中国生产的清洁能源比其他任何国家都多。现在它正在推出一个超高压电网来与之匹配——它的做大战略会有回报吗？

在中国2500万人口的大城市上海郊区的一个寂静的村庄里，一座庞大的绿色建筑矗立在周围，周围是错综复杂的电线和电线杆，与周围的景观形成鲜明对比。在这个庞然大物的周围，离杭州湾海岸线不远的地方，是一片菜地、蜿蜒的乡间小路和一条宁静的运河。

这座奇怪的不合时宜的建筑就是奉贤换流站，它是一个接收电力的枢纽，在输送到上海的家庭、办公室和工厂之前，电力已经传输了大约1900公里(1200英里)。输电线的另一端是位于中国西南部的向家坝水电站，它利用长江上游的金沙江的能量。

向家坝-上海输电线路于2010年投入使用，是中国首批超高压(UHV)项目之一，该技术旨在长距离输电。它开创了一个时代，中国将建设一个庞大的UHV基础设施网络，被称为“电力新干线”(bullet trains for power)，将偏远地区的水力和煤炭发电输送到人口稠密的城市。

中国现在认为这些巨大的电力电缆是其快速建设风力和太阳能基地的关键，这些基地集中在几个偏远地区。英国、印度和巴西等国家也采取了类似的策略。

尽管使用超高压(UHV)并不是输送可再生能源的唯一方式，但它在中国这个世界上最大的国家电力系统所在地的应用，可以为全球寻求快速能源转型的解决方案提供宝贵的经验。

电力新干线工程概况

简而言之，UHV传输线的工作原理是，在相同的传输功率下，电压越高，电流越低。当电力通过电缆传输时，较低的电流产生较少的热量损失，使其能够以更高的效率传输更长的距离。

中国人称它们为“电力新干线”，用日本的名字来称呼子弹头列车，象征着速度和效率。

中国科学院工程师郭亮表示，最快的供电方式是将电力输送到用户手中，而不是将原材料运送到离用户更近的发电厂。

电的传播速度几乎和光一样快，但储存起来非常昂贵。“它一产生，就需要发出去。这就是为什么我们需要这样一个网络，电力新干线，以确保它能传输”给那些使用它的人，郭亮在中国中央电视台的访谈节目中说。

不同的国家对超高压都有不同的认定标准。中国将输送800千伏或以上电压等级的直流电(DC)和1000千伏或以上电压等级的交流电(AC)的线路定义为UHV线路。

与交流电相比，DC系统能以更低的损耗输送更多的电力，并用于覆盖更远的距离，但建造成本更高。相比之下，交流线路可以在途中连接到当地电网，因此更加灵活。但它们的长度通常不超过1500公里(930英里)，以节省成本。中国是这两者的混合体。

尽管中国现在将这项技术视为其风能和太阳能计划的重要组成部分，但它并没有打算为可再生能源开发风能和太阳能。中国两大电网运营商之一的国家电网在2004年向政府提出了这项技术，将中国的水力和煤炭发电站与数百英里外消耗电力的经济中心连接起来。

尽管中国现在将这项技术视为其风能和太阳能计划的关键部分，但它并没有开始为可再生能源建造这些技术。

中国两大电网运营商之一的国家电网（State Grid）在2004年向政府提出了这项技术，旨在将中国的水力发电站和燃煤发电站与数百英里外消耗电力的经济中心连接起来。

挪威咨询公司Rystad Energy驻上海的可再生能源分析师邓思萌表示：“中国的大部分自然资源位于北部、西北部和西南部，而电力需求和人口最多的地区则集中在南部和东部沿海地区。”

21世纪初，中国经历了经常性的电力短缺。尽管该国四分之三的货运量用于运输原材料，尤其是煤炭，但资源的运输速度还不够快。当时，中央政府也在寻求利用其资源开发广袤西部地区的方法。

时任中国国家电网负责人、被中国媒体称为“特高压线路之父”的刘振亚设想了这样一个未来：

建造一个巨型电网，实现全国范围内调配输电，以结束中国停电的历史，从而使中国成为输电技术的全球领导者。

但是他的想法遭到了官员和著名学者的坚决反对。他们一再向政府强调他们的担忧，比如技术的可靠性及其对环境的影响。

全球研究机构兰德(RAND)驻剑桥的中国问题分析师菲奥娜？昆布尔(Fiona Quimbre)表示：“(刘振亚)提议在当时确实很大胆，是一个新颖的概念，并得到了中国政策制定者的支持。”。她表示，大型国有企业国家电网(State Grid)成功地“很好地配合了政府的其他优先事项”，包括一项培育国内供应链的计划。

2006年，发展特高压列入国家的五年计划，这标志着特高压已成为一项国家战略。同年，中国开始建设第一个项目，这是一条640公里（400英里）的交流线路，通过中间的一个停靠站，将其北部煤炭中心山西与中部省份湖北连接起来。它于2009年初投入运营。

更多雄心勃勃的项目紧随其后。2010年建成的向家线至上海线是当时世界上最长、最强大的输电系统。这条直流电线路将金沙江的水电直接输送到上海，最大容量为6.4吉瓦，可满足上海40%的电力需求，共有3939个输电塔将电缆跨越8个省级地区的峡谷、河流和丘陵地带。

根据行业网站中国电力设备管理网的数据，截至2024年4月，中国已经投入运营了38条特高压线路，这些线路不仅提供水电和煤电，还提供风能和太阳能。其中交流线路18条，其余为直流线路。

提供可再生能源

特高压技术不是中国发明的，但北京方面已让这些项目成为“常态”，专门研究能源和输电基础设施的兰德（RAND）驻华盛顿经济学家伊斯梅尔•阿西涅加斯•鲁埃达（Ismael Arciniegas Rueda）表示。

阿西涅加斯表示，“中国已将特高压技术提升到一个新的水平，并突破了极限”，就像许多与能源转型相关的技术一样。

他将中国描述为“镇上唯一的游戏”，当涉及到这种技术建造的英里数时。其他国家，如印度和巴西，也拥有世界上最长的特高压线路，但它们的使用规模和电压水平都不一样。

据《中国能源报》报道，到2020年底，中国运行的特高压输电线路的总长度已达到4.8万公里（3万英里），足以绕地球赤道一周。

随着中国加快可再生能源的部署，特高压线路的使命发生了变化。2022年，国家能源局表示，基于沙漠的风能和太阳能基地应该规划输电线路，将电力输送到该国另一边的城镇。2023年，第一条这样的专线开始建设，连接西北部的宁夏回族自治区和南部的湖南省。

这项技术是中国建设全球电网（即全球能源互联网）计划的关键组成部分。​全球能源互联网发展与合作组织（Global energy internet development and Cooperation Organization）现任主席刘振亚表示，其目标是实现“清洁能源在全球范围内的大规模开发、传输和利用”。全球能源互联网发展与合作组织是一个旨在推广这一概念的非政府组织。

对一些研究人员来说，特高压带来了明显的好处。“在所有现有技术中，特高压是唯一一种可以将风能和太阳能从偏远地区输送到负荷中心（高用电量的地方）的技术，”中国苏州西交利物浦大学电力系统规划助理教授方鲁瑞说。

芬兰能源与清洁空气研究中心（CREA）的联合创始人Lauri Myllyvirta也认为，在这样一个大国，能源生产基地和城市之间的距离是一个挑战。但这项技术也带来了能源效益。

Myllyvirta说：“中国太大了——当太阳在中国东部落下时，它仍然在中国西部闪耀。”“当低压区在中国的一个地区产生大风时，中国的另一个地区将同时成为一个完全不同的天气系统的一部分。”

因此，他说，特高压输电线路可以通过将电力从一个有有利天气条件的地方快速输送到另一个没有有利天气条件的地方，从而平衡太阳能和风能发电的差异。

特高压的挑战

然而，中国特高压输电线路输送的风能和太阳能的份额仍然很低。

其中一个原因与它们的高成本有关。

在中国，特高压线路的投资来自两家电网运营商，其财务负担非常巨大。目前还没有公布投资总额的官方数字。但中国工业网站华夏能源（Huaxia Energy）在2023年8月报道称，中国已在特高压线路上投入1.6万亿元人民币（1730亿英镑/ 2220亿美元），其中33条已投入运营，另有38条在建。例如，根据官方数据，向家线至上海线耗资230亿元人民币（25亿英镑/ 32亿美元）。

如此巨大的投入意味着电网必须保证这些线路每年的运行时间，以收回投资。“因此，如果一条线路预计运行时没有足够的风能和太阳能，它将发送煤电，”CREA研究员沈新义表示。

沈新义指出，由于风能和太阳能是间歇性的，特高压线路仍然严重依赖燃煤或燃气发电来确保其传输的稳定。

2022年，中国特高压输电线路56.2%的电力来自可再生能源，超过了政府“不低于50%”的目标。但一份政府报告显示，其中大部分是水电——中国将其列为可再生能源和清洁能源。虽然水力发电不依赖化石燃料，但它也有其他环境缺陷，比如危害河流健康和释放甲烷。

根据中国智库凌电能源对该报告的分析，特高压输电线路上的风能和太阳能所占比例要低得多，平均为27.25%。

据沈新义说，两年前和今年夏天袭击中国四川的电力短缺暴露了另一个弱点：中国对特高压线路的“僵化”管理。

尽管四川是全国的水利枢纽，但大多数新建的水电站，如世界第二大水电站白鹤滩水电站，都是通过特高压输电线将电力输送到东部和中部地区。沈解释说，即使当地没有足够的电力，作为锂电池等几个新兴制造业的所在地，四川也不能使用自己的水电，因为特高压线路没有连接到当地电网。

总部位于美国的非政府组织“全球能源监测”的研究分析师于爱群指出，由于建设特高压线路的成本高昂，对城镇来说，在当地发电可能比长途进口更划算。

此外，中国沿海省份正计划大规模建设核电站和海上风力发电厂，这意味着他们未来可能不需要进口电力，他补充道。美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的研究人员预计，海上风电的部署将减少中国沿海地区对进口电力的依赖，并改变中国的输电网络。

全球形势

中国并不是唯一一个使用特高压技术的国家。巴西是南美洲最大的国家，目前有两条800千伏直流输电线路在运行，均由中国国家电网承建。他们从北部的亚马逊盆地将水电输送到人口稠密的东南部地区，包括圣保罗和里约热内卢。国家电网正在巴西建设另一条特高压线路。

Rystad Energy驻班加罗尔的可再生能源分析师乌塔马拉尼•帕蒂（Uttamarani Pati）表示，自2015年以来，印度政府启动了绿色能源走廊计划，其中包括在可再生能源资源丰富的邦（如南部的安得拉邦和西部的古吉拉特邦）铺设可再生能源专用输电线路。在印度，特高压线路的电压水平为765kV。

跨大陆的高压项目——在低于特高压的电压水平下运行——也在世界各地的绘图板上。在欧洲，几条海底电缆正在开发中，以从北非引进太阳能和风能。其中包括Xlinks，这是一条将摩洛哥和英国连接起来的4000公里（2500英里）的线路，以及连接埃及和希腊的“GREGY”项目，全长约950公里（600英里）。在亚太地区，一个名为“太阳电缆”的大型项目已经提出，该项目将把太阳能从澳大利亚北部经印度尼西亚出口到4300公里（2700英里）外的新加坡。

兰德公司的阿西涅加斯警告说，尽管技术在不断发展，但跨境输送电力——或在美国跨州输送电力——还面临着其他挑战。他说，最大的障碍是监管问题。“要做到这一点，你需要大量的文书工作、许可等，并不是每个人都想在自己的房子旁边建一条输电线路。”

成本是另一个障碍，尤其是在美国。全球非政府组织“监管援助项目”（Regulatory Assistance project）清洁能源战略顾问王璇表示，不仅长距离输电线路的所有利益相关者都必须为该项目开绿灯，相关的区域输电组织也必须同意分担成本。“这就是特高压在美国没有普及的原因，”她说。

巨型电网还意味着，如果其中一部分出现故障，大规模停电的风险也会更高，就像2003年加拿大和美国部分地区发生的大范围停电一样，那次停电主要是由于俄亥俄州一家电力公司的警报系统出现故障，影响了整个电网。“它们的规模越大，你就需要越多的保护措施来防止类似的事情发生，”阿辛尼加斯说。

最终，正如许多研究人员所相信的那样，可再生能源未来的解决方案将不会依赖于一种传输技术，而是多种解决方案的组合。另一种选择是微电网，它可以实现能源的本地化生产、储存和使用。它们在一些发展中国家越来越受欢迎，因为它们灵活且具有成本效益。

位于伦敦的气候变化和能源顾问安东尼•弗罗加特表示：“我确实认为，分布式开发和个人安装太阳能电池板和社区拥有的风能等，是解决方案的一部分。”他说：“因为这不仅关系到当地一代的安全供应，也关系到教育。”“这些来自世界不同地区的高压线错过了吸引人们的机会。”

然而，对于Arciniegas来说，特高压传输可以成为各国需要考虑的一系列选择的一部分，但它是一个关键选择。

“电网提供的就像一个主干，所以你需要以某种方式连接到电网。但如果电网出现故障，那么有一个替代方案就好了，”他说。

以上信息来自英国BBC的专题报道，由子沐研究翻译。

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