惊！电力与宽带线路协同深埋地下，效益竟远超成本？这项研究给出答案！

为解决电力和宽带网络地下化成本效益评估难题，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员开展相关研究，发现积极共地下化策略效益最高。该研究为公用事业规划提供决策依据，推荐科研读者阅读。

　　

在当今社会，电力和宽带就如同现代生活的 “神经脉络”，对经济发展起着至关重要的作用。从繁华都市的写字楼，到宁静乡村的家庭，人们的工作、学习和生活都离不开稳定的电力供应和高速的网络连接。然而，现有的电力和宽带基础设施却存在着诸多隐患。

在美国，大部分配电网络还依赖着老旧的基础设施，许多电线都高悬在电线杆上。就像一张张巨大的蜘蛛网，这些架空线路虽然在一定程度上维持着电力的输送，但却非常 “脆弱”。一旦遇到恶劣天气，比如狂风、暴雨、暴雪，就很容易 “罢工”，导致大面积停电。同样，在电信领域，无线技术的发展虽然迅速，但也使得一些地区的光纤基础设施建设滞后。那些还在使用老旧架空宽带线路的区域，不仅网络速度慢，而且在面对自然灾害时，也极易出现服务中断的情况。

随着气候变化的加剧，极端天气事件越来越频繁。飓风、暴雨等灾害常常让电力和宽带网络陷入瘫痪，给人们的生活带来极大的不便。在寒冷的地区，停电可能会危及生命；而在这个数字化时代，宽带服务的中断会影响人们的远程工作、学习和沟通。此外，随着智能化的发展，越来越多的设备接入网络，对电力和宽带的可靠性提出了更高的要求。然而，传统的架空线路在应对这些挑战时显得力不从心。虽然地下铺设线路可以提高系统的可靠性，但高昂的成本使得很多地区望而却步。特别是在人口密度较低的地区，地下铺设的人均成本更高，这也使得地下化项目的经济可行性一直备受争议。因此，如何在保障基础设施可靠性的同时，降低成本，成为了亟待解决的问题。

为了攻克这些难题，来自美国马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts, Amherst）的 Mahsa Arabi 等人在《Cell Reports Sustainability》期刊上发表了一篇名为 “Benefits of aggressively co - undergrounding electric and broadband lines outweigh costs” 的论文。他们通过深入研究，发现当进行地下化建设可行时，积极地将电力和宽带线路共同地下化能够带来最大的净效益。这一发现为基础设施建设提供了新的思路，对于提高社区的抗灾能力和连接性具有重要意义。

在这项研究中，研究人员运用了多种技术方法。他们建立了一个数据驱动的成本效益模型，该模型综合考虑了地理空间、成本、环境和人口等多方面的数据。通过这个模型，能够更准确地评估不同地下化策略的成本和效益。同时，他们还进行了敏感性分析，以此来研究关键参数的变化对净效益的影响。此外，为了更精确地估计转换成本，研究人员开发了一个基于分段的回归模型，该模型考虑了土壤类型、地块密度和相位类型等因素，有效避免了简单平均成本模型的局限性。

下面我们来详细看看研究结果：

1. 积极的共同地下化是最有益的策略：研究人员对九种地下化策略进行了评估，发现地下化是否合理取决于其减少停电的有效性假设。他们用参数（代表地下化的有效性，即通过地下化可避免的停电比例）来衡量这一假设。当时，地下化并不合理；而当时，积极地将电力和宽带网络共同地下化（CAA 策略）总是最优选择。从成本和效益的具体分析来看，虽然积极策略的初始成本较高，但在早期就能通过减少停电避免更多的经济损失，从而获得更高的净效益。而且，与独立地下化策略相比，共同地下化策略（CMM 和 CAA）的成本效益要高 39%。
2. 积极共同地下化具有稳健性：通过敏感性分析，研究人员发现积极共同地下化策略（CAA）非常稳健。在众多关键参数中，如电力和宽带的负荷损失价值、架空线路对房产价值的影响等，对净效益的影响都很小。而平均停电持续时间、避免共同地下化转换成本率和分析年限等参数，虽然会对效益大小产生一定影响，但不会改变积极共同地下化策略的最优性。不过，折扣率是一个重要因素，当折扣率过高时，大部分地下化策略都可能变得不合理。在社会折扣率为 3% 时，只要地下化的有效性达到 40%，积极共同地下化策略就是合理的。
3. 数据驱动方法提供更准确的成本估计：研究人员采用的数据驱动的分段成本估计方法，相较于简单的平均成本法具有明显优势。以马萨诸塞州康科德的项目数据为基础，结合目标区域什鲁斯伯里（Shrewsbury）的具体情况，研究人员开发的模型能够更准确地反映当地的实际成本。通过该模型计算得出，使用类似项目的平均成本会低估实际成本约 11%。在什鲁斯伯里，由于部分线路段的技术和地理特殊性，转换成本可能高达每英尺 400 美元（每英里 210 万美元），但即便如此，积极共同地下化策略依然稳健。

在讨论部分，研究人员指出他们开发的综合成本效益分析框架具有创新性，通过基于分段的转换成本模型，对地下化策略进行了全面评估。虽然在一些人口密集的城市，地下化已经得到了应用，但在人口密度较低的地区，由于成本和物流等问题，地下化的推广较为缓慢。这项研究表明，只要地下化有助于减少停电，社区采用积极的共同地下化策略可能是最优选择。然而，目前面临的一个主要挑战是，这些策略的成本主要由当地市政承担，而效益却较为分散，难以精确衡量。这意味着，如果没有明确的政策支持，最优方案可能难以实施。另外，地下化在减少停电方面的实际效果还存在一些未知因素，这也是未来研究需要重点关注的方向。

总的来说，这项研究为电力和宽带网络的地下化策略提供了重要的参考依据。它不仅让我们更清楚地了解了不同地下化策略的成本和效益，还为公用事业规划者和政策制定者提供了决策支持。通过量化成本效益的权衡，研究人员的模型有助于在不同地区制定更合理的基础设施建设方案，从而提高社区的整体韧性和连接性。尽管还存在一些需要进一步研究的问题，但这项研究无疑为未来的基础设施建设指明了方向，让我们在追求可靠、高效的基础设施道路上又迈进了一步。