Η ενέργεια είναι το θεμέλιο της οικονομικής ανάπτυξης. Τα τελευταία δέκα χρόνια, η ικανότητα εγγύησης της ενεργειακής ανεξαρτησίας της Κίνας έχει βελτιωθεί σημαντικά και έχει κατασκευαστεί το μεγαλύτερο σύστημα παραγωγής καθαρής ενέργειας στον κόσμο. Η ενεργειακή δομή βελτιστοποιείται συνεχώς, γεγονός που έχει εγγυηθεί αποτελεσματικά τη σταθερή λειτουργία της εθνικής οικονομίας.
Τα τελευταία χρόνια, η Κίνα σταδιακά αναπτύχθηκε και αναπτύχθηκε στους τομείς της ηλεκτρικής μηχανικής και της τεχνολογίας ηλεκτρικής ενέργειας. Μετά από περισσότερα από 60 χρόνια ανάπτυξης, η Κίνα έχει τώρα το πιο ισχυρό σύστημα βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο: το 2021, η εγκατεστημένη ισχύς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας θα είναι περίπου 2,38 δισεκατομμύρια κιλοβάτ, καταλαμβάνοντας την πρώτη θέση στον κόσμο. Πάρτε για παράδειγμα την κεντρική επιχείρηση State Grid, αυτή τη στιγμή έχει περισσότερες από 20000 πατέντες, που κατατάσσονται στην τρίτη θέση στον κόσμο. Μόνο ο αριθμός των διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας σε μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας αντιπροσωπεύει το 67,56 τοις εκατό του παγκόσμιου συνόλου. Ταυτόχρονα, η Κίνα είναι επίσης ο μεγαλύτερος εξαγωγέας ενέργειας στον κόσμο.
Ειδικά στον τομέα της τεχνολογίας μετάδοσης UHV, της πιο προηγμένης τεχνολογίας μετάδοσης ισχύος στον κόσμο, η Κίνα έχει κατακτήσει την τεχνολογία μετάδοσης UHV με ανεξάρτητα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας, η οποία αποτελεί σημαντικό ανεξάρτητο επίτευγμα καινοτομίας που οδηγεί στον κόσμο. Ανέλαβε ηγετικό ρόλο στη διαμόρφωση διεθνών προτύπων δημόσιας γραμμής μεταφοράς UHV, έτσι ώστε τα κινεζικά πρότυπα και τα παγκόσμια πρότυπα να εξισωθούν.
▲Chizhou, Anhui Aerial Photography UHV Line Jiuhua Dense Channel (Πηγή εικόνας/Οπτική Κίνα)
Τι είναι η μετάδοση ισχύος UHV
Στο σύστημα λειτουργίας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας, η τάση χωρίζεται σε δύο συστήματα: μετάδοση και διανομή. Το σύστημα μεταφοράς προορίζεται για τη μεταφορά ισχύος σε υποσταθμούς του ίδιου ή χαμηλότερου επιπέδου και το γενικό επίπεδο τάσης είναι υψηλότερο. Ο σκοπός του συστήματος διανομής είναι η μετάδοση ισχύος στο φορτίο διανομής και το γενικό επίπεδο τάσης δεν υπερβαίνει τα 110 kV.
Με απλά λόγια, από το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής μέχρι τον υποσταθμό ώθησης, το δίκτυο μεταφοράς είναι το σύστημα μεταφοράς. από τον υποσταθμό προς τα κάτω στο δίκτυο διανομής μέχρι την τηλεόραση, τον κλιματισμό και άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό είναι το σύστημα διανομής.
Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, το ρεύμα θα χαθεί κατά τη διαδικασία μετάδοσης. Η απόσταση και τα υλικά είναι σημαντικοί λόγοι για την απώλεια, ειδικά η απόσταση μετάδοσης. Όσο πιο μακριά είναι η απώλεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια. Ένας από τους τρόπους μείωσης της απώλειας μετάδοσης είναι η αύξηση της τάσης μετάδοσης, επομένως υπάρχει η έννοια της ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης.
Στην Κίνα, το ηλεκτρικό δίκτυο υψηλής τάσης αναφέρεται στο ηλεκτρικό δίκτυο 220 kV. Η εξαιρετικά υψηλή τάση που αναπτύχθηκε με βάση την ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης μπορεί να φτάσει τα 500 kV. Αλλά ακόμα κι έτσι, η τεχνολογία μετάδοσης DC εξαιρετικά υψηλής τάσης εξακολουθεί να μην είναι αρκετή για να αντιμετωπίσει τη μετάδοση χιλιάδων χιλιομέτρων σε μεγάλες αποστάσεις και η απώλεια ρεύματος μπορεί να φτάσει ακόμη και το 20 τοις εκατό ή περισσότερο.
Η συνέχιση της αύξησης της τάσης μετάδοσης HVDC, η οποία δεν είναι ανεκτή από τα παραδοσιακά μονωτικά υλικά, θα οδηγήσει σε αστοχία του συστήματος ηλεκτρικού δικτύου και θα αυξήσει τον κίνδυνο ατυχημάτων όπως πυρκαγιές, που απαιτούν τεχνική υποστήριξη μετάδοσης UHVDC.
Η τεχνολογία UHV αναφέρεται στην τεχνολογία μετάδοσης ισχύος με επίπεδα τάσης AC 1000kV και DC ± 800kV. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας είναι ότι μπορεί να επιτύχει μεγάλης απόστασης και αποτελεσματική μετάδοση ενέργειας, ειδικά για χώρες με τεράστια έκταση, μεγάλο πληθυσμό ή άνιση κατανομή των περιφερειακών πόρων. Μοιάζει περισσότερο με «αποστολή άνθρακα στο χιόνι», γνωστό και ως «δίκτυο 5G στο ηλεκτρικό πεδίο» και «σιδηρόδρομος υψηλής ταχύτητας στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας».
Σύμφωνα με τα δεδομένα που παρέχονται από την State Grid Corporation of China, το ηλεκτρικό δίκτυο UHVDC πρώτου βρόχου μπορεί να στείλει 6 εκατομμύρια κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας, που ισοδυναμεί με 5-6 φορές μεγαλύτερη από αυτή του υπάρχοντος δικτύου ισχύος 500 kV συνεχούς ρεύματος και την ισχύ Η απόσταση μετάδοσης είναι επίσης 2 έως 3 φορές μεγαλύτερη από αυτή της τελευταίας και μπορεί να εξοικονομήσει το 60 τοις εκατό των χερσαίων πόρων.
▲Σχηματικό διάγραμμα μετάδοσης ισχύος UHV (πηγή εικόνας/Wall Street News)
Από αυτοδημιούργητη στην αυτοδυναμία
Στην πραγματικότητα, η ανάπτυξη της μετάδοσης UHV από την Κίνα είναι επίσης μια «άβουλη κίνηση», επειδή οι βασικές εθνικές συνθήκες της Κίνας καθορίζουν την εξαιρετικά ανισόρροπη γεωγραφική κατανομή της παραγωγής και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα δύο τρίτα των πόρων άνθρακα της χώρας συγκεντρώνονται στις τρεις επαρχίες και περιοχές Shaanxi, Shanxi και Εσωτερική Μογγολία, το 80% των πόρων υδροηλεκτρικής ενέργειας συγκεντρώνεται στα νοτιοδυτικά και οι φωτοβολταϊκοί και αιολικοί πόροι συγκεντρώνονται κυρίως στα βορειοδυτικά, την Εσωτερική Μογγολία και άλλα μέρη. Ωστόσο, οι 16 επαρχίες στις κεντρικές και ανατολικές περιοχές με την πιο πυκνοκατοικημένη και τη μεγαλύτερη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι οι 16 επαρχίες στις κεντρικές και ανατολικές περιοχές, γεγονός που οδηγεί σε μεγάλη ζήτηση για μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Η τεχνολογία ενέργειας δεν είναι μόνο ένα επιστημονικό ζήτημα, αλλά και μια σημαντική εγγύηση για την ενεργειακή ασφάλεια της Κίνας.
Σε αντίθεση με τα πεδία «παραδοσιακού πλεονεκτήματος», όπως οι γέφυρες και τα έργα πολιτικού μηχανικού, η Κίνα δεν έχει πολλά τεχνικά αποθέματα στην τεχνολογία μετάδοσης ισχύος και είναι βασικά αυτοδημιούργητη. Έτσι, μέχρι το πρώιμο στάδιο της μεταρρύθμισης και του ανοίγματος, οι διακοπές ρεύματος ήταν συνηθισμένες σε διάφορα μέρη λόγω ανεπαρκούς παροχής ρεύματος.
Προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα της τροφοδοσίας, τη δεκαετία του 1980, η Κίνα εισήγαγε τεχνολογία μετάδοσης και μετασχηματισμού ισχύος με επίπεδο τάσης 500 kV από τη Δύση (προηγουμένως συνήθης μετάδοση ισχύος 220 kV στις περισσότερες περιοχές). Αλλά με την ταχεία ανάπτυξη της οικονομίας και της κοινωνίας, η τεχνολογία μετάδοσης ισχύος 500 kV έχει επίσης συναντήσει το ανώτατο όριο προσφοράς και ζήτησης και είναι απαραίτητο να συνεχιστεί η αύξηση της ισχύος μετάδοσης και η είσοδος στο πεδίο UHV.
Στον τομέα της ενέργειας, η μετάδοση UHV ήταν πάντα ένα πρόβλημα παγκόσμιας κλάσης. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Σοβιετική Ένωση, η Ιαπωνία, η Ιταλία και άλλες χώρες έχουν πραγματοποιήσει όλες έρευνες και δοκιμές UHV, ανάπτυξη εξοπλισμού και προσπάθειες μηχανικής, αλλά λόγω πολιτικών, οικονομικών, τεχνολογικών και άλλων παραγόντων, όλα κατέληξαν σε αποτυχία.
Από το 2000, τα σχετικά τμήματα έχουν οργανώσει δεκάδες επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα και πανεπιστήμια και εκατοντάδες επιχειρήσεις κατασκευής εξοπλισμού, σχηματίζοντας χιλιάδες σετ σχεδίων, με συνολικά εκατοντάδες χιλιάδες άτομα να συμμετέχουν. Υπό τις συνθήκες "χωρίς πρότυπα, χωρίς εμπειρία και εξοπλισμό" στον κόσμο, πολλά παγκόσμιας κλάσης προβλήματα τεχνολογίας μετάδοσης UHV έχουν ξεπεραστεί.
Ο μετασχηματιστής μετατροπέα UHVDC ± 800 kV που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από την Κίνα έχει δημιουργήσει ένα παγκόσμιο ρεκόρ με τη μεγαλύτερη μεμονωμένη χωρητικότητα, την υψηλότερη τεχνική δυσκολία και τον μικρότερο χρόνο εξόδου στον κόσμο.
Η αγωγιμότητα των αγωγών εξοικονόμησης ενέργειας UHV που αναπτύχθηκαν από τη βελτιωμένη τεχνολογία της Κίνας έχει αυξηθεί από 61.{2}} τοις εκατό IACS (αγωγιμότητα, η οποία είναι μια τιμή μέτρησης που δείχνει την ισχύ της ικανότητας ρεύματος μετάδοσης υλικού) σε 63,5 τοις εκατό IACS, το οποίο μειώνει σημαντικά η απώλεια στη διαδικασία μετάδοσης ισχύος UHV και μπορεί να μειώσει τις απώλειες μετάδοσης ισχύος κατά δισεκατομμύρια βαθμούς κάθε χρόνο.
▲ Στις 26 Ιουνίου 2022, στο Chongqing, στο εργοτάξιο του τμήματος Chongqing Qianjiang του έργου μετάδοσης Baihetan-Zhejiang ± 800kV UHVDC, οι εργαζόμενοι πραγματοποίησαν εναέριες εργασίες σε ύψος άνω των 100 μέτρων (Πηγή εικόνας/Όραμα Κίνα)
Αυτά τα επιτεύγματα επιστημονικής και τεχνολογικής καινοτομίας είναι αδιαχώριστα από την προσοχή των αρμόδιων κρατικών υπηρεσιών και ακόμη περισσότερο από τη σκληρή δουλειά αμέτρητων επιστημονικών ερευνητών, που προωθούν το επιστημονικό πνεύμα της αναζήτησης της αλήθειας καινοτομίας και της σκληρής δουλειάς. Για παράδειγμα, ο Li Lixuan, ακαδημαϊκός της Κινεζικής Ακαδημίας Μηχανικής, είναι ειδικός στον τομέα της μετάδοσης UHVDC στην Κίνα και είναι γνωστός ως το "πρώτο πρόσωπο στη μετάδοση DC". Στην τεχνολογία UHV ± 800kV DC, οδήγησε εμπειρογνώμονες και ομάδες για να ξεπεράσουν τις δυσκολίες, ανέπτυξε 73 μεγάλους ηλεκτρικούς εξοπλισμούς σε 13 κατηγορίες, απέκτησε 141 βασικές τεχνολογίες, δημιούργησε 37 παγκόσμιες πρωτιές και έγινε ένας από τους κύριους υποστηρικτές του «ηγέτι στον κόσμο» της χώρας μου. σε αυτό το πεδίο.
Ο Chen Weijiang, ακαδημαϊκός της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, είναι ειδικός στην τεχνολογία υψηλής τάσης και μόνωσης. Έχει κερδίσει το National Science and Technology Progress Award και το Δεύτερο Βραβείο του National Technology Invention Award. Ασχολείται εδώ και πολύ καιρό με την έρευνα για τις μεθόδους ανάλυσης ηλεκτρομαγνητικών παροδικών και την τεχνολογία προστασίας συστημάτων ισχύος. Αυτά τα επιστημονικά ερευνητικά επιτεύγματα έχουν υποστηρίξει αποτελεσματικά την επιτυχημένη έρευνα και ανάπτυξη της τεχνολογίας μετάδοσης ισχύος UHV της χώρας μου.
Η China Electrotechnical Society, η οποία ιδρύθηκε το 1981, είναι ένας ακαδημαϊκός ομαδικός οργανισμός με κύριο σώμα ηλεκτρολόγους μηχανικούς και εργαζομένους στην ηλεκτρική επιστήμη και τεχνολογία, και είναι επίσης μια σημαντική κοινωνική δύναμη στην ανάπτυξη των επιχειρήσεων ηλεκτρολογίας της Κίνας. Η Εταιρεία τηρεί τις ακαδημαϊκές ανταλλαγές ως κέντρο, αντιμετωπίζει τα σύνορα της ηλεκτρικής τεχνολογίας και τις ανάγκες της εθνικής οικονομικής κατασκευής και διεξάγει ενεργά δραστηριότητες ακαδημαϊκών ανταλλαγών. Στον "Οδηγό για Σημαντικά Ακαδημαϊκά Συνέδρια (2022)" της China Association for Science and Technology, περιλαμβάνονται συνολικά 8 συνέδρια από την China Electrotechnical Society, όπως το Academic Annual Meeting of the China Electrotechnical Society, το 5th International Electrical και Energy Conference, και το παράρτημα της Κίνας του World Electric Vehicle Conference. Οι συναντήσεις είναι όλες ακαδημαϊκά συνέδρια με μεγαλύτερη επιρροή και μεγάλο αριθμό συμμετεχόντων.
Νέες ευκαιρίες στο πλαίσιο του «διπλού άνθρακα»
Το 2009, η πρώτη γραμμή μεταφοράς UHV της Κίνας, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, συνδέθηκε πλήρως και η Κίνα έγινε η πρώτη χώρα στον κόσμο που κατέκτησε πλήρως την τεχνολογία μετάδοσης UHV και την έβαλε σε επιχειρηματικές δραστηριότητες.
Έκτοτε, περισσότερα από δέκα χρόνια, η τεχνολογία μετάδοσης UHV της Κίνας έχει κάνει μια ιστορική ανακάλυψη: μέχρι το τέλος του 2021, συνολικά 33 γραμμές UHV έχουν τεθεί σε χρήση στη χώρα μου, καλύπτοντας επτά μεγάλες περιοχές ηλεκτρικού δικτύου στη χώρα. Το έργο της γραμμής μεταφοράς είναι κοντά στα 40,000 χιλιόμετρα, που ισοδυναμεί με το γύρο της γης.
Η τεχνολογική ηγεσία έχει δώσει στην Κίνα περισσότερη φωνή. Επί του παρόντος, στον τομέα της τεχνολογίας UHV, η Κίνα έχει πρωτοστατήσει στη διαμόρφωση των διεθνών προτύπων γραμμών μεταφοράς UHV και έχει πλήρη δικαιώματα ευρεσιτεχνίας. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη κι αν άλλες χώρες έχουν αναπτύξει εγχώρια τεχνολογία, πρέπει να τηρούν τα κινεζικά πρότυπα προτού τους επιτραπεί να την πουλήσουν διεθνώς.
Η Κίνα συνεργάστηκε διαδοχικά με τις Φιλιππίνες, την Πορτογαλία, την Αυστραλία, την Ελλάδα, τη Ρωσία και άλλες χώρες για να ξεκινήσει η παγκόσμια διάταξη μετάδοσης ισχύος UHV. 168 χώρες σε όλο τον κόσμο έχουν υπογράψει συμφωνίες συνεργασίας με την State Grid στον τομέα της τεχνολογίας, πράγμα που σημαίνει ότι η τεχνολογία UHV της Κίνας έχει αρχίσει να πηγαίνει στο εξωτερικό και να πηγαίνει στον κόσμο.
Στο πλαίσιο της «αιχμής άνθρακα και της ουδετερότητας του άνθρακα», το σύστημα ισχύος αντιμετωπίζει τώρα μια βαθιά επανάσταση και η τεχνολογία UHV έχει επίσης φτάσει σε μια νέα διασταύρωση.
Στο μέλλον, με τη μείωση της αναλογίας της παραδοσιακής θερμικής ενέργειας και την αύξηση της αναλογίας της αιολικής ενέργειας και της ηλιακής πράσινης ενέργειας και της καθαρής ενέργειας, το παραδοσιακό μοντέλο «παραγωγής, μεταφοράς, μετατροπής, διανομής και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας» θα αλλάξει ανάλογα. , το οποίο θα φέρει επίσης περισσότερες ευκαιρίες και προκλήσεις στην ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρολογικών μηχανικών της Κίνας.
Αφενός, ως φορέας απομακρυσμένης μετάδοσης ισχύος στη διαδικασία ουδετερότητας άνθρακα, η τεχνολογία UHV αποτελεί σημαντική υποστήριξη για τη διασφάλιση της ενεργειακής ασφάλειας και την επιτάχυνση της υλοποίησης του στόχου «διπλού άνθρακα», εξισορρόπηση ενέργειας και κατανομής φορτίου και προώθηση νέων κατανάλωση ενέργειας.
Από την άλλη πλευρά, τα έργα UHV μπορούν επίσης να οδηγήσουν αποτελεσματικά την τοπική οικονομική ανάπτυξη. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, κατά τη διάρκεια της περιόδου του «14ου Πενταετούς Σχεδίου», τα κανάλια παράδοσης DC στη Βορειοανατολική Κίνα, το Mengxi, το Shanxi, τη Βορειοδυτική Κίνα, τη Νοτιοδυτική Κίνα και άλλες περιοχές πρέπει να αυξήσουν τη χωρητικότητα μετάδοσης κατά 84,52 εκατομμύρια κιλοβάτ και το νέο UHVDC Η επένδυση του έργου είναι περίπου 260 δισεκατομμύρια γιουάν, η οποία θα διαδραματίσει θετικό ρόλο στην προώθηση της ανάπτυξης των βιομηχανικών αλυσίδων ανάντη και κατάντη. Το UHV αναμένεται να συνεχίσει να επιταχύνει την ανάπτυξη και να εισάγει μεγαλύτερο χώρο ανάπτυξης.