Energi er grundlaget for økonomisk udvikling. I løbet af de sidste ti år er Kinas garantikapacitet for energiuafhængighed blevet væsentligt forbedret, og verdens største rene elproduktionssystem er blevet bygget. Energistrukturen er løbende blevet optimeret, hvilket effektivt har garanteret en stabil drift af den nationale økonomi.
I de senere år har Kina gradvist udviklet og vokset inden for elektroteknik og kraftteknologi. Efter mere end 60 års udvikling har Kina nu det mest kraftfulde elindustrisystem i verden: i 2021 vil landets installerede elproduktionskapacitet være på omkring 2,38 milliarder kilowatt, rangerende først i verden; Tag den centrale virksomhed State Grid som et eksempel, den har i øjeblikket mere end 20,000 patenter, der ligger på tredjepladsen i verden; Alene antallet af patenter på energilagringsbatterier tegner sig for 67,56 procent af verdens samlede; samtidig er Kina også verdens største el-eksportør.
Især inden for UHV-transmissionsteknologi, den mest avancerede krafttransmissionsteknologi i verden, har Kina mestret UHV-transmissionsteknologi med uafhængige intellektuelle ejendomsrettigheder, hvilket er en stor uafhængig innovationspræstation, der leder verden. Det har taget føringen med at formulere internationale offentlige UHV-transmissionslinjestandarder, således at kinesiske standarder og verdensstandarder sidestilles.
▲Chizhou, Anhui Aerial Photography UHV Line Jiuhua Dense Channel (Billedkilde/Visuelt Kina)
Hvad er UHV kraftoverførsel
I Kinas elnetdriftssystem er spændingen opdelt i to systemer: transmission og distribution. Transmissionssystemet har til formål at transportere strøm til transformerstationer på samme niveau eller lavere niveau, og det generelle spændingsniveau er højere. Formålet med distributionssystemet er at overføre strøm til fordelingsbelastningen, og det generelle spændingsniveau overstiger ikke 110kV.
Kort sagt, fra kraftværket til boost-transformatorstationen, er transmissionsnettet transmissionssystemet; fra step-down understation til distributionsnettet til TV, klimaanlæg og andet elektrisk udstyr er distributionssystemet.
Ifølge Ohms lov vil strømmen gå tabt under transmissionsprocessen. Afstand og materialer er vigtige årsager til tabet, især transmissionsafstanden. Jo længere tabet er, jo større tab. En af måderne at reducere transmissionstabet på er at øge transmissionsspændingen, så der er begrebet højspændingselektricitet.
I Kina refererer højspændingsnettet til 220kV elnettet. Den ultrahøjspænding udviklet på basis af højspændingselektricitet kan nå 500kV. Men alligevel er ultrahøjspændings-DC-transmissionsteknologien stadig ikke nok til at klare langdistancetransmissionen på tusinder af kilometer, og strømtabet kan endda nå op på 20 procent eller mere.
At fortsætte med at øge spændingen af HVDC-transmission, som ikke kan tolereres af traditionelle isoleringsmaterialer, vil føre til svigt i elnettet og øge risikoen for ulykker såsom brande, hvilket kræver teknisk support til UHVDC-transmission.
UHV-teknologi refererer til kraftoverførselsteknologi med AC 1000kV og DC ± 800kV spændingsniveauer. Den største egenskab ved denne teknologi er, at den kan opnå langdistance og effektiv kraftoverførsel, især for lande med stort territorium, stor befolkning eller ujævn fordeling af regionale ressourcer. Det er mere som "at sende kulstof i sne", også kendt som "5G-netværk i det elektriske felt" og "højhastighedsjernbane i elsystemet".
I henhold til data leveret af State Grid Corporation of China kan UHVDC-strømnettet med første sløjfe sende 6 millioner kilowatt elektricitet, hvilket svarer til 5-6 gange det eksisterende 500kV jævnstrømsnet, og strømmen transmissionsafstanden er også 2 til 3 gange så stor som sidstnævnte og kan spare 60 procent af jordens ressourcer.
▲Skematisk diagram af UHV-strømtransmission (billedkilde/Wall Street News)
Fra selvfremstillet til selvhjulpenhed
Faktisk er Kinas udvikling af UHV-transmission også et "hjælpeløst træk", fordi Kinas grundlæggende nationale forhold bestemmer den ekstremt ubalancerede geografiske fordeling af elproduktion og -forbrug.
To tredjedele af landets kulressourcer er koncentreret i de tre provinser og regioner Shaanxi, Shanxi og Indre Mongoliet, 80 procent af vandkraftressourcerne er koncentreret i sydvest, og solceller og vindenergiressourcer er hovedsageligt koncentreret i det nordvestlige, Indre Mongoliet og andre steder. De 16 provinser i de centrale og østlige regioner med den tættest befolkede og den højeste efterspørgsel efter elektricitet er imidlertid de 16 provinser i de centrale og østlige regioner, hvilket fører til en stor efterspørgsel efter langdistance-krafttransmission. Strømteknologi er ikke kun et videnskabeligt spørgsmål, men også en vigtig garanti for Kinas energisikkerhed.
I modsætning til "traditionelle fordele"-områder som broer og civilingeniør, har Kina ikke mange tekniske reserver inden for kraftoverførselsteknologi, og det er grundlæggende selvfremstillet. Så indtil det tidlige stadie af reform og åbning var strømafbrydelser almindelige forskellige steder på grund af utilstrækkelig strømforsyning.
For at løse problemet med strømforsyning introducerede Kina i 1980'erne krafttransmissions- og transformationsteknologi med et spændingsniveau på 500kV fra Vesten (tidligere 220kV almindelig kraftoverførsel i de fleste områder). Men med den hurtige udvikling af økonomien og samfundet har 500kV krafttransmissionsteknologien også stødt på loftet for udbud og efterspørgsel, og det er nødvendigt at fortsætte med at øge transmissionskraften og gå ind i UHV-feltet.
På energiområdet har UHV-transmission altid været et problem i verdensklasse. USA, Sovjetunionen, Japan, Italien og andre lande har alle udført UHV-forskning og -test, udstyrsudvikling og ingeniørforsøg, men på grund af politiske, økonomiske, teknologiske og andre faktorer endte de alle i fiasko.
Siden 2000 har relevante afdelinger organiseret snesevis af videnskabelige forskningsinstitutioner og universiteter og hundredvis af udstyrsfremstillingsvirksomheder, der danner tusindvis af sæt planer, med i alt hundredtusindvis af mennesker, der deltager. Under omstændighederne "ingen standarder, ingen erfaring og intet udstyr" i verden er mange verdensklasse problemer med UHV-transmissionsteknologi blevet overvundet.
± 800kV UHVDC-konverteren uafhængigt udviklet af Kina har skabt en verdensrekord med den største enkeltkapacitet, den højeste tekniske vanskelighed og den korteste outputtid i verden.
Konduktiviteten af UHV energibesparende ledere udviklet af Kinas forbedrede teknologi er steget fra 61,0 procent IACS (konduktivitet, som er en måleværdi, der angiver styrken af materialetransmissionsstrømkapacitet) til 63,5 procent IACS, hvilket i høj grad reducerer tabet i processen med UHV-krafttransmission og kan reducere krafttransmissionstab med milliarder af grader hvert år.
▲ Den 26. juni 2022, i Chongqing, på byggepladsen for Chongqing Qianjiang-sektionen af Baihetan-Zhejiang ± 800kV UHVDC transmissionsprojektet, udførte arbejdere luftarbejde i en højde på mere end 100 meter (Billedkilde/Vision Kina)
Disse videnskabelige og teknologiske innovationsresultater er uadskillelige fra de relevante statslige departementers opmærksomhed og endnu mere uadskillelige fra det hårde arbejde fra utallige videnskabelige forskere, der viderefører den videnskabelige ånd af sandhedssøgende innovation og hårdt arbejde. For eksempel er Li Lixuan, en akademiker fra det kinesiske ingeniørakademi, ekspert inden for UHVDC-transmission i Kina og er kendt som den "første person i DC-transmission". Inden for UHV ± 800kV DC-teknologi førte han eksperter og teams til at overvinde vanskeligheder, udviklede 73 større elektrisk udstyr i 13 kategorier, opnåede 141 nøgleteknologier, skabte 37 verdensnyheder og blev en af de vigtigste initiativtagere til mit lands "førende verden" i dette felt.
Chen Weijiang, en akademiker fra det kinesiske videnskabsakademi, er ekspert i højspændings- og isoleringsteknologi. Han har vundet National Science and Technology Progress Award og andenprisen for National Technology Invention Award. Han har været engageret i forskningen i elektromagnetiske transientanalysemetoder og beskyttelsesteknologi af strømsystemer i lang tid. Disse videnskabelige forskningsresultater har effektivt understøttet den succesrige forskning og udvikling af mit lands UHV-krafttransmissionsteknologi.
China Electrotechnical Society blev grundlagt i 1981 og er en akademisk gruppeorganisation med elektroingeniører og elektriske videnskabs- og teknologiarbejdere som hovedorganet og er også en vigtig social kraft i udviklingen af Kinas elektrotekniske virksomheder. Selskabet holder sig til akademiske udvekslinger som centrum, står over for grænserne for elektrisk teknologi og behovene for national økonomisk konstruktion og udfører aktivt akademiske udvekslingsaktiviteter. I "Guide to Important Academic Conferences (2022)" fra China Association for Science and Technology er i alt 8 konferencer fra China Electrotechnical Society inkluderet, såsom det akademiske årlige møde i China Electrotechnical Society, den 5. internationale elektriske forening. and Energy Conference, og den kinesiske afdeling af World Electric Vehicle Conference. Møder er alle akademiske konferencer med større indflydelse og et stort antal deltagere.
Nye muligheder i forbindelse med "dual carbon"
I 2009 var Kinas første UHV-transmissionslinje, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, fuldt tilsluttet, og Kina blev det første land i verden til fuldt ud at mestre UHV-transmissionsteknologi og satte den i forretningsdrift.
Siden da, mere end ti år, har Kinas UHV-transmissionsteknologi fået et historisk gennembrud: Ved udgangen af 2021 er i alt 33 UHV-linjer blevet taget i brug i mit land, der dækker syv større elnetområder i landet. Transmissionslinjeprojektet er tæt på 40,000 kilometer, hvilket svarer til at gå rundt om jorden.
Teknologisk lederskab har givet Kina mere stemme. På nuværende tidspunkt inden for UHV-teknologi har Kina taget føringen med at formulere internationale UHV-transmissionslinjestandarder og har fulde patentrettigheder. Det betyder, at selvom andre lande har udviklet indenlandsk teknologi, skal de overholde kinesiske standarder, før de får lov til at sælge den internationalt.
Kina har successivt samarbejdet med Filippinerne, Portugal, Australien, Grækenland, Rusland og andre lande for at starte det globale layout af UHV-krafttransmission. 168 lande verden over har underskrevet samarbejdsaftaler med State Grid på teknologiområdet, hvilket betyder, at Kinas UHV-teknologi er begyndt at tage til udlandet og gå til verden.
På baggrund af "kulstoftop og kulstofneutralitet" står elsystemet nu over for en dybtgående revolution, og UHV-teknologien har også nået et nyt kryds.
I fremtiden, med faldet i andelen af traditionel termisk energi og stigningen i andelen af vindkraft og solenergi, grøn energi og ren energi, vil den traditionelle "elproduktion, transmission, transformation, distribution og elforbrug"-model ændre sig tilsvarende. , hvilket også vil bringe flere muligheder og udfordringer til udviklingen af Kinas kraftingeniørindustri.
På den ene side, som en bærer for fjernstrømtransmission i processen med kulstofneutralitet, er UHV-teknologi en vigtig støtte til at sikre energisikkerhed og fremskynde realiseringen af "dobbeltkulstof"-målet, balancere energi og belastningsfordeling og fremme nye energiforbrug.
På den anden side kan UHV-projekter også effektivt drive lokal økonomisk udvikling. Ifølge estimater skal DC-leveringskanalerne i det nordøstlige Kina, Mengxi, Shanxi, Nordvestkina, Sydvestkina og andre regioner i løbet af den "14. femårsplan"-periode øge transmissionskapaciteten med 84,52 millioner kilowatt og den nye UHVDC Projektinvesteringen er på omkring 260 milliarder yuan, hvilket vil spille en positiv rolle i at fremme udviklingen af upstream og downstream industrielle kæder. UHV forventes at fortsætte med at accelerere udviklingen og indvarsle større vækstrum.