半岛电视台之前拍过一个纪录片，叫“Powerless in India”，大概讲的是印度贫民窟电工帮其他小伙伴偷电的故事。其中有一段是说在印度，只有一些中产阶级甚至是贵族阶级，才能获得每天长达18个小时不断电的VIP待遇，这已经是很少数人才能获得的“特权”；以至于社交媒体上有些印度人听说同为十几亿人口的中国，能够实现24小时供电时，是根本不相信的。
中国电网供电覆盖人口超过11亿，覆盖面积高达88%，如此大的供电规模，它的城网供电可靠率竟然可以达到99.97%。农网供电可靠率低一点，多少呢？99.91%。而这样的成就背后，是中国历代科学家和电网工作者长达几十年艰苦而又卓越的工作。
“世界上最可靠的电网系统”
从电网稳定程度和技术实力来说，中国毫无疑问有着全世界最好的电网系统。中国近5年发明专利数量排名第一的不是华为，不是中芯国际，也不是任何一家互联网企业，而是国家电网。2021年夏天，仅7月中国就有11个省市的电网负荷创了历史新高，广东、浙江、江苏三省的日用电负荷一度超过了1亿千瓦，任何一个省拿出来，都能超过法国、德国一个国家的用电负荷。而这个夏天，唯一出现了较大规模停电的城市，是被7.20暴雨袭击的郑州，而且郑州也在雨停后迅速抢修恢复了供电。
在能源领域，有一个著名的“能源不可能三角”：不可能既在发电端环境友好（清洁低碳），又在供给端稳定、安全、可靠，还能在消费端价格低廉、经济实惠。“能源不可能三角”的背后，是全球电力系统建设所面临的共同挑战：如何在提供清洁、稳定、可靠的电力供应的同时，还能实现成本的最小化？
如今看来，以特高压输电为电力调配核心技术的中国新型国家供电系统，可能是目前为止最有望突破“不可能三角”的国家供电系统。首先，发电端的环境友好取决于清洁能源的使用和技术的进步。根据国际可再生能源机构IRENA的数据，2019年，中国陆上风电、太阳能光伏、水电累计装机规模分别占全球总量的34%、35%、27%，均居全球第一。此外中国在核电领域也有不错的技术储备，水平跻身世界前列。目前在占到中国发电端核心地位的火电领域，中国也有目前全世界效率最高、最清洁的火电厂：上海外高桥第三发电厂（以下简称“外三”）。
外三在2013年就打破了原先由丹麦电厂保持的最低煤耗世界纪录，并且保持至今。其所使用的尖端技术虽然出于成本等原因，还不能更加广泛地运用在其他普通的火力发电厂里，但可以看出我们的技术水平已经处于全球领先梯队之中，且发展速度飞快，研发投入也相当可观。
其次，中国有全球独一无二的特高压输电网络，全球特高压输电的相关技术的主要标准都是由中国制定的。在核心技术的保驾护航之下，大开大合的全国性调度，构建了世界上最稳定的电力供应系统。2021年1—8月份，全国跨区送电完成4492亿千瓦时。其中，华北送华中（特高压）35亿千瓦时，华北送华东457亿千瓦时，分别同比增长了13.5%和30.2%；而风电不给力的东北送华北357亿千瓦时，同比下降13.0%。当时刚刚遭遇了普遍性暴雨的华中送华东239亿千瓦时，送南方166亿千瓦时，分别同比下降了10.3%和10.2%。西北送华北和华中合计1319亿千瓦时，同比增长17.4%；西南送华东506亿千瓦时，同比下降16.4%（见图4-18-1）。另有其他送电1413亿千瓦时。
西电东送，西气东输，南水北调……中国人在这种全国性大开送电大合的调度里，实现了开着空调吃着火锅，看着电影打着游戏的日常生活。
最后，能源消费和绝大多数消费领域一样受规模效应的影响，庞大的用户群体，加上高频的需求，对于降低成本和技术迭代都有很好的作用。尤其是在民用消费端，中国的电价实行的是“基准价+上下浮动”的机制，上浮不超10%，下浮原则上不超15%（2021年10月8日起，市场交易电价上下浮动范围已经调大到了20%）。这不是说不让你用价格调节供应，而是限制了电价的“暴涨暴跌”，通过缓涨缓跌留出调控的时间和空间，优先保证普通人生活成本的相对平稳。
图4-18-1 2021年1-8月全国跨区送电情况
反观西方，能源价格基本由市场主导，正常情况下可以通过价格在一定程度上促进供需平衡。可一旦供需错配的程度超过了正常水平，直接后果就是成本压力不断向下游传导，最终导致居民电价疯狂飙涨。更有甚者，一旦遇到类似得州雪灾的极端情况，稀缺性就立刻演变为一场流动性危机，市场调节机制彻底失灵，只有奇货可居的发电公司趁机大发横财。
可以说，中国通过统一指挥、统一调度，全国供电一盘棋的方式，加上中国一代又一代电力人和科研团队的付出和劳动，在制度和技术的双重加持下，才造就了今天在供应端和消费端同时具有很高稳定性的、全球最可靠的国家电力系统。
特高压输电建设的过程与经验
在中国国家电网的所有技术中，最具有代表性的是特高压输电技术。
中国国土辽阔，各个省区市之间的资源禀赋天差地别，所以本地的用电需求通常无法与之匹配。拿光伏来说，中国的太阳能资源主要集中在用电需求最低的西北部，而用电需求最高的则是光照资源贫乏的东南沿海地区。这导致在西北光照资源最丰富的新疆和甘肃两省区，在2016年特高压输电线路成型之前，弃光率一度高达30%。也就是说，当地利用光伏发出来的电，有三分之一都被浪费掉了。怎么把这种资源禀赋和用电需求之间的区域性错配问题解决掉，是中国电力系统建设过程中最重要的课题之一。
今天我们从光伏角度来看特高压的决策，仿佛天经地义。毕竟，光照资源完全受限于地理条件，你不能把新疆的阳光装上火车，运到上海去照耀外高桥的太阳能发电板。所以看上去，特高压输电几乎是华山一条路，根本就没有别的选择。但在1978—2010年，我国火力发电装机和发电量长期占比分别在68%～76%、75%～83%波动（火电数据近似为煤电数据），其余几乎全为水电。煤炭可不像光照一样严格受到地理限制，作为一种矿产资源，它完全可以从山西运到上海外高桥的锅炉里去烧。所以很多人认为，从经济成本和技术难度上考虑，与其建特高压电网，还不如把资源都投给性价比更高，还能解决问题的铁路建设。
另一方面，我国的电力技术基础向来薄弱，从技术到设备的落后幅度都很大。国网的专家有一次去美国特高压试验基地考察，美国方面不准记录、不准拍照，不给任何的数据，进门时还要搜身检查。一位试图使用相机的中国专家，镜头盖还没拿下来，就被美国同行大声呵斥制止。
在种种因素的叠加之下，要选择特高压电网作为中国电力问题的解决方案，决策层和电力人面临的是政治、经济、技术等全方位的惊人压力，绝不是许多后人看来一拍即合、全无异议的轻松决定。
2006年12月，中国首条交流特高压输电线路工程主设备研制的攻坚战正式开始。国网安排了特变电工沈阳变压器集团有限公司和保定天威保变电气股份有限公司同时推进项目，结果在2008年突击战的紧要关头，两家公司的变压器全部试验失败。一位年逾50岁的总工在失败现场号啕大哭，那种不顾尊严、撕心裂肺的哭声，正是中国核心产业自主化探索过程中，探索者背负的心灵重荷的真实写照。
2009年1月，起自长治、途径南阳、终至荆门的中国首条特高压交流线路正式投运。2010年8月，国网召开了特高压表彰大会，宣布核心技术国产化率达到90%。对于特高压工程的建设者来说，这是一次里程碑式的胜利。但这条试验意味浓厚的线路，最大输送功率只有283万千瓦，离预期中的500万千瓦还有相当一段距离。国内一批电力领域的专家和学者，为此再次联名撰写报告，向中央提出这一工程耗资巨大却收效甚微、电网规模膨胀加剧国网垄断、交流特高压审批程序上有瑕疵等一系列问题。但最终，在中国越来越严重的大气污染问题面前，中央一边着力规范项目审批和工程监管，一边力排众议，坚持了特高压电网的建设方向。
2013年9月10日，国务院印发《大气污染防治行动计划》，其中提出要让长三角关停部分火电厂，增加区外送电。在同年的中国社会科学院《气候变化绿皮书：应对气候变化报告(2013)》中，称这一年为“中国52年来雾霾天最多的一年”。
当时，国家电网最重要的项目，是将华北、华中、华东电网用特高压交流线路连接起来的世纪工程“三华联网”。其中，华东电网的“北半环”因为要走评审流程，已经搁置了一年之久。持久的论战，一度让用电大省江苏的代表在研讨会上大发雷霆，质问反对者：如果不能建，江苏一年至少700万千瓦的用电缺口怎么办？直到2014年5月，在国家大气污染防治政策的推动下，卡了将近两年的“北半环”才终于获准。另有11条特高压输电线路也在同期提上日程，中国迎来了特高压工程建设的最高峰。
同时期中国特高压电网的电气装备实现了100%的国产化，成为名副其实的“中国制造”。这场艰难而又跌宕起伏的电力装备革命，终于迎来了开花结果的时候。“特高压工程技术”也在2017年获得了国家科学技术进步特等奖。
2018年底，中央经济工作会议明确将特高压列入“新基建”，自此中国特高压电网进入新的发展增长期。如今通过这张贯通全国的电网，每年有超过5000亿千瓦时电从西部送往全国各地。其中以光伏发电收益最为典型，自2016年以后，新疆“弃光率”从30%下降到了5%，甘肃下降到了2.4%，青海到河南的特高压直流工程则将100%输送可再生能源。弃光率大规模下降的直接好处，就是光伏发电的成本优化。可以说如今中国领先于世界的光伏和风电产业发展，都和特高压输电网络带来的利好有着不可分割的关系。
然而，在清洁能源的使用过程中，中国电力系统又迎来了新的挑战。
能源转型过程中的阵痛
即便是世界上最稳定的电力供应系统，也不是不会出问题。2021年，在全球电荒的大背景里，中国也出现了一波大规模的“限产限电”，尤其是东北出现民用电被拉闸事件，引发了很大的舆论反响。
这一轮的限产限电，原因主要有两个：一是中国供电结构和异常天气的影响；二是由于经济转型和对煤炭产业的进一步规范监管，决策层做出的预判与最终的实际情况出现了一些偏差。中国的供电结构主要以火电为主，其次是水电和风电。根据国家能源局发布的数据，截至2021年12月底，全国发电装机容量约23.8亿千瓦，同比增长7.9%。其中，风电装机容量约3.3亿千瓦，同比增长16.6%；太阳能发电装机容量约3.1亿千瓦，同比增长20.9%。但注意，装机容量所代表的只是理论上的发电能力，而并不是最终实际的发电量。像水电、风电、太阳能这类“靠天吃饭”的能源，实际发电量非常受限于实时天气，装机量不仅不能代表实际发电量，有时候差距还非常大。以2020年为例，燃煤发电就以49%的装机容量，提供了61%的发电量；而风电和光伏以24%的装机容量，却只贡献了9%左右的发电量。到了2021年，因为气候异常，进一步加剧了这种装机容量、发电量之间的不匹配。2021年1—8月，全国发电装机容量22.8亿千瓦，其中水电装机量上升了4.9%，但全国规模以上电厂水力发电量还同比下降了1.0%。其中的空缺，主要就是靠煤电填补的。
“今年夏季高峰期时，东北3500万千瓦风电装机一度总出力只有3.4万千瓦，虽然是瞬时小概率事件，但电力供应要保证全年随时随刻的稳定供应，矛盾非常突出。”国家电网电力调度控制中心党委书记董昱在2021年9月27日电力市场国际峰会上谈及风电不稳定性时说。自2021年9月21日之后，也就是民用电拉闸事件爆发的时间节点上，东北地区的风电实际发电量，还不到风电总装机容量的10%。这部分空缺同样也要火电来弥补。新能源没能发出来的电力缺口，都指着烧煤填上，但是产煤大省河南、陕西、山西先后被暴雨洗礼，部分煤矿的开采、生产要停，影响更大的是一些运煤线路也受到影响或被迫中断。
这种异常天气对整体供电局面的影响，不只在中国出现了，在全球也很明显。2021年欧洲风电、水电占比较高的国家，都面临巨额的发电量缺口，进而带来了全球天然气的供不应求、价格暴涨。2021年，欧洲的电价就已经普遍比一年前涨了超过一倍。到这一年7月，意大利的电价已经涨了166%，西班牙涨了167%，德国涨了170%，连法国这种以往电力供应明显过剩的国家，电价都涨了134%。而美国的居民端电价也已经升到了历史新高的每个瓦时13.9美分。
在能源和电力供应完全市场化的机制之下，发电端高企的成本，会不断向下游传导，甚至是放大。但中国为了保证居民生活成本的稳定，采取了“计划电，市场煤”的方式，把压力更多地交给了企业。然后再通过“价格上下浮动”的机制，配合减税降费等调控措施，帮助企业降低成本。比如在2021年拉闸限电的情况出现后，政府就很快调整了市场交易电价上下浮动的范围，从原先的-15%到+10%，调大到了上下浮动20%，并开始为煤电企业实施阶段性税收缓缴政策。
除了自然的原因之外，导致2021年这一轮限产限电的另一个原因，和中国目前的经济转型，以及对能源产业的规范建设，有不小的关系。
现在大家已经有了一个共识：碳排放权=发展权，所以能耗和经济增长是关系极为密切的一对数据，绝对不能割裂开看。在能耗指标里面就有一个非常重要的指标，叫作“单位GDP能源消耗”，就是一次能源消费总量与国内生产总值(GDP)的比率。一般来说，这是个用来反映能源使用效率的指标，但其实它背后还有一个隐含的内容，就是可以在一定程度上反映出一个国家的经济结构。
第一、第二、第三产业中，能耗最高的就是第二产业，也就是制造业。作为第三产业的消费服务业，是天然的低能耗、低污染产业。一个国家的单位GDP能耗特别低，往往意味着这个国家的第三产业比较发达。2012年至2019年，我国以能源消费年均2.8%的增长支撑了国民经济年均7%的增长。这是一个低能耗+高增长的模型，背后的逻辑是，这个阶段中国的消费服务业占GDP比重在不断上升，而工业制造业的占比则在下降。
过去我们在第三产业占比上升、第二产业占比下降的情况下，对低能耗+高增长的模型非常适应。但事情变化的节点，就是2020年开始的新冠肺炎疫情。之后的一到两年，中国几乎成为全球唯一一个运转保持完好的大型制造业基地。而全球制造业订单以非正常的速度突然向中国集中，其所带来的直接结果，就是中国的能耗强度也出现了明显的上升。
2021年第二季度，中国的工业产能利用率达到了78.4%，是这个指标开始公布以来的最高水平。而单从用电量来看，2021年1—8月份全国全社会用电量54704亿千瓦时，其中：第一产业用电量660亿千瓦时，同比增长19.3%，不过基数太小，实际用电量的增长只有106.8亿千瓦时。第二产业用电量36529亿千瓦时，同比增长13.1%。但和第一产业刚好相反，第二产业的用电量占了全社会用电量的66.8%，基数太大，所以实际的用电量增长了4231亿千瓦时，是第一产业的近40倍、第三产业的2.5倍。第三产业用电量9533亿千瓦时，同比增长21.9%，实际用电量增长1712.7亿千瓦时。
疫情使得中国这两年的经济结构在很短时间内出现了一个明显的变化：高耗能产业成为经济增长的主力，低耗能产业的权重则出现了阶段性的回落。这是谁都很难准确预料到的情况。中国通过全国一盘棋的方式来保证供应+价格的稳定，前提就是需要进行计划和预判，但有预判就会有偏差，在2021年这个极为特殊的年份，疫情的反复，大大增加了中国能耗格局的不确定性。
我国的煤炭产能曾有相当长一段时间是严重过剩的，后续国家加强了对煤炭开采的监管，每年挖多少煤、用多少电，是有一个预估的。其中有个东西叫煤管票，是煤炭行业专用销售票，理论上有这个东西才能经营销售煤炭。拿了许可的核定内产能，我们叫表内产能。但煤矿生产的弹性非常大，有些可能核定的只有100万吨产能，但实际产能完全可以达到200万吨以上，所以超产在这个行业曾经非常普遍，最终产生了大量无法完全统计的表外产能。中国过去的煤炭供应，实际上是由表内产能+表外产能一起撑起来的，但表外产能的部分是个黑箱，谁也无法准确说出这些煤矿到底挖了多少煤出来卖给电厂，总之过去那些年是实现了国内电力供应的基本平衡。但不受监管的超产总会伴随安全、污染和贪腐等问题，从2020年开始，国家就在加大对煤炭产业的监管力度，加强了对煤矿开采的安全监察，产煤大省内蒙古也开始涉煤反腐“倒查20年”。2021年的《刑法修正案》，更是规定只要是有现实危险的违法超能力生产，哪怕还没有出现重大伤亡事故也要入刑。
这些针对煤炭产业的规范措施，极大地压缩了表外的煤炭产能，但也给决策部门留下了一个巨大的数据真空，没有人能具体说出本就不透明的表外产能到底会减掉多少，提前制订的产能计划与实际需求情况产生偏差，几乎是必然的。
总的来说，2021年中国出现的限产限电是多种因素叠加才出现的结果。而中国从来就不是神话自己永不出现问题的国度，出现问题我们就会很快调整，出现错误就会迅速投钱纠错。中国电力发展史上就有2003年电荒后促进加快发电项目审批进度，促进中国电力产业投资和技术进步的先例，最终在能源上保证了中国在2003年之后经济的腾飞。而在2021年“限产限电”事件之后，关于输电、发电、电价、并网、灵活性改造等方面的文件，也在陆续出台。
一个国家只有能够维持充足而相对廉价的能源的持续供应，才能形成一个社会持续发展的基础。中国的电力和能源产业结构固然也存在一些问题，进而产生一些阶段性的阵痛，但毫无疑问的是，中国绝不会简单地遵循海外的市场发展经验搞全盘“拿来主义”，而是一定会坚持自主探索、博采众长，通过不断的技术进步和产业升级来走出一条自己的路。
今天，中国已经实现了电力系统关键领域的完全自主。即使从明天开始停止进口所有电力设备，也不会对国内的电力供应格局产生太大影响。而在实现这一成就的过程中，有几个非常值得参考的经验教训。
其一，是一定要立足本土需求，坚持自主创新，不要迷信既有的先进技术。
中国拥有庞大的人口和广阔的国土，这意味着我们在很多领域都会出现和其他国家截然不同的产业需求，面临并无经验可以借鉴的技术难题。很多时候，海外现成的所谓先进技术，其实根本就解决不了我们所要解决的问题。以我们小浪底水电站的建设过程来说，这项工程几乎聚合了当时所有水利水电工程中能遇到的地质难题，最初进行全球招标时中标的3个海外项目组，开工没多久就遇到了塌方。后来国内的项目组决定自己接手攻坚。由于耽误了工期，外国专家预言，小浪底截流，最快也要推迟一年。但中国人接手工程8个月后，3条导流洞就全线贯通，半年后，中国人就抢回了被外商延误的全部工期。
其二，学会利用市场优势，以项目为核心，构建自有的技术研发平台，以开放的心态进行技术、管理的经验交流。
以中国核电建设为例，由于欧美和日本等发达国家对中国实行了极为严格的技术封锁，中国核电建设的初期走得极为艰苦。秦山的一期建设过程中，中国人组织了上万个单位协作攻关，才解决了388项技术难题，最终实现交付。
而到了建设大亚湾核电站的时候，通过产业化的运作和一些商业博弈手段，引进了海外先进的建设和管理经验，把大亚湾项目活生生操作成了一个大型的学习实践基地。各地电力系统当时都把厂长和书记拉到大亚湾去培训，管理干部一批一批地跑去学习。以大亚湾项目实现的技术合作交流也都十分高效，给后来中国核电走上产业化道路，成为世界核电产业声量巨大的一方诸侯，提供了巨大的帮助。
其三，在特高压输电的建设过程中，运营商和设备商之间的合作模式，非常具有借鉴意义。
运营商指的就是国家电网，设备商中最突出的则是特变电工和许继电气。特高压工程能够成功，来源于二者之间的紧密配合、协作攻坚。国家电网作为运营商主导工程，承担了绝大部分论证工作，有效化解了各方利益博弈中产生的矛盾，顶住了外界的巨大压力，同时以电网建设为市场和技术平台，通过商业博弈，为设备商创造出了稳定的市场环境与投资回报。而设备商则专注负责技术研发攻坚，背负着沉重的期望与压力，不断进行产品研发和迭代，最终实现了市场与技术的双赢。
在事关民生大计的重大工程中，这种运营商和设备商的合作方式已经多次被证明了价值，比如在高铁的建设过程中，铁道部对外资设备商因势利导，扶持南北车，就是一个非常成功的案例。
其四，在解决供需错配的过程中，不能迷信市场机制，而要充分发挥宏观调控的作用，始终立足民生、着眼全国，对长期目标保持充分耐心，在实现目标的过程中坚持灵活的调整机制。
