美媒擔憂特高壓長距離輸電技術落後中國

 一、中國特高壓超級電網的成功　　

　 特高壓輸電技術是指交流1000千伏特、直流±800千伏特以上電壓等級的輸電技術，電網輸電能力的大小，與電壓的平方成正比，輸電損耗與電壓的平方成反比。這就是說，當電網電壓從500千伏增加到1000千伏，其輸送容量可提高到原來的4倍，輸電損耗可降低到原來的四分之一。特高壓輸電線路就好比是電力高速公路，與普通線路相比，輸送容量更大，輸電效率更高。與較低電壓輸電方式相比具有長距離、大容量、低損耗、節約土地資源的優勢。中國大陸第一條特高壓輸電工程於2009年1月6日正式投入運行，標誌著中國電力傳輸技術達到世界領先水平。特高壓輸電技術解決了電力跨區域遠距離輸送的難題，為大規模開發偏遠地區的可再生能源創造了條件。特高壓輸電技術與高鐵一樣，都是中國對世界產業的重大貢獻，將有力推動能源綠化轉型。到2025年，中國特高壓產業及其產業鏈上下游相關配套環節所帶動的總投資規模將達5,870億元。代表當今世界電網科技發展最高水準的特高壓，已經成為「中國製造」一張閃亮的名片。中國大陸的虞城換流站是世界首座採用常規直流和柔性直流混合級聯接線方式的換流站，這是特高壓輸電領域的又一技術創新，同時兼顧常規直流輸電大容量、遠距離和柔性直流控制靈活、電壓動態支撐能力強的特點。 

    變壓器及換流閘是特高壓直流輸電系統中最關鍵的設備，我們平時所使用的電力大部分是交流電。在直流輸電工程中，在發電端要先將交流變為直流，通過輸電導線到受電端後，再將直流變為交流。中國研發團隊的換流閘比國外產品更優越，比其他換流閥額定電流更高，換流容量更大。要保證特高壓工程按照設計標準安全穩定運行，不僅對換流閥，對換流變壓器、控制保護系統、調試運行等一系列關鍵設備、關鍵技術等都提出了更高的標準和要求。由於特高壓輸電的電壓等級高、周圍電場強度大、輸電距離普遍較遠、線路翻山越嶺跨江過海等，特高壓設備檢修工作難度很高。近年來，隨著直升機巡檢、無人機巡檢、線上監測、雷射掃描、數位孿生等現代技術、智慧型設備的普及應用和迭代升級，電網設備檢修工作越來越具人工智慧。 

二、中國獨霸全球的特高壓輸電技術為何外國沒有 

    中國在許多領域的科技已經超越美國等西方國家，雖然高端芯片仍被美國卡脖子，但在其他領域，中國擁有絕對的話語權，其中包括獨步全球的特高壓輸電技術。通常電壓會依等級可分為低壓、高壓、超高壓和特高壓這幾種。當電壓高到一定程度，所有的絕緣體都可能變成導體。特高壓更是如此，所以特高壓的變壓器及換流閘如何做好絕緣就成了最大的難題。雖然最適合的絕緣材料是陶瓷，能耐壓到50千伏，但特高壓的標準是直流800千伏，交流1150千伏，遠超過陶瓷的承受能力。但是陶瓷絕緣氣很難做二次加工，最困難的是陶瓷總重量高達7000噸以上根本無法運輸至偏遠地區。中國的電力生產和消耗在地域上分佈上很不平衡，全中國三分之二的煤炭資源都集中在陝西、山西和內蒙三省，80%的水電資源集中在西南地區，而七成用電需求卻在中東部的16個省，這就導致不得不長距離輸電。但是距離越大，電能損耗也就越大，如何盡量減少損耗，那就必須採用特高壓輸電的形式。依照相關規劃，中國至少需要1000多個特高壓變壓器才行。既然陶瓷絕緣這條路走不通，於是中國科研人員在多年不懈努力嘗試下，最終找到了用紙材料絕緣。當然這紙是根據特高壓設計過的特殊絕緣紙，這種紙能將變壓器重量從7000噸降到了500噸，並且方便裁剪，以適應各個元件的不同形狀。 

   中國某些領域的基礎科學研究比美國厲害，所以能製造出來。500噸重的大傢伙，雖然比之前的7000噸少了很多，但這東西不能拆分，必須整體用特殊車輛運輸，使用有256個輪子，長達85公尺的中國國產平板運輸車，可以輕鬆完成任務。正常情況下，變壓器內必須保持密封，不能有任何灰塵，進入正常工作時都是浸泡在專用的變壓器油裡的。但如果用液態的氮氣替換掉變壓器油，等運送到目的地再替換回來，重量還能減到350噸。運輸過程中，路線都需要提前規劃並適度加強。對於面積小的國家，不一定需要特高壓輸電網。但對面積遼闊的大國來說是非有不可。特高壓電力傳輸是未來的趨勢，風電、水力、太陽能發電大多在偏遠地區需要長途輸電。特高壓的輸電，西方沒有可以藉鑑的經驗因其無法研究製造出來，但這卻難不倒聰明勤奮的中國人！迄今為止，中國不僅是世界唯一實現特高壓大規模商業營運的國家，世界上沒有第二個國家能夠做到，而且在特高壓領域中市行業標準制定者。中國只要掌握特高壓直流輸電的核心技術就，全世界都要用中國標準，目前中國的特高壓網絡，不僅解決了西電東輸的難題，為西部資源大開發和經濟發展帶來了巨大的促進作用，也為一帶一路的電力輸出創造了可能性。 

三、長距離輸電技術影響國家安全 

   依據美國國家利益雜誌報導，2023年10月，美國能源部報告稱，美國目前建成的輸電系統在包括德克薩斯州和阿拉斯加州在內的多個州已經達到或接近滿負荷。滿載的輸電系統至少會在兩個關鍵方面限製成長：無法輕易為電網添加更多電力，也無法擴展電網以納入再生能源。城市主要電力消費區與再生能源發電地點通常相距很遠，因此任何潛在的電網擴張都必須先考慮長距離輸電項目。蘭德公司研究發現，作為創建全球能源互聯網的一部分，中國在開發長距離電力傳輸所需的技術遠優於美國。在連接跨地區乃至國家電網所需的輸電技術方面，中國已成為世界領導者。中國也發表了許多學術論文，並申請了很多專利。儘管中國已經在其領土上開發了 34 條特高壓線路，但美國卻一條都沒有，美國和中國在長距離傳輸技術方面的差距引發了重大的國家安全影響。中國在傳輸技術方面不斷增長的技術和技術實力使中國企業能夠擴大其全球市場份額，同時將中國技術和標準出口到國外。隨著中國產品和標準湧入國際市場，中國可以從鎖定效應中受益，成為全球超級電網的首選供應商，從而增加關鍵清潔能源供應鏈對中國的依賴。 

   與太陽能或電動車電池等其他能源轉型技術類似，中國的技術領先地位可能使其在長距離傳輸領域佔據市場主導地位。美媒認為美國應該努力縮小與中國在長距離傳輸方面的技術差距。這不僅可以滿足其當前的國內傳輸需求，同時也可以減輕中國全球能源互聯網項目帶來的潛在國家安全風險。同時改善的傳輸基礎設施有助於降低電價並減少停電，這兩者都使消費者受益。另一方面，有限的傳輸容量可能會導致災難甚至死亡。例如，它被認為是上次德克薩斯州冬季風暴大停電的主因之一，這場停電在 2021 年造成246人死亡。美國還需要擴大輸電規模以實現能源轉型。上述美國能源部報告也指出，高水準的再生能源部署反過來需要將美國輸電系統擴展60%。事實上，該國消費相對較低且再生能源發電量較大的地區已經經常出現負電價。出現負電價的地區與紐約市等經常出現持續高電價的地區形成鮮明對比。建立強大的輸電連接，將電力從低電價或負電價地區之間遠距離輸送到高電價地區，將降低高度擁擠地區的能源成本，並顯著改善低成本再生能源發電的商業案例。但要利用這些機會，需要解決影響專案部署的監管瓶頸，以及長距離傳輸。