超級大國并沒有超級電網(wǎng) 美國或?qū)⒔ㄔO(shè)特高壓
來源:電新深度觀察 | 0評論 | 5657查看 | 2017-08-10 09:30:00    
  能源結(jié)構(gòu)決定中美電網(wǎng)差異化形態(tài)。①東部電網(wǎng)地區(qū)因靠近美國主要煤、氣供應(yīng)地而以煤炭和天然氣發(fā)電為主。②西部電網(wǎng)地區(qū)則因靠近科羅拉多山系和河流,分布有落基山脈等地勢落差很大的山體,主要以水電裝機(jī)為主。山脈地形客觀上也阻礙了西部電網(wǎng)對外聯(lián)結(jié)的發(fā)展。③南部的德克薩斯電網(wǎng)處于頁巖氣盆地所在地,天然氣發(fā)電一家獨大,形成了區(qū)域內(nèi)的獨立小電網(wǎng)。

  美國電網(wǎng)在建設(shè)之初便是分散破碎的。美國的電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,尤其是電網(wǎng)的產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)支離破碎,分散掌握在超過五百家的公司與組織手中。再加上電力產(chǎn)業(yè)的自然壟斷性質(zhì),每一家電力公司都是當(dāng)?shù)氐男袠I(yè)壟斷者。而美國憲法高度重視對私有財產(chǎn)權(quán)的保護(hù),不能隨意干涉電力公司的經(jīng)營。而在中國,國家電網(wǎng)公司和中國南方電網(wǎng)公司已經(jīng)在特高壓技術(shù)上形成了壁壘。目前,中國已投運(yùn)的特高壓線路共13條,其中國家電網(wǎng)已投運(yùn)的特高壓線路超過10條,南網(wǎng)投運(yùn)2條。通過特高壓建設(shè)將使中國電網(wǎng)連成“一張網(wǎng)”。

  美國輸變電主網(wǎng)投資在20世紀(jì)70年代至90年代處于停滯狀態(tài)。美國輸電網(wǎng)投資自20世紀(jì)70年代以來一直處于停滯狀態(tài),且長期滯后于電力需求和發(fā)電裝機(jī)容量的增長。原因在于:①美國聯(lián)邦制下跨州輸電項目建設(shè)需要多個州的監(jiān)管部門同意,多個聯(lián)邦政府部門之間的協(xié)調(diào)難度較大,且行政審批程序復(fù)雜、耗時長,最終獲準(zhǔn)門檻高。②輸電網(wǎng)項目相較于其他投資項目,具有回報率低,建設(shè)周期長等特點,因而比較缺乏投資吸引力,所能籌集的輸電項目建設(shè)資金規(guī)模有限。③美國已經(jīng)完成了工業(yè)化、城鎮(zhèn)化,經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度趨緩,電力需求也增長緩慢,使得電網(wǎng)建設(shè)驅(qū)動力不足,因而在20世紀(jì)中期完成迅速擴(kuò)張后開始停滯。美國電網(wǎng)投資在1975-1999年逐年下降,平均每年下降8600萬美元,直到2005年才恢復(fù)到1975年的投資水平。

  美國沒有特高壓輸電線路,未來是否建設(shè)尚不明確。山地地形決定美國電網(wǎng)區(qū)域分布特點,相互各自獨立,電網(wǎng)聯(lián)結(jié)需求較小,建設(shè)難度較大,美國也曾嘗試特高壓建設(shè),但聯(lián)邦制下美國各自為政的區(qū)域化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)很難做到全局統(tǒng)籌兼顧,因此美國特高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)建設(shè)的阻力較大。出于電網(wǎng)升級的需求,和來自中國特高壓技術(shù)成功實踐的影響,美國政府高層對特高壓建設(shè)持支持態(tài)度,未來有可能建設(shè)特高壓。

  1.特斯拉不僅是汽車,更是電網(wǎng)先驅(qū)

  1.1馬斯克將公司命名特斯拉

  20世紀(jì)特斯拉是電力商業(yè)化的鼻祖。尼古拉˙特斯拉(1856/7/10-1943/1/7,塞爾維亞裔美國人)是交流電、無線電等的重要創(chuàng)造者和推動者,公認(rèn)為是電力商業(yè)化的鼻祖。特斯拉發(fā)現(xiàn)了無線傳輸電能的理論,以空氣作為能量的導(dǎo)體。他的理論與社會工業(yè)資本對立,具備顛覆所有電力公司的能力,受到愛迪生排擠,沒有得到實踐空間而被扼殺。


  馬斯克將公司命名為特斯拉是為了向科學(xué)家和工程師致敬。據(jù)《在火星上退休:伊隆˙馬斯克傳》,作者呈現(xiàn)了很多馬斯克不為人知的秘聞,其中包括為什么要以“特斯拉”作為公司的名字。2004年2月,五位創(chuàng)始人用尼古拉˙特斯拉的名字,命名為特斯拉電動汽車公司,紀(jì)念他們眼中偉大的物理學(xué)家尼古拉˙特斯拉,特斯拉的顛覆性意義隱藏在“特斯拉”這個名字中,即伊隆˙馬斯克的終極夢想:用電動車結(jié)束人類對石油的依賴。馬斯克說,將公司命名為特斯拉,是為了向偉大的科學(xué)家和工程師致敬,這比馬斯克汽車的名字酷多了,我永遠(yuǎn)也不會拿我的名字命名任何公司。


  1.2交直流大戰(zhàn)確立特斯拉交流電的主導(dǎo)地位

  美國“交直流大戰(zhàn)”確立了特斯拉交流電的主導(dǎo)地位。由于具備遠(yuǎn)距離傳輸損耗更小等優(yōu)勢,他的交流電體系打敗愛迪生的直流電,在西屋電氣公司的資助下成為了美國的供電標(biāo)準(zhǔn)。特斯拉的交流電最終成為各個國家最通用的電流形式。雖然特斯拉和他的交流電最終贏下這場戰(zhàn)爭,卻因為和愛迪生之間無止境的消耗戰(zhàn),讓特斯拉和他的贊助商瀕臨破產(chǎn),但特斯拉為了讓全人類享用成果,沒有選擇申請專利,最終欠下JP摩根巨額債務(wù)。


  愛迪生與特斯拉交直大戰(zhàn)不可避免。19世紀(jì)80年代初期,愛迪生因?qū)㈦娨肴藗兊纳疃诿绹矣鲬魰?,他建成的輸電系統(tǒng)使用的均是直流電(DC)。1884年,28歲的塞爾維亞人特斯拉手握巴切羅寫給愛迪生的推薦信,飄洋過海來到美國紐約順利見到了愛迪生。在他為愛迪生的公司工作期間,愛迪生曾口頭許諾:如果特斯拉能夠改進(jìn)公司渦輪機(jī)的設(shè)計,將為他提供五萬美元的報酬。而當(dāng)特斯拉出色地完成任務(wù)后,愛迪生卻食言了,并聲稱之前只是玩笑之言,“特斯拉,你不懂我們的美國式幽默?!碧厮估汶x開了愛迪生的公司,就此種下了交直流大戰(zhàn)的種子。


  19世紀(jì)末特斯拉獨自將交流電技術(shù)嘗試商業(yè)化。在特斯拉離開愛迪生之后,便開始針對交流電的產(chǎn)生、輸配和使用進(jìn)行了一系列的發(fā)明和技術(shù)革命,1887年,特斯拉注冊了交流電的專利,1888年,交流電(AC)技術(shù)投入市場。與直流電相比,交流電系統(tǒng)具有可高伏輸送的優(yōu)點,電流輸送范圍更廣,輸送效率更高,所使用的導(dǎo)線更細(xì),減少了銅的消耗。遠(yuǎn)距離傳輸也減少了電站的數(shù)量,建設(shè)成本也更低。彼時,交流電與直流電大戰(zhàn)也拉開帷幕。


  特斯拉交流電最終贏得勝利,最終成為各個國家最通用的電流形式。在交流電與直流電之爭熱烈上演的歷史中,有兩個事件可以稱為特斯拉對愛迪生的漂亮反擊:

 ?、偬厮估H身試電

  1893年,歷史上第一次電氣交易會哥倫比亞博覽會進(jìn)行招標(biāo),這對于愛迪生和特斯拉來說,是交直流大戰(zhàn)中的重要一役。最初以愛迪生為代表的通用電氣報價180萬美元,使用直流電發(fā)電系統(tǒng),但很快就被主辦方駁回,因為這一報價遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其預(yù)算。于是愛迪生狠下心把報價壓縮到55.4萬美元,正當(dāng)他胸有成竹、勢在必得之時,威斯汀豪斯帶領(lǐng)的西屋電氣以39.9萬美元的超低價格成功中標(biāo),而他使用的是特斯拉發(fā)明的交流電系統(tǒng)。在展會上,特斯拉為了反駁愛迪生散播的交流電有致命危險的言論,一手高舉磷光燈泡,另一只手摸向電門,以自己的身體為導(dǎo)體,點亮了手中的燈泡。對手的誹謗不攻自破,參會者都為之嘆服。


  ②攻克交流遠(yuǎn)距離輸電難題

  1897年,第一座位于尼亞加拉瀑布的水力發(fā)電站建成,成為了35公里外紐約州水牛城的主要供電來源。愛迪生的直流電系統(tǒng)面臨遠(yuǎn)距離傳輸敗下陣來,而特斯拉專門設(shè)計的交流電發(fā)電機(jī)運(yùn)用交流電輸電技術(shù),用高壓實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離供電,徹底解決了尼亞加拉水電站遠(yuǎn)距離供電的難題。如今的尼亞加拉大瀑布的公園中還豎立著一座特斯拉的銅像。經(jīng)此一役,也確立了交流電的主導(dǎo)地位,在與直流電的大戰(zhàn)中贏得勝利,并一直保持到今天。


  2.能源結(jié)構(gòu)決定中美電網(wǎng)差異化形態(tài)

  2.1中國能源資源稟賦形成大一統(tǒng)電網(wǎng)

  多煤貧油少氣決定了中國以火電裝機(jī)為主。①中國的煤炭資源豐富,據(jù)《世界能源統(tǒng)計回顧2015》數(shù)據(jù)顯示,中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭占比高達(dá)66%,約為天然氣和石油消費(fèi)總量的兩倍。②依托于中國豐富的煤炭資源,發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)中火電占據(jù)主導(dǎo)地位。
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