Energie ist die Grundlage der wirtschaftlichen Entwicklung. In den letzten zehn Jahren wurde Chinas Fähigkeit zur Garantie der Energieunabhängigkeit erheblich verbessert und das weltweit größte System zur Erzeugung sauberer Energie gebaut. Die Energiestruktur wurde kontinuierlich optimiert, was den stabilen Betrieb der Volkswirtschaft nachhaltig gewährleistet.
In den letzten Jahren hat sich China in den Bereichen Elektrotechnik und Energietechnik schrittweise entwickelt und gewachsen. Nach mehr als 60 Jahren Entwicklung verfügt China nun über das leistungsfähigste Energiewirtschaftssystem der Welt: Im Jahr 2021 wird die installierte Stromerzeugungskapazität des Landes etwa 2,38 Milliarden Kilowatt betragen und damit weltweit an erster Stelle stehen; Nehmen Sie als Beispiel das zentrale Unternehmen State Grid, das derzeit über mehr als 20.000 Patente verfügt und damit weltweit an dritter Stelle steht; allein die Zahl der Patente für Energiespeicherbatterien macht 67,56 Prozent der weltweiten Patente aus; Gleichzeitig ist China auch der größte Stromexporteur der Welt.
Insbesondere auf dem Gebiet der UHV-Übertragungstechnologie, der fortschrittlichsten Energieübertragungstechnologie der Welt, hat China die UHV-Übertragungstechnologie mit unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum gemeistert, was eine bedeutende unabhängige Innovationsleistung darstellt, die weltweit führend ist. Es hat die Führung bei der Formulierung internationaler Standards für öffentliche UHV-Übertragungsleitungen übernommen, sodass chinesische Standards und Weltstandards gleichgesetzt werden.
▲Chizhou, Anhui Luftaufnahmen UHV-Linie Jiuhua Dense Channel (Bildquelle/Visual China)
Was ist UHV-Leistungsübertragung?
In Chinas Stromnetzbetriebssystem ist die Spannung in zwei Systeme unterteilt: Übertragung und Verteilung. Das Übertragungssystem dient dem Transport von Energie zu Umspannwerken auf gleicher oder niedrigerer Ebene, und die allgemeine Spannungsebene ist höher. Der Zweck des Verteilungssystems besteht darin, Strom an die Verteilungslast zu übertragen, und das allgemeine Spannungsniveau überschreitet 110 kV nicht.
Einfach ausgedrückt, vom Kraftwerk bis zum Umspannwerk ist das Übertragungsnetz das Übertragungssystem; Von der Step-down-Unterstation über das Verteilernetz bis hin zu Fernsehern, Klimaanlagen und anderen elektrischen Geräten ist das Verteilersystem.
Nach dem Ohmschen Gesetz geht der Strom während des Übertragungsvorgangs verloren. Entfernung und Materialien sind wichtige Gründe für den Verlust, insbesondere die Übertragungsentfernung. Je weiter der Verlust entfernt ist, desto größer ist der Verlust. Eine Möglichkeit, den Übertragungsverlust zu reduzieren, besteht darin, die Übertragungsspannung zu erhöhen, daher gibt es das Konzept der Hochspannungselektrizität.
In China bezieht sich das Hochspannungsnetz auf das 220-kV-Stromnetz. Die auf der Grundlage von Hochspannungsstrom entwickelte Ultrahochspannung kann 500 kV erreichen. Aber selbst dann reicht die Ultrahochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnik noch nicht aus, um die Langstreckenübertragung von Tausenden von Kilometern zu bewältigen, und der Stromverlust kann sogar 20 Prozent und mehr erreichen.
Die weitere Erhöhung der Spannung der HGÜ-Übertragung, die von herkömmlichen Isoliermaterialien nicht toleriert werden kann, wird zum Ausfall des Stromnetzes führen und das Risiko von Unfällen wie Bränden erhöhen, was technische Unterstützung bei der UHGÜ-Übertragung erfordert.
Die UHV-Technologie bezieht sich auf die Energieübertragungstechnologie mit AC 1000 kV und DC ± 800 kV Spannungspegeln. Das größte Merkmal dieser Technologie ist, dass sie eine effiziente Energieübertragung über große Entfernungen erreichen kann, insbesondere für Länder mit großem Territorium, großer Bevölkerung oder ungleichmäßiger Verteilung regionaler Ressourcen. Es ist eher wie „Senden von Kohlenstoff im Schnee“, auch bekannt als „5G-Netz im elektrischen Bereich“ und „Hochgeschwindigkeitsbahn im Stromsystem“.
Laut den von der State Grid Corporation of China bereitgestellten Daten kann das UHGÜ-Stromnetz der ersten Schleife 6 Millionen Kilowatt Strom senden, was dem 5-6-fachen des bestehenden 500-kV-Gleichstromnetzes und der Leistung entspricht Die Übertragungsentfernung ist ebenfalls 2- bis 3-mal so groß wie bei letzterem und kann 60 Prozent der Landressourcen einsparen.
▲Schematische Darstellung der UHV-Stromübertragung (Bildquelle/Wall Street News)
Vom Selbstbau zur Selbständigkeit
Tatsächlich ist Chinas Entwicklung der UHV-Übertragung auch ein "hilfloser Schachzug", weil Chinas nationale Rahmenbedingungen die äußerst unausgewogene geografische Verteilung von Stromerzeugung und -verbrauch bestimmen.
Zwei Drittel der Kohleressourcen des Landes konzentrieren sich auf die drei Provinzen und Regionen Shaanxi, Shanxi und Innere Mongolei, 80 Prozent der Wasserkraftressourcen konzentrieren sich auf den Südwesten und Photovoltaik- und Windenergieressourcen konzentrieren sich hauptsächlich auf den Nordwesten, die Innere Mongolei und andere Orte. Die 16 Provinzen in den zentralen und östlichen Regionen mit der höchsten Bevölkerungsdichte und dem höchsten Strombedarf sind jedoch die 16 Provinzen in den zentralen und östlichen Regionen, was zu einer großen Nachfrage nach Stromübertragung über große Entfernungen führt. Energietechnik ist nicht nur ein wissenschaftliches Thema, sondern auch ein wichtiger Garant für Chinas Energiesicherheit.
Im Gegensatz zu „traditionellen Vorteils“-Bereichen wie Brücken und Tiefbau hat China in der Antriebstechnik keine großen technischen Reserven und ist im Grunde selbstgemacht. So kam es bis zu Beginn der Reform und Öffnung an verschiedenen Orten zu Stromausfällen wegen unzureichender Stromversorgung.
Um das Problem der Stromversorgung zu lösen, führte China in den 1980er Jahren eine Stromübertragungs- und Transformationstechnologie mit einer Spannungsebene von 500 kV aus dem Westen ein (vorher 220 kV gewöhnliche Stromübertragung in den meisten Gebieten). Aber mit der rasanten Entwicklung von Wirtschaft und Gesellschaft ist auch die 500-kV-Energieübertragungstechnologie an die Grenze von Angebot und Nachfrage gestoßen, und es ist notwendig, die Übertragungsleistung weiter zu erhöhen und in den UHV-Bereich einzusteigen.
Im Energiebereich war die UHV-Übertragung schon immer ein Weltklasse-Problem. Die Vereinigten Staaten, die Sowjetunion, Japan, Italien und andere Länder haben alle UHV-Forschung und -Tests, Geräteentwicklung und technische Versuche durchgeführt, aber aufgrund politischer, wirtschaftlicher, technologischer und anderer Faktoren endeten sie alle mit einem Misserfolg.
Seit dem Jahr 2000 haben die zuständigen Abteilungen Dutzende von wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen und Universitäten sowie Hunderte von Ausrüstungsherstellern organisiert und Tausende von Plänen erstellt, an denen insgesamt Hunderttausende von Menschen teilnehmen. Unter dem Umstand „keine Standards, keine Erfahrung und keine Ausrüstung“ in der Welt wurden viele Weltklasse-Probleme der UHV-Übertragungstechnologie überwunden.
Der von China unabhängig entwickelte ± 800-kV-UHGÜ-Konvertertransformator hat einen Weltrekord mit der größten Einzelkapazität, der höchsten technischen Schwierigkeit und der kürzesten Ausgangszeit der Welt aufgestellt.
Die Leitfähigkeit von UHV-Energiesparleitern, die von Chinas verbesserter Technologie entwickelt wurden, ist von 61,0 Prozent IACS (Leitfähigkeit, ein Messwert, der die Stärke der Materialübertragungsstromkapazität angibt) auf 63,5 Prozent IACS gestiegen, was sich stark verringert den Verlust bei der UHV-Stromübertragung und kann die Stromübertragungsverluste jedes Jahr um Milliarden Grad reduzieren.
▲ Am 26. Juni 2022 führten Arbeiter in Chongqing auf der Baustelle des Abschnitts Chongqing Qianjiang des UHGÜ-Übertragungsprojekts Baihetan-Zhejiang ± 800 kV Luftarbeiten in einer Höhe von mehr als 100 Metern durch (Bildquelle/Vision China)
Diese wissenschaftlichen und technologischen Innovationsleistungen sind untrennbar mit der Aufmerksamkeit der zuständigen staatlichen Stellen und noch untrennbarer mit der harten Arbeit unzähliger wissenschaftlicher Forscher verbunden, die den wissenschaftlichen Geist wahrheitssuchender Innovation und harter Arbeit vorantreiben. So ist beispielsweise Li Lixuan, ein Akademiker der Chinese Academy of Engineering, ein Experte auf dem Gebiet der UHGÜ-Übertragung in China und als „erste Person in der Gleichstromübertragung“ bekannt. In der UHV ± 800 kV DC-Technologie leitete er Experten und Teams zur Überwindung von Schwierigkeiten, entwickelte 73 wichtige elektrische Geräte in 13 Kategorien, erhielt 141 Schlüsseltechnologien, schuf 37 Weltneuheiten und wurde einer der Hauptförderer der „Weltspitze“ meines Landes. in diesem Bereich.
Chen Weijiang, Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, ist Experte für Hochspannungs- und Isolationstechnik. Er hat den National Science and Technology Progress Award und den zweiten Preis des National Technology Invention Award gewonnen. Er beschäftigt sich seit langem mit der Erforschung elektromagnetischer Transientenanalysemethoden und der Schutztechnik von Energiesystemen. Diese wissenschaftlichen Forschungsergebnisse haben die erfolgreiche Forschung und Entwicklung der UHV-Energieübertragungstechnologie meines Landes effektiv unterstützt.
Die 1981 gegründete China Electrotechnical Society ist eine akademische Gruppenorganisation mit Elektroingenieuren und Elektrowissenschaftlern und -technikern als Hauptorgan und ist auch eine wichtige soziale Kraft in der Entwicklung von Chinas Elektrotechnikunternehmen. Die Gesellschaft hält als Zentrum am akademischen Austausch fest, stellt sich den Grenzen der Elektrotechnik und den Bedürfnissen des nationalen Wirtschaftsaufbaus und führt aktiv akademische Austauschaktivitäten durch. Im „Guide to Important Academic Conferences (2022)“ der China Association for Science and Technology sind insgesamt 8 Konferenzen der China Electrotechnical Society enthalten, wie das Academic Annual Meeting der China Electrotechnical Society, die 5th International Electrical and Energy Conference und die chinesische Niederlassung der World Electric Vehicle Conference. Meetings sind alle wissenschaftlichen Konferenzen mit größerem Einfluss und einer großen Teilnehmerzahl.
Neue Chancen im Rahmen von „Dual Carbon“
Im Jahr 2009 wurde Chinas erste UHV-Übertragungsleitung, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, vollständig angeschlossen, und China wurde das erste Land der Welt, das die UHV-Übertragungstechnologie vollständig beherrschte und in Betrieb nahm.
Seit mehr als zehn Jahren hat Chinas UHV-Übertragungstechnologie einen historischen Durchbruch erzielt: Bis Ende 2021 wurden in meinem Land insgesamt 33 UHV-Leitungen in Betrieb genommen, die sieben große Stromnetzgebiete des Landes abdecken. Das Übertragungsleitungsprojekt ist fast 40,000 Kilometer lang, was einer Erdumrundung entspricht.
Die technologische Führung hat China mehr Mitspracherecht verschafft. Gegenwärtig hat China im Bereich der UHV-Technologie die Führung bei der Formulierung internationaler Standards für UHV-Übertragungsleitungen übernommen und verfügt über vollständige Patentrechte. Das bedeutet, dass selbst wenn andere Länder heimische Technologie entwickelt haben, sie sich an chinesische Standards halten müssen, bevor sie diese international verkaufen dürfen.
China hat nacheinander mit den Philippinen, Portugal, Australien, Griechenland, Russland und anderen Ländern zusammengearbeitet, um mit der globalen Auslegung der UHV-Stromübertragung zu beginnen. 168 Länder auf der ganzen Welt haben Kooperationsvereinbarungen mit State Grid auf dem Gebiet der Technologie unterzeichnet, was bedeutet, dass Chinas UHV-Technologie begonnen hat, ins Ausland zu gehen und in die Welt zu gehen.
Unter dem Hintergrund „Carbon Peaking und Carbon Neutrality“ steht das Energiesystem nun vor einer tiefgreifenden Revolution und auch die UHV-Technologie hat einen neuen Schnittpunkt erreicht.
In Zukunft wird sich mit dem Rückgang des Anteils traditioneller Wärmekraft und der Zunahme des Anteils von Windkraft und solarem Ökostrom und sauberer Energie das traditionelle Modell „Stromerzeugung, -übertragung, -umwandlung, -verteilung und -verbrauch“ entsprechend ändern , die auch mehr Möglichkeiten und Herausforderungen für die Entwicklung der chinesischen Energietechnikindustrie mit sich bringen wird.
Einerseits ist die UHV-Technologie als Träger für die Energiefernübertragung im Prozess der Klimaneutralität eine wichtige Stütze, um die Energiesicherheit zu gewährleisten und die Verwirklichung des „Double Carbon“-Ziels zu beschleunigen, Energie und Lastverteilung auszugleichen und neu zu fördern Energieverbrauch.
Andererseits können UHV-Projekte auch die lokale Wirtschaftsentwicklung effektiv vorantreiben. Schätzungen zufolge müssen die DC-Lieferkanäle in Nordostchina, Mengxi, Shanxi, Nordwestchina, Südwestchina und anderen Regionen während des Zeitraums des „14. Fünfjahresplans“ die Übertragungskapazität um 84,52 Millionen Kilowatt und das neue UHGÜ erhöhen Die Projektinvestition beträgt rund 260 Milliarden Yuan, was eine positive Rolle bei der Förderung der Entwicklung vor- und nachgelagerter Industrieketten spielen wird. Es wird erwartet, dass UHV die Entwicklung weiter beschleunigen und einen größeren Wachstumsraum eröffnen wird.