Енергията е в основата на икономическото развитие. През последните десет години способността за гарантиране на енергийната независимост на Китай беше значително подобрена и беше изградена най-голямата в света система за производство на чиста енергия. Непрекъснато се оптимизира енергийната структура, което на практика гарантира стабилното функциониране на националната икономика.
През последните години Китай постепенно се развива и расте в областта на електротехниката и енергийните технологии. След повече от 60 години развитие, Китай сега има най-мощната система за енергийна индустрия в света: през 2021 г. инсталираният капацитет за производство на електроенергия в страната ще бъде около 2,38 милиарда киловата, нареждайки се на първо място в света; Вземете за пример централното предприятие State Grid, което в момента има повече от 20000 патента, нареждайки се на трето място в света; само броят на патентите в батериите за съхранение на енергия възлиза на 67,56 процента от общия брой в света; в същото време Китай е и най-големият износител на енергия в света.
Особено в областта на технологията за предаване на UHV, най-модерната технология за предаване на енергия в света, Китай е усвоил технологията за предаване на UHV с независими права върху интелектуалната собственост, което е голямо независимо постижение за иновации, водещо в света. Той пое водеща роля във формулирането на международни обществени стандарти за UHV преносни линии, така че китайските стандарти и световните стандарти да бъдат приравнени.
▲Chizhou, Anhui Въздушна фотография UHV линия Jiuhua Dense Channel (Източник на изображение/Visual China)
Какво е UHV предаване на енергия
В системата за експлоатация на електрическата мрежа на Китай напрежението е разделено на две системи: пренос и разпределение. Преносната система има за цел да пренася мощност до подстанции на същото или по-ниско ниво, а общото ниво на напрежение е по-високо. Целта на разпределителната система е да предава мощност към разпределителния товар, а общото ниво на напрежение не надвишава 110kV.
Просто казано, от електроцентралата до усилващата подстанция, преносната мрежа е преносната система; от понижаващата подстанция до разпределителната мрежа до телевизора, климатика и друго електрическо оборудване е разпределителната система.
Според закона на Ом токът ще се загуби по време на процеса на предаване. Разстоянието и материалите са важни причини за загубата, особено разстоянието на предаване. Колкото по-далеч е загубата, толкова по-голяма е загубата. Един от начините за намаляване на загубите при предаване е увеличаване на напрежението на предаване, така че съществува концепцията за електричество с високо напрежение.
В Китай електрическата мрежа с високо напрежение се отнася до 220kV електрическа мрежа. Свръхвисокото напрежение, разработено на базата на електричество с високо напрежение, може да достигне 500kV. Но дори и така технологията за предаване на постоянен ток с ултрависоко напрежение все още не е достатъчна, за да се справи с предаването на дълги разстояния от хиляди километри, а загубата на ток може дори да достигне 20 процента или повече.
Продължаващото увеличаване на напрежението на HVDC предаване, което не може да бъде толерирано от традиционните изолационни материали, ще доведе до повреда на електрическата мрежа и ще увеличи риска от аварии като пожари, което изисква техническа поддръжка за UHVDC предаване.
Технологията UHV се отнася до технология за пренос на енергия с нива на напрежение AC 1000kV и DC ± 800kV. Най-голямата характеристика на тази технология е, че може да постигне ефективно пренос на електроенергия на дълги разстояния, особено за страни с обширна територия, голямо население или неравномерно разпределение на регионалните ресурси. Това е по-скоро като „изпращане на въглерод в сняг“, известно още като „5G мрежа в електрическото поле“ и „високоскоростна железопътна линия в енергийната система“.
Според данните, предоставени от Държавната електрическа корпорация на Китай, електрическата мрежа UHVDC с първи контур може да изпрати 6 милиона киловата електроенергия, което е еквивалентно на 5-6 пъти повече от съществуващата 500kV DC електрическа мрежа, и мощността разстоянието на предаване също е 2 до 3 пъти по-голямо от последното и може да спести 60 процента от земните ресурси.
▲Схематична диаграма на предаване на UHV мощност (източник на снимка/Wall Street News)
От самостоятелно направено до самоувереност
Всъщност развитието на UHV предаване в Китай също е „безпомощен ход“, тъй като основните национални условия на Китай определят изключително небалансираното географско разпределение на производството и потреблението на електроенергия.
Две трети от въглищните ресурси на страната са концентрирани в трите провинции и региони Шанси, Шанси и Вътрешна Монголия, 80 процента от водноелектрическите ресурси са концентрирани в югозападната част, а фотоволтаичните и вятърните енергийни ресурси са концентрирани главно в северозападната част на Вътрешна Монголия и други места. Въпреки това, 16-те провинции в централните и източните региони с най-гъсто население и най-голямо търсене на електроенергия са 16-те провинции в централните и източните региони, което води до голямо търсене на пренос на електроенергия на дълги разстояния. Енергийните технологии са не само научен въпрос, но и важна гаранция за енергийната сигурност на Китай.
За разлика от областите с „традиционно предимство“ като мостове и гражданско строителство, Китай няма много технически резерви в технологията за пренос на електроенергия и основно се произвежда сам. Така че до ранния етап на реформа и отваряне прекъсванията на електрозахранването бяха често срещани на различни места поради недостатъчно захранване.
За да реши проблема с електрозахранването, през 80-те години на миналия век Китай въведе технология за пренос и трансформация на електроенергия с ниво на напрежение от 500 kV от Запада (преди 220 kV обикновено пренос на енергия в повечето райони). Но с бързото развитие на икономиката и обществото, технологията за пренос на енергия от 500 kV също се натъкна на тавана на търсенето и предлагането и е необходимо да продължим да увеличаваме мощността на предаване и да навлезем в полето UHV.
В областта на енергетиката UHV предаването винаги е било проблем от световна класа. Съединените щати, Съветският съюз, Япония, Италия и други страни са извършили UHV изследвания и тестове, разработване на оборудване и инженерни опити, но поради политически, икономически, технологични и други фактори всички те са завършили с провал.
От 2000 г. насам съответните отдели са организирали десетки научноизследователски институции и университети и стотици предприятия за производство на оборудване, образувайки хиляди набори от планове, с общо участие на стотици хиляди хора. При обстоятелствата, че в света „няма стандарти, опит и оборудване“, много проблеми от световна класа на UHV предавателната технология са преодолени.
Преобразувателният трансформатор ± 800 kV UHVDC, разработен независимо от Китай, създаде световен рекорд с най-големия единичен капацитет, най-високата техническа трудност и най-краткото време за извеждане в света.
Проводимостта на UHV енергоспестяващи проводници, разработени от подобрена технология в Китай, се е увеличила от 61.0 процента IACS (проводимост, която е стойност на измерване, показваща силата на токовия капацитет на предаване на материала) до 63,5 процента IACS, което значително намалява загубата в процеса на предаване на UHV мощност и може да намали загубите при предаване на мощност с милиарди градуси всяка година.
▲ На 26 юни 2022 г. в Чунцин, на строителната площадка на участъка Chongqing Qianjiang от проекта за предаване на Baihetan-Zhejiang ± 800kV UHVDC, работници извършиха въздушна работа на височина над 100 метра (Източник на изображение/Vision China)
Тези научни и технологични иновационни постижения са неотделими от вниманието на съответните държавни отдели и още по-неотделими от упоритата работа на безброй научни изследователи, прокарващи напред научния дух на търсещи истината иновации и упорит труд. Например Li Lixuan, академик на Китайската академия по инженерство, е експерт в областта на UHVDC предаването в Китай и е известен като „първият човек в DC предаването“. В технологията UHV ± 800kV DC той ръководи експерти и екипи за преодоляване на трудностите, разработи 73 големи електрически съоръжения в 13 категории, получи 141 ключови технологии, създаде 37 първи в света и стана един от основните пропагандатори на това, че моята страна е „водеща в света“ в това поле.
Chen Weijiang, академик на Китайската академия на науките, е експерт по високоволтови и изолационни технологии. Носител е на Националната награда за напредък в науката и технологиите и Втората награда на Националната награда за технологични изобретения. Дълго време се занимава с изследване на методите за анализ на електромагнитните преходни процеси и технологиите за защита на енергийните системи. Тези научноизследователски постижения ефективно подкрепиха успешното изследване и развитие на UHV технологията за пренос на енергия в моята страна.
Основано през 1981 г., Китайското електротехническо дружество е академична групова организация с електроинженери и работници в областта на електротехническата наука и технологии като основно тяло и също така е важна социална сила в развитието на електроинженерните предприятия в Китай. Обществото се придържа към академичния обмен като център, изправен пред границите на електрическите технологии и нуждите на националното икономическо строителство и активно провежда дейности за академичен обмен. В „Ръководството за важни академични конференции (2022 г.)“ на Китайската асоциация за наука и технологии са включени общо 8 конференции от Китайското електротехническо дружество, като Академичната годишна среща на Китайското електротехническо дружество, 5-та международна електротехническа и енергийна конференция и китайския клон на Световната конференция за електрически превозни средства. Всички срещи са академични конференции с по-голямо влияние и голям брой участници.
Нови възможности в контекста на "двоен въглерод"
През 2009 г. първата UHV преносна линия в Китай, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, беше напълно свързана и Китай стана първата страна в света, която напълно усвои технологията за UHV предаване и я пусна в бизнес операции.
Оттогава, повече от десет години, китайската UHV преносна технология направи исторически пробив: до края на 2021 г. общо 33 UHV линии бяха пуснати в употреба в моята страна, покривайки седем основни области на електроенергийната мрежа в страната. Проектът за далекопровод е близо 40,000 километра, което е еквивалентно на обикаляне около земята.
Технологичното лидерство даде на Китай повече глас. Понастоящем в областта на UHV технологията Китай е поел водеща роля във формулирането на международни стандарти за UHV преносни линии и има пълни патентни права. Това означава, че дори ако други страни са разработили собствена технология, те трябва да спазват китайските стандарти, преди да им бъде разрешено да ги продават в международен план.
Китай последователно си сътрудничи с Филипините, Португалия, Австралия, Гърция, Русия и други страни, за да започне глобалното оформление на UHV електропренос. 168 страни по света са подписали споразумения за сътрудничество с State Grid в областта на технологиите, което означава, че UHV технологията на Китай е започнала да излиза в чужбина и да отива в света.
На фона на „въглеродния пик и въглеродния неутралитет“, енергийната система сега е изправена пред дълбока революция и UHV технологията също достигна нова пресечна точка.
В бъдеще, с намаляването на дела на традиционната топлинна енергия и увеличаването на дела на вятърната енергия и слънчевата зелена енергия и чистата енергия, традиционният модел на „генериране, пренос, преобразуване, разпределение и потребление на електроенергия“ ще се промени съответно , което също ще донесе повече възможности и предизвикателства за развитието на енергийната индустрия на Китай.
От една страна, като носител за дистанционно предаване на енергия в процеса на въглеродна неутралност, UHV технологията е важна подкрепа за осигуряване на енергийна сигурност и ускоряване на реализацията на целта „двоен въглерод“, балансиране на енергията и разпределение на натоварването и насърчаване на нови консумация на енергия.
От друга страна, UHV проектите могат също ефективно да стимулират местното икономическо развитие. Според оценките, по време на периода на "14-ия петгодишен план", каналите за доставка на постоянен ток в Североизточен Китай, Mengxi, Shanxi, Северозападен Китай, Югозападен Китай и други региони трябва да увеличат преносния капацитет с 84,52 милиона киловата и новия UHVDC Инвестицията в проекта е около 260 милиарда юана, което ще изиграе положителна роля за насърчаване на развитието на промишлени вериги нагоре и надолу по веригата. Очаква се UHV да продължи да ускорява развитието и да въведе по-голямо пространство за растеж.