NO.1271 特高压为什么被列入“新基建”?


你好,这里是罗胖精选。

今天的内容来自年度日更课程《卓克·科技参考》。

我们都知道一个词叫做“新基建”,也就是未来会成为中国社会基础设施的那些项目。那“新基建”里,什么5G、充电桩、人工智能、大数据、工业互联网等等,我们都很熟,但是还有一项叫做“特高压”。这个“特高压”究竟是个什么技术?里面又蕴含了哪些新机会呢?

接下来,让我们一起听听卓克老师是怎么说的。

我在的一个微信群里,都是讨论炒股的。虽然我没买过任何股票,但群里的讨论我经常看。时间久了就发现,他们买什么、卖什么基本都是看国家政策。最近一年来,他们关注最多的方向就是新基建,包括5G、城际高速铁路、大数据中心、人工智能这些大家耳熟能详的词。

但还有一个,我觉得应该是电力领域的专业词,也经常被大家提起,那就是“特高压”。它竟然也是新基建的一个领域。

新基建,那可是咱们国家未来发展的战略方向。5G、人工智能的重要性我们都了解,为什么特高压这个看起来很专业的输电技术,也会成为新基建的一个领域呢?

我特意查了查资料,今天跟你分享一下。

高压输电的优势

特高压,其实就是字面意思——特别高的电压。电厂把电制造出来以后,需要先提升到很高的电压,比如220kV、500kV,然后再往外传送。500kV听着很高,但依然不是特高压,还得再高才行。如果是交流特高压,得达到1000kV;直流特高压,是±800kV。

2010年,我国第一条特高压线路——山西长治到湖北荆门——正式运行。此后,一个个特高压项目在新疆、内蒙、四川一带相继开工、运行。

高压输电的好处其实很简单,就是减少损耗。

理想情况下,一个工厂需要100度电,发电站发出100度电就够了。但实际上,在传输过程中会有损失,可能需要发电站发110度电,工厂才能收到100度,10度就白白损耗掉了。损耗分两类:一类是发热。你一摸,手被烫出泡了,这叫“电阻类损耗”。还有一类是电晕产生的损耗。有时候我们晚上能看到输电线上飘着蓝紫色的火光,那就是电晕。

提高了传输电压以后,电阻类损耗大幅下降,电晕类损耗小幅上升。一个大幅下降,一个小幅上升,加合的效果如何呢?损耗还是大幅下降的。因为电阻类损耗占大头,电晕损耗只占总损耗的1/10不到。如果工厂需要100度电,升压之后再传输,发电站可能只用发105度就够了。这就节约了能源。

至于为什么提高电压,电阻上的发热会大幅下降,我就不多说了。理论上,电压提高一倍,电阻产生的损耗会下降75%。

不过,提高电压也有一个经济上的平衡点。为了减少损耗,我们当然可以把电压往高了提,但与此同时,那些元器件你也得买特别耐高压的才行,架设电线时还要建150多吨重、70多米高的铁塔,绝缘也得做的特别到位。这些都非常花钱。所以,到底选择多高的电压,就存在一个成本的问题。迄今为止,世界上很少出现550kV的电压还不够,还要大幅提升的情况。中国在2018年之前也是如此。

但是,特高压直流电现在竟然出现了。而且还成了咱们国家新基建的七个领域之一。这究竟是为什么呢?其实,决定特高压出现的条件主要有四个——

中国东西部能源分布不平衡

咱们国家的能源供给和能源消耗,在地理上极不对称。

东部沿海5.2%的国土面积贡献了全国GDP的40%,但这里可开发能源只占全国的0.4%。中国绝大部分风能在内蒙,绝大部分水电资源在西南,绝大部分太阳能在西北。像四川省,水力发电余量非常大;而典型的制造业大省广东,能源又特别紧缺。

“西电东送”不但能解决这个问题,还能增加西部省份的收入和就业,所以是一个很好的战略。但因为输电距离很长,沿途的损耗很大,所以使用550kV的电就不理想了。而直流的特高压,能很好地降低长距离传输带来的能量损耗,所以就是很好的解决方案。

能源分布不平衡,一直是推动特高压在中国出现的最大因素,直到今天依然如此。

PM2.5空气污染

不过,特高压在中国的发展也不是一帆风顺的,阻力也有。最主要的阻力,就来自于建成以后接收电能的地方政府。比如四川德阳到陕西宝鸡这条线,四川的水电通过特高压输出来,但宝鸡并不愿意接收。因为陕西的煤炭资源丰富,完全可以自己省内建立热电厂,自己的GDP、税收和就业机会都能留在自己家里。

原本来自地方的阻力是很顽固的,但后来却有所松动。

因为从2013年开始,铺天盖地的雾霾来了,北方地区每个冬天都PM2.5爆表。2013年9月,《大气污染防治行动计划》颁布,其中重要的措施就是调整能源结构,控制煤炭消耗总量,全国各地的中小型火力发电站都纷纷关停了。

这对特高压项目是一个好消息。

关闭中小发电站带来的电力空缺,总要想办法补上,而且为了缓解东部城市的雾霾,还只能选择清洁能源。于是,很多特高压项目就在内蒙、新疆开工,把那里的太阳能、风能引入东部。从2014年开始,所有和特高压相关的股票都涨势喜人。

新能源汽车与5G的发展

特高压的另外两波推力是新能源电动汽车和5G的普及,因为这两项都特别耗电。

新能源汽车的补贴是从2010年开始实施的,但快速增长是2014年以后的事情。2014年,新能源汽车的销量只占汽车总销量的3‰;但到了2019年,这个比例已经迅速达到了4.7%。

电动汽车充电需要的功率比家用电器大得多,家用的慢充桩通常要8千瓦,公共充电桩的快充要60-120千瓦,而一户住宅的电表通常最大功率也只有十几千瓦。据统计,今后几年,国内要实现车和充电桩1:1的比例。现在中国有新能源汽车400万辆,假如平均每个充电桩40千瓦,其中1/15的车处于充电状态,算下来总共需要大约一千万千瓦的功率。

我们再来算算5G的耗电。可能很多人想不到,5G基站也是耗电大户。一个基站在高负荷下需要4000瓦的供电,而5G基站的数量还会是4G的两倍,总数保守估计是500-700万个,甚至可能超过1000万个。这也是凭空多出来的电力需求,需要的电大约是4000万-6000万千瓦。

仅这两个因素加起来,就增加了5000-7000多万千瓦的用电负荷。这个负担有多大呢?北京市电网的最大负荷也才2000万千瓦。

而特高压以风能和太阳能这些清洁能源为主,并不是把重污染的火力发电站挪到西部,再把电传输过来。这样一来,特高压快速发展的助力又多了一个,不但满足“西电东送”,也有利于缓解雾霾,还契合了新基建里另外两项——5G和新能源充电桩。

投资、消费和出口

当然,推动特高压的因素还不止这些。把特高压确定为新基建的领域,最近的一个推力是经济形势。

我们知道,2018年以来,全球经济形势都不太理想,咱们国家的经济也受到不小的影响。怎么办呢?

国家调控和刺激经济的手段之一,就是大规模的基础建设。能源,尤其是可持续的清洁能源,是所有发展的基础。于是,特高压就这样从一个电力系统的专业名词变成了新基建的大方向。

当前阻力与未来展望

现在,特高压发展的阻力还有没有呢?

其实还有,就是反对交流特高压。

交流特高压和直流特高压各有特点,至少要有电力电子的专业知识才可以全部理解,比如什么是功角稳定、短路容量、地电流、谐波和低次谐波、换相失败等。这些你都不用管,你只需要记住一点——反对者并没有足够的科学支撑,或许更多还是各地出于保护经济利益的考虑。

为什么这么说呢?

我们可以看看反对者是怎么说的。比如,一份非常有分量的反对意见就认为,“西电东送”是西部大开发的标志性工程,应该坚持。但是,根据交流特高压的工程特点,它一般不作为输电工程使用,已经建成的特高压交流工程利用率低、作用有限。

请注意,这里是反对交流特高压,而不是国家大力推进的直流特高压。在我看来,这或许仍然是地方阻力的一种体现,因为交流特高压一般用于一个省份内部。各地还是不希望把电网相关的发展空间和当前的利益让出来,以至于2018年9月规划在之后一年开工的6条线路,至今有5条都没有得到当地核准。

我们怎么理解特高压这件事呢?

其实有点类似于自上而下集中统筹式管理。这类管理方式如果用在企业和人身上,效果肯定不好。因为人与人、公司与公司组成的是一个复杂系统,某个个体的行动产生的影响会反复叠加在周围人甚至是自己身上。只要积累的时间稍长,这种影响就会让人的预测偏出十万八千里。于是,自上而下对市场进行管理,经常会得到事与愿违的结果。这方面的例子,你可以参考《薛兆丰的经济学课》,里面有很多。

但电网的控制,并不满足复杂系统的特征。它是一个由无数传感器收集数据,由处理器分析情况、做出判断的稳定的线性系统,已有的高自动化、高精度的管理系统,可以很好地应对系统内部的波动。

所以在我看来,地方对自己经济利益的维护在技术改进到一定程度前会一直持续。直到特高压的建设已经很便宜、地方经济利益不足够显著的那一天,电网系统全国统一调度、特高压全国一盘棋的情况才会真正出现。

你对特高压有哪些了解?又是怎么看待特高压项目的呢?欢迎留言写下你的看法。我是卓克,我们明天再见。