破解能源困局？混合电网是关键
发布日期：2025/7/30
美国电力需求激增，电网系统持续逼近物理极限，导致系统故障频发。若延续当前发展路径，问题将愈演愈烈。
举国关注点多聚焦于新增发电需求，但若无强大的输电网络将发电厂与全国配电系统相连，电力将无法输送至万亿终端设备。
当前割裂的权责体系与各州利益博弈正掣肘21世纪电力经济发展。跨州输电审批权分散于冗余决策方，其依据的法律形成于跨州输电技术萌芽期。这导致区域决策往往忽视整体互联优势、规模效益及前沿技术应用。
例如，高压直流（HVDC）输电系统可叠加于交流电网之上，大幅提升远距离输电能力。但HVDC的优化需基于全网统筹研究。
现有输电线路平均服役40至50年，新项目审批动辄耗时数十年。为满足基础可靠性提出的线路建设常因政治因素遭否决，或因成本延误叠加被放弃。当电网逼近承载极限时，受交流系统传输限制，低成本发电机组即便未满载运行也难以支援缺电区域。
电网危机的现实映照
近期热浪期间，东北部电网几近临界点，而邻近区域电力却无法调度支援。美国电力可靠性委员会（NERC） 在《2024可靠性报告》中指出：国家电网需新增3500万千瓦输电能力。
电力传输迥异于流体管道输送——任何供需变化都将基于电学定律，瞬时影响覆盖东部（6亿千瓦）、西部（1.6亿千瓦）及得州（9500万千瓦）的整个交流互联系统。
这种光速级能量传输必须时刻维持电源与负载平衡，同时保障60赫兹恒定频率，且任一线路均不超载。每秒钟，复杂计算机程序都在监控所有电源、线路及负载，识别系统变化引发的限制，以便操作员及时响应。
正因交流网全域联动特性，任何系统增容都需复杂长期研究，极大延缓新接入审批速度。
他山之石：中欧实践
中国与欧洲早已意识到相同问题：
中国：2005年起在13亿千瓦交流电网基础上叠加HVDC系统，建成含55条直流线路（总容量1.7亿千瓦）的混合电网。另有2700万千瓦在建，最长线路超2100英里（相当于贯通加州至大西洋中部）。
欧洲：2006年成立"超级电网之友"联盟，规划在5.4亿千瓦交流网上建设HVDC超级电网，并组建输电运营商联盟ENTSO-E统筹欧盟输电需求。
美国的技术机遇
美国尚未充分利用HVDC等关键技术：
2016年亚历山大·麦克唐纳研究显示：基于NOAA超算十年气候数据分析，每投入1美元建设HVDC可获3美元收益，并大幅降碳。
采用复合芯导线替换现有线缆，可显著提升既有线路容量。
构网型逆变器新技术能在毫秒级侦测系统异常，实时增强电网可靠性——这对大量"旋转铁芯"设备濒临退役的当下尤为重要。
若放任这些问题，美国经济将面临能源短缺。我们亟需包含三大核心要素的电网升级计划：
建设全国性HVDC骨干网
仿效横贯铁路与州际公路系统，沿现有交流线路走廊铺设地下高压直流网络，兼顾物理安全与环境效益。
升级交流网关键线路
通过带电作业将重要线路更换为复合芯导线，零停电提升输电能力。
普及构网型逆变器
该技术对电网实时可靠性的提升显而易见，应优先部署。
结语
电力需求狂飙突进，未来已呼啸而至。有效落实这三项优先任务，方能确保美国经济获得充足可靠的能源支撑。
来源：CLEANdata 作者：菲利普·哈里斯
