如果你生活在上海或者广州,每天晚上打开灯瞬间把屋子照亮,但你根本不用去想把灯点亮的电是如何传输过来的。实际上,这些电跨越了千山万水,是从遥远的西部输送到东部的。这就不得不提到我国独有的特高压技术了。
截止到2023年,我国已经在运行的特高压线路为33条,正在建设中的特高压线路为38条,总投资额度达到了惊人的1.6万亿。如此庞大的电力系统,在全世界没有第二个国家能够做到。
特朗普一直在高喊振兴制造业,但是美国电力的短缺,尤其是在输电系统上面临的短板,未来会成为阻碍美国制造业回流最大的障碍。除此之外,美国各大城市也频频遭遇电力短缺问题,停电甚至成了家常便饭,这背后的原因就是由于美国没有研制成功特高压输电技术。
为什么美国没有研制成功?为什么在这一领域我国能够捷足先登?你要回答这两个问题,就得先来看一下围绕特高压输电技术,美国人做过什么。
先来简单说一下特高压输电技术的相关情况。电力传输不是把电线架设好就行了,从一端传输到另一端,推动电流运行是需要一个强大压力的。举一个简单的例子,好比从井里抽水,输送到远处的地里,井水抽出来,然后再顺着沟渠流动,整个过程需要一个巨大的能量推动水流前进。
电力传输也是如此,一个巨大的能量可以推动电流顺着线路运行,这就是人们俗称的电压。比如500千伏的输电系统,理论上的输电距离在700km左右,如果超过了700km,甚至达到了1000km以上,电流在终端就不会运行了。这也就是说,输送的距离越远,需要的电压也就越大。
除此之外,电力在传输的过程中也会持续耗损,如果传输的距离超过了上千公里,沿途的耗损也就更大了,所以要避免或者是降低耗损,同样也得需要强电压。正是在这种大背景下,特高压输电技术便应运而生了。简单来说,这种技术其实就是能够把电力长距离输送,而且沿途的耗损还相对小。
听起来似乎不难,可真实的情况并非如此,因为当电压达到一定程度之后,电流碰到的任何东西都会变成导电体。再来举一个例子,比方说雷雨天气下的打雷和闪电现象,那就是云层之上的电压超级强悍,以至于把不导电的空气都变成了可以导电。
这也就是说,如果使用超强的电压传输电力,首先就得做好绝缘,否则电流经过的任何地方都会导电,不要说用电,沿途的一切活物都会被电死。绝缘最好的材料是陶瓷,我们日常见到的那种瓷壶在输电线路中应用十分的广泛。
但是一般的瓷壶只能承受大约50千伏的高压,而特高压输电技术起步就是1000千伏。在这种情况下,如何能造好绝缘体就显得很关键,而美国人在研究中恰恰就是在这一步被卡住了。
据说美国人使用陶瓷材料研制出来的绝缘体,总重量竟然达到了7000吨,也就是说,这玩意儿根本就没法安装使用,完全不现实。由于实在无法攻克技术难题,美国至今并没有把特高压技术搞出来。除了美国之外,其他的一些国家也曾经投入巨大的人力和物力来研究,可基本上也是半途而废。
这样一来,就产生了另一个问题,美国既然遭遇了技术卡壳,他们平时的电力供应又是如何来保证的呢?
先来澄清一个问题,即便没有特高压输电技术,一个国家也能基本保证电力需求和供应,只要不长距离输送电力就行。换句话说,如果没有特高压输电技术,一个国家的电网系统是分散的,不可能全国一体,美国的电网系统正是如此。
具体来看,美国的电力产业结构属于私营性质。这就导致整个行业里的电网产权结构支离破碎,参与的电力企业有几百家之多。这些企业都在美国全国各地分散经营,美国政府基本上不会干涉。如此一来,每家电力企业所在的地区,他们就是绝对的垄断者。
但是这些企业的电力都是分散供应输送的,不会像我国这样是全国一盘棋。举一个不太恰当的例子,美国西海岸的发电厂绝不可能把电力输送到中部甚至是东海岸地区,反过来也是如此。在这种供应局面下,相当于美国全国各地到处都有发电厂,全国的电力不会统一供应和输送。
其实我国早年也是类似的发电模式。年纪更大的人都知道,早期我国主要以煤炭发电,各个县市普遍都有火力发电厂,发出来的电只能供应本地使用,没有超长距离的输送能力。
回到美国,其电网系统不但分散而且老旧。美国在电力领域的投资在很早之前就处于停滞状态了。这是由于美国发展较早,几十年前就完成了工业化,电力需求没有再增长,所以就一直维持原来的状态。数据显示,从上世纪70年代到90年代,美国在电网领域的投资一直在下降,平均每年下降8600万美元。
再加上美国的电力系统属于私营性质,电力企业只要能够发电赚钱就行,他们根本不会去考虑更长远的以及全国统一性的规划,毕竟电力需求永远不会中断,对这些私营电力企业来说,维持住原来的局面就行。
更何况,美国是一个联邦国家,州与州之间基本上都是独立运行,在很多项目上不会跨州进行,协调起来的难度很大,像特高压输电技术这种超远输送电力的项目根本难以推动。这一系列情况交织在一起,最终导致美国根本没有能力去推动特高压输电技术。
这便又出现了另一个问题,为什么我国会去推动特高压输电技术的落实呢?
从上世纪80年代开始,我国就已经投入特高压输电技术的研究了,但是伴随着研究和落实,中间一直也存在着很多争议。虽然存在争议,但是西部地区发的电必须得想办法送到东部才行。
我国的经济发展格局是东部和东南部地区、沿海地区经济发展快,而且也聚集了大量的人口。这不但需要大量的电力供应,而且电力供应还必须得稳定,不能出现波动。
另一方面,我国西部地区的经济发展虽然较慢,但是却拥有极其丰富的水利资源,将这些水利资源利用起来的话,自然就能够发出很多电力,可问题就是西部地区根本用不完这么多电。于是,问题就这样产生了,如果要将西部地区的电送到东部,就必须得使用特高压输电技术,常规的输电方式是根本不行的。
比如在20多年前,西部地区的云南、贵州等省份都在大力建设水电项目,当时有人就担心发出来的电根本送不到东部地区。而当时的国务院总理朱镕基就表示,如果不能够完成向广东送电1000万千瓦的任务,我辞职。
从这件事就能够看出来,国家对于西电东送的战略规划是极其坚定的,而要完成这个目标,首先要攻克的就是特高压输电技术。然而,围绕技术的攻克和落实,当时的争议声音非常大。
有人担心,输电线路这么长,而且又是全国统一的,未来一旦爆发战争,敌人如果使用石墨炸弹攻击,就可以瘫痪我们的电力输送,让全国停电。因为当年的科索沃战争中,美国确实对南联盟使用了石墨炸弹,导致一些主要城市电力中断。
其次,当年还有一个广为流传的谣言,说是特高压输电线路对人体会产生危害,不过后来经过反复的论证,发现这种说法并没有任何科学根据。
至于说石墨炸弹的攻击,理论上确实存在风险,但在实际层面,如果一个国家的电网系统都能遭到全面攻击的话,那也就意味着这个国家快不行了,都到那种情况下了,人们也就不用顾及停电与否了。
所以,当年的这些争议根本站不住脚,最终我国的特高压输电项目上马,正因为我们有前瞻性的规划,事实证明我们这么做是无比正确的。
从特高压输电技术本身来看,此前,世界上没有哪个国家真正搞出来,我国是第一个研究出来并且投入使用的国家,所以我们的技术标准就成了整个行业的权威标准。
比如国家电网公司此前中标的巴西一个特高压直流项目,巴西的能源部长来我国参观访问,了解相关的行业发展情况,他们最终肯定了我们的技术,并且在整个项目中都会按照我们的标准去建设。我们的标准成为了国际标准,未来的特高压技术发展,更多的技术还会走出国门。
除了这一点,从能源需求的整体规划来看,现在的世界正在逐步抛弃传统的煤炭能源,未来要更多的拥抱新能源,包括水力发电在内,这些都是下一步大力发展的方向,就像我国已经开始建设雅鲁藏布江上的重大水电工程了。
在未来,我国西部地区每年发的电将会更多,更多的电力要输送到东部地区,自然就得建设更多的特高压输电线路。所以说我们此前的规划发展是有长远性和预见性的。
如今,我们既具备了技术,也建设了大量的线路。对美国和其他国家而言,我们在该领域已经走在了最前头。尤其是像美国,他们的国土也很辽阔,未来的电力供应要保持更高的效率,最好的方式就是统一规划输电线路,而要保证长距离的传输,首先就得具备特高压输电技术。
美国现在还没有攻克这一点,这就跟我们拉开了距离。等到我们的技术再上一层楼的时候,这种差距就会更大。不能够保证电力的稳定供应,特朗普也就不能够完成振兴制造业的目标。
围绕这一系列问题,美国接下来要做的事情还很多,最本质的地方就是去想办法攻克特高压技术,因为做不到这一点就没有电,其他的规划都将是空中楼阁。
参考资料:
《从“要不要建”到“够不够用”,特高压争议20年未了》 华夏能源网 2023年8月7日
《美国特高压,超级大国并没有超级电网》 北极星输配电网 2018年9月13日
《特高压前传,从我国第一个超高压输变电工程开始说起》 国家电网杂志 2016年12月21日
更新时间:2025-10-09
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