你可能不知道,国家电网是中国最多专利的科技公司

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09-29 10:25

都说互联网已经成了当今社会的基础设施,但真到了限电时刻,所有人都发现不管科技发展到了怎样的地步,我们生活的基础设施永远是水电煤。

没有电,你的手机平板电脑没办法持续工作;没有电,你大概率也会失去 Wi-Fi 和空调;没有电,你一天只有几个小时的时间能看到清晰的世界。但在这次市场变化导致的限电出现前,大家都快把电看作和空气一样的存在。不同的是空气免费,电还要收点钱。

只是并不是世界上每一个地方都能有稳定的电量提供,中国过去几年稳定的电量提供离不开中国专利最多的科技公司——国家电网。

▲ 国家电网的工作人员,这届公司原先在我们心里并不是一个科技公司

发明专利 2.33 万,国家电网是创新科技公司

作为从事输电、供电业务的特大型中央企业,国家电网主要建设和运营中国电网,供应全国电力。这是是经过国务院同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司,因此它也会做一些经济回报低,建设成本高的事。

给全国都通电就是其中的代表,中国幅员辽阔,部分地区地广人稀。这些地区大多环境较为恶劣,如果是商业公司负责供应电力,那这些地区很可能会因为较低甚至是负的投入产出比被抛弃,这在其他国家确实有不少案例,偏远农村地区至今没有电量供应。

2015 年年末,随着青海省最后 3.98 万无电人口实现通电,中国已经全面解决了无电人口用电问题。2013 年到 2015 年,中国一共安排投资了 247.8 亿元,实施无电地区电网延伸和可再生能源供电工程建设,而最终目的都是为了解决 273 万无电人口用电问题。

▲ 果洛藏族自治州玛沁县拉加镇境内,电力施工人员利用骡马运送材料. 图片来自:新华社

而四年后世界银行发布的全球无电人口地图的统计数据中,仍有 16% 人口面临无电的情况。

这些电力贫困的地区大多在非洲。非洲最大的经济体尼日利亚电气化率仅 54%,大多数尼日利亚科技公司每月面临 30 次或更多的停电,停电已经成了制约他们业务发展的重要原因。

▲ 全球无电人口统计

如果只是愿意花钱做基础建设,那么国家电网是一家令人尊敬的公司。但事实上国家电网的很多业务只投钱是不够的,业务的创新和技术的突破可能更重要。

去年企查查大数据研究院推出了《企查查中国专利 20 强企业榜单》,围观群众发现第一的竟然不是大家更熟悉的华为、腾讯、京东方、联想,而是你没想过会有如此多专利创新的国家电网。

▲ 图片来自:企查查

它以 23308 个发明专利位居榜首,比第二名华为的发明专利数量多了 3000+,比第三名中石化多了近 8000。实用新型专利也遥遥领先,32025 个实用新型专利几乎是第二名珠海格力电器的两倍。

作为一个低调的专利巨头,国家电网不仅在国内的发明专利居于榜首,在世界范围内也稳在前三甲。在世界知识产权组织发布的 2018 年指标中,中国国家电网以 21635 项知识产权排名第三,比它高的只有 24006 的佳能和 21836 的三星。

甚至于在国家电网参与研究的多个领域,中国的发明专利远比其他发达国家多的多。在储能电池的专利申请量上,中国就占到了全球的 67.56%,其后是美国、日本、韩国。

▲ 截至 2021 年 8 月全球储能电池行业技术来源国分布情况. 图片来自:前瞻产业研究院

作为科技公司,它突破了哪些技术瓶颈?

国家电网有了这么多的专利,它的业务厉害在哪些地方呢?

稳定的用电环境是所有人都能感受到的。除了这次因为市场原因影响的限电调整,民用电多年来都非常稳定,即便遇上雪灾这样的极端环境,也是在最快时间内完成了抢修通电。和 2003 年美加因为软件存在程序错误导致的 10 天大停电相比,中国的用电环境真的很友好。

▲ 2003 年美加大停电. 图片来自:WSJ

这些稳定、友好背后,其实都是国家电网突破的专利成果之一。

中国资源分配不平均,所以我们在高中的地理课上就会学习南水北调、北电东输、西电东输等不同知识。在这个过程中,如何做到长距离、大容量、低损耗地输送电力,这是所有国家都在头疼的问题。

特高压电网是电量输送的解决方案之一。从上世纪 60 年代起全球不同国家就开始研究特高压输电技术,但规划的不同工程要么没有实现,要么就是像俄罗斯、日本、意大利一样,实践过一段时间后选择降压运行。

▲ 两名技术人员视察 ±800kV 滇粤西北特高压直流输电工程贵州段. 图片来自:中国日报

输电电压一般分高压(35~220kV)、超高压(330kV 及以上)和特高压(1000kV 及以上)。高压电网和特高压电网相比就像是村落小道和高速公路的区别,超高压电网和特高压电网相比则是 4G 和 5G 的区别。而这种 5G 高速公路技术,中国 2009 年就用上了。

以中国的 1000kV 特高压晋东南—南阳—荆门特高压交流试验工程为例,原先只能送电 200 万千瓦,特高压改造后就能送电 500 万千瓦,相当于每天从山西往湖北输送原煤 2.5 万吨—6 万吨,变成了空中直投的「水电站」。

这个 2006 年开工的晋东南—南阳—荆门特高压交流试验工程于 2009 年 1 月投入了商业运行。这是中国自主研发、自主设计和自主建设的世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的交流输电工程。

▲ 1000KV 晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程

而到了今天,中国已经有了十三个特高压交流工程和十一个特高压直流工程,它们在持续输送着大容量、低损耗的电力。

电网出海,技术真是核心生产力

特高压工程的商业运行代表国家电网已经具备了最先进的研发技术,但之后更多的专利创新则让他们从「中国创造」的代表晋升成了行业的引领者。

2016 年 6 月,世界上首套「大规模源网荷友好互动系统」在江苏投运。这是世界上最大规模容量的「虚拟电厂」,电网电力供需瞬时平衡,用户用多少,电厂就发多少。国家电网的智能化技术让电网在这套系统中成了平衡的支架,调控电厂发电的同时也能调控用户用电。

▲ 国内首套大规模源网荷友好互动系统

2020 年 6 月,在关键技术上创造了 12 项世界第一的张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程竣工投产。它用的是国家电网原创的柔性直流电网新技术,可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活。

而且它还很符合今天的环保诉求,每年可以输送 140 亿千瓦时的清洁电力,节约标准煤 490 万吨,减排二氧化碳 1280 万吨。这个工程的存在,也让北京冬奥场馆实现奥运史上首次实现了 100% 的清洁能源供电。

▲张北柔性直流电网工程

领先同领域研究者不仅有一个身位的国家电网也在努力地「赚外汇」。

亚马孙河流域的清洁水电,可以通过电网输送到 2500 多公里外的巴西东南部负荷中心,这就是国家电网和巴西国家电力公司联合中标的特高压直流工程的成绩。

在巴基斯坦,默拉直流输电工程用的也是国家电网拥有自主产权的高压直流输电技术;沙特阿拉伯 500 万只智能电表以及头端系统、配套终端的部署是国家电网「用电信息采集系统」首次大规模进入海外市场;在埃及,国家电网 EETC500 千伏输电线路工程总承包合同的签署的完工还带动了国产电工装备首次大规模进入埃及市场。

▲ 巴西美丽山特高压直流送出工程

这是技术实现的「弯道超车」。

80 年代,中国建设的 8 条直流输电线路核心设备全部依赖进口,这些设备通常由跨国公司垄断。想要买直流换流阀,那得连换流站内草皮都从一处采购,打包的价格没有优惠,只有更高。但不买,就建不了直流工程。

二十多年后,庞大的研发投入换来了国家电网的独家专利,继而带动了设备、技术的顺利出口。在这里,无可替代的技术就是核心的生产力。

没有上天,没有普通用户能直接接触的技术突破,没有爆炸式的新闻热点,但脚踏实地的国家电网通过一点点的技术突破也成功实现了「仰望星空」的目标。

作为中国最多专利的「科技公司」,国家电网这个非传统科技公司对你的影响可能比其他更知名的互联网公司要大得多。

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