科普新知 第4期

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热词

特高压

什么是特高压输电

所谓特高压输电是指比交流500kV输电能量更大、输电距离更远的新的输电方式。它包括两个不同的内涵：一是交流特高压（UHC），二是高压直流（HVDC）。具有输电成本经济、电网结构简化、短路电流小、输电走廊占用少以及可以提高供电质量等优点。根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指1000kV以上的电压等级。在我国，常规性是指1000kV以上的交流，800kV以上的直流。

在电流一定的情况下，电压等级越高，传输功率越大，同时损耗越小。目前特高压技术只被少数国家掌握。据测算，1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦，接近500千伏超高压交流输电线路的5倍。±800千伏直流特高压的输电能力达到700万千瓦，是±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。

为何要建设特高压电网

在我国这样一个能源和电力负荷分布不均衡的国家，依赖特高压技术建成坚强智能电网很有必要。因为现有的超高压输电技术已经无法满足未来电力增长的需要，必须加快电网发展和技术创新，通过更高电压等级电网的建设带动电力工业的结构优化，满足经济社会的持续快速发展。

我国76％的煤炭资源分布在北部和西北部；80％的水能资源分布在西南部；绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部。同时，70％以上的能源需求却集中在东中部。能源基地与负荷中心的距离在1000到3000公里。这样一种布局提供了两种选择：要么在负荷中心区建设电站，要么在能源中心区建设电站后外送电力。

在负荷中心区大规模展开电源建设显然会受到种种制约。比如煤炭运输问题、环境容量问题等等。而且，建设火电还可以靠煤炭运输，而水电、风电由于不可能把水和风像煤那样运输，因此就更是无法实现。一边是无法大规模建设电源点，一边又守着水能、风能等宝贵的清洁能源望洋兴叹，可见在负荷中心大规模开展电源建设这条思路是不可行的。于是，在能源资源丰富的西部、北部地区建设电源，然后把电力送到符合中心就成为唯一选择。

特高压凝聚几大优势

中国工程院院士薛禹胜认为，特高压不仅具有长距离、大容量转移能源的能力，而且可以缓解运输压力，提高经济效益，促进清洁能源开发。

首先从资源优化配置来看，随着我国能源战略西移，大型能源基地与能源消费中心的距离越来越远，能源输送的规模也将越来越大。在传统的铁路、公路、航运、管道等运输方式的基础上，提高电网运输能力，也是缓解运输压力的一种选择。以目前已经投运的1000千伏特高压示范工程为例，目前每天可以送电200万千瓦，改造后可以达到500万千瓦，这相当于每天从山西往湖北输送原煤2.5万吨―6万吨。湖北媒体说，这相当于给湖北“送”来了一个葛洲坝电站。

再看经济效益，目前西部、北部地区电煤价格为200元/吨标准煤。将煤炭从当地装车，经过公路、铁路运输到秦皇岛港，再通过海运、公路运输到华东地区，电煤价格则增至1000多元/吨标准煤。折算后每千瓦时电仅燃料成本就达到0.3元左右。而在煤炭产区建坑口电站，燃料成本仅0.09元/千瓦时。坑口电站的电力通过特高压输送到中东部负荷中心，除去输电环节的费用后，到网电价仍低于当地煤电平均上网电价0.06―0.13元/千瓦时。

第三，特高压更是清洁能源大发展的必要支撑。只有特高压才能够解决清洁能源发电大范围消纳的问题。前一段时间，内蒙古风电“晒太阳”送不出的问题广受关注。事实上，我国风电主要集中在“三北”地区，当地消纳空间非常有限。风电的进一步发展，客观上需要扩大风电消纳范围，大风电必须融入大电网，坚强的大电网能够显著提高风电消纳能力。特高压电网将构成我国大容量、远距离的能源输送通道。据测算，如果风电仅在省内消纳，2020年全国可开发的风电规模约5000万千瓦。而通过特高压跨区联网输送扩大清洁能源的消纳能力，全国风电开发规模则可达1亿千瓦以上。

此外，还可提高电网的安全性、可靠性。采用1 000kV电压长远距离输，可以降低电网的短路电流。比如若长运距离输送1 000万kW 电力，可以减少相当于本地装机17台60万kW 的机组。每台60万kw的机组对其附近区域500 kV电网的短路电流将增加1．8 kA。而采用特高压输电技术的分层、分区布局电网，则可以优化电网结构，从根本上解决短路电流超标，从而提高电网的安全性、可靠性。

特高压应用存在什么问题？

特高压作为一项电力系统的新技术，在世界范围内都没有商业运营的经验。还曾经被国际大电网会议定义为“待成熟技术”。而且，电网的电压等级越高，覆盖范围越大，安全隐患也就越大，长距离的电网很容易遭遇台风、暴雨、雷击等自然灾害。

国家电网公司特高压建设部主任孙昕强调，“特高压的安全性有保障。特高压交流输电示范工程投运两年多来，实现了双向、全电压、大容量输电，经受了雷雨、大风和高温、严寒等恶劣条件考验，实测输电损耗率为1.7%，约为500千伏工程的1/3，各项性能指标完全符合设计要求。”

中国科学院院士卢强表示，假设某一条特高压线路发生一个大的干扰故障，一个大的交流同步系统能不能保持安全和稳定呢？我们进行了五六百种情况的仿真实验，回答是：安全稳定性是有保障的，是有一系列的创新性科技来保证的。

针对国内外都没有现成的技术、设备和标准，国家电网公司把发投巨资建成了国际一流的特高压交流、直流、高海拔、工程力学四个试验基地和大电网仿真、直流成套设计两个研发中心，形成了功能齐全、综合指标居世界领先水平的大电网实验研究体系。完成310项重大关键技术研究，解决了过电压与绝缘配合、外绝缘设计、电磁环境控制、系统集成、大电网安全运行控制等多个世界难题，逐步掌握了特高压输电的关键核心技术，并在实验工程中得到了成功应用。

国外特高压技术现状

特高压交流输电技术的研究始于60年代后半期。当时西方工业国家的电力工业处在快速增长时期，美国、前苏联、意大利、加拿大、德国、日本、瑞典等国家根据本国的经济增长和电力需求预测，都制定了本国发展特高压的计划。美国、前苏联、日本、意大利均建设了特高压试验站和试验线段，专门研究特高压输变电技术及相关输变电设备。

目前,美国、独联体、日本、意大利、德国、法国均有生产特高压变压器与电抗器的能力。独联体和日本已分别生产过常规的特高压开关和气体绝缘组合电器。独联体、日本、意大利、瑞典等国，已能生产特高压无间隙避雷器。

我国特高压技术现状

我国从1986年开始立项研究交流特高压输电技术。前期研究包括国内外特高压输电的资料收集与分析，内容涉及特高压电压等级的论证、特高压输电系统、外绝缘特性、电磁环境、特高压输变电设备及特高压输电工程概况等。八五期间又开展了“特高压外绝缘特性初步研究”，对长间隙放电的饱和性能进行了分析和探讨，对实际结构布置下导线与塔体的间隙放电进行了试验研究。

1994年在武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段，杆塔为真型模拟拉V塔。三相导线水平排列，导线采用8分裂，分裂直径为1.04 。为满足特高压试验的需要，97年开展了利用工频试验装置产生长波头操作波的研究，通过改造工频试验装置，可产生电压为2250kV，波头时间为2800μs~5000μs的长波头操作波。

与此同时我国开展了关于特高压线路对环境影响的研究，研究结果表明，当采用8分裂导线，分裂直径为1m时，特高压线路的地面静电感应水平与500kV输电线路水平基本相当，无线电干扰水平小于500kV输电线路，可听噪声在公众所接受的范围内。近期有关专家还进行了涉及特高压输电线继电保护配置方案、特高压时电线路继电保护特殊问题、特高压输变电设备应用、延至1000kV级特高压变压器、特高压系统的可控电抗器原理与结构、1100kV特高压开关设备技术、百万伏级特高压避雷器、特高压电磁产品、绝缘子、绝缘技术、绝缘子串电压分布测试、冲击电压放电特性、1000kV特高压试验线段金具的研制、工频电场、放电特性、导线基杆塔、雷击跳闸等多方面问题的研究与分析。

在借鉴国外研究经验基础上，我国目前已在武汉建立了特高压试验研究基地，试验设备完全具备进行各项特高压试验的条件和能力，已进行了各项特高压的专题研究工作。另外，我国的设计和制造单位通过西北750kV工程，进一步具备了制造特高压设备的条件和基础，考虑到设备的成熟性部分特高压输变电设备在建设初期还可从国外引进。

我国特高压输电技术还需在无功平衡措施、消除潜供电弧措施、限制过电压的措施及绝缘配合、串联电容补偿装置、外绝缘、特高压设备等问题上进行重点技术研究。

生活

iPad一秒变吉他

App Store里有成千上万个音乐类应用，你可以用iPad弹吉他、打架子鼓、拉小提琴。随着这些应用的日益完善，有许多专业人士甚至开始使用iPad制作音乐了，其中包括著名乐队“比约克”和“街头霸王”。最近，电子乐器制作者哈维・斯塔尔（Harvey Starr）也打起了iPad的主意，不过他们不是利用iPad做音乐，而是将iPad改装成为了一件真正的乐器――iTar！

斯塔尔的乐器工作室一直致力于为乐手们提供量身定做的电吉他，其历史已经超过20年，其产品”Ztar”在业界享有盛名，包括点弦大师斯坦利・乔丹和吉他演奏大师弗农・里德在内的众多业内顶尖人士都对他们的作品赞赏不已，但价格也相当高昂。iPad的出现让斯塔尔有了低价推广自己作品的机会――只要你有iPad，你就能得到斯塔尔实验室为你量身定做的电吉他，而花费比原来大大减少。这个装置是一个吉他状iPad扩展附件，指板上运用了哈维・斯塔尔独有的“6弦24品”专利技术，同时也在开发配套的应用，来让用户实现多种方法弹奏iTar。斯塔尔实验室的工作人员杰森・比根介绍说：“如果你更真实地弹奏，那么我们可以提供附加X/Y控制键、两个摇杆和五个旋钮的面板，把它们安装在iPad上，绝对能满足你真实弹奏的需要；如果你只想在iPad的面板上进行演奏，也没有问题，我们开发的应用同样有虚拟触感，在屏幕上还可以放置三个采样和合成器，用户可以根据自己的习惯进行自由组合。这款应用甚至可以直接连接其他的音乐应用程序，更好更快地编辑和制作音乐。”

iTar不仅仅是一款简单的触屏电吉他，利用好其他的音乐应用，它就能变成一个编辑、录制音乐的移动录音台；利用演奏教学视频和样带，它就变成了初学者最好的教学用具；它甚至还可以给视频配置背景音乐，未来更有可能开发类似“吉他英雄”的交互式音乐游戏，让你随时随地享受弹奏乐趣。 iTar的指板部分材料选用高强度工程塑料，可以承受数万次的按压和碰撞，同时指板将被分解成数个模块，方便运输和保存。iTar将采用USB2.0接口，利用iPad电源供能。另外，iTar的拓展接口制造标准与斯塔尔工作室的旗舰产品“Ztar”完全相同，可以外接MIDI连接器、外置电源和外置扬声器等附件。斯塔尔工作室甚至制造了一款“豪华版iTar”，指板上布满了红色的LED灯，用户可以用它们设置自己的个性LOGO。

斯塔尔工作室也在考虑未来将iTar的应用范围拓展到智能手机领域，应用环境将不再仅局限于ios设备，安卓设备也在他们的发展对象之列，不过到时候，这款设备也许就该改个名字叫“ATar”了。iTar的硬件研发仍在进行当中，预计斯塔尔工作室将在2012年2月正式发售iTar，计划定价为199美元。

概念相机：两指相机

两指相机？没错。这款由Yeon Su Kim设计的概念相机去除了传统数码相机中一些不必要的部件，比如外壳等等。只配有一种用来支持镜头的蓝牙装置以及一款装在两个橡皮圈上的移动快门按钮感应器，简洁明了。

当你要拍照或者摄像时，分别在拇指和食指上套上相应的感应器橡皮圈，接下来你只需要做一些简单的按动姿势就可以记录下你心目中的各种画面。另外，没有屏幕我们怎么查看拍好的图像呢？拍下图像的同时已经同步发送到你的智能手机里了，通过手机你就可以即时查看你刚“拍到”的画面。

在2011年梦想未来10大生活

百度通过分析2011年全年的搜索数据，了“2011百度搜索风云榜”。在特色榜单中有不少都跟科技主题沾边，尤其是“十大未来生活”这个搜索结果。现在就让我们来仔细看看，在即将过去的这一年里，使用百度搜索引擎的中国网民最关心的是哪些科技前沿内容吧。

云计算

云计算并不算是新鲜的概念，但从雏形阶段的电子邮件系统一步步走到如今唾手可得的“云端设备”，我们事实上正见证着互联网概念的稳步成熟――37年间，互联网从传送数据进化为传送计算机本身！【相关阅读】：通向未来的筋斗云专区

Siri(智能人机对话）

从 iPhone4 到 iPhone4S，乔布斯走了，Siri来了。虽然Siri的功能性尚待发展，人们更多地将其看作一种娱乐工具，但其技术背后的意义更为巨大：人类与机器之间的交互模式由“指令――反馈”逐渐转变为“交流――协助”，这正是人与人之间的沟通模式。【相关阅读】： Siri别迷信

LBS

LBS（基于地理位置的网络服务）确实在过去的一年间风靡一时。从街旁、到大众点评，同一个理念，却带来层出不穷的体验。相信未来人与人的联络将突破五感的限制，科技辅助下的“第6感”将成为一种不可或缺的能力。【相关阅读】： “伸手要钱”的一体化

移动终端

国内外移动终端市场虽然至今诸侯林立、商战正酣。这也从一个侧面反映出市场潜力之大。依托“云端”力量与国内产业整合的优势，移动终端肩负起越来越多的职能，代替了我们依赖已久的电脑、相机、播放器等设备，价格却连破冰点。【相关阅读】： 10招助你打造完美办移动办公环境社交带来的无限购想

体感系统

对游戏迷而言，Wii当年带来的激动还历历在目，然而随着Kinect等设备的问世，国内外DIYer天马行空的改造着自己的廉价体感设备，窗帘、机器人、实验室……凡是能想到的设备似乎都能用动作来控制――这份游戏之外的悸动或许正成为连接未来的通道。【相关阅读】：微软的Kinect将用于手术台？万能的Kinect，还能生成全息影像？打游戏，动起来

裸眼3D显示

显示技术日新月异的今天，我们能体验到前人无法体验的视觉效果：面前的子弹几乎把我击中，手中的游戏机正向我开火，我被迫全力反击……裸眼3D曾被认为不可能在单块屏幕上实现，但对生动影像的渴望促使我们完成了它，并且抛开了耳鼻的束缚，显得如此优雅。3D不只打开了新的维度，更打开了无限可能。【相关阅读】：真・3D球形显示器

新能源汽车

新能源汽车，即使用化石燃料（汽油、柴油）以外的能源进行驱动的汽车。目前主要包括混合动力汽车、纯电动车以及氢能源汽车等。新能源汽车不再需要不可再生能源来驱动，给全球气候变化大环境下的汽车工业指出来一条新路。【相关阅读】： MoD，改变未来的交通方式【上海车展】驱动新能源汽车的三剑客用巴掌大的燃料电池驱动汽车风力汽车助你完成跨洲之旅

柔性屏幕

随着各大公司对柔性屏幕研发进度的曝光，《三体》中的“信息衣”似乎正逐步成为现实。“柔性”并不是一个可有可无的特点，形状将决定功能，一旦显示器的固态特性被颠覆，人类的创意或许也能由此拓展出无穷无尽的屏幕用法。【相关阅读】：用可弯折的纸片手机打电话大众科学：来自台湾的“丝绸屏幕” 类人机器人

类人机器人是在形态和功能上尽量模拟人类的机器人。我们有时候不想面对冷冰冰的机器，比如在用于陪伴老人、照顾小孩或者与你在枕边呢喃的时候。科学家在让技术变得更人性化的同时，也在赢取属于上帝的荣耀。

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光场相机在去年走出实验室，正式进入民用市场。表面上，这似乎只是摄影迷的狂欢――“永远不用担心焦距了！”但从本质上来看，它将走的更远，设想一下可自由控制景深的电影、电视，无疑将是在3D技术之后的又一个影像突破。

酷设计：环保回收型黑板擦

个子矮的学生伤不起，每天在肺里造粉笔。所以，为了广大学生们的身体健康，为了我们的环境，咱们造个能一边擦粉笔灰一边回收制造粉笔的黑板擦吧！

由Yonggu Do和Eunha Seo设计的这款概念粉笔擦能收集粉笔灰，只要你再往里面加一下水就能回收制造出一根新的粉笔！多么强大的设计(虽然感觉完全不可能造得出来)！

不过有个小小的问题……如果这玩意真的普及了，想必从此以后老师们会改掉扔黑板擦的恶习……变成先轻轻地放下黑板擦，然后从里面抽出一根刚出炉的粉笔扔过去（yankodesign）