Energia jest podstawą rozwoju gospodarczego. W ciągu ostatnich dziesięciu lat zdolność gwarantowania niezależności energetycznej Chin została znacznie poprawiona i zbudowano największy na świecie system wytwarzania czystej energii. Struktura energetyczna jest stale optymalizowana, co skutecznie gwarantowało stabilną pracę gospodarki narodowej.
W ostatnich latach Chiny stopniowo rozwijały się i rozwijały w dziedzinie elektrotechniki i technologii energetycznej. Po ponad 60 latach rozwoju Chiny mają obecnie najpotężniejszy system energetyczny na świecie: w 2021 r. zainstalowana moc wytwórcza energii w tym kraju wyniesie około 2,38 miliarda kilowatów, zajmując pierwsze miejsce na świecie; Weźmy za przykład centralną sieć państwową, która obecnie ma ponad 20 000 patentów, zajmując trzecie miejsce na świecie; liczba patentów na same akumulatory energii stanowi 67,56% wszystkich patentów na świecie; jednocześnie Chiny są także największym światowym eksporterem energii.
Zwłaszcza w dziedzinie technologii transmisji UHV, najbardziej zaawansowanej technologii transmisji mocy na świecie, Chiny opanowały technologię transmisji UHV z niezależnymi prawami własności intelektualnej, co jest głównym niezależnym osiągnięciem innowacyjnym wiodącym na świecie. Przejęła inicjatywę w formułowaniu międzynarodowych publicznych standardów linii przesyłowych UHV, tak aby chińskie standardy i światowe standardy były zrównane.
▲Chizhou, Anhui Fotografia lotnicza Linia UHV Jiuhua Dense Channel (źródło obrazu/wizualne Chiny)
Co to jest przenoszenie mocy UHV?
W systemie pracy chińskiej sieci energetycznej napięcie dzieli się na dwa systemy: przesyłowy i dystrybucyjny. System przesyłowy służy do przesyłania mocy do stacji elektroenergetycznych o tym samym lub niższym poziomie, a ogólny poziom napięcia jest wyższy. Zadaniem systemu dystrybucyjnego jest przesyłanie mocy do obciążenia dystrybucyjnego, a ogólny poziom napięcia nie przekracza 110kV.
Mówiąc najprościej, od elektrowni do podstacji doładowania, sieć przesyłowa jest systemem przesyłowym; od podstacji obniżającej do sieci dystrybucyjnej, telewizora, klimatyzacji i innych urządzeń elektrycznych jest system dystrybucji.
Zgodnie z prawem Ohma prąd zostanie utracony podczas procesu transmisji. Ważnymi przyczynami strat są odległość i materiały, zwłaszcza odległość transmisji. Im dalsza strata, tym większa strata. Jednym ze sposobów na zmniejszenie strat przesyłowych jest zwiększenie napięcia przesyłowego, dlatego istnieje pojęcie energii elektrycznej wysokiego napięcia.
W Chinach sieć energetyczna wysokiego napięcia odnosi się do sieci energetycznej 220 kV. Ultrawysokie napięcie opracowane w oparciu o energię elektryczną wysokiego napięcia może osiągnąć 500 kV. Ale mimo to technologia przesyłu prądu stałego o ultrawysokim napięciu wciąż nie wystarcza, aby poradzić sobie z transmisją na duże odległości na odległość tysięcy kilometrów, a straty prądu mogą sięgać nawet 20 procent lub więcej.
Dalsze zwiększanie napięcia przesyłu HVDC, które nie jest tolerowane przez tradycyjne materiały izolacyjne, doprowadzi do awarii systemu sieci elektroenergetycznej i zwiększy ryzyko wystąpienia wypadków, takich jak pożary, co wymaga wsparcia technicznego przesyłu UHVDC.
Technologia UHV odnosi się do technologii przesyłu energii z poziomami napięcia AC 1000kV i DC ± 800kV. Największą cechą tej technologii jest to, że może ona osiągnąć dalekosiężną i wydajną transmisję energii, zwłaszcza dla krajów o rozległym terytorium, dużej populacji lub nierównomiernym rozmieszczeniu zasobów regionalnych. To bardziej jak „wysyłanie węgla w śniegu”, znane również jako „sieć 5G w polu elektrycznym” i „szybka kolej w systemie elektroenergetycznym”.
Według danych dostarczonych przez State Grid Corporation of China, sieć energetyczna UHVDC pierwszej pętli może wysyłać 6 milionów kilowatów energii elektrycznej, co odpowiada 5-6-krotności istniejącej sieci energetycznej 500 kV DC, a moc odległość transmisji jest również 2 do 3 razy większa niż ta ostatnia i może zaoszczędzić 60 procent zasobów ziemi.
▲Schemat ideowy przesyłu energii UHV (źródło obrazu/Wall Street News)
Od samodzielnego wykonania do samodzielności
W rzeczywistości rozwój przesyłu UHV w Chinach jest również „bezradnym posunięciem”, ponieważ podstawowe warunki narodowe Chin determinują skrajnie niezrównoważony rozkład geograficzny produkcji i zużycia energii elektrycznej.
Dwie trzecie krajowych zasobów węgla jest skoncentrowane w trzech prowincjach i regionach Shaanxi, Shanxi i Mongolii Wewnętrznej, 80 procent zasobów hydroenergetycznych koncentruje się na południowym zachodzie, a zasoby energii fotowoltaicznej i wiatrowej koncentrują się głównie na północnym zachodzie Mongolii Wewnętrznej i inne miejsca. Jednak 16 województw w regionach środkowo-wschodnich o najgęściej zaludnionym i najwyższym zapotrzebowaniu na energię elektryczną to 16 województw w regionach środkowo-wschodnich, co prowadzi do dużego zapotrzebowania na przesył energii na duże odległości. Technologia energetyczna to nie tylko kwestia naukowa, ale także ważna gwarancja bezpieczeństwa energetycznego Chin.
W przeciwieństwie do dziedzin „tradycyjnej przewagi”, takich jak mosty i inżynieria lądowa, Chiny nie mają dużych rezerw technicznych w technologii przesyłu energii i w zasadzie wytwarzają je same. Tak więc do wczesnego etapu reformy i otwarcia, przerwy w dostawie prądu były powszechne w różnych miejscach z powodu niewystarczającego zasilania.
Aby rozwiązać problem zasilania, w latach 80. Chiny wprowadziły z Zachodu technologię przesyłu i transformacji energii o poziomie napięcia 500 kV (wcześniej w większości obszarów zwykły przesył energii 220 kV). Jednak wraz z szybkim rozwojem gospodarki i społeczeństwa technologia przesyłu energii 500kV również napotkała pułap podaży i popytu i konieczne jest dalsze zwiększanie mocy przesyłowej i wejście na pole UHV.
W dziedzinie energetyki transmisja UHV zawsze była problemem światowej klasy. Stany Zjednoczone, Związek Radziecki, Japonia, Włochy i inne kraje przeprowadziły badania i testy UHV, rozwój sprzętu i próby inżynieryjne, ale z powodu czynników politycznych, ekonomicznych, technologicznych i innych wszystkie one zakończyły się niepowodzeniem.
Od 2000 r. odpowiednie wydziały zorganizowały dziesiątki instytucji naukowo-badawczych i uczelni wyższych oraz setki przedsiębiorstw produkujących sprzęt, tworząc tysiące zestawów planów, w których uczestniczą setki tysięcy osób. W warunkach „braku standardów, doświadczenia i sprzętu” na świecie udało się przezwyciężyć wiele światowej klasy problemów technologii transmisji UHV.
Transformator przekształtnikowy UHVDC ±800kV niezależnie opracowany przez Chiny ustanowił światowy rekord z największą pojedynczą wydajnością, największymi trudnościami technicznymi i najkrótszym czasem wyjściowym na świecie.
Przewodność energooszczędnych przewodników UHV opracowanych przez ulepszoną technologię w Chinach wzrosła z 61,0 procent IACS (przewodność, która jest wartością pomiarową wskazującą na wytrzymałość prądową transmisji materiału) do 63,5% IACS, co znacznie zmniejsza straty w procesie przesyłu energii UHV i mogą zmniejszać straty przesyłu energii o miliardy stopni każdego roku.
▲ 26 czerwca 2022 r. w Chongqing, na terenie budowy odcinka Chongqing Qianjiang projektu transmisji Baihetan-Zhejiang ± 800kV UHVDC, pracownicy wykonywali prace lotnicze na wysokości ponad 100 metrów (Źródło obrazu/Vision China)
Te naukowe i technologiczne osiągnięcia w zakresie innowacji są nieodłączne od uwagi odpowiednich departamentów państwowych, a jeszcze bardziej nieodłączne od ciężkiej pracy niezliczonych badaczy naukowych, niosących za sobą naukowego ducha szukania prawdy i ciężkiej pracy. Na przykład Li Lixuan, akademik Chińskiej Akademii Inżynierii, jest ekspertem w dziedzinie transmisji UHVDC w Chinach i jest znany jako „pierwsza osoba w transmisji prądu stałego”. W technologii UHV ± 800kV DC kierował ekspertami i zespołami w celu pokonania trudności, opracował 73 główne urządzenia elektryczne w 13 kategoriach, uzyskał 141 kluczowych technologii, stworzył 37 światowych nowości i stał się jednym z głównych promotorów „wiodącego świata” w moim kraju w tej dziedzinie.
Chen Weijiang, akademik Chińskiej Akademii Nauk, jest ekspertem w dziedzinie technologii wysokiego napięcia i izolacji. Zdobył nagrodę National Science and Technology Progress Award oraz drugą nagrodę National Technology Invention Award. Od dawna zajmuje się badaniami nad metodami elektromagnetycznej analizy stanów nieustalonych oraz technologią zabezpieczeń systemów elektroenergetycznych. Te osiągnięcia naukowo-badawcze skutecznie wspierają pomyślne badania i rozwój technologii przesyłu energii UHV w moim kraju.
Założone w 1981 r. Chińskie Towarzystwo Elektrotechniczne jest organizacją grupy akademickiej, której głównym organem są inżynierowie elektrycy oraz pracownicy nauk elektrycznych i technologii, a także jest ważną siłą społeczną w rozwoju chińskich przedsięwzięć elektrotechnicznych. Towarzystwo jako centrum przyłącza się do wymiany akademickiej, stawia czoła granicom technologii elektrycznej i potrzebom budownictwa gospodarczego kraju oraz aktywnie prowadzi wymianę akademicką. W „Przewodniku po ważnych konferencjach akademickich (2022)” Chińskiego Stowarzyszenia Nauki i Technologii uwzględniono łącznie 8 konferencji z Chińskiego Towarzystwa Elektrotechnicznego, takich jak Doroczne Akademickie Spotkanie Chińskiego Towarzystwa Elektrotechnicznego, 5. Międzynarodowe Stowarzyszenie Elektryczne i Konferencja Energetyczna oraz chiński oddział Światowej Konferencji Pojazdów Elektrycznych. Spotkania to wszystkie konferencje akademickie o większym wpływie i dużej liczbie uczestników.
Nowe możliwości w kontekście „podwójnego węgla”
W 2009 roku pierwsza chińska linia przesyłowa UHV, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, została w pełni podłączona, a Chiny stały się pierwszym krajem na świecie, który w pełni opanował technologię przesyłu UHV i wprowadził ją do działalności biznesowej.
Od tego czasu, ponad dziesięć lat, chińska technologia przesyłu UHV dokonała historycznego przełomu: do końca 2021 r. w moim kraju oddano do użytku łącznie 33 linie UHV, obejmujące siedem głównych obszarów sieci energetycznej w kraju. Projekt linii przesyłowej ma blisko 40,000 kilometrów, co odpowiada okrążeniu Ziemi.
Przywództwo technologiczne dało Chinom więcej głosu. Obecnie w dziedzinie technologii UHV Chiny przejęły inicjatywę w formułowaniu międzynarodowych standardów linii przesyłowych UHV i posiadają pełne prawa patentowe. Oznacza to, że nawet jeśli inne kraje opracowały technologię krajową, muszą przestrzegać chińskich standardów, zanim będą mogły sprzedawać ją na arenie międzynarodowej.
Chiny sukcesywnie współpracowały z Filipinami, Portugalią, Australią, Grecją, Rosją i innymi krajami, aby rozpocząć globalny układ przesyłu energii UHV. 168 krajów na całym świecie podpisało umowy o współpracy z State Grid w zakresie technologii, co oznacza, że chińska technologia UHV zaczęła wyjeżdżać za granicę i w świat.
W tle „szczytu emisji dwutlenku węgla i neutralności węglowej” system zasilania stoi obecnie w obliczu głębokiej rewolucji, a technologia UHV również osiągnęła nowe skrzyżowanie.
W przyszłości wraz ze spadkiem udziału tradycyjnej energii cieplnej i wzrostem udziału energii wiatrowej i słonecznej zielonej energii oraz czystej energii, tradycyjny model „wytwarzania, przesyłu, przetwarzania, dystrybucji i zużycia energii elektrycznej” odpowiednio się zmieni. , co przyniesie również więcej możliwości i wyzwań dla rozwoju chińskiej energetyki.
Z jednej strony, jako nośnik zdalnego przesyłu energii w procesie neutralności węglowej, technologia UHV jest ważnym wsparciem dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego i przyspieszenia realizacji celu „podwójnego węgla”, bilansowania energii i dystrybucji obciążenia oraz promowania nowych zużycie energii.
Z drugiej strony projekty UHV mogą również skutecznie napędzać lokalny rozwój gospodarczy. Według szacunków w okresie „14. planu pięcioletniego” kanały dostaw prądu stałego w północno-wschodnich Chinach, Mengxi, Shanxi, północno-zachodnich Chinach, południowo-zachodnich Chinach i innych regionach muszą zwiększyć moc przesyłową o 84,52 mln kilowatów, a nowy UHVDC inwestycja projektowa wynosi około 260 miliardów juanów, co odegra pozytywną rolę w promowaniu rozwoju łańcuchów przemysłowych upstream i downstream. Oczekuje się, że UHV będzie nadal przyspieszać rozwój i otwierać większą przestrzeń wzrostu.