本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
在过去十年中,北京在清洁能源技术市场上无疑对美国造成了打击。中国现在是太阳能电池板、风力涡轮机和电池的世界主导生产国,并继续占领战略性的先进技术市场。放眼巴基斯坦,北京的目光已转向输电线路。
2016年,时任总理纳瓦兹·谢里夫寻求国际支持,以缓解巴基斯坦频繁的停电。尽管伊斯兰堡收到了通用电气公司更低的成本估算,但它还是将第一条高压输电线路合同授予了世界最大的公用事业公司——中国国家电网公司。现在,中国工人正在巴基斯坦各地建设超过500英里的新型高压直流(HVDC)输电线路。
如果特朗普政府打算反击北京的经济竞争,美国不应放弃这个领域。高压直流技术将帮助各国顺利地将大量可再生能源并入电网,这在日益关注气候变化的世界中是一个有吸引力的产品。美国应该进行自己的基础设施和技术投资,以避免两个关键的损失——拱手让出一个不断增长的海外市场,并错过先进基础设施将在国内产生的经济和社会效益。
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为新联盟赋能
中国建造的马蒂亚里-拉合尔输电线路是中巴经济走廊(CPEC)的首批项目之一,这是一系列由北京主导的基础设施项目,旨在实现巴基斯坦的现代化,并将其纳入中国的影响范围。中巴经济走廊将为巴基斯坦提供价值$620亿美元的基础设施,其中大约三分之二将用于能源项目,以缓解该国长期的电力短缺,电力短缺每年会削减其国内生产总值的7%。
中国的投资可能有助于巴基斯坦的经济发展,但北京有一个根本的地缘战略目标。中巴经济走廊本身是“一带一路”倡议(BRI)的一个组成部分,“一带一路”是北京旨在将亚洲、非洲和欧洲在经济上乃至最终在政治上与以中国为中心的地区联系起来的发展战略。
北京将“一带一路”倡议标榜为中国与参与国之间“双赢合作”的机会,但其重点是该倡议将带来的国内利益,包括下一代能源基础设施的顺从市场。
随着美巴关系日益紧张,中巴经济走廊正在加速推进。今年早些时候,特朗普政府宣布将削减对巴基斯坦的$2.55亿美元安全援助。
中国将自己定位为美国发展援助的替代方案,已经在埃及和巴西等具有战略意义的国家开展了类似的输电项目,并正在积极部署高压直流线路,将自己与蒙古、俄罗斯、韩国和日本连接起来。
中国国有企业国家电网公司拥有一份计划出口目录,表明中国有意复制其在其他清洁能源技术市场(最值得注意的是太阳能电池板)的近乎垄断地位。通过提供数百亿美元慷慨的国家资金,北京通过将全球面板价格降至美国公司无法盈利的水平,挤压了美国太阳能制造商。中国在全球太阳能制造市场中的份额现在保守估计为60%,高于十年前的不到26%。
特朗普政府最近对太阳能电池板征收了全面关税,但中国的市场主导地位可能会阻止太阳能公司投资美国制造业,就像奥巴马政府也采取类似关税措施时一样。美国在太阳能产业中的困境应该成为一个警示故事,告诫人们华盛顿一旦对重要事务掉以轻心会发生什么。
高压技术
世界上大多数输电线路传输交流电(AC),这是20世纪遗留下来的技术,当时它是远距离输电最有效的方式。但现在,直流电(DC)以其高压形式赶了上来:它减少了电力在输电线路中传输时因电阻而造成的功率损耗的一半。
对于大型电网来说,高压直流线路提供了不可否认的优势:一个地区的电力盈余可以为全国最偏远的地区供电,从而减少停电。高压直流还可以平衡可再生能源的间歇性。风能和太阳能通常在远离城市和工业中心的地方产生——在波涛汹涌的海洋中锚定的海上风电场或在偏远沙漠中排列的太阳能电池板。高效的高压直流输电线路消除了长距离输电的缺点。
中国已成为世界上最大的高压直流投资国,并计划花费$2500亿美元积极部署高压直流线路,以弥合该国电力生产西部省份与人口稠密东部地区之间的发展差距。由于有计划的国内投资,北京现在有能力通过“一带一路”倡议向国外出口高压直流技术。
国内短缺
尽管美国也具备高压直流的地理规模和技术能力,但它在采用这项技术方面进展缓慢。尽管美国公司提出了越来越多的高压直流输电提案,以及来自能源、制造和建筑公司以及劳工和环保组织(这些组织在能源政策上很少达成一致)的呼吁,美国在20年内没有新建架空高压直流线路
。 既然美国平原、草原和沙漠可以输送大量的风能和太阳能,那么在美国三个独立的沿海电网之间和之间建立连接将非常有价值。
然而,美国受到联邦、州、县甚至市级司法管辖区的拼凑限制,这些司法管辖区阻碍了长距离高压直流项目。与管道基础设施不同,没有联邦机构拥有输电选址权。因此,美国项目仅获得许可就需要数年时间,许多项目已经停滞不前。相比之下,国家电网在短短两年内就完成了全长12000英里的向家坝-上海输电项目,其跨越的距离几乎相当于波士顿到亚特兰大之间的距离,竣工时间是2010年。
美国法规造成的经济损失可能是无形的,但却是真实的。在国内高压直流项目上每投资1美元,估计可以节省2.50美元的新发电能力,而这些能力将不再需要。通过投资先进的输电技术,美国可以形成自己的超级电网,纽约和洛杉矶等需求中心可以随时从国内任何有风或阳光的地方获取可再生能源。
就目前情况而言,美国不仅将错失高压直流线路将带来的国内效益,还将错失在全球增长的市场中与北京竞争的机会。如果没有竞争,中国还将能够为21世纪的输电技术以及随之而来的联网技术(如变压器)设定技术标准,从而有可能在整个供应链上排挤美国。
对于所有国家来说,美国与中国竞争都很重要。北京将自己描绘成一个对所有国家开放的投资者,无论其政治立场如何。然而,这种景象是不完整的;中国已经表现出其有意恐吓那些违背其外交议程的国家,其潜在的掠夺性融资协议会使毫无戒心的国家陷入困境。例如,当斯里兰卡无法偿还债务时,中国迫使这个岛国交出汉班托塔港,为北京创造了一个战略据点。
幸运的是,美国可以补救这个问题。首先,国会应优先考虑立法,为横跨全国的高压直流线路提供资金,以便美国公司可以在转向出口市场之前获得技术经验并实现规模经济。例如,去年在众议院提出的《国家基础设施发展银行法案》将为能源基础设施项目提供贷款和贷款担保。国会还可以为电力公司提供配套资金,这些电力公司现在被法规要求用完近期企业减税带来的数十亿美元意外之财。
为了帮助实现这一目标,国会还应恢复《美国清洁能源领导力法案》,并加强该法案,赋予联邦能源监管委员会输电选址权,就像它已经拥有天然气管道选址权一样。
华盛顿还应鼓励“一带一路”目标国参与财政部的政府债务和基础设施融资(GDIF)计划,该计划帮助对方官员培养避免掠夺性融资所需的强大财务管理技能。美国驻“一带一路”国家的使馆应将政府对口官员与财政部官员联系起来,鼓励他们申请必要的培训和技术援助。
无法判断中国的投资是否会获得回报。但如果北京确实成功了,部分原因将是华盛顿没有奋起反击。当北京建设符合国际标准的基础设施时,美国应予以支持,但当中国的项目陷入困境时,美国也应将自己定位为具有竞争力的替代方案。如果美国不参与竞争,它就已经输掉了这场战斗。