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继国家电网 、南方电网、蒙西电网之后,国内或将诞生第四大电网

很多人知道中国有两大电网:国家电网和南方电网。其实,除了这两家,还有一家低调但实力不俗的蒙西电网,也就是内蒙古电力集团。

国家电网是一个覆盖26个省区市的“巨无霸”。它成立于2002年,供电区域占国土面积的88%,供电人口超过11亿。差不多每10个中国人里,就有8个用的是国网的电。

国家电网还在菲律宾、巴西、葡萄牙、澳大利亚、意大利、希腊以及中国香港等国家和地区运营资产。

南方电网和国家电网在同一天成立,总部设在广州。它的供电区域是广东、广西、云南、贵州、海南五省区,供电人口约2.3亿,被称为南方五省区电力网络的“南派掌门”。

蒙西电网指的是由内蒙古电力(集团)有限责任公司独立运营的内蒙古中西部电网。它成立于1991年,比国网和南网还早11年。

蒙西电网的供电区域覆盖自治区西部8个盟市,面积约72万平方公里,服务人口超过1400万。它是中国除国家电网、南方电网之外唯一的省级独立电网,也是全国独一份的“地方队”。

那么,在这三张网之后,国内会不会诞生第四大电网?这并非空穴来风。电网的规模、结构和安全,正面临一系列新问题。

电网出问题会付出多大代价,海外近几年已经多次见识过。2025年4月,西班牙和葡萄牙大部分地区陷入停电,一场连锁故障在几秒钟内让伊比利亚半岛的电网瘫痪。

四年前,美国得克萨斯州的电网离全面崩溃只差4分37秒。那次危机不只是临时停电,而是可能让整个电网完全停运。一旦全面停运,就要进行工程师所说的“黑启动”,恢复过程可能需要几天到几周。那次事件还造成了人员死亡。

美国电网的底子并不新。根据美国能源部的数据,美国70%的输电线路已经使用超过25年,21世纪的生活还在依靠一套20世纪中期的电网维持。

美国能源部直言:“我们的电力基础设施正在老化,而且正被要求承担超出其最初设计能力的任务。”

美国电网只分为三大区域:东部、西部和得克萨斯。60多个平衡机构负责协调电力,覆盖1.8亿根电线杆、550万英里输电线路和数千座发电厂。

这些机构的任务是让电力供应和需求时刻保持平衡。哪怕只是短暂失衡,设备也可能受损,基础设施可能变弱,严重时还会停电。

停电风险出现时,美国电网的应对办法基本上是先切断部分用电,再等电网恢复稳定。最后的保护手段之一叫“低频减载”,就是自动断开部分断路器,直到电网稳定下来。这种做法从20世纪60年代一直沿用至今。

如果低频减载不起作用,电力公司会实行轮流停电,按批次切断不同用户的供电。如果轮流停电还是无效,就只能让整个电网停运,再重新启动。

得克萨斯州差点就走到了这一步。2021年2月,当地气温骤降,用电需求急剧增加,同时发电机组接连停运。得州电网运营机构ERCOT紧急恢复供需平衡,但电网经过几天停电才稳定下来。

中国电网面对的是另一种压力:规模扩张和结构转型。2026年4月,“六张网”被确定为“十五五”规划重大工程。

“六张网”中的“新型电网”,投资预计超过5万亿元,比“十四五”增长超过80%。这样庞大的投资规模,确实值得关注。

新型电网是构建新型电力系统的核心枢纽环节,属于“六张网”基础设施之一。它包括主干网、配电网、智能微电网三级协同的电网平台。

主干网指特高压和省间通道,负责西电东送,跨大区远距离输送风电、光伏等新能源电力。配电网指城市和县域配网,承载海量屋顶光伏、户用储能和充电桩,由单向送电变为双向流动。

智能微电网包括园区、海岛和工商业自治微网,是公共电网的有益补充,既可以并网,也可以孤岛运行。

配电网从单向变成双向,背后是分布式能源的兴起。直到最近几十年,送电基本还是单向的:电力公司发电或者买电,再送到用户手里。用电的地点、时间和方式,用户都没有选择。

屋顶光伏、社区光伏电站、电池,以及可以给家里供电的电动汽车,改变了电能流动的方向。用户由此成为业内所说的“产消者”,既用电,也发电。

产消者可以把多余的电卖回电网,在电网紧张时出一份力。更重要的是,出问题时不会束手无策。这一点住宅和商业建筑都适用。

美国节目《Undecided》主持人马特·费雷尔(Matt Ferrell)家里就是这样配置的。他家屋顶装了40多块太阳能板,车库里有20千瓦时的储能。地源热泵负责供暖、制冷和热水,空调系统在电费单上几乎看不出来。

在费雷尔看来,“要么有电、要么没电”这种非此即彼的局面,只在完全依赖单一电网和集中式发电时才会出现。

智能微电网“可并网、可孤岛”的设计,在海外也被看作提升电网韧性的关键。微电网是小型、自成一体的电力网络,可以接入主电网,也可以断开后独立运行。

微电网有点像家里的Wi-Fi:家里的设备彼此相连,需要时可以连上外部互联网;即使网络服务商断线,家里的局域网照样能用。

分布式能源让微电网有了韧性。自己发电、储电的人、社区和企业越多,电网整体压力就越小,用电尖峰和紧急状况也越少。主电网瘫痪时,微电网可以断开并继续运行,工程师称之为“孤岛运行”。

医院、超市和数据中心已经在依靠微电网。以医院为例,备用发电机通常只能让呼吸机、透析机等生命支持设备维持几个小时。医疗机构里的微电网,可以成为保护病人的一张安全网。

互联网的一个优点,是没有哪一根插头拔掉就能让整个“网中之网”崩溃。某个网络服务商在纽约检修,不会让整个美国东海岸的人都上不了网;某个网站宕机,其他网站照样能打开。

只有当所需服务被单一主体控制时,断网才会让人束手无策。2025年秋季接连发生的几起事件就是例子,集中式网络服务出现故障,让数百万人无法使用。

把互联网的去中心化思路搬到电网上,并不是新想法。1997年,能源顾问卡尔·拉巴戈(Karl Rábago)写了一篇名为《虚拟电力公司》的书章,以互联网为模型,勾勒出一种完全不同的电网。

拉巴戈曾任得州公用事业委员会委员、美国能源部官员和奥斯汀能源公司副总裁,自称“监管杀手”。他在体制内工作了三十年,也主张了三十年:体制必须改变。

他在文中写道,信息真正革命性的普及,只有在去中心化、几乎不受限制地互联之后才出现;电力行业里与之对应的,是分布式电力公司模式。

拉巴戈认为,与其用新建电厂或昂贵的输电升级这种“蛮力”办法,不如精准部署模块化、灵活的能效或可再生能源方案,用最低的成本提升服务质量和可靠性。

那一年,大多数人还在用拨号上网。将近30年后,拉巴戈仍然认为,从自然界到社区,再到电网,分布式架构对很多事物来说都是最优雅、最高效的。

拉巴戈还在实践中验证过这个思路。他在奥斯汀能源主持过一个覆盖9.5万户家庭的恒温器控制项目。

有一天,他去母亲家吃午饭,发现母亲在一次预定的需求响应事件之前把空调开得很大。她收到了通知,决定赶在儿子“断她的电”之前先给房子降温。

这恰好证明了整个思路:用户提前收到通知,会自己预冷房屋。电网得到同样的负荷削减,用户依然舒适,电力公司卖出的电也没有减少,各方都受益。

拉巴戈的团队还更进一步。他们没有指定供应商、部署专有恒温器,而是让用户自带设备,只要能连接电力公司的API就行。

电力公司在防火墙后维持安全系统,用户可以实时看到电价,减少用电还能拿到报酬。开放标准、用户选择、边界安全、边缘创新,这正是互联网模式。

拉巴戈有了理论,也在奥斯汀验证了概念,但还缺一个能让这一切运转起来的设备。

1998年,瑞典科技企业家约纳斯·比耶松(Jonas Birgersson)建成一套基于路由器的宽带网络,让瑞典告别了拨号上网,他也因此被称为“宽带耶稣”。

2025年9月,比耶松和一支瑞典、美国联合研究团队发表了《EnergyNet详解:能源分配的互联网化》。这个方案要把互联网去中心化的模式搬到能源领域:开源而不是专有,用“能源路由器”代替互联网路由器。

方案的关键创新叫“电气隔离”,就是在本地能源和大电网之间划出一道硬边界。论文提出,只有双方通过软件管理的数字协商流程明确同意,电力才会跨过边界流动。这样既能支持电网,又不会干扰电网。

比耶松曾在采访中解释,光伏、储能各占一个端口,出了故障也越不过端口。由于不会引发连锁故障,本地可以无限量地投资电气化设备,而不会在技术上对传统电网造成负面影响。

拉巴戈说,他有一辆福特Lightning电动皮卡、新车库上的几块太阳能板和一些智能可控设备,唯一缺的就是能统筹这一切的路由器。在他看来,“路由器是这个十年的发明”。

拉巴戈还设想,家里的路由器可以和邻居家的路由器沟通。自己周末外出时,多余的光伏电力可以自动送到正在开派对的邻居家,交易由两台路由器协商完成,不需要电力公司当中间人。

不过,这个设想离现实还有距离。电力公司的商业模式建立在集中发电和输送之上,并不急于交出控制权。拉巴戈认为,它们会像对抗特斯拉直销那样,想尽办法对抗这种模式。

即便是早期使用者,转型过程也很混乱。分时电价、需求响应项目、光伏补贴、智能配电盘、电动车充电安排……光一户人家就有这么多选项。拉巴戈自称“能源极客”,连他都觉得难以理清。

还有可及性的问题。不是人人都买得起光伏板、电池或电动车。如果只有有钱人才能参与,“产消者”转型就没有意义。微电网要像互联网那样运转,就得像互联网一样普及。

回到中国,新型电网建设的重点还是主干网。近几年,中国新能源发电项目快速发展,风电、光伏装机容量逐年增加,电力调度压力已经接近临界点。

新能源占比提高会不会压垮电网,海外也争论了很多年。每当有人断言某个光伏渗透率会让电网崩溃,这个门槛就不断被突破:最早说是5%,后来美国国家实验室表示,在15%以下找不到真正的问题。

如今,科罗拉多州的农村电力合作社Holy Cross已经用85%的可再生能源运行。拉巴戈调侃说,那里的人显然并没有住在山洞里、晚上点着浸了焦油的木棍照明。

中国的难题主要在于输送。跨区域电网通道不足,导致很多地方弃风弃光率很高。风机转得很快,光伏发电很多,电却送不出去,只能眼看着好的能源被浪费。

针对这种情况,中国在2021年提出了“全国统一电力市场体系”这一顶层解决方案。全国统一电力市场是全国统一大市场的重要组成部分。

它的总框架是“管住中间(输配电网)、放开两头(发电侧、用户侧)”。在这个框架下,打破省域、区域之间的市场壁垒,依托特高压跨省通道,在更大范围内用市场化方式优化配置电力资源。

无论是新型电网,还是全国统一电力市场,支撑都是跨区域的特高压直流输电网络。但这些网络基本都在国网和南网的地盘上。

现在西电东送的规模越来越大,只靠两家电网公司协调,已经很难解决问题。

网络上有研判认为,有关方面正在考虑成立一家专门负责跨区输电的公司,统一管理特高压通道。这个方案一旦被采纳,第四张网就不再只是空谈。

海外关于电网“互联网化”的讨论,也涉及电网企业怎么转型。费雷尔认为,这不是要摧毁电力公司,而是让它们演进:总得有人维护收费公路、执行限速、收取通行费,但道路本身可以大不一样。

拉巴戈在奥斯汀能源工作时,发电部门的工程师曾悄悄找到他的团队,希望调到这个项目来,认为这才是未来。他们想的不是离开电力公司,而是将来做电力行业的工作会是什么样子。

拉巴戈1997年就写道,技术创新的力量不在于用更高效的方式延续旧模式,未来的核心是根本性的变革。