世界能源的未來在於超高壓直流輸電線路 - 彭博社

長江沿線的長吉-古泉特高壓直流輸電線上的中國工人。

攝影師：ImagineChina/Alamy自六年前習近平主席向聯合國提出“全球能源互聯網”概念以來，中國一直在努力説服世界建設將成為其骨幹的高壓輸電線路。這個計劃是將地球包裹在由北京製造的洲際網中，但實際上並沒有取得太大進展。然而，所謂的超級電網的命運似乎正在轉變，儘管不像習近平最初設想的那樣壯觀。

中國在超高壓直流（UHVDC）輸電線路的製造和技術方面具有優勢，並在提出全球技術標準和治理方面處於領先地位。如果習近平的計劃得以實現，一些人認為這些優勢可能具有深遠的地緣政治影響，使中國獲得類似於美國在二戰後塑造全球金融體系所獲得的權力和影響。

然而，推動對能夠用遠在數百甚至數千英里之外發電的電纜重新產生興趣的並不是中國。這是因為碳中和承諾、技術進步和改進的成本激勵正在加速可再生能源發電的廣泛擴張。

戈壁沙漠中的光伏發電廠。攝影師：Costfoto/Barcroft Media/Getty Images煤炭、天然氣甚至核電站可以建在靠近它們服務的市場附近，但許多人認為必不可少的大規模太陽能和風電場往往不能滿足氣候目標。它們需要建在風力和陽光最強的地方，這可能距離城市中心數百或數千英里。長電纜還可以將一個時區的峯值下午太陽能電力連接到另一個時區的峯值晚間需求，從而減少由供需不匹配引起的價格波動以及在太陽或風力減弱時需要化石燃料備用容量的需求。

隨着各國淘汰碳來實現氣候目標，根據彭博新能源財經數據，它們到2050年至少需要花費14萬億美元來加強電網。這只是新可再生能源發電容量預計支出的一點點，越來越明顯的是，高壓和超高壓直流線路將在過渡中發揮作用。問題是它們將有多大國際化？

預計年度投資

數據：BloombergNEF

今年4月，歐盟成立了一個工作組，以幫助擴大其電網，這已經是世界上最發達的國際電力交易系統，目標包括發展一個多國離岸風電網絡。丹麥在2月宣佈計劃建造一個價值340億美元的人工能源島，它將成為一個輪轂式輸電系統的核心。該項目最終的目標容量為10吉瓦，該項目將使丹麥現有的總髮電容量增加三分之二，太多了，無法僅為其本國市場提供服務。

即使在美國，電網整合一直滯後——正如二月份德克薩斯州致命的持續多日的停電所揭示的那樣——人們對此產生了興趣。由微軟公司創始人比爾·蓋茨資助的Breakthrough Energy於三月發佈的一份報告提出了跨大陸HVDC輸電線路的方案，以統一美國仍然分隔的三個電網。

喬·拜登總統的基礎設施提案包括1000億美元用於電網，並將建立一個新的電網部署管理機構“以促進沿着聯邦公路建設額外的高優先級、高壓輸電線路”，儘管目前還不確定有多少資金會通過國會。加拿大、墨西哥和美國機構委託進行的一項研究計劃於今年發佈，旨在探討連接它們電網的潛力。

多年來一直在推廣超級電網理念的人們感到風向有利。東京的可再生能源研究所所長大林美佳表示：“我認為我們的時代已經到來。”該研究所是由軟銀集團創始人孫正義在2011年福島核災難後成立的。其使命是推動一個連接中國、日本、蒙古、俄羅斯和韓國的東北亞超級電網。大林美佳表示：“我無法想象到2050年的日本仍然與其他地方隔絕。”

歐洲幾十年來一直在建設HVDC連接器，允許一個國家的交流電網向另一個國家供電：2018年，歐洲國家之間跨境交易的電量超過了9%，而美洲不到2%，亞洲不到0.6%，根據國際能源署的數據。這種交易往往通過增加競爭來降低價格。它還增強了電網的韌性，確保如果一個國家的電網遭受災難性的停電，它可以從其他國家獲取電力以保持供電。

北海的Hornsea 1是世界上最大的海上風電場。攝影師：Arild Lillebo/Alamy但目前，對超級電網的興趣主要來自對遠距離輸電的需求，因為用可再生能源取代化石燃料的競賽正在加速進行。這對於海上風電場尤其重要，被視為可再生能源的一個關鍵增長領域。雖然在電纜的每一端進行交流到直流再到交流的轉換很昂貴，但更低的損耗率意味着高壓直流輸電線路在地面高於約500英里（800公里）和埋地及水下電纜高於31英里（50公里）的距離上變得經濟實惠。

目前，世界上最大的海上風電場Hornsea 1位於英國海岸以外120公里（75英里）處。而一旦完成，規模更大的英國項目Dogger Bank將再往外延伸5英里。隨着浮動平台上風力渦輪機的發展，海上風電場的推進距離幾乎沒有限制。本月，作為高壓直流輸電技術的主要提供商，日立ABB電力網有限公司推出了專為浮動渦輪機開發的新型變壓器產品線。

高壓直流電纜還可以使得在陸地上建造遠程、規模相當於發電廠的可再生能源裝置成為可能。蒙古的戈壁沙漠是中國和大林建設研究所共同推動的東北亞超級電網項目的核心所在。理論上，戈壁沙漠有潛力提供2.6太瓦的風能和太陽能——超過美國整個已安裝的發電容量的兩倍多——供應給一組亞洲強國，這些國家一起產生全球碳排放的三分之一以上。戈壁沙漠的潛力目前仍然大部分未被實現，部分原因是目前幾乎沒有手段將那裏產生的電力輸送到蒙古這個小市場之外。

一台UHVDC變壓器。攝影師：來源：ABB同樣適用於美國，有了正確的基礎設施，紐約可以利用來自南部和中西部富含太陽和風資源的能源。更加雄心勃勃的願景將會從加拿大或智利的阿塔卡馬沙漠等遙遠地方獲取電力，該地區擁有世界上每平方米太陽能潛力最高的地方。傑里米·裏夫金（Jeremy Rifkin）是一位美國經濟學家，已成為尋求重塑數字和可再生未來基礎設施的國家的首選人物，他看到在美洲可能形成一個擁有11億人口的單一電力市場，幾乎與中國的規模相當。裏夫金曾為德國、歐盟和中國提供建議；習近平對全球能源網絡的願景正是源自他2011年的著作《第三次工業革命》。

説服各國依賴彼此以保持電力供應是困難的，但裏夫金認為，太陽能和風能的普遍但間歇性特性也使這種情況不可避免。“這不是石油地緣政治，”他説，“它是基於地理的生物圈政治。風和太陽迫使我們分享。”

如果跨洲際、海底電力超級高速公路確實是我們共同的未來，中國正在引領這一進程。去年12月，中國完成了一條價值34.5億美元、長970英里、800千伏UHVDC線路，用於將從青藏高原產生的太陽能和風能輸送到中國中部。這之前，中國建成了一條能夠傳輸高達12,000兆瓦功率的110萬伏電纜——比愛爾蘭整個安裝的發電容量稍微多一點——從新疆省的沙漠和山區輸送到上海的門口，距離東部近2000英里。（高壓電纜的分類為500千伏及以上，而超高壓——中國的特色——運行在800千伏或以上。）

全球超級電網的努力由劉振亞領導，他曾是中國國家電網公司（SGCC）的前任負責人，現在擔任總部位於北京的聯合國支持的全球能源互聯發展與合作組織主席。Geidco的分階段計劃首先是加強國家電網，然後建設區域網絡，最終在2070年左右完成全球18通道跨地球電網的建設。

Geidco對互聯超級電網願景的示意圖。來源：UNFCCC作為全球最大的公用事業公司，SGCC一直在進行一場收購狂潮，使其能夠進行第一階段的加強。自2008年以來，它已經收購了菲律賓、葡萄牙、澳大利亞、香港、巴西、希臘、意大利以及去年阿曼的電力分配公司高達85%的股份。其他中國公司也一直在購買外國電網的股份。

“從美國的角度來看，這是令人擔憂的事情，” 華盛頓大西洋理事會的能源專家菲利普·康奈爾説。“這不是‘我會切斷你的電源’，就像俄羅斯在2006年切斷了對歐洲的天然氣供應，或者像上世紀70年代的石油輸出國組織那樣。但與全球金融體系的關係是良好的。你正在建立國家電力系統的骨幹，這涉及大量硬件和軟件。突然之間，你就處於一箇中國生態系統中。”

這種生態系統的擔憂導致美國向盟友施壓，禁止中國的華為技術有限公司參與5G網絡的建設。在物聯網時代，電力網和通信網絡將越來越多地提供彼此訪問的機會，這是習近平全球能源計劃的核心假設。“中國國家是否有後門訪問的潛力？”康奈爾問道。“肯定有很多對消費者信息的訪問——你可以想象，未來這將創造很多影響力。”

如果美國對習近平的全球電網推動沒有像對華為那樣表達安全擔憂，那可能是因為中國一直難以實現其雄心壯志。根據2019年Geidco繪製的12.5萬公里高壓電網，實際建設的很少。今年晚些時候將啓用的巴基斯坦-中國聯接線的第一階段是一個例外。

中國國家主席習近平，2019年在北京舉行的一帶一路論壇開幕式上展示了一個“全球能源互聯網”的願景。攝影師：Fred Dufour/AFP/Getty Images目前，東北亞超級電網仍然是一個桌面項目。亞洲開發銀行的七國大湄公河次區域電力貿易和互聯互通倡議自1992年啓動以來進展緩慢。

在一些演講和會議中大肆宣傳超級電網之後，劉振亞將其比作洲際彈道導彈，並誇耀中國將制定全球技術標準，北京官員開始淡化一些更具爭議的提議。一個例子是：創建一箇中央國際機構，指導和監督全球電網的運行。Geidco的一位女發言人拒絕討論超級電網計劃。相反，她提供了劉的演講和報告，描述了全球能源互聯互通結束氣候危機和實現“全球共贏”的潛力。

大橋表示，日本政客仍然不敢暗示他們可能自願將國家能源系統與中國連接。今年4月發佈的日本能源計劃將加倍國內封閉的電力流動，這可能是一個開始，但對連接其他國家的事情幾乎沒有提及。

如果這些超級電網沒有建成，那將是因為它們的時代既已來臨又已過去。它們不僅昂貴、政治上困難且不受歡迎——因為它們必須穿越許多後院——而且它們對大型電力設施的關注似乎已經過時。分佈式微發電，就在你的屋頂附近，電池存儲和可轉移的氫都提供了與超級電網旨在解決的交付問題相競爭的解決方案。

在中國對能源互聯網的願景中，這些並不是互相排斥的。總部位於布魯塞爾的環保組織綠色和平的能源分析師揚·範德·普特表示贊同。他説：“所有這些都是必需的，但沒有一個足夠。”他補充説：“要將如此大量的可再生能源整合到電網中，你可以談論電池存儲和其他事情，但電網傳輸仍然是最具成本效益和高效率的。”他説，歐盟和其他國家可能會逐步前進，可識別的超級電網可能要到2030年後才會出現。

Gerhard Salge是日本日立去年以68.5億美元收購瑞士-瑞典ABB電網業務80%股權時成立的日立ABB電力網公司的首席技術官。他毫不懷疑，他的公司生產的多千噸交流/直流變流器的需求將會增長。Salge説：“我們需要大規模發展風能，進入最佳的太陽能位置，也是最佳的陸上風能——前往智利的沙漠或俄羅斯北部的北極風區，在那裏全年都有永久的風吹。”在英國，ABB日立正在為約克郡和Dogger Bank海上風電場的一個單位建造一條電纜。

其他大型項目可能需要一段時間。對蒙古來説，成為風能和太陽能的沙特阿拉伯可能看起來是一個不可抗拒的機會。政府公開支持，但在它改變了對早期投資者的監管目標後，努力在那裏建設更多可再生能源發電項目已經停滯不前，歐洲復興開發銀行俄羅斯、高加索和中亞地區能源與自然資源主任艾達·西特迪科娃表示，該銀行曾與幾個蒙古風能和太陽能項目共同投資。

“要實現超級電網的發展，該國必須表明它能夠建設可再生能源、吸引投資，並擁有適當的監管環境，”西特迪科娃説。蒙古尚未通過這些測試。去年，它同意開發新的發電能力以出口到中國，但是通過建設一個新的燃煤發電廠。

美國能源部國家可再生能源實驗室電網系統組的研究員喬什·諾瓦切克表示，儘管存在各種障礙和來自新技術的競爭，但更有可能建設更多跨境高壓輸電線路。然而，他説，這更可能沿着歷史上美國電力網所遵循的漸進、有機模式發展，而不是中國的長征。

“我確實看到這種前進的路徑，”諾瓦切克説，“而不是任何大規模集中計劃的：‘讓我們全球化這個。’”—與**特倫斯·愛德華茲