輸電電壓的一次次躍升，就是人類電氣化水平前進的階梯。

1891年，世界上第一條高壓輸電線路誕生，它的電壓只有13.8千伏；

1935年，美國將220千伏電壓提高到275千伏，人類社會第一次出現了超高壓線路；

1959年，前蘇聯建成世界上第一條500千伏輸電線路，這是人類利用電能水平的一次巨大跨越；

2009年，世界上第一條1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程投入商業運行，這次領先世界的是中國！

和高鐵、5G這些中國領先世界的技術不同，特高壓輸電領域，中國是真正的獨一檔，會當凌絕頂，一覽眾山小般的世界第一。

01.

電這種能源具有一定的特殊性，它是即時性的，基本不可儲存。

儲存到電池里，成本很高，而能量密度又很低，實在不劃算。而發電的門檻又比較低，像很多小區和工廠里都有自己的緊急發電站，像燃油車發動機在運行過程中都可以給電瓶供電。

電力資源的不可儲存性，意味著發電和供電需要形成一個平衡，一個動態的平衡。

這就涉及到了輸電的問題。

印度2017年的時候發電量就達到了全球第三，但全國絕大部分地區經常還是限時供電，就是因為輸電線功率不夠。輸電功率P=U*I（電壓*電流），想要提高功率，要么增大電流要么升高電壓，而電流過大會導致線路的發熱功率增加，不僅損耗了能源還容易造成安全隱患，所以就必須升高電壓。

電壓越高，輸送能力就越強，可以輸送的電力就越多，電力損耗也越低，而且還可以實現長距離輸電。特別是這個長距離輸電，非常關鍵。在線路上的發熱損耗和電線長度成正比，要是低電壓輸電，線路拉的過長的話，電能就在線路上都被耗費光了。

而長距離輸電，是要在根本上解決電力供需不平衡的問題。

在上世紀80、90年代，甚至直到21世紀初，電力是優先供應給工業生產，其次才是保證居民用電。當時農村是限時供電，城市則推出波峰波谷電價以限制高峰用電。其中峰價比谷價要貴三倍以上，為什么在幾個小時之內電價就會有這么大的波動？就是因為電能有“即時性”，晚上大家都用電供不上，只能通過提高電價的方式適當減少部分家庭的用電需求。

工廠則是錯峰用電，盡可能把用電需求均勻排開。直到2003年夏天，全國還有22個省拉閘限電，居民的生活用電需求無法得到充分滿足，經濟發展也卡在缺電的“瓶頸”上。

中國76％的煤炭、80%的風能、90%的太陽能分布在西部北部、80％的水能分布在西南部，而70%以上的電力消費集中在東中部地區。

一頭是中西部的資源大省有電送不出、白白浪費掉，另一方面則是東部經濟大省電不夠用。而電力資源的供需不平衡，甚至在省內區域之間都存在。

國家發改委原副主任、國家能源局局長張國寶講過這樣一段經歷：2000年前后他在二灘水電站工作，主持負責分電。當時二灘水電站是國內建成投產的最大水電站，但是當時的年利用小時，只有5162小時，僅相當于7個月的時間。一年里還有5個月的時間，發電機組是空閑著的。

為什么？

因為發出去的電沒人用，不知道該送到哪兒去。

當時二灘水電站發出的電只能輸送到四川省內，張國寶找到了當時電力工業部的副部長陸廷昌，希望把二灘的電運出去。陸廷昌算了筆帳，二灘的裝機功率是300萬千瓦，一條500千伏的交流輸電線路只能送90多萬，二灘至少需要一條500千伏、三條220千伏的輸電線，以我國當時的水平來說，成本高風險還大，即便是電力長期供需不平衡，也沒有把握去建高壓輸電線去解決問題。

所以當時只能是就近發電就近用電。以大規模、長距離輸煤的方式，完成我國的能源配置。世紀初年的時候，鐵路新增運力的70%以上用于煤炭運輸。當時長江每30公里就有一座發電廠，都是燒煤發電的中小型供電廠。為什么在二十多年前山西黑煤窯問題那么嚴峻，因為小窯廠出來的低價煤，在各地的需求實在是太旺盛了。

因為要燒煤發電，所以在經濟最發達的長三角地區，每年每平方公里二氧化硫排放量達到45噸，是全國平均水平的20倍。

當時流傳一句話“重發、輕供、不管用”，各地建電廠、發電的積極性都很高，但是對輸變電重視不夠，對用戶側管理則更少，所以盡管電廠遍地開花發電量增長很快，但用電不均衡的根本矛盾一直無法解決。

隨著我國城市建設和工業化用電需求持續攀升，再加上發展與環保之間的矛盾日漸凸顯，解決就地火力發電問題，到了必須要上馬的時候了。

02.

2004年底，掌舵國家電網公司兩個月的劉振亞和時任國家發改委主要領導，一同參加三峽—廣東直流輸電工程驗收總結會。在疾馳的中巴車上，談及中國缺電的現狀，劉振亞深感憂慮，國內電力供應已“嚴重拖了經濟發展的后腿”。

劉振亞對這個問題最有發言權，從1979年進入山東省臨沂市電業局開始，他在山東電力系統干了20年。他回憶山東的工作經歷時表示，當時山東沒有電網的概念，哪里缺電就在哪里建電廠，只要能把煤運過來就行。即“新城區新廠區擴到哪里，電廠就建到哪里。”

2000年，劉振亞進入國家電網工作。

“從更高層面再看我國能源資源、電力供需，才深刻認識到，就地平衡的電力發展方式，是造成我國煤電運輸長期緊張，周期性、季節性缺電的根源?！?/span>

而要根本解決這一難題，必須發展輸電容量更大、輸電距離更遠、更高電壓等級的線路，把全國孤立的區域電網連成一個大電網，提高電網‘運力’，有朝一日能在全國范圍配置電力。

2004年，升任國網一把手之后，劉振亞開始大踏步地推進“電網升級”：建設“電力高速公路”——特高壓電網，即1000千伏交流和±800千伏及以上的直流輸電線路，并且在全國范圍內鏈接成供電網絡，徹底扭轉中國電力發展長期受制于煤炭運力的難題。

在此之前，我國最高等級的輸電線是500千伏，是上世紀八十年代開始建設的從葛洲壩到上海的葛滬線，全套的技術設備都是從國外引進的。除此之外，當時全國的輸變電線路基本都是330千伏和220千伏的。

▲葛滬線跨越黃浦江

500千伏都高度依賴外國，現在要直接上到1000千伏，電網內部有反對的聲音，認為應該穩扎穩打，先把500千伏做好，然后在部分區域做750千伏，步子大了不一定走得穩。

張國寶和劉振亞的態度是堅決要一步到位，現在做750千伏的，錢沒少花，過不了十年八年又要上1000千伏的。

與500千伏超高壓交流輸電相比，1000千伏特高壓交流輸電距離增加了2-3倍，輸電容量提高了4-5倍，輸電損耗僅為1/3，走廊寬度僅為1/3，單位造價只需70%。

與±500千伏超高壓直流輸電相比，±800千伏、±1100千伏特高壓直流輸電距離分別增加了2-3倍、5-6倍，輸電容量分別提高了2-3倍、4-5倍，輸電損耗不到1/2、1/4，單位容量走廊寬度僅為65%、55%，單位造價只需65%、40%。

用十年二十年的時間來個一步到位非常有必要，特高壓輸電就是西電東送的基礎設施，而對中國的發展速度一定要擁有足夠的想象力，這是二人反復強調的。

2005年1月，國家電網公司啟動了特高壓輸電的可行性研究，并在年后遞交給發改委。發改委批復很快，2月16日，發改委就提出“啟動我國百萬伏級交流、正負80萬伏級直流特高壓輸電技術前期研究工作”。3月21日，國務院領導主持會議，劉振亞作了匯報。這次會議明確同意發展特高壓電網，并將特高壓納入國家重大裝備規劃。

然而，挑戰才剛剛開始。

當你嘗試做一件新工作時，摸著石頭過河其實是一件很幸福的事情，因為很多時候，你連摸石頭的機會都沒有。

做特高壓輸電，就屬于這種情況。

當時在全世界范圍內，沒有一個國家有特高壓輸電線。

上世紀六十年代，美國開始琢磨搞1000千伏特高壓輸電，技術上基本得到攻克，已經開始籌劃工程落地的時候，趕上70年代的石油危機和去工業化浪潮，美國的特高壓輸電技術就這樣破產。最重要的是，美國的電網是地方私有的，被拆的支離破碎，特高壓技術大規模輸電并不符合美國電力系統的實際情況。

日本則是在上世紀八十年代建成了兩條特高壓線路，但隨著經濟一路下行再加上時不時出現的核泄漏安全事故，日本政府逐步減少核電站的規模，特高壓也就降成了高壓線。

前蘇聯也是大同小異，在1985年建成了一條900公里長的特高壓輸電線路，斷斷續續運行了5年之后，隨著1991年蘇聯解體，這條線路上的用電需求越來越少，特高壓也就不復存在。

這三個發達國家都放棄了，為什么中國偏偏要搞特高壓？這個項目到底能搞成嗎？又實用嗎？這是當時縈繞在很多人心頭的疑問。

03.

2005年5月，一份題為《關于發展特高壓電網存在的問題和建議》的報告，被提交到國務院。此時距離國務院同意搞特高壓輸電，剛剛過去不到兩個月時間。

這份報告就特高壓項目的安全性和必要性提出了擔憂，國務院本著慎之又慎的原則，決定再開展一場更高規格的論證會議。

2005年6月21-23日，國家發改委在北戴河組織召開了特高壓輸電技術研討會。會場擺放的論證資料厚達半米，“200多人參加，既有電工專家，也有電力設備專家”。

論證的問題主要在四個方面，輸電和輸煤的比較、特高壓輸電的安全性、維護和運營成本、電磁環境影響。

這四個問題其實又可以分為兩個大類，煤電比較是特高壓項目是否必要的先決條件，后三個都是落地實施保障。

根據論證計算，西部北部大型煤電基地的電力通過特高壓輸送到東中部負荷中心，到網電價比當地煤電標桿上網電價低0.06-0.13元/千瓦時。也就是說用特高壓輸來的電，一度電能便宜差不多1毛錢。

上海市2004年的年用電量在900億度左右，如果用上特高壓輸電，上海市一年的用電成本能降下來90億，兩三年就能收回成本，當然，至于上海市周圍的小型火電廠關門帶來的失業則是另一個層面的問題了。

但至少從輸煤還是輸電角度，經過討論后很快達成了共識，確實是用電網輸電比用鐵路運煤更便宜。

而在安全、維護成本、電磁影響上，則陷入了一場曠日持久的爭論。

這次北戴河會議的結論是，可以上馬特高壓項目，但部分重點問題需要繼續論證。為了全面了解特高壓的發展狀況，劉振亞親自做團長帶人去考察，在日本的時候，他甚至中途下車，在輸電線下方一路徒步走上山，就是為了聽噪聲究竟有多大。

2005年10月31日，發改委召開了第二次論證會，部分反對人士繼續就安全性表達意見，希望暫緩發展特高壓技術。

在當時的環境下，對自身技術妄自菲薄，對歐美國家的盲目崇拜，都成為了特高壓項目的阻礙。項目進展甚至陷入死循環，“專家上書-國家電網公司匯報-政府論證-專家再上書-國家電網公司再匯報-政府再論證”，如此往復，大家都非常疲憊。

張國寶在后來回憶這段經歷時，感慨地說：不要說劉振亞了，像我們這樣的人都感到身心疲憊。其實爭論不可怕，但只爭論不拍板，這是有問題的。

最終，是國務院一錘定音。

2006年元旦，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》發布，明確將特高壓輸電技術列入其中。

至此，劉振亞和他的國網終于能擼起袖子大干一場了。

04.

現任國網特高壓部主任的王紹武，當時在特高壓技術攻關團隊工作，國網上馬超高壓項目的時候，他才剛畢業不到五年，還算半個“新兵蛋子”，但是因為當時國網內沒有人在特高壓項目上有經驗，所以他才有機會沖到一線。

他回憶說，當時他剛畢業，在葛洲壩—上海直流輸電工程參觀的時候，里面幾乎找不到國產設備，就連換流站里值班人員的椅子、變電站里的馬桶都是國外整裝進來的。

就是在這種情況下，我們要搞到世界一流水平，其難度可想而知。

1000千伏的特高壓，不是500伏超高壓的簡單放大，還有很多關鍵技術空白需要填補，更要對一些配套元件開展研發。

當然，這并不是要國網獨立完成，還有幾十家科研機構和高校、200多家設備制造企業、500多家建設單位協同攻關，開展309項重大關鍵技術研究。

為了在絕對安全的情況下加快項目進度，國網極為重視試驗驗證，先后建立特高壓直流試驗基地、特高壓交流試驗基地、特高壓工程力學試驗基地、高海拔試驗基地、國家電網仿真中心、特高壓直流輸電工程成套設計研發（試驗）中心，共計四個基地兩個中心。

其中國家電網仿真中心尤其重要，各國在判斷電網是否安全上，都需要以仿真計算作為評價依據。在仿真電網中，看各個電壓的線路還有發電機在運行過程中能否對主網的安全造成沖擊。

因此，中國電科院建成了世界最先進的電力系統仿真平臺。對包括220千伏到1000千伏電網、2258臺發電機、35932條線路、11547個節點的超大型特高壓交直流混合電力系統進行了全景仿真計算，模擬了10萬多個故障條件和運行方式，充分驗證特高壓電網的安全可靠性。

在最關鍵的核心零件上，我們也實現了突破。

特高壓輸電的卡點在于變壓設備，變壓設備的核心部件是換流閥，換流閥最難搞的就是晶閘管。當時有5英寸和6英寸兩個方案，前者國內就能生產，難度相對較低，而后者全世界都沒有生產使用過。

5英寸的通流能力是3000安培，6英寸則能達到6000安培。

國網內部的主流意見是穩字當先，但劉振亞始終堅持，要干就要來個一步到位。

6英寸全世界都是一片空白，需要找全世界最領先的ABB公司聯合研發，劉振亞底氣十足：全世界就中國有這個機會，出了中國他這個技術都沒地方使去。

聯合研發，其實就是我們攆上來的機會，外國公司掙一筆錢，我們把本事學到手，再之后，中國的廣大市場就可以掌握在我們自己手中了。

對于這一點，張國寶看的更透：

“我們不是簡單的去買人家設備，而是要在國內生產，特別是特高壓變壓器、開關、絕緣等關鍵設備的國產。我們一定要堅持一條原則，那就是重大裝備的研發一定要與重大工程結合，如果不和重大工程結合，空對空的研發，研制出來也沒人要，投入的成本很大，最后見不到效益。”

2007年12月，許繼電氣和ABB公司簽訂聯合研發晶閘管協議，2009年5月，許繼電氣就向國網交了作業，全部通過試驗，而且比合同要求時間提前了5個月。

而且許繼電氣得益于特高壓業務的發展，公司營收也迅速增長，從2009年的30億，直接躍升到了2013年87億。有了資金和技術的支持，許繼電氣在研發上投入了更大的精力，現在智能變配電系統已經超過特高壓業務，成為許繼電氣第一大營收來源。

▲許繼電氣凈利潤

從國情需求，到技術突破，再到下游企業，特高壓輸電的良性閉環關系，就這樣建立起來了。

05.

2008年1月6日，1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流線投入商業運行。這是世界上首個實現商業化運行的特高壓輸電線路。

2010年7月8日，向家壩-上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程投入運行，標志著國家電網全面進入特高壓交直流混合電網時代。

截至2020年底，中國已開展建成“14交16直”、在建“2交3直”共35個特高壓工程，在運在建特高壓線路總長度達到4.8萬公里。

運行電壓最高、輸送能力最強、技術水平最高，這些記錄一次次被中國國網所刷新。

我們制定了全球首個具有完全自主知識產權的特高壓技術標準體系，更形成了特高壓交直流工程從設計到制造、施工、調試、運行、維護的全套技術標準和規范。

中國的標準，就是國際標準。

2019年9月26日，全球最長的輸電線路，準東（新疆）-皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程正式投運。

3324公里，從新疆到安徽，橫跨六個省份大半個中國。輸送容量達到1200萬千瓦，可以滿足5000萬個家庭的用電需求，這意味著僅這一條線路的輸電量，就能覆蓋安徽+河南，兩個省的居民生活用電。年減少耗煤3800萬噸，相當于貨運火車少運10000列。

按照現有的輸電能力折算：每年可減少燃煤運輸約1.9億噸，減排二氧化碳約3.2億噸、二氧化硫約100萬噸、氮氧化物約94萬噸。

從2006年國務院立項，到2009年第一條特高壓輸電線正式商用，再到35個特高壓輸電工程，特高壓輸電項目進展的速度一點都不比高鐵慢。為什么美蘇日三個國家在特高壓上都折戟沉沙，只有我們搞成了？

兩方面的原因。

第一是體制的原因，我們的體制天生就擅長集中力量辦大事，更重要的是，國網這種巨頭擁有一錘定音的魄力。

回憶起當初一定要上馬特高壓輸電，劉振亞感慨地說“當時看到日本和俄羅斯的特高壓都不成功，我壓力很大，但為了國家發展，面對再大的風險，也要把特高壓搞成功。”

即便當初有反對意見認為特高壓過于激進，但只要拍板了，國網就能扛住壓力堅決地走下去，建出來一條線路之后，事實就會把反對者的聲音壓下去。

但在國外不行，加州的高鐵項目，從2008年就開始立項，到2015年才動工，斷斷續續幾次停工，拜登上臺后項目重啟，預計最快到2027年才能通車。為什么修一條三百多公里的高鐵這么費勁？不只是土地征用和預算的問題，更是因為總有反對的聲音出來添亂，比如州議員要求修建高鐵的設備和技術必須百分之百來自美國。

修建第一條高鐵，就要求技術100%國產化，就算美國是世界第一強國，短時間內也無法做到，工期就只能被耽誤。

還有德國的特斯拉超級工廠項目，馬斯克最早對德國工廠寄予厚望，希望能和上海工廠一樣成為特斯拉的超級引擎。但現在的馬斯克，已經不做這個幻想了。

▲今年7月份的德國工廠

柏林工廠光前期的土地平整就干了半年多，當地的居民還有環保組織以各種理由阻止開工，包括但不限于：保護樹木、保護地下水源、保護林中的蝙蝠，以及不要打擾正在冬眠的蛇。

電動車已經殺上門來準備革燃油車的命了，他們還在悠哉悠哉地“愛護環境”，要人與自然和諧相處。

沒有魄力去拍板，沒有定力去執行，任何大事到最后都會在無休止的扯皮和內耗中不了了之。

第二則是市場的原因。

美國、蘇聯、日本的特高壓輸電失敗，都不是因為技術不行，而是因為需求乏力，沒有龐大的用電需求，特高壓輸電就沒有意義。國家必須是一臺開足馬力的工業機器，必須有稠密的人口展開經濟活動，才能消化充足的電力。

大人口基數+制造業大國，只有滿足這個條件，特高壓輸電項目才有上馬的意義。

特高壓輸電本身，不是技術，也不是工程，而是一個需要全盤考量的大項目，背后托起他的那一只手，與其說是中國電網，不如說是整個中國，這個世界上最大的工業國。

寫在最后

中國最牛的科技公司，國家電網當之無愧。

在過去五年發明專利數量企業排行榜里，國家電網以23308項專利高居第一。

但這不是終點，國網面前，還有更多的挑戰需要一步步跨越。

比如在最核心的變壓器技術上，和世界先進的ABB與西門子比，我們還有一定差距。

比如在直流和交流的選擇上，我們還有點“偏科”。這里多解釋一句。特高壓直流好比Z字頭的車，一站到底，中途不能停，而特高壓交流則是高速公路，雖然速度沒那么快，但在中途也有出口、能停。

因此直流的優點在于輸電能力強，是大功率、遠距離的點對點輸電，但不能形成網絡，不具備網絡內的電力接入、傳輸和消納。

很長時間以來，我們都比較重視電力輸送的效率和成本，因此一直存在著“強直弱交”的問題。而發展交流線路，則可以加強電網之間的同步互聯，保證整個國家大電網的安全穩定。

比如，華北電網缺電了，但是華中電網有電力富裕，就可以實現輸電支援，但到目前為止，華北華中兩大電網之間實際只有一條特高壓交流線路，并不能很好地起到調節能力。

還有，我們在西部能源大省的能源利用率仍然比較低。

根據國家能源局2019年數據統計，新疆、甘肅和內蒙古，三?。▍^）棄風電量合計136億千瓦時，占全國棄風電量的81%。在西北地區，棄光電量占全國的87%，西藏、新疆、甘肅棄光率分別為24.1%、7.4%、4.0%。

這里仍然有大量的清潔能源被浪費，大自然給我們的饋贈，我們又還給了大自然。

四川省電網的最大負荷3500萬千瓦，但省內的水電裝機功率達到了9000萬千瓦，這其中超過70%都是水力發電，一個白鶴灘水電站，裝機功率就達到1600萬千瓦，因為輸送不出去，很多電廠只能以幾分錢的價格把電賣給挖數字幣的小礦廠。

張國寶當年在二灘水電站遇到的問題，在今天其實還沒有得到完全的解決。

未來，我們的目標是什么，建立一張真正四通八達的電網，一張能源互聯網，它輻射的范圍不止在中國，而是全世界。

聯合國秘書長古特雷斯曾表示，中國特高壓技術對可再生能源發展至關重要，全球能源互聯網是實現人類可持續發展的核心和全球包容性增長的關鍵。

什么是全球能源互聯網？

就是中東的電力系統突然崩潰了，我們西南水電站的發電機組緊急投入工作開始發電，輸電入網，幾大交流輸電網絡之間協調電力，幾分鐘內就能把電力送到迪拜。

劉振亞說：如果沒有寬帶技術，世界能成為地球村嗎？如果沒有特高壓技術，全球能源互聯網想都不敢想，現在這才是實實在在可操作的。

金沙江的澎湃水流，沖入水輪機嘶吼，匯入電網之后，點亮阿富汗夜間的盞盞路燈；

青藏高原上的烈日，照射在一片片光伏發電板上，穿越兩千公里，東南亞的村莊里再也不用間歇供電；

隔壁灘上的凜凜大風，轉動起風車的巨大葉片，讓西伯利亞平原上的每一戶家庭都能感受到寒冬的暖意；

這才是真正的人類命運共同體。

讓中國電網走向世界，我們的路才剛剛開始。