中国大规模普及地下电缆,大约始于2005年前后,尤其是2008年北京奥运会前后大面积拆除电线杆改造成地下电缆,此后全国各地陆续跟进。
到2020年,中国城市电缆入地率已超过70%,一线城市更是超过90%。
反观日本,85%以上的地区仍在使用电线杆,全国地下电缆普及率低于15%,就连东京、大阪这样的发达城市,也随处可见破旧老化的木杆。
很多人以为,电线杆便宜,一根杆子加导线、绝缘子,再加上露天施工,成本几乎可以忽略;而地下电缆要破路、回填、防水防腐,同一公里的造价是电线杆的5倍以上,所以日本是出于"节约"才坚持用电线杆。但真正的关键,其实是"供电稳定性"。
中国是全球最大的制造业国家,工业体系涵盖41个大类、207个中类、666个小类,庞大的制造业需要海量且稳定的电力支撑。一旦停电,芯片制造、精密仪器加工、医疗器械生产等行业,每分钟的损失动辄以千万元计。
电缆深埋地下,环境温度稳定、电压波动小,也不会受到台风、暴雪、雷击的直接影响,人为破坏概率也更低,年均故障率只有电线杆的5%到10%。稳定的电力,正是"中国制造"能够24小时不间断运转的底气所在。
日本迟迟推不动地下化,除了地处环太平洋地震带、每年数千次有感地震会持续损伤地下环境之外,更棘手的是土地私有和电力私营两大掣肘——征地成本高、产权谈判难,私营电力公司也不愿放弃电线杆上出租给通信、广告的那笔稳定收入。
其实不只是日本在犹豫,作为全球最发达经济体的美国,同样在这个问题上进退两难。在加利福尼亚州阿诺德,太平洋煤气电力公司(PG&E)正在把架空电线埋入地下。
这是一种昂贵但几乎万无一失的方式,可以基本消除由电力设施引发野火的风险。此类野火曾摧毁加州多座城镇,而夏威夷的一家公用事业公司也可能是2023年8月毛伊岛致命火灾的起因。
"刚刚走出一场历史性的干旱,这些条件与仅仅十年前的情况有着实质性的不同。现在绝对是采取大胆、果断行动、加强电网安全与韧性、扩大地下化项目以消除野火风险的正确时机。
"2018年臭名昭著的"营火"(Camp Fire)起于大风吹倒一条维护不善的PG&E输电线路,由此引发的大火摧毁了加州天堂镇(Paradise),造成85人死亡。
PG&E被判负有责任,巨额赔偿使这家全美最大的公用事业公司陷入破产,直至2020年才走出破产程序。
但仅仅一年后,仍在同一个县,PG&E的设备又引发了一场灾难性火灾,促使公司宣布计划将10,000英里配电线路埋入地下,这项举措可将起火风险降低98%。然而,每英里地下化的成本从180万美元到600万美元不等。
整个计划的总费用可能达数百亿美元,而这笔账单将由PG&E的客户承担,而他们已经面临全美最高的电价之一。"在这个州生活非常昂贵,人们已经把很多钱花在维持照明、在寒夜取暖、以及维持医疗设备运转上。
如果继续推高电价,最脆弱的群体将无力支付。"尽管代价高昂,埋设电力线路并非新事物。
在市中心是常见做法,因为架空线会造成阻碍;在欧洲更为普遍,那里的城市更为密集。欧洲41%的中低压电力线路是地下敷设的,在德国和荷兰几乎全部如此。
而在美国,只有约18%的配电线路是地下的。一般而言,架空电力线并未做绝缘处理,因为绝缘本身也有成本。
裸导线一旦被倒下的树木压中,或线路自身跌落到植被上,通电线路上的电流就会通过直接对地通路释放能量,火灾便由此产生。因此,在暴风雨天气和野火高风险时段,公用事业公司几乎没有好的选择。
一种做法是直接切断电力线路,没有电压和电流,就不会有能量释放,也就不会引燃。自2019年以来,PG&E一直在加州实施"公共安全断电",影响了数百万人。
尽管这种做法令人不便,它确实有效。夏威夷电力公司——可能被判为造成毛伊岛野火(至少造成98人死亡)负有责任的公司——曾因在高风警报发布前未切断电力而受到批评。
从这个角度看,地下化无疑比处理致命野火带来的巨额成本更便宜,也比彻底断电更少造成干扰。当一条线路埋入地下,起火风险降低约98%,同时还能省下大量植被管理和线路维护开支,因为地下电缆有护套保护,可以长期使用。
不过,地下化并不意味着摆脱所有人们熟悉的电杆和线路。转入地下的主要是风险最高的主馈线,以及变压器;而通信线路、支撑通信线路的电杆,以及二次线路和入户服务线仍将保留。
PG&E并非孤军奋战。圣地亚哥燃气电力公司计划在2031年之前把大约1,450英里线路埋入地下;佛罗里达电力照明公司为防飓风把部分线路地下化。
奥斯汀能源在一场冬季冰暴造成数周停电之后,也在探索地下化。美国联邦政府承诺向毛伊岛提供9,500万美元,用于强化其电网。
但PG&E提出的方案远比全美其他方案更为宏大和昂贵。根据该方案,PG&E将首先在2026年前把2,100英里线路埋入地下,总成本约59亿美元,并计划在此后陆续推进全部10,000英里。
如果该公司的整个四年支出计划获得批准,典型客户可预期账单每月平均增加44.26美元,一直持续到2026年。该公司表示,地下化工作在其中仅占3.40美元。
不过此后加州公用事业委员会又发布了两份成本更低的替代方案:一份要求仅埋设200英里,并对1,800英里使用绝缘覆盖导线;另一份则提出埋设973英里、绝缘1,027英里。两份方案都能为客户省钱,但都会让10,000英里目标陷入困境。
因为对线路做绝缘处理在降低野火风险方面仅约有65%的有效性——如果树倒在线路上,线路仍会断裂,仍然存在产生火花、引发野火的可能。由于PG&E在资本投资上享有有保证的回报率,该公司本身就有动机去实施像地下化这样更昂贵的基础设施项目。
投资越大,PG&E及其股东的利润就越大,这种模式实际上才是这家公用事业公司赚钱的方式,而不是靠卖电或卖气。无论公用事业公司选择如何推进,显而易见的是,必须迅速采取行动来应对野火风险,尤其是在美国西部试图从长达数十年的干旱中恢复之际。
线路地下化只是众多策略之一,但它体现了公用事业公司和监管机构在追求安全性、可靠性与可负担性之间需要拿捏的艰难平衡。
关于应在地下化上投入多少、允许电价上涨多少,实际上并不仅仅是电气工程师或电力公司需要回答的问题,它同样是一个社会性的问题。
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