จีนกับการพัฒนาไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษ การกุมเทคโนโลยีกับความคุ้

โดยมีทั้งส่งเป็นกระแสตรงและกระแสสลับ กระแสตรงเหมาะกับการส่งระยะไกลจากจุดถึงจุด ส่วนกระแสสลับเหมาะกับสายส่งที่มีการแยกส่งออกสองข้างทาง เมื่อเปรียบเทียบระหว่าง 1,000 kV กับ 500 kV ไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษสามารถส่งไฟฟ้าเป็น 3 เท่าของไฟฟ้าแรงดันสูงธรรมดาโดยใช้พื้นที่แนวสายส่งเพียง 60% และ ความสูญเสียมีเพียง 25-40% เท่านั้น สายส่งขนาด 1,000 kV 1 แนวสามารถทดแทนสายส่งขนาด 500 kV ได้ถึง 5-6 เส้น ใช้หอคอยสายส่งเพียง 1 ใน 3 ประหยัดสายส่งได้ 1 ใน 2 และลดค่าสถานีไฟฟ้าย่อยได้ 10-15% 

เท่าที่ผ่านมา มีการสร้างสายส่ง 1,150 kV 2,362 กม. ในรัสเซีย 1,000 kV 427 กม. ในอิวากิของญี่ปุ่น ทั้งสองสายเป็นกระแสสลับ ส่วนกระแสตรงหาได้ยาก กรณีของ 500 kV ทั่วโลกมีมากพอสมควร นอกจากนั้นสหรัฐอเมริกาเคยวางแผนสายส่ง 1,133 kV แต่มีการก่อสร้างเพียงช่วงสั้น ๆ แต่โดยรวมแล้วอาจกล่าวได้ว่า ไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษยังไม่ได้มีการใช้งานเต็มที่แม้แต่แห่งเดียว เนื่องจากปริมาณความต้องการใช้ไฟฟ้ามีต่ำกว่าขีดความสามารถของสายส่งนั่นเอง 

จีนให้ความสนใจกับไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษเนื่องจากแหล่งไฟฟ้าพลังน้ำอยู่ทางตะวันตกของประเทศทั้งหมด ส่วนถ่านหินอยู่ทางตะวันตกเฉียงเหนือทั้งหมด แต่พื้นที่การใช้ไฟฟ้ากระจุกที่ฝั่งตะวันออกทั้งหมด ทั้งสองด้านห่างกันเป็นระยะทาง 500-2,000 กม. นอกจากนั้นเมืองต่าง ๆ ทางฝั่งตะวันออกที่เป็นพื้นที่ใช้ไฟฟ้าต่างประสบกับปัญหามลพิษในอากาศมาก การผลิตไฟฟ้าเพิ่มเติมในบริเวณนั้นคงจะไม่เหมาะสมและยังสมควรจะปิดโรงไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วด้วยซ้ำไป 

ข้อมูลที่ Center for Energy, Environmental and Economic System Analysis (CEEESA) ของ Argonne National Laboratory (2015) รวบรวมไว้ระบุว่า โครงข่ายสายส่งไฟฟ้าแห่งชาติของจีนได้วางแนวคิดสายส่งหลักเป็นแนวตั้ง 3 แนว และแนวนอน 3 แนว (ดังรูป) ด้วยแรงดันไฟฟ้า 1,000 kV ซึ่งทั้งหมดได้เสร็จสิ้นลงแล้ว ณ สิ้นปี 2018 นอกจากนี้ยังมีแนวสายส่งย่อย ๆ ด้วย แรงดันไฟฟ้า 800 kV อีก 9 แนว ที่ส่วนใหญ่เป็นการเสริมเพื่อส่งไฟฟ้าไปยังบริเวณที่มีความต้องการหนาแน่นแถบชายฝั่งทะเล ตั้งแต่มณฑลเจียงซู เซี่ยงไฮ้ เจ้อเจียง และฝูเจี้ยน ในส่วนของโครงข่ายสายส่งไฟฟ้าภาคใต้มีแนวสายส่งขนาด 800 kV 2 แนว ที่นำไฟฟ้าจากมณฑลยูนนานมายังเขตอุตสาหกรรมในมณฑลกวางตุ้งโดยเฉพาะ เป็นที่น่าสังเกตว่าแนวสายส่งย่อยขนาด 800 kV ทั้งหมดจะส่งไฟฟ้าในรูปกระแสตรง เพื่อส่งไฟฟ้าจุดต่อจุดเป็นหลัก ส่วนแนวส่งหลักขนาด 1,000 kV จะทำในรูปของกระแสสลับ เพื่ออำนวยความสะดวกในการส่งไฟฟ้าแยกออกไปตามจุดย่อยสองข้างแนวสายส่ง แนวสายส่งแรกเปิดใช้งานในปี 2009 คือ สายจิ้งตงหนาน-หนานหยาง-จิงเหมิน อันถือเป็นสายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษ เชิงพาณิชย์เป็นสายแรกในโลกและใช้อุปกรณ์ที่ผลิตภายในจีนเองถึง 90% ส่วนสายยูนนาน-กวางตุ้ง ขนาด 800 kV ที่เปิดใช้ในปี 2010 ใช้อุปกรณ์ภายในประเทศ 60%

ยุทธศาสตร์ที่รัฐบาลจีนมีต่อนโยบายไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษคือ การบังคับให้อุปกรณ์ที่ใช้จะต้องผลิตในประเทศจีนอย่างน้อย 80% แต่ไม่ห้ามบริษัทต่างชาติในการมีส่วนร่วมในโครงการดังกล่าว ในส่วนของโครงข่ายสายส่งไฟฟ้าแห่งชาติจีนได้ทำการซื้อหุ้นใหญ่ในบริษัทในประเทศ 3 แห่ง ที่ทำการผลิตอุปกรณ์สำหรับไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษ ได้แก่ สวี่จี้ (เหอหนาน) หนานสุ่ยจี้เป่า (หนานจิง) และผิงเกา (เหอหนาน) พร้อมกับการจัดหาแหล่งเงินทุนที่มีมหาศาลของตน เพื่อการค้นคว้าวิจัยในการผลิตอุปกรณ์ของบริษัทเหล่านี้ นี่คือความได้เปรียบของบริษัทจีนที่มีเหนือผู้ผลิตต่างชาติ อย่าง ABB (สวิสเซอร์แลนด์) และ Siemens (เยอรมัน) แต่ก็ไม่ใช่ทั้งหมด เนื่องจากว่าอุปกรณ์ที่ใช้ได้ในประเทศอื่นไม่จำเป็นจะต้องใช้ได้ในจีน เพราะว่าสภาพภูมิประเทศและภูมิอากาศที่แตกต่างกันมาก ดังนั้นทุกฝ่ายจะต้องทำการค้นคว้าวิจัยใหม่ทั้งหมด ในที่สุดแล้วผู้ผลิตข้างต้นรวมทั้งโตชิบาแห่งญี่ปุ่นจะต้องทำการร่วมทุนวิจัยกับผู้ผลิตของจีนและผู้ผลิตต่างชาติก็ได้ส่วนแบ่งตลาดจากโครงการที่ให้ความร่วมมือ ส่วนผู้ผลิตจีนก็สามารถยกระดับเทคโนโลยีของตนเอง 

ในปัจจุบันนี้ อุปกรณ์สำหรับไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษกระแสสลับมีถึงร้อยละ 90 ที่ผลิตในจีน และกระแสตรงได้ร้อยละ 70 นอกจากนี้ผู้ผลิตในเครือของโครงข่ายสายส่งไฟฟ้าแห่งชาติยังบรรลุถึงซึ่งลิขสิทธิ์ทางเทคโนโลยีของตนเองด้วย ได้แก่ converter transformer, thyristor valve, flat wave reactor, insulation switch, bypass breaker, capacitor, lightning arrester, post insulator 

ในทางกฎหมายแล้ว มาตรฐานผลิตภัณฑ์แบ่งออกเป็นระดับบริษัท ระดับอุตสาหกรรม ระดับท้องถิ่น และระดับชาติ มาตรฐานระดับชาติยังแบ่งเป็นภาคบังคับกับภาคสมัครใจ เรื่องของไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษก็เช่นเดียวกัน รัฐบาลจีนได้มอบหมายให้สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติประสานงานกับผู้ผลิตจัดทำมาตรฐานขึ้น พร้อม ๆ กับการจัดประชุมกับองค์กรระหว่างประเทศเพื่อให้มาตรฐานสอดคล้องกันและเป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ การกำหนดมาตรฐานแห่งชาติยังเป็นไป 1) เพื่อจำกัดเพดานของต้นทุน/ระยะทางที่ยังถูกมองว่าสูงเกินไป 2) เพื่อวางกติกาให้ผู้ผลิตภาคเอกชนรายอื่น ๆ สามารถแข่งขันได้ด้วยความเป็นธรรม และยังเป็นไป 3) เพื่อไม่ให้มีการเน้นความมั่นคงของโครงข่ายสายส่งไฟฟ้ามากเกินไปจนละเลยพลังงานหมุนเวียนและการกักเก็บพลังงานซึ่งเป็นแนวโน้มแห่งอนาคต 

เมื่อปี 2014 โครงข่ายสายส่งแห่งชาติของจีนได้นำเสนอมาตรฐาน 3 เรื่องต่อ Institute of Electrical and Electronics Engineers Association และได้รับการรับรองแล้วคือ overvoltage and insulation coordination, regulation and reactive power compensation technology และ current standards and system commissioning 

การกำหนดมาตรฐานโครงข่ายสายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษของจีนและระดับนานาชาติ ทำให้เทคโนโลยีในด้านนี้ของจีนเป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติและสามารถช่วงชิงงานสายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษในบราซิลและอินเดียได้ นอกจากนี้ความที่จีนเป็นเจ้าของเทคโนโลยี thyristor valve ถัดมาจาก ABB และ Siemens ตลอดจนอุปกณ์อื่น ๆ ทำให้จีนกลายเป็นผู้นำรายหนึ่งในด้านไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษและได้ส่วนแบ่งตลาดมากขึ้นเรื่อย ๆ ถ้าจะมองอีกด้านหนึ่ง การที่โครงข่ายสายส่งแห่งชาติของจีนเข้ามามีบทบาทในการค้นคว้าวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเกี่ยวกับไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษผ่านผู้ผลิตภาคเอกชน เป็นการให้ได้มาซึ่งเทคโนโลยีโดยมีค่าลิขสิทธิ์ที่น้อยที่สุดเพื่อให้ประเทศโดยรวมมีรายได้ผ่านการส่งออกอุปกรณ์เหล่านี้มากกว่าผ่านการขายตัวลิขสิทธิ์เอง ซึ่งยุทธศาสตร์ในลักษณะนี้มีความคล้ายคลึงกับกรณีของรถไฟความเร็วสูงของจีน แต่เทคโนโลยีชองจีนจะแข่งขันในต่างประเทศได้ดีเพียงใดจะขึ้นอยู่กับการคำนึงสภาพแวดล้อมในแต่ละประเทศที่แตกต่างกันและการปรับปรุงอุปกรณ์ให้เหมาะสมกับแต่ละประเทศ 

อย่างไรก็ตาม ข้อถกเถียงเกี่ยวกับประโยชน์ของสายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษมีเกิดขึ้นหลายด้านด้วยกัน เช่น สายส่งจากเสฉวนไปเจียงซี ไม่ได้รับความเห็นชอบจากท้องถิ่นของมณฑลเจียงซีเนื่องจากเจียงซีต้องการส่งออกไฟฟ้าจากถ่านหินมากกว่า นอกจากนี้สายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษที่ไม่ใช่ไฟฟ้าจากพลังน้ำใช้งานต่ำกว่าขีดความสามารถมาก แต่ว่าไฟฟ้าจากพลังลมและแสงอาทิตย์ที่ผลิตได้มากทางตะวันตกเฉียงเหนือ มีเป็นปริมาณไม่น้อยที่สูญเปล่าไปเฉย ๆ โดยที่ไม่สามารถส่งเข้าโครงข่ายได้เลย ลักษณะนี้เรียกว่า renewable curtailment ซึ่งไฟฟ้าจากพลังลมมีสูงถึง 12% และจากพลังแสงอาทิตย์มี 6% ในขณะที่ในยุโรปไม่เคยมีแตะระดับ 5% เลย 

การสร้างโครงข่ายสายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษจำนวนหลายแนวเพื่อรองรับความต้องการที่กระจุกตัวในย่านชายฝั่งทะเลตะวันออกที่มีความต้องการไฟฟ้ากระจุกตัวคงเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ แต่การสร้างสายส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษแนวกลางและแนวตะวันตกอาจจะน่าสงสัยในเชิงความต้องการเชิงเศรษฐกิจในบริเวณตรงกลางของประเทศที่เรียกว่า “หัวจง” ซึ่งไม่น่าจะเทียบได้เลยกับบริเวณชายฝั่ง แต่ถ้าพิจารณาเหตุผลด้านการกระตุ้นเศรษฐกิจหรือด้านความมั่นคงของโครงข่ายทางเลือกแหล่งไฟฟ้าของชายฝั่งทะเลตะวันออกอาจจะเข้าใจได้ อย่างไรก็ตาม ถ้าหากปราศจากการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ถึงความต้องการและพลังงานทางเลือกในแต่ละพื้นที่ เพื่อมองดูความคุ้มค่าโดยภาพรวมทั้งประเทศแล้ว คงจะไม่อาจบอกได้ว่า โครงข่ายไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษที่จีนทำอยู่นี้คุ้มค่าในทางเศรษฐกิจหรือไม่