能源結(jié)構(gòu)決定中美電網(wǎng)差異化形態(tài)。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，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。美國沒有特高壓輸電線路，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。

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，我永遠也不會拿我的名字命名任何公司。

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公司渦輪機的設(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，減少了銅的消耗。遠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：

① 特斯拉親身試電

1893年，歷史上第一次電氣交易會哥倫比亞博覽會進行招標(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，因為這一報價遠遠超出其預(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)電機運用交流電輸電技術(shù)，用高壓實現(xiàn)了遠距離供電，徹底解決了尼亞加拉水電站遠距離供電的難題。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。

多煤貧油少氣決定了中國以火電裝機為主。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，中國能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭占比高達66%，約為天然氣和石油消費總量的兩倍。②依托于中國豐富的煤炭資源，發(fā)電裝機結(jié)構(gòu)中火電占據(jù)主導(dǎo)地位。

能源資源分布不均，形成特高壓西電東送、北電南送的電網(wǎng)格局。我國電力供應(yīng)以煤電為主，煤炭資源集中分布在華北、西北地區(qū)，而我國主要用電負荷中心集中分布在華東及東部沿海的人口密集區(qū)，供給與需求的空間錯配客觀上要求建設(shè)跨區(qū)域特高壓電網(wǎng)，為全國統(tǒng)一電網(wǎng)的建設(shè)創(chuàng)造條件。

美國能源結(jié)構(gòu)主導(dǎo)者由煤炭變?yōu)樘烊粴?。美國擁有世界上最大的煤炭儲量，是世界第二大煤炭生產(chǎn)國，回顧美國能源發(fā)展歷史，直到20世紀(jì)80年代煤炭裝機量占比維持在較高的水平。自2000年以來，隨著美國頁巖氣革命的成功和向全世界蔓延，天然氣逐漸在美國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。

三大電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)迥異，各成一體。依托于各自區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢能源資源，美國形成了東部、西部和德克薩斯（ERCOT）三大電網(wǎng)體系。?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。?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。?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)建設(shè)之初便是分散破碎的。①美國作為世界上最先廣泛使用電力的國家，在資本主義私有制的經(jīng)濟體制下，其電力產(chǎn)業(yè)在自由市場中從無到有逐漸發(fā)展起來?；谶@樣的歷史背景，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。②而美國憲法高度重視對私有財產(chǎn)權(quán)的保護，不能隨意干涉電力公司的經(jīng)營，因此只能協(xié)商、呼吁鄰近區(qū)域的電力公司聯(lián)合成立電網(wǎng)調(diào)度組織RTO（Regional Transmission Organization）或者ISO（IndependentSystem Operator）。

中國電網(wǎng)建設(shè)由國企主導(dǎo)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大一統(tǒng)是必然。國網(wǎng)、南網(wǎng)建設(shè)特高壓從技術(shù)上形成了壁壘，目前，中國已投運的特高壓線路共13條，其中國家電網(wǎng)已投運的特高壓線路超過10條，南網(wǎng)投運2條。通過特高壓建設(shè)將使中國電網(wǎng)連成“一張網(wǎng)”。

我國電網(wǎng)投資市場空間在5000億元左右。國家電網(wǎng)投資額從2008年2500億元增長至2016年近5000億元，8年時間投資額增長一倍，年均復(fù)合增速達到9%，近年國家電網(wǎng)投資額保持在4500億元以上，投資額增速逐年下降，市場空間保持在5000億元左右。2017年投資額增速預(yù)估為-6.4%，相較于2016年10.2%的增速下降趨勢十分明顯。

特高壓投資額增速陷入瓶頸期。特高壓累計投資額在2012年之前年均復(fù)合增速在20%左右，2014年開始進入快速增長，2015年增速超過50%，增速接近天花板，2016年特高壓累計投資額增速同比下降超過20個百分點，這一趨勢受我國電網(wǎng)投資額整體減速影響較大。

美國電網(wǎng)投資額不足，建設(shè)緩慢。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)電裝機容量的增長。其中原因在于：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。

美國存在較大電力缺口，其中配網(wǎng)部分最顯著。據(jù)美國土木工程師協(xié)會于2016年發(fā)布的美國基礎(chǔ)設(shè)施投資缺口研究報告，美國電力投資缺口持續(xù)擴大將嚴(yán)重損害經(jīng)濟社會的發(fā)展。到2025年，投資缺口額將累計達到1770億美元，到2040年，則將進一步超過5650億美元。若這一情況繼續(xù)得不到解決，將給美國經(jīng)濟發(fā)展成本造成很大負擔(dān)，同時促使美國家庭生活成本和企業(yè)經(jīng)營成本的上升，最終導(dǎo)致全國GDP的下滑。據(jù)該報告推算，到2025年，美國GDP將減少8190億美元，失業(yè)人口增加10.2萬，到2040年，GDP將擴大減幅至1.9萬億美元，失業(yè)人口升至24.2萬。

2010-2030年的20年間，在電網(wǎng)建設(shè)投資中，配電網(wǎng)投資將達到5815億美元，接近輸電網(wǎng)投資額的兩倍，整體上看電網(wǎng)年均投資額為440億美元。

根據(jù)國際能源署《世界能源展望2011》統(tǒng)計，到2035年，全球用電總量將達到317,220億千萬時，較2009年增長84.2%。強勁的電力需求將拉動全球電力投資。2011-2035年全球累計電力投資需求將超過13.7萬億美元，其中發(fā)電、輸電、配電各部分的投資額將分別達到6.65萬億美元、1.84萬億美元、5.25萬億美元。2025年美國電力投資缺口中配網(wǎng)部分占54%，約為955.8億美元，占到2011-2035年全球配電累計投資額的1.8%。

美國電網(wǎng)建設(shè)成本呈現(xiàn)上漲態(tài)勢。①電源結(jié)構(gòu)變化提出長距離輸電線路建設(shè)需求：可再生能源如風(fēng)電、地?zé)岚l(fā)電裝機增長較快，出于環(huán)保和燃料供應(yīng)的考慮，這些電廠一般都遠離負荷中心，需要新建長距離輸電線路，直接推動了輸電網(wǎng)投資的上升。②電網(wǎng)項目建設(shè)成本上漲。原材料、土地、人工成本的上升都給電網(wǎng)項目建設(shè)造成很大的成本壓力。

由于1975-1999年的20多年美國輸變電主網(wǎng)投資額處于停滯狀態(tài)，因此美國電力設(shè)備龍頭均呈現(xiàn)多元化的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)。通過中美電力設(shè)備龍頭公司的對比，美國電力設(shè)備公司與中國電力設(shè)備公司均在其傳統(tǒng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域存在明顯瓶頸，美國電力設(shè)備龍頭多向其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)型延伸，因此業(yè)績規(guī)模較大，中國電力設(shè)備龍頭的業(yè)務(wù)尚未多元化，業(yè)績規(guī)模相對較小。

中美兩國的電網(wǎng)呈現(xiàn)不同的分布形態(tài)。美國電網(wǎng)由東部、南部和德克薩斯（ERCOT）三大獨立體系組成，它們之間僅靠幾條小容量的直流線路相連，分別占美國電力銷售量的 73%、19%和8%，呈三足鼎立的態(tài)勢。相比之下，中國的電網(wǎng)體系已經(jīng)實現(xiàn)了各省份之間的互聯(lián)互通，呈現(xiàn)出全國大一統(tǒng)的格局。

山地地形決定美國電網(wǎng)區(qū)域分布特點。①美國前能源部部長、雷曼兄弟公司投資銀行部資深顧問施萊辛格先生認為，“落基山脈的阻擋使得美國并不適合建立一張統(tǒng)一的電網(wǎng)，建立兩個RTO(區(qū)域輸電組織)才是美國電網(wǎng)的理想選擇”。②美國東西兩岸分別有阿巴拉契亞山脈和科羅拉多山系的主干落基山脈分布，高海拔的地形客觀上增加了電網(wǎng)建設(shè)的難度，限制了電網(wǎng)覆蓋區(qū)域的拓展，因此美國東部和西部地區(qū)的電網(wǎng)各自獨立，形成了區(qū)域性分布式的電網(wǎng)形態(tài)，二者相互之間電網(wǎng)聯(lián)結(jié)的需求較小，建設(shè)難度較大，因而大大限制了美國特高壓遠距離輸電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展空間。

美國現(xiàn)有電網(wǎng)以高壓超高壓輸電線路為主。美國現(xiàn)有輸變電線路以超高壓為主：美國電力公司(AEP)是美國最大的電力公司之一，其服務(wù)區(qū)覆蓋從德克薩斯州至弗吉尼亞州的11 個州，為五百萬用戶提供了大約 36000MWH電力。AEP的輸電主干線是一條超過3000公里的765kV線路（1條765kV線路輸送的電力相當(dāng)于5條345kV線路輸送的電力，或30條138kV電線輸送的電力）。

美國也曾嘗試特高壓建設(shè)，但全國建設(shè)阻力大。美國電力公司、邦德維爾（BPA）電力局和通用電力公司都曾進行過特高壓技術(shù)研究。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)籌兼顧和協(xié)調(diào)全國范圍內(nèi)的電網(wǎng)系統(tǒng)，遠距離輸電建設(shè)緩慢。

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電網(wǎng)升級的現(xiàn)實需求：美國國內(nèi)面臨電網(wǎng)分散、電網(wǎng)技術(shù)陳舊，輸電能力不足等問題，急需電網(wǎng)升級換代。美國本土分布有9000多個發(fā)電站，輸電線路總長約48.3萬公里，電網(wǎng)布局雜亂、運營效率低下，嚴(yán)重影響美國用電的可靠性。而隨著未來電力裝機容量的上升，當(dāng)負載需求以3%-4%的速度增加時，當(dāng)前電網(wǎng)無法有效供電。②美國政府的政策導(dǎo)向：中國目前在特高壓領(lǐng)域的研究與實踐一直走在世界前列，是美國建設(shè)特高壓的學(xué)習(xí)楷模，美國政府高層對中國特高壓技術(shù)持很高的評價。

返回第一電動網(wǎng)首頁 >