劉興亮 | 極簡特高壓技術史

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在國家的綜合發展上，有一種通行的說法叫「后發優勢」，意思是落后國家在追趕先進國家的路徑上有一種可資借鑒的優勢，繞過發達國家在發展上的摸索、障礙、迂回甚至災難（比如后來的國家就不用像諾貝爾那樣被炸藥炸得烏漆麻黑的），徑直進入最優最快的快速發展軌道，不僅節省了資源、人力和時間，而且能夠憑借這種多快好省的方式，催生發展上的優勢，在某些領域超越之前領先于自己的國家。

這方面經常被引用的例子有第一次世界大戰前期的德國，以及一度封閉落后的日本。二者均在某些領域發揮了后發優勢，甚至后來居上。

德國在二戰前發展出了人類歷史上最發達的物理科學，德意志帝國的科學家幾乎囊括了當時所有領域最先進的技術創新；日本在二戰前后也在電子、機械等領域走到了全球前列，直至今日，日本汽車仍然占據了全球市場的最大份額。

車到山前必有路，有路必有豐田車。

最近這些年，后發優勢的理論優勢正在慢慢遭到侵蝕和污染，以至于「后發劣勢」的說法一時甚囂塵上，意思是說落后國家雖然在技術上拼命向發達國家看齊，奮勇直追，但是受制于文化的落后和制度的約束，往往是學得一些皮毛而缺乏內在的原創動力，以至于在發展的路徑上看似取得一些成績，但后勁不足，反而被發達國家在科技前沿的突破再次遠遠甩在了身后。

這其中有工業革命后法國追趕英國又被英國甩在身后的案例，也有南美的整體狀況的反復證明。

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科學技術的發展總是在一些區域發生突破，繼而通過交通和貿易體系擴散，惠及更多人。

但是這種突破和擴散的邏輯規則是沒有定性和規律可循的。區域發展的背后往往是復雜的文化背景、教育模式、經濟驅動方式的綜合博弈，難以用單一數據的方式界定和判斷。

中國是一個后發國家，改革開放前，不僅經濟總量有限，在科學技術領域更是乏善可陳。然而中國的改革使世界刮目相看，中國制造已經沖入全球，成為覆蓋巨大的物資體系，后發優勢的理論似乎并不過時。

尤其是在特高壓輸電領域，中國一枝獨秀。

特高壓，顧名思義，就是特別高的電壓。在這種情形下輸電，有巨大的優勢，能實現遠距離傳輸電流而降低損耗的技術特征。

這就好比有一筐人參要從黑龍江運輸到海南島，路程遙遠，需要花費的時間較長不說，路上花費的油錢和過路費也特別高，導致一塊錢成本的人參到了海南島得賣到200塊，大家根本買不起，如若原路返回簡直不如扔了劃算。

輸電也是有成本的，我們就從源頭說說。

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電壓，是兩點之間的電勢差。在靜電場中，它對應于每單位電荷將正測試電荷從第一點移動到第二點所需的功。電壓大，功就大，移動的電荷就多。

我們日常使用的電壓通常是220V到380V；能看到的高壓線上的電壓在1000V以上，這時候你站在群山峻嶺的高壓塔下能聽到電流傳輸的滋滋聲；特高壓是指1000KV以上的電壓，這時候輸送電流的速度和長度都得到顯著的提高。

用水管里的水壓來類比，如果水壓大的話，水就能利用這種壓力下的沖力來做功，帶動水車磨面，壓力越大，磨盤轉得越快，效率越高。

電壓也是同理，高電壓意味著電流更大，在相同的電阻下，高電壓可以更快地把電流輸送到對面去，這就好比河流中有一塊礁石，水流小的時候它的阻力更能妨礙水流的速度，但水流巨大時，它的妨礙作用就可以忽略了。

特高壓就是在這種原理下工作的，它的優勢就在于兩點：

一，大容量、遠距離輸電能力，這是特高壓的核心優勢。在巨大的電勢能壓力下，電阻變得可以忽略，輸電損耗極小，輸送容量很大。一條特高壓線路的輸送能力可達數百萬甚至上千萬千瓦，能輕松將數千公里外的能源基地的電力輸送到負荷中心。

二，低損耗、高效率。輸電損耗主要與電流的平方成正比。只要大幅提高電壓就能迅速降低傳輸同等電能所需的電流，從而顯著減少輸電過程中的電能損耗。據統計，特高壓輸電的損耗率通常低于3%，遠低于傳統超高壓輸電。

特高壓的技術實現，有兩個條件。一是技術上的突破，二是使用上的需求。只有幅員廣闊的國家和地區面臨能源發展不平衡時才會將這種需求提上日程。假如只是在瑞士這樣的小國，利用特高壓就不太經濟了，屬于殺雞用牛刀。

中國恰恰有這樣的需求，技術發展后來居上，成為全球重要的特高壓輸電應用國家。我們來簡單回顧一下特高壓的發展歷程。

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早期歷史

20世紀60至70年代，美國、蘇聯、日本、意大利、加拿大等發達國家先后開展特高壓輸電技術研究，旨在滿足未來電力快速增長的預期需求。

1967年，美國開始1000千伏特高壓輸電研究，但受70年代石油危機和能源需求變化的影響，雖然規劃了多條線路，但最終沒有建成示范工程。

1972年，日本啟動特高壓計劃，建設了兩條1000千伏線路（分別于1993年、1999年竣工），但因種種原因未能達到預期目標，均以500千伏運行，也還可以。

1985年，前蘇聯建成首條1150千伏交流線路并帶載運行（?；退箞D茲到科克契塔夫，長900公里），只不過1992年后該線路降壓，變為較普通高壓輸電線。

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中國的突破

自2004年以來，隨著中國工業快速增長，電力消耗以前所未有的速度擴張。一度，嚴重的電力供應短缺影響了相當多企業的生產運營。自此，中國大舉投資電力供應，以滿足工業需求。由于特殊的地理原因，中國大部分水電資源集中在西部，煤炭資源集中在西北部，巨大的負荷集中在東部和南部，造成了輸電過程中的巨大浪費。

為了將輸電損耗降至可控水平，特高壓輸電自然成為合理的選擇。于是，中國第十二個五年規劃提出建設特高壓輸電走廊，以提高可再生能源從發電點到消費點的整合率。

2009年，中國首條1000千伏特高壓交流試驗工程（晉東南–南陽–荊門）投入運行。

2010年，中國首條±800千伏特高壓直流工程（云南–廣東）實現商業化輸送電。

這一發展歷程表明，雖然發達國家早期試驗驗證了特高壓技術的可行性，但缺乏經濟動力和統一標準，中國則通過自主創新在21世紀初成功實現技術「從0到1」的突破。至此，中國的特高壓線路蓬勃發展起來。

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現狀與未來

目前，只有中國后來居上，實現了較大規模的特高壓輸電網絡。中國提出并推動的技術標準也在國際范圍內產生深遠影響。同時，中國積極拓展國際合作，將成熟的特高壓技術輸出海外。例如巴西「美麗山±800kV直流工程」2023年開建，被譽為「巴西電力高速公路」，標志著拉美進入特高壓時代。

與此同時，各國在能源轉型和電網互聯方面積極展開合作，競爭日益顯現，特別是在直流設備和超長距離輸電技術等領域。

特高壓的未來發展方向是數字化和智能化，中國是否能在這一領域繼續領先，還有待工程師與科學家的繼續努力?？傮w而言，特高壓這種高效低損的輸送方式，必然會逐步推廣到更多國家和地區，這一趨勢是可以預見的。