世界能源的未来在于超高压直流输电线路 - 彭博社

长江沿线的长吉-古泉特高压直流输电线上的中国工人。

摄影师：ImagineChina/Alamy自六年前习近平主席向联合国提出“全球能源互联网”概念以来，中国一直在努力说服世界建设将成为其骨干的高压输电线路。这个计划是将地球包裹在由北京制造的洲际网中，但实际上并没有取得太大进展。然而，所谓的超级电网的命运似乎正在转变，尽管不像习近平最初设想的那样壮观。

中国在超高压直流（UHVDC）输电线路的制造和技术方面具有优势，并在提出全球技术标准和治理方面处于领先地位。如果习近平的计划得以实现，一些人认为这些优势可能具有深远的地缘政治影响，使中国获得类似于美国在二战后塑造全球金融体系所获得的权力和影响。

然而，推动对能够用远在数百甚至数千英里之外发电的电缆重新产生兴趣的并不是中国。这是因为碳中和承诺、技术进步和改进的成本激励正在加速可再生能源发电的广泛扩张。

戈壁沙漠中的光伏发电厂。摄影师：Costfoto/Barcroft Media/Getty Images煤炭、天然气甚至核电站可以建在靠近它们服务的市场附近，但许多人认为必不可少的大规模太阳能和风电场往往不能满足气候目标。它们需要建在风力和阳光最强的地方，这可能距离城市中心数百或数千英里。长电缆还可以将一个时区的峰值下午太阳能电力连接到另一个时区的峰值晚间需求，从而减少由供需不匹配引起的价格波动以及在太阳或风力减弱时需要化石燃料备用容量的需求。

随着各国淘汰碳来实现气候目标，根据彭博新能源财经数据，它们到2050年至少需要花费14万亿美元来加强电网。这只是新可再生能源发电容量预计支出的一点点，越来越明显的是，高压和超高压直流线路将在过渡中发挥作用。问题是它们将有多大国际化？

预计年度投资

数据：BloombergNEF

今年4月，欧盟成立了一个工作组，以帮助扩大其电网，这已经是世界上最发达的国际电力交易系统，目标包括发展一个多国离岸风电网络。丹麦在2月宣布计划建造一个价值340亿美元的人工能源岛，它将成为一个轮毂式输电系统的核心。该项目最终的目标容量为10吉瓦，该项目将使丹麦现有的总发电容量增加三分之二，太多了，无法仅为其本国市场提供服务。

即使在美国，电网整合一直滞后——正如二月份德克萨斯州致命的持续多日的停电所揭示的那样——人们对此产生了兴趣。由微软公司创始人比尔·盖茨资助的Breakthrough Energy于三月发布的一份报告提出了跨大陆HVDC输电线路的方案，以统一美国仍然分隔的三个电网。

乔·拜登总统的基础设施提案包括1000亿美元用于电网，并将建立一个新的电网部署管理机构“以促进沿着联邦公路建设额外的高优先级、高压输电线路”，尽管目前还不确定有多少资金会通过国会。加拿大、墨西哥和美国机构委托进行的一项研究计划于今年发布，旨在探讨连接它们电网的潜力。

多年来一直在推广超级电网理念的人们感到风向有利。东京的可再生能源研究所所长大林美佳表示：“我认为我们的时代已经到来。”该研究所是由软银集团创始人孙正义在2011年福岛核灾难后成立的。其使命是推动一个连接中国、日本、蒙古、俄罗斯和韩国的东北亚超级电网。大林美佳表示：“我无法想象到2050年的日本仍然与其他地方隔绝。”

欧洲几十年来一直在建设HVDC连接器，允许一个国家的交流电网向另一个国家供电：2018年，欧洲国家之间跨境交易的电量超过了9%，而美洲不到2%，亚洲不到0.6%，根据国际能源署的数据。这种交易往往通过增加竞争来降低价格。它还增强了电网的韧性，确保如果一个国家的电网遭受灾难性的停电，它可以从其他国家获取电力以保持供电。

北海的Hornsea 1是世界上最大的海上风电场。摄影师：Arild Lillebo/Alamy但目前，对超级电网的兴趣主要来自对远距离输电的需求，因为用可再生能源取代化石燃料的竞赛正在加速进行。这对于海上风电场尤其重要，被视为可再生能源的一个关键增长领域。虽然在电缆的每一端进行交流到直流再到交流的转换很昂贵，但更低的损耗率意味着高压直流输电线路在地面高于约500英里（800公里）和埋地及水下电缆高于31英里（50公里）的距离上变得经济实惠。

目前，世界上最大的海上风电场Hornsea 1位于英国海岸以外120公里（75英里）处。而一旦完成，规模更大的英国项目Dogger Bank将再往外延伸5英里。随着浮动平台上风力涡轮机的发展，海上风电场的推进距离几乎没有限制。本月，作为高压直流输电技术的主要提供商，日立ABB电力网有限公司推出了专为浮动涡轮机开发的新型变压器产品线。

高压直流电缆还可以使得在陆地上建造远程、规模相当于发电厂的可再生能源装置成为可能。蒙古的戈壁沙漠是中国和大林建设研究所共同推动的东北亚超级电网项目的核心所在。理论上，戈壁沙漠有潜力提供2.6太瓦的风能和太阳能——超过美国整个已安装的发电容量的两倍多——供应给一组亚洲强国，这些国家一起产生全球碳排放的三分之一以上。戈壁沙漠的潜力目前仍然大部分未被实现，部分原因是目前几乎没有手段将那里产生的电力输送到蒙古这个小市场之外。

一台UHVDC变压器。摄影师：来源：ABB同样适用于美国，有了正确的基础设施，纽约可以利用来自南部和中西部富含太阳和风资源的能源。更加雄心勃勃的愿景将会从加拿大或智利的阿塔卡马沙漠等遥远地方获取电力，该地区拥有世界上每平方米太阳能潜力最高的地方。杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）是一位美国经济学家，已成为寻求重塑数字和可再生未来基础设施的国家的首选人物，他看到在美洲可能形成一个拥有11亿人口的单一电力市场，几乎与中国的规模相当。里夫金曾为德国、欧盟和中国提供建议；习近平对全球能源网络的愿景正是源自他2011年的著作《第三次工业革命》。

说服各国依赖彼此以保持电力供应是困难的，但里夫金认为，太阳能和风能的普遍但间歇性特性也使这种情况不可避免。“这不是石油地缘政治，”他说，“它是基于地理的生物圈政治。风和太阳迫使我们分享。”

如果跨洲际、海底电力超级高速公路确实是我们共同的未来，中国正在引领这一进程。去年12月，中国完成了一条价值34.5亿美元、长970英里、800千伏UHVDC线路，用于将从青藏高原产生的太阳能和风能输送到中国中部。这之前，中国建成了一条能够传输高达12,000兆瓦功率的110万伏电缆——比爱尔兰整个安装的发电容量稍微多一点——从新疆省的沙漠和山区输送到上海的门口，距离东部近2000英里。（高压电缆的分类为500千伏及以上，而超高压——中国的特色——运行在800千伏或以上。）

全球超级电网的努力由刘振亚领导，他曾是中国国家电网公司（SGCC）的前任负责人，现在担任总部位于北京的联合国支持的全球能源互联发展与合作组织主席。Geidco的分阶段计划首先是加强国家电网，然后建设区域网络，最终在2070年左右完成全球18通道跨地球电网的建设。

Geidco对互联超级电网愿景的示意图。来源：UNFCCC作为全球最大的公用事业公司，SGCC一直在进行一场收购狂潮，使其能够进行第一阶段的加强。自2008年以来，它已经收购了菲律宾、葡萄牙、澳大利亚、香港、巴西、希腊、意大利以及去年阿曼的电力分配公司高达85%的股份。其他中国公司也一直在购买外国电网的股份。

“从美国的角度来看，这是令人担忧的事情，” 华盛顿大西洋理事会的能源专家菲利普·康奈尔说。“这不是‘我会切断你的电源’，就像俄罗斯在2006年切断了对欧洲的天然气供应，或者像上世纪70年代的石油输出国组织那样。但与全球金融体系的关系是良好的。你正在建立国家电力系统的骨干，这涉及大量硬件和软件。突然之间，你就处于一个中国生态系统中。”

这种生态系统的担忧导致美国向盟友施压，禁止中国的华为技术有限公司参与5G网络的建设。在物联网时代，电力网和通信网络将越来越多地提供彼此访问的机会，这是习近平全球能源计划的核心假设。“中国国家是否有后门访问的潜力？”康奈尔问道。“肯定有很多对消费者信息的访问——你可以想象，未来这将创造很多影响力。”

如果美国对习近平的全球电网推动没有像对华为那样表达安全担忧，那可能是因为中国一直难以实现其雄心壮志。根据2019年Geidco绘制的12.5万公里高压电网，实际建设的很少。今年晚些时候将启用的巴基斯坦-中国联接线的第一阶段是一个例外。

中国国家主席习近平，2019年在北京举行的一带一路论坛开幕式上展示了一个“全球能源互联网”的愿景。摄影师：Fred Dufour/AFP/Getty Images目前，东北亚超级电网仍然是一个桌面项目。亚洲开发银行的七国大湄公河次区域电力贸易和互联互通倡议自1992年启动以来进展缓慢。

在一些演讲和会议中大肆宣传超级电网之后，刘振亚将其比作洲际弹道导弹，并夸耀中国将制定全球技术标准，北京官员开始淡化一些更具争议的提议。一个例子是：创建一个中央国际机构，指导和监督全球电网的运行。Geidco的一位女发言人拒绝讨论超级电网计划。相反，她提供了刘的演讲和报告，描述了全球能源互联互通结束气候危机和实现“全球共赢”的潜力。

大桥表示，日本政客仍然不敢暗示他们可能自愿将国家能源系统与中国连接。今年4月发布的日本能源计划将加倍国内封闭的电力流动，这可能是一个开始，但对连接其他国家的事情几乎没有提及。

如果这些超级电网没有建成，那将是因为它们的时代既已来临又已过去。它们不仅昂贵、政治上困难且不受欢迎——因为它们必须穿越许多后院——而且它们对大型电力设施的关注似乎已经过时。分布式微发电，就在你的屋顶附近，电池存储和可转移的氢都提供了与超级电网旨在解决的交付问题相竞争的解决方案。

在中国对能源互联网的愿景中，这些并不是互相排斥的。总部位于布鲁塞尔的环保组织绿色和平的能源分析师扬·范德·普特表示赞同。他说：“所有这些都是必需的，但没有一个足够。”他补充说：“要将如此大量的可再生能源整合到电网中，你可以谈论电池存储和其他事情，但电网传输仍然是最具成本效益和高效率的。”他说，欧盟和其他国家可能会逐步前进，可识别的超级电网可能要到2030年后才会出现。

Gerhard Salge是日本日立去年以68.5亿美元收购瑞士-瑞典ABB电网业务80%股权时成立的日立ABB电力网公司的首席技术官。他毫不怀疑，他的公司生产的多千吨交流/直流变流器的需求将会增长。Salge说：“我们需要大规模发展风能，进入最佳的太阳能位置，也是最佳的陆上风能——前往智利的沙漠或俄罗斯北部的北极风区，在那里全年都有永久的风吹。”在英国，ABB日立正在为约克郡和Dogger Bank海上风电场的一个单位建造一条电缆。

其他大型项目可能需要一段时间。对蒙古来说，成为风能和太阳能的沙特阿拉伯可能看起来是一个不可抗拒的机会。政府公开支持，但在它改变了对早期投资者的监管目标后，努力在那里建设更多可再生能源发电项目已经停滞不前，欧洲复兴开发银行俄罗斯、高加索和中亚地区能源与自然资源主任艾达·西特迪科娃表示，该银行曾与几个蒙古风能和太阳能项目共同投资。

“要实现超级电网的发展，该国必须表明它能够建设可再生能源、吸引投资，并拥有适当的监管环境，”西特迪科娃说。蒙古尚未通过这些测试。去年，它同意开发新的发电能力以出口到中国，但是通过建设一个新的燃煤发电厂。

美国能源部国家可再生能源实验室电网系统组的研究员乔什·诺瓦切克表示，尽管存在各种障碍和来自新技术的竞争，但更有可能建设更多跨境高压输电线路。然而，他说，这更可能沿着历史上美国电力网所遵循的渐进、有机模式发展，而不是中国的长征。

“我确实看到这种前进的路径，”诺瓦切克说，“而不是任何大规模集中计划的：‘让我们全球化这个。’”—与**特伦斯·爱德华兹