了我们如今的生活便利和经济繁荣。
在这里，借用塔克拉玛干沙漠里的一句标语作为结尾：
只有荒凉的沙漠， 没有荒凉的人生！
九 预告篇
33. 天下没有不散的筵席，《半小时漫画中国地理4》系列，在这里就告一段落了。
在本系列里，带领伙伴们来到了苍茫辽阔的大西北。
从塔里木河出发，一路向东，走到黄河。
一路上，我们不仅见到不少美景，还认识了丝绸之路五人组。
接下来，我们会继续跟随黄河，向东来到肥沃的华北平原。
没错，接下来要上场的，就是这个“男子天团”：北京、河北、河南、天津、山东。
各位伙伴们敬请期待，下个系列见！
