美国：更新电线能让电网承载能力翻倍

随着对电子供电需求增加，美国电力网需要现代化。新技术可能使现有电网承载更多电力，而无需跨越许可和供应链等障碍。取而代之的是，使用先进材料替换现有电线可以几乎将许多地区的电网容量提高一倍，为更多风能和太阳能腾出空间。

众所周知，随着人们对用于驱动电动汽车、绿色钢铁、数据中心和热泵的电子的需求增加，美国电力网将需要现代化。我们也知道，建设新的输电线路是一个漫长而昂贵的过程，充满了从许可到供应链等各种障碍。有句老话说，“不要提高桥梁，而是降低河流。”现在有一些新技术可以使现有电网承载更多电力，而无需跨越所有这些杂乱的政策障碍。

其中一种技术是来自挪威海姆达尔公司的所谓“魔法球”，这是一个大小如保龄球的设备，可围绕HVDC线路以测量其温度。较冷的导线可以携带更多电子，但大多数输电线路运营商无法知道其导线的实际温度，因此他们只能猜测。不足为奇的是，在谈论价值数十亿美元的基础设施时，这些猜测往往偏低。

通过知道传输线的精确温度，电网运营商就知道特定线路距其最大容量有多近。“想象一下，线路上的温度就像是速度限制，”海姆达尔公司的首席执行官Jørgen Festervoll表示，“没有像海姆达尔动力公司提供的软件和传感器那样，你就像是没有车速表在开车。”通过确切地了解一条线路可以处理多少功率，电网运营商可以在数小时甚至数天内增加电力流量，而不会超过传输线的容量。同一条线路，传输更多电力，为电网运营商带来更多收入，从可再生能源获得更多清洁电力，这是多么划算的交易！

重新导线和美国电网

还有一种新技术可以大大提高构成电网骨干的HVDC传输线的容量。用先进材料替换现有电力线路可以使许多地区的电网容量几乎翻倍，为更多风能和太阳能腾出空间。这种技术被称为“高级重新导线”，在其他国家被广泛使用。但根据最新研究，许多美国公用事业公司一直在缓慢采用这项技术，原因是他们对这项技术不熟悉，以及监管和官僚主义障碍。

如今在美国，大多数电力线路由钢芯包围的铝绞线组成，这种设计已经使用了一个世纪。二十年前，几家公司开发了使用较小、较轻的芯线(如碳纤维)的电缆，可以容纳更多铝。这些先进的电缆可以携带的电流量是老式导线的两倍。

根据伯克利的研究，到2035年，通过重新导线，可以增加约64万TW-英里的新区域间传输容量，而仅建造新的输电线路只能增加约16万TW-英里。“我们对通过重新导线可以获得多大的容量增长感到非常惊讶，”伯克利的高级科学家Amol Phadke告诉《纽约时报》。“这不是升级电网的唯一方法，但它可以成为解决方案的重要组成部分。”

用先进导线替换旧线路的成本通常是建造新线路成本的一半，部分原因是它利用了现有基础设施，根据《Utility Dive》的说法。通过使用先进导线解锁的额外区域间传输容量将提供更低成本的清洁能源，平均降低3%到4%的批发电力成本。这相当于到2035年节省了850亿美元的系统成本，到2050年节省了1,800亿美元，与业务惯例相比。重新导线带来的额外传输容量将使美国可以在2035年从无排放的能源源中获得90%的电力，根据该报告。

更换旧线路可以相对较快地完成。2011年，德克萨斯州的一个公用事业公司AEP急需向下里约格兰德河流域输送更多电力，以满足不断增长的人口需求。通过使用先进导线替换现有线路上的240英里导线，AEP只用了不到三年的时间，就将线路的承载能力增加了40%。

为太阳能和风能腾出空间

如果公用事业公司开始通过在全国范围内替换数千英里的导线来部署先进导线，到2035年，他们可以增加四倍的输电容量，这比他们目前的速度快得多。这反过来将允许利用成千上万提议但由于当地电网拥塞而无法推进的太阳能和风能项目。

许多行业专业人士认为，电网建设的缓慢扩建是向更清洁能源过渡的阿喀琉斯之踵。能源部估计，为了实现拜登总统的清洁能源目标，到2035年，全国的输电线网可能需要扩展三分之二甚至更多。但是，建设新的输电线路可能需要十年甚至更长时间，以便开发商通过多个县确定新线路的位置，获得不同机构的许可，并解决关于破坏景观或损害生态系统的诉讼。去年，美国只增加了251英里的高压输电线到电网。在过去十年中，这个数字一直在下降。

2022年，国会通过了《通货膨胀减少法案》，为太阳能电池板、风力涡轮机、电动汽车和其他非污染技术提供了数十亿美元的资金。但是，如果美国不能更快地增加新的输电容量，那么来自该法案预期的减排约一半的减排可能不会实现，普林斯顿领导的REPEAT项目的研究人员发现。

欧洲国家正在引领

伯克利报告的作者之一Emilia Chojkiewi表示，比利时和荷兰等国家一直在部署先进导线，以将更多风能和太阳能整合到其电网基础设施中。“我们与那里的输电系统规划人员交谈，他们都说这是一个不需要动脑的事情。获得新线路使用权往往很困难，而重新导线速度更快。”

GridLab的研究人员提出的一个问题是，如果重新导线如此有效，为什么美国的公用事业公司不多做呢？部分原因是美国电力网系统的分散性是一个巨大的障碍。实际上，它是由3,200个不同公用事业公司经营的三个电网和一个由区域规划者和监管机构组成的复杂的地区拼图。这意味着新技术 —— 需要仔细研究和员工再培训 —— 有时比在只有少数几个电网运营商的国家传播得更慢。

还存在不匹配的激励措施。由于公用事业公司的补偿方式，他们通常更有动力建造新线路，而不是升级现有设备。相反，一些监管机构对高级导线的高前期成本持谨慎态度，即使它们在长期内会为自己赚回成本。许多公用事业公司也没有动力在长期输电规划上互相合作。“最大的障碍是行业和监管机构仍然困在短期、反应性思维中，”GridLab的高级项目经理Casey Baker说。“但现在我们正处在一个需要电网快速增长的时代，而我们现有的流程还没有跟上这个现实。”

变革正在来临

事情可能开始发生变化。在蒙大拿州，诺斯韦斯特能源公司最近用先进导线替换了部分老化线路，以减少火灾风险。新线路在高温下下陷较少，因此不太可能与树木接触。对结果满意后，蒙大拿州立法者通过了一项法案，将为公用事业公司安装先进导线提供财政激励。弗吉尼亚州的一项法案将要求公用事业公司考虑该技术。

随着由于新数据中心、工厂和电动汽车的出现，电力需求首次在二十年内激增，许多公用事业公司正在克服对新技术的戒备态度。“我们看到对增强电网技术的兴趣越来越多，无论是重新导线还是其他选择，”加州电力公司Edison International的总裁兼首席执行官、同时也是电力工程师协会主席Pedro Pizarro说。“有一种紧迫感。”

本文译自 CleanTechnica，由 BALI 编辑发布。