如今，人們對電的依賴程度，已經不亞於水和空氣。伴隨著全球新一輪能源革命蓬勃興起，發電的方式在變革，傳輸裝備在升級，電的應用領域也在不斷深化，一個電能驅動的全新時代正在加速到來。
中國正在打造時速400公里的高速列車
復興號CR400BF動車組，是當下中國高鐵線路上執行速度最快的車型之一，時速高達350公里，比直升飛機的速度還要快。
對於中國的高鐵製造者來說，他們的目標，是製造出未來世界上商業執行最快的高速列車，實現每小時400公里的運營時速。一列8節車廂的高鐵，總重量接近500噸，驅動這樣一個龐然大物以400公里時速執行，電力驅動是最優的選擇。
工程師哈大雷和他的團隊，負責將6000多根不同種類的電線分類到位後，逐一安裝。100多種電線電纜，它們最長的40米，最短的不足5釐米，接近兩萬個介面的對接全部要靠人工完成。
在湖南株洲，擁有18年牽引電機研製經驗的晏才松帶領團隊，正在為時速400公里的高速列車打造一臺全新的電機，單臺牽引電機的功率需要提高到800千瓦。
功率增大，電流增加，能夠利用的卻只有車廂底部的有限空間，功率增大後的散熱更是難題。晏才松團隊的方案，是用自帶磁場的永磁體代替電磁體，這樣一來，在不增加熱量的同時，電機功率可以提升1.2倍。
採用新型的稀土永磁材料加工而成的磁鋼，磁場強度相當於地球磁場的兩萬倍。巨大的磁力能實現更高的電機功率密度，為了解決安裝難題，晏才松團隊研發了TQ-800永磁同步牽引電機。
中國僅用了20年的時間，就實現了軌道交通電力驅動技術從直流到交流，從感應非同步到永磁同步的躍進。這臺中國新一代永磁同步牽引電機，將助力中國高鐵實現400公里的世界最快運營時速。
不僅如此，相比採用傳統非同步牽引電機，整車節能超過12%。從北京到上海，單程就可節約用電超過5000度。
充電15分鐘，續航400公里，汽車快充來了！
福建寧德，全球最大的動力電池生產基地，全世界四分之一的電動汽車電池產自這裡，平均每分鐘有1000個電動汽車電池下線。
電池的能量密度，是決定電動汽車續航里程的關鍵指標。過去10年，動力電池工程師王升威團隊透過升級化學材料，將電池包能量密度提升了兩倍，達到180瓦時每千克，讓電動汽車續航里程從不到200公里提升到超過700公里。在化學材料短期無法取得重大技術突破的情況下，這已經接近電池能量密度的極限。
如何繼續提升？普通電池包是由模組組成，每個模組包含10個左右電芯，王升威的方案是取消模組結構，直接把電芯整合到電池包，同樣的電池包空間可以放進更多的電芯，能量密度就可以再提升百分之二十。
然而，每個電芯內部超過100層，如果每一層極片的厚度偏差1微米，電芯平均厚度偏差就會超過0.1毫米。一排電芯數量在20至30個之間，累計產生的2至3毫米偏差，將造成電池包無法組裝。這樣的結構變化，對電芯的一致性提出了極高的要求。
為了實現目標，王升威和團隊利用一年的時間，反覆實驗，才得到了理想的配方。石墨、粘合劑、導電劑和水的特定比例混合，這是團隊秘不示人的獨門技藝。它們在自動負壓罐中充分攪拌，混合均勻後，被塗到銅箔上。
嚴苛的生產工藝，將厚度達到60mm的電芯平均厚度偏差嚴格控制在0.1毫米以內，最終實現了整體質量極高的統一標準，讓電芯直接整合到電池包的設想最終得以實現。電池的能量密度提高到220瓦時每千克以上，由此將電動汽車的續航里程提升至1000公里以上。
對於王升威而言，實現這個目標還遠遠不夠。15年前，他從事手機電池的研製，創造了充電五分鐘、通話兩小時的快充傳奇。五年後，轉行到電動汽車電池研製的他，希望把快速充電的便利帶給了電動汽車的使用者，他們研製的電池包只需要充電15分鐘，就能為汽車提供400公里的續航。
僅僅一年前，這樣的充電速度還被認為是絕無可能。更高的能量密度，更快的充電速度，日趨先進的動力電池，將讓人們駕駛電動汽車出行變得更加方便、快捷、高效。
大容量城市送電迎來新技術
城市輸電，要求是保障安全的前提下，用更小的空間輸送更多的電能。傳統架空線路佔用空間太大，地下電纜承受電壓等級又太低。蘇通地下管廊，正在將總輸電容量高達1500萬千瓦的電能送入城市，是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的地下輸電系統。
這裡採用的新型輸電技術，將載流導體安裝在金屬管道內，注入絕緣效能遠遠優於空氣的高壓六氟化硫氣體，利用地下空間，讓城市稀有的土地得到節省，並且完成大容量的電能輸送。這被認為是全世界解決城市輸電問題的優選方案。
而中國工程師還在努力讓這種線路佔用的空間變得更小，江蘇中關村科技產業園內，陳曉凌的團隊正在尋找突破空間極限的辦法。
陳曉凌的方案是把三根導體裝入一個管道內，取代原來三根導體各放一個管道的設計，佔用空間由此減小了近三分之一。但隨之而來的問題是，當大電流透過時，三根導體之間會產生巨大的電動力，排斥的力量相當於兩顆手雷在瞬間爆炸。這對絕緣支撐件的強度提出了極高要求。
絕緣支撐件是封閉輸電裝置最關鍵的部件，直接影響到線路的安全執行。工程師們全新設計製作的三支撐絕緣件在測試中電壓升到742千伏，這是三相共箱封閉輸電單元所能承受的最高電壓，超過國家標準要求20%，這將是三相共箱技術承載電壓的新的世界紀錄。
今天，中國單個城市的最高用電量已經超過1000億千瓦時，未來，這個數字還將繼續增長。不斷最佳化的氣體絕緣金屬封閉輸電技術，在未來將成為城市能源主動脈，源源不斷地輸送巨量清潔電力。
半小時觀察：能源變革推進高質量發展
駕駛汽車可以用電，驅動高鐵需要用電，航天器飛行也離不開電，人類對電能的駕馭還在不斷大膽地向前探索著。今天，中國正在推動清潔電能對傳統化石能源的深度替代，加快構建適應高比例可再生能源發展的新型電力系統，電能已經成為驅動中國高質量發展的重要動力，也將開啟能源清潔高效利用的全新時代。
來源：央視財經《經濟半小時》
欄目主編：張武 文字編輯：李林蔚 題圖來源：圖蟲 圖片編輯：徐佳敏
來源：作者：央視財經