Enthüllt exklusiv die Vergangenheit und Gegenwart der Ultrahochspannung in China (erste Hälfte)

In einer Zeit, in der es weltweit weder Standards noch Erfahrung noch Ausrüstung gab, hat sich Chinas UHV-Industrie erfolgreich von einem „Start aus dem Nichts“ zu einem „großen Land mit wichtiger Ausrüstung“ entwickelt, von „in China entwickelt“ zu „führend in China“, von „Ausrüstung in China“ zu „Ausrüstung weltweit“. Man kann sagen, dass der Bau des UHV-Stromnetzes die schwierigste, innovativste und herausforderndste Errungenschaft in der Geschichte der Energieentwicklung meines Landes ist. Es ist zugleich ein wichtiger Meilenstein für die Entwicklung der Energiewirtschaft in China und weltweit.

Im Kontext von CO2-Spitzenwerten und CO2-Neutralität ist das UHV-Stromnetz zur „Hauptverkehrsader“ Chinas für den Energietransport geworden. Es transportiert Strom von West nach Ost, von Nord nach Süd, Wasser und Feuer sowie Wind und Sonne ineinander und bricht so die Energie- und Stromentwicklung auf. Die tief verwurzelten Widersprüche haben eine grundlegende Transformation der Energieversorgung von der lokalen Balance zur großflächigen Verteilung ermöglicht und so die Transformation zu sauberer und kohlenstoffarmer Energie effektiv vorangetrieben.

Bis Ende 2020 hat China insgesamt 35 UHV-Projekte abgeschlossen, darunter „14 UHV-Leitungen, 16 UHV-Leitungen“ und „2 UHV-Leitungen, 3 UHV-Leitungen“ im Bau. Die Gesamtlänge der in Betrieb befindlichen und im Bau befindlichen UHV-Leitungen beträgt 48.000 Kilometer.

„Nachdem die UHV-Arbeit erfolgreich war, sagen die Leute, ich sei der ‚Vater der UHV‘. Ich denke, es sollte ‚ein Verlust der UHV‘ heißen, der Gewinner oder der Verlierer. Im Laufe der Jahre habe ich viele Narben davongetragen, weil ich darauf bestanden habe, UHV zu betreiben. Wer kann mir das sagen?“, sagte Liu Zhenya, ehemaliger Vorsitzender der State Grid Corporation of China und Vorsitzender der Global Energy Internet Development and Cooperation Organization, bewegt.

Der Aufbau eines globalen Energieinternets mit UHV als Backbone-Netz wird künftig die Entwicklung globaler sauberer Energiebasen, die Vernetzung von Stromnetzen verschiedener Kontinente und Länder sowie die integrierte Entwicklung der drei Netze Energienetz, Verkehrsnetz und Informationsnetz fördern und Lösungen für Ressourcenknappheit und Umweltprobleme bieten. Zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie Umweltverschmutzung, Klimawandel, Armut und Krankheit werden wir neue Wege beschreiten und einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung der menschlichen Gesellschaft leisten.

Ende 2004 nahmen Liu Zhenya, der seit zwei Monaten an der Spitze der State Grid Corporation of China stand, und die wichtigsten Vertreter der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission an der abschließenden Sitzung zur Abnahme des Drei-Schluchten-Guangdong-Gleichstromübertragungsprojekts teil. Im rasenden Kleinbus äußerte sich Liu Zhenya zutiefst besorgt über die aktuelle Stromknappheit in China. Die heimische Stromversorgung habe „die wirtschaftliche Entwicklung ernsthaft behindert“.

Der groß angelegte Kohletransport über weite Strecken war schon immer die wichtigste Methode zur Verteilung der Energieressourcen in China. Mehr als 701 Millionen Tonnen der neuen Eisenbahnkapazität werden für den Kohletransport genutzt. Zu Beginn dieses Jahrhunderts gab es in China alle 30 Kilometer entlang des Jangtsekiang ein Kraftwerk. Die jährlichen Schwefeldioxidemissionen im Jangtsekiang-Delta erreichten 45 Tonnen pro Quadratkilometer, was dem 20-fachen des nationalen Durchschnitts entspricht. Dies ist untrennbar mit der umgekehrten Verteilung der Ressourcenausstattung und -belastung Chinas verbunden. 761 Millionen Tonnen Kohle, 801 Millionen Tonnen Windenergie und 901 Millionen Tonnen Solarenergie verteilen sich auf den Westen und Norden Chinas, 801 Millionen Tonnen Wasserkraft auf den Südwesten, und mehr als 701 Millionen Tonnen des Stromverbrauchs konzentrieren sich auf den Osten und die Mitte des Landes. Energiereiche Gebiete liegen weit vom Osten und der Mitte entfernt. Die Bedarfszentren liegen etwa 1.000 bis 4.000 Kilometer entfernt.

Auf die Fragen der führenden Politiker der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission nach Lösungen hatte Liu Zhenya, der sich selbst als „Klassenführer der Elektriker“ bezeichnet, eine „clevere Idee“: den Bau einer „elektrischen Autobahn“ – eines Ultrahochspannungsnetzes, um das langfristige Problem der durch die Kohletransportkapazität eingeschränkten Energieentwicklung Chinas vollständig umzukehren.

UHV bezeichnet die Übertragungstechnologie für 1000 kV Wechselstrom und ±800 kV Gleichstrom. Sie bietet zahlreiche Vorteile wie große Übertragungsdistanzen, hohe Kapazitäten, hohe Effizienz, geringe Verluste, niedrige Stückkosten und Platzersparnis und kann das Problem der Energieversorgung effektiv lösen. Sicherheitsaspekte, die Unsicherheit des bestehenden Stromnetzes, die Umweltbelastung und weitere Probleme sind zu berücksichtigen.

Wie lassen sich die Widersprüche zwischen begrenzten fossilen Energieressourcen und schnell wachsender Nachfrage, den knappen Transportmöglichkeiten für Kohle und Strom und unzureichenden Möglichkeiten zur Energieressourcenzuteilung sowie den Schwierigkeiten bei der Entwicklung und Nutzung sauberer Energie grundlegend lösen?

Liu Zhenya beschrieb die Entstehung der UHV-Idee folgendermaßen: „Vor dem Jahr 2000 arbeitete ich in Shandong. Damals wurden Kraftwerke überall dort gebaut, wo Stromknappheit herrschte. Sie achteten nicht auf das Stromnetz und berücksichtigten kaum, ob Kohle vorhanden war oder ob die Transportkapazität ausreichte. Als ich im Jahr 2000 nach Peking kam und die Energieressourcen sowie das Stromangebot und die -nachfrage meines Landes aus einer höheren Perspektive betrachtete, erkannte ich, dass das lokal ausgewogene Modell der Stromentwicklung die Hauptursache für die langfristig knappen Kohle- und Stromtransporte in meinem Land sowie für die periodischen und saisonalen Stromengpässe war. Um dieses Problem grundlegend zu lösen, müssen wir ein Stromnetz mit größerer Übertragungskapazität, längeren Übertragungsdistanzen und höherer Spannung entwickeln, die Transportkapazität des Stromnetzes verbessern und eines Tages in der Lage sein, Strom landesweit zu verteilen.“

Tatsächlich hatte Liu Zhenya, der gerade die Leitung der State Grid Corporation of China übernommen hatte, bei der ersten Parteisitzung, die Entwicklung ultrahochspannungstechnischer Anlagen vorgeschlagen. Im Anschluss an die Sitzung legte die State Grid Corporation of China dem Land ein Dokument zur Entwicklung ultrahochspannungstechnischer Anlagen vor. Der Vorhang für die chinesische Ultrahochspannungsentwicklung hat sich offiziell geöffnet.

Wenn wir noch weiter zurückgehen, gründet sich Liu Zhenyas Zuversicht auf die Tatsache, dass Chinas Bedarf an höheren Spannungsniveaus bereits in seiner Abschlussarbeit behandelt wurde.

Die „clevere Idee“ der UHV-Übertragung, die Liu Zhenya schon seit Jahren im Kopf hatte, beeindruckte alle. Bei der gemeinsamen Abnahme des Drei-Schluchten-Guangdong-Gleichstromübertragungsprojekts am selben Tag hieß es, die UHV-Übertragung sei „eine gute Idee und Methode zur Lösung von Energieproblemen“ und sollte „bei der Energieplanung erforscht und berücksichtigt werden“.

Nach dem Frühlingsfest 2005 startete die State Grid Corporation of China eine Machbarkeitsstudie. Am 16. Februar veröffentlichte die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission ein Dokument (National Development and Reform Office Energy [2005] Nr. 282) mit dem Vorschlag, „mit vorläufigen Forschungsarbeiten zu den UHV-Übertragungstechnologien meines Landes für Millionen-Volt-Wechselstrom und plus/minus 800.000-Volt-Gleichstrom zu beginnen“. Am 21. März leitete die Führung des Staatsrats die Sitzung, und Liu Zhenya erstattete Bericht. Im Protokoll dieser Sitzung (Guoyue [2005] Nr. 21) wurde der Ausbau von UHV-Stromnetzen und die Einbeziehung von UHV in den nationalen Großgeräteplan ausdrücklich vereinbart.

Nach langjähriger Planung wurde der UHV-Bau beschleunigt. Doch kurz nachdem die Führung des Staatsrats die Entwicklung des UHV genehmigt hatte, gab es auch Stimmen der Opposition.

Im Mai 2005 wurde dem Staatsrat ein Bericht mit dem Titel „Probleme und Vorschläge zur Entwicklung von UHV-Stromnetzen“ vorgelegt. Darin wird erörtert, ob der Bau eines 1.000-Kilovolt-Stromnetzes zusätzlich zum bestehenden 500-Kilovolt-Stromnetz notwendig und sicher ist.

Drei Tage später bat der Staatsrat die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission, Expertengespräche zu organisieren. Eine langwierige „Debatte“ über UHV begann.

Vom 21. bis 23. Juni 2005 veranstaltete die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission in Beidaihe ein Seminar zur UHV-Übertragungstechnologie. Die dort aufgestellten Demonstrationsmaterialien waren einen halben Meter dick. „Mehr als 200 Personen nahmen teil, darunter sowohl Elektriker als auch Experten für Energieanlagen.“

Die von den Experten gestellten Fragen konzentrieren sich hauptsächlich auf vier Aspekte: Vergleich von Kohle und Stromübertragung, UHV-Wirtschaft, Sicherheit und elektromagnetische Umweltauswirkungen.

Tatsächlich erhöht sich im Vergleich zur 500-kV-Ultrahochspannungs-Wechselstromübertragung die Übertragungsdistanz bei 1000-kV-UHV-Wechselstrom um das 2- bis 3-fache, die Übertragungskapazität um das 4- bis 5-fache, der Übertragungsverlust beträgt nur 1/3 und die Korridorbreite beträgt nur 1/3, die Stückkosten betragen nur 70%.

Im Vergleich zur UHV-Gleichstromübertragung von ±500 kV hat sich die Übertragungsdistanz bei UHV-Gleichstromübertragungen von ±800 kV und ±1100 kV um das 2- bis 3-fache bzw. 5- bis 6-fache erhöht, und die Übertragungskapazität hat sich um das 2- bis 3-fache bzw. 4- bis 5-fache erhöht, der Übertragungsverlust beträgt weniger als 1/2 bzw. 1/4, die Korridorbreite der Einheitskapazität beträgt nur 65%, 55% und die Einheitskosten betragen nur 65%, 40%.

Im Vergleich zum Kohletransport wird der Strom von den großen Kohlekraftwerken im Norden des Westens über UHV zu den Lastzentren im Osten und in der Mitte transportiert, und der Netzstrompreis ist 0,06 bis 0,13 Yuan/kWh niedriger als der lokale Referenznetzstrompreis für Kohlestrom.

Darüber hinaus entsprechen die elektromagnetischen Umgebungsindikatoren aller UHV-Übertragungsprojekte den nationalen Standards und der Lärm ist deutlich geringer als bei 500-kV-Übertragungsprojekten.

Seit der Inbetriebnahme des ersten UHV-Projekts meines Landes im Jahr 2009 hat mein Land 30 UHV-AC- und DC-Projekte gebaut und damit die Sicherheit von UHV vollständig nachgewiesen. Dank der starken Unterstützung des UHV-Stromnetzes ist das Stromnetz meines Landes derzeit das einzige ultragroße Stromnetz der Welt, das keine großflächigen Stromausfälle erlebt hat.

Auf dem Treffen befürworteten die meisten Teilnehmer die Einführung von UHV. Auch wenn einige Punkte auf Verbesserungsbedarf oder Aufmerksamkeit hinwiesen, stimmten sie dem Vorhaben grundsätzlich zu. Die State Grid Corporation of China betonte: „Die Voraussetzungen für den Bau von Testdemonstrationsprojekten sind bereits gegeben, und es wird empfohlen, diese so schnell wie möglich zu genehmigen.“

Ende September 2005 erhielt der Machbarkeitsbericht für das 1000-kV-AC-UHV-Testdemonstrationsprojekt Südost-Shanxi-Nanyang-Jingmen erfolgreich die nationale Genehmigung.

Nach der Beidaihe-Konferenz verlief die Entwicklung der UHV nicht reibungslos und einige Institutionen und Mitarbeiter äußerten erneut unterschiedliche Meinungen.

Am 31. Oktober 2005 hielt die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission ihre zweite Demonstrationssitzung ab und lud insbesondere UHV-Gegner zur Teilnahme ein.

Zu dem Treffen waren langjährige Führungspersönlichkeiten wie der ehemalige Energieminister Shi Dazhen und der ehemalige Vizeminister Lu Yanchang eingeladen. Die teilnehmenden Experten verfassten schriftliche Stellungnahmen und unterzeichneten diese mit ihrem Namen.

Nach den beiden Treffen konzentrierten sich die Einwände weiterhin auf Fragen wie Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der UHV, insbesondere auf die Anwendung der AC-UHV-Technologie und die daraus resultierende Sicherheit des AC-Synchronstromnetzes und der großen Stromnetze. Es gab unterschiedliche Meinungen. Nach dem Frühlingsfest 2006 schlugen einige erneut vor, die Entwicklung der UHV-Technologie sorgfältig zu prüfen.

UHV wurde einst zu einem sensiblen Thema und geriet in den „seltsamen Kreis“ von „Expertenpetition – Bericht der State Grid Corporation of China – Demonstration der Regierung – erneute Expertenpetition – erneuter Bericht der State Grid Corporation of China – erneute Demonstration der Regierung“.

Später erinnerte sich Zhang Guobao, ehemaliger stellvertretender Direktor der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission und ehemaliger Direktor der Nationalen Energieverwaltung, in seinem Buch „Ein blauer Faden“: „Der Bau der UHV verzögerte sich aufgrund zu vieler Streitigkeiten.“ „Reden Sie nicht über Liu Zhenya. Leute wie wir sind körperlich und geistig erschöpft. Eigentlich ist es nicht schlimm, zu streiten, aber es ist problematisch, einfach zu streiten, ohne eine Entscheidung zu treffen.“

Am 27. November 2006 veranstaltete die State Grid Corporation of China ein internationales Seminar zur UHV-Übertragungstechnologie. Koval, der damalige Generalsekretär der International Conference on Large Power Grids, war auf dem Treffen der Ansicht, dass die Entwicklung von UHV technisch kein Problem darstelle. Zu diesem Zeitpunkt herrschte relativ weitgehende Einigkeit darüber, ob die UHV-Technologie entwickelt werden sollte.

Doch obwohl das erste UHV-Projekt bereits seit mehr als fünf Jahren sicher betrieben wird und viele nachfolgende UHV-Projekte abgeschlossen und sicher betrieben wurden, gibt es immer noch Zweifel daran.

Zu diesem Zweck organisierte das Nationale Komitee der Politischen Konsultativkonferenz des chinesischen Volkes im März 2014 eine Sonderumfrage. Am 15. Mai hielt das Nationale Komitee der Politischen Konsultativkonferenz des chinesischen Volkes alle zwei Wochen ein Konsultationssymposium ab, um wichtige Fragen im Zusammenhang mit der Entwicklung der UHV zu untersuchen. Bei dem Treffen legte die State Grid Corporation of China einen umfassenden und systematischen Bericht zu wichtigen Fragen vor, beispielsweise warum sie die UHV-Technologie entwickeln muss, warum sie ein synchrones „Drei-China“-Stromnetz aufbauen muss und warum die Entwicklung von Wechsel- und Gleichstrom in UHV-Stromnetzen koordiniert werden muss. Dieses Treffen hat die Entwicklung der UHV enorm gefördert, die ursprünglichen Gegner blieben jedoch weiterhin dagegen.

Auf jeden Fall sind das Nationale Komitee der Politischen Konsultativkonferenz des chinesischen Volkes, die Beidaihe-Konferenz, die Sitzung der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission und die Internationale UHV-Konferenz allesamt unvermeidliche ideologische Debatten in der Geschichte der UHV-Entwicklung Chinas.

Das Dilemma der „ideologischen Befreiung“. Bei der Entwicklung von Ultrahochvolt-Ventilen sind ideologische Fragen das größte Problem.

Chinas Energiewirtschaft ist es seit Jahrzehnten gewohnt, den Industrieländern Europas und der USA zu folgen. Manche Menschen haben eine starre Denkweise und glauben, dass Ausländer das nicht schaffen können und dass Chinesen das auch nicht schaffen.

Doch egal, wie weit sich die UHV-Spannung entwickelt, sie wird diejenigen, die so tun, als schliefe sie, wohl nie aufwecken. Daher werden sich in den verschiedenen Phasen der UHV-Entwicklung immer unterschiedliche Stimmen erheben. Anfangs behaupteten einige, unser Land brauche keine UHV, und die vorhandenen Spannungsniveaus würden den Anforderungen genügen. Später wurde auch darauf hingewiesen, dass die Kerntechnologie der UHV von den Chinesen nicht gelöst und die Schlüsselausrüstung nicht hergestellt werden könne. Während der Projektbauphase wurde darauf hingewiesen, dass das Problem der elektromagnetischen Umgebung nicht gelöst werden könne. Nach der Inbetriebnahme wurde darauf hingewiesen, dass die Ausrüstung unzuverlässig und das Stromnetz unsicher und unwirtschaftlich sei. Nachdem viele Projekte viele Jahre lang sicher und stabil liefen, wurde auch darauf hingewiesen, dass UHV-Wechselstrom nicht, sondern nur UHV-Gleichstrom benötigt werde. Die Diskussionen eskalierten. Wie Shi Dazhen, der ehemalige Minister für Elektrizität, sagte: „Wenn wir an alten Ansichten festhalten, wird sich niemand weiterentwickeln. Ich hoffe nur, dass einige Leute früher aufwachen.“

Zwei Tage vor Neujahr 2006 wurde die UHV-Übertragungstechnologie offiziell in den „Nationalen mittel- und langfristigen Entwicklungsplan für Wissenschaft und Technologie (2006–2020)“ aufgenommen. Einige wiesen jedoch darauf hin, dass in der Planungsskizze weder die Spannungsebene erwähnt noch klar zum Ausdruck gebracht wurde, dass es sich um Ultrahochspannung handelt.

Zhang Guobao erinnerte sich: „Manche meinten, in der Übersicht sei die Spannungshöhe nicht angegeben und Ultrahochspannung nicht erwähnt. Später habe ich sie durchgesehen und es stand klar darin: Gleichstrom beträgt ±800 Kilovolt, Wechselstrom 1.000 Kilovolt. Ich denke, die Entwicklung von Ultrahochspannung ist nach wie vor in der Wissenschaft und Technik weitgehend Konsens.“

Um aktiv zu reagieren, hat die State Grid Corporation of China dem Staatsrat mehrfach Bericht erstattet und zahlreiche Berichtsmaterialien verfasst. Darin wird erklärt, dass es keinen zwangsläufigen Zusammenhang zwischen der Spannung und Größe des Stromnetzes und der Sicherheit gibt. Der Schlüssel zur Gewährleistung der Sicherheit des Stromnetzes liegt in der Weiterentwicklung, Anwendbarkeit und Betriebsführung der Struktur und der technischen Mittel des Stromnetzes.

Um die Entwicklung der UHV vollständig zu verstehen, hat die State Grid Corporation of China Experten beauftragt, Feldinspektionen in Japan, Russland und anderen Ländern durchzuführen. Während einer Inspektion in Japan im Jahr 2005 hielt Liu Zhenya sogar an und wanderte auf einen Berg, um dem Rauschen der UHV-Leitungen zu lauschen. Damals wurden in Japan UHV-Übertragungsleitungen gebaut, diese wurden jedoch immer mit einer reduzierten Spannung von 500 kV betrieben. Drei einphasige Testtransformatoren der Hersteller Hitachi, Toshiba und Mitsubishi wurden für den Probebetrieb ständig mit Strom versorgt. Während einer Inspektion in Russland sah ich, dass die in der ehemaligen Sowjetunion entwickelten UHV-Schalter bis zu 12 Brüche aufwiesen (chinesische UHV-Schalter haben im Allgemeinen 2 Brüche) und sperrig und rau waren. Dies war auch auf die damalige Technologie und die damaligen Materialien zurückzuführen.

Durch Überprüfung der ausländischen UHV-Entwicklungen ist diese entweder noch im Forschungsstadium oder es gibt aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen keinen kommerziellen Betrieb.

„Damals sah ich, dass sowohl Japans als auch Russlands UHV-Projekte scheiterten. Ich stand unter großem Druck. Doch im Interesse der nationalen Entwicklung mussten wir die UHV-Projekte zum Erfolg führen, egal wie groß das Risiko war.“ Viele Jahre später benutzte Liu Zhenya das Wort „Angst“. Es gibt nur ein Wort, um diese Reise zu beschreiben.

Obwohl der Prozess der ideologischen Emanzipation mühsam ist, ist es ohne Emanzipation unmöglich, die innovative Entwicklung von UHV voranzutreiben. Der beste Weg, Kontroversen zu entschärfen, ist offensichtlich, sie mit Fakten zu untermauern. Wie Shi Dazhen, der ehemalige Minister für Elektrizität, 2015 sagte, ist die nationale Debatte über UHV noch nicht beendet, aber die tatsächlichen Ergebnisse des letzten Jahrzehnts haben gezeigt, dass UHV trotz unterschiedlicher Meinungen ein Weg ist, den man beschreiten muss.

Noch nicht fertig! Bitte lesen Sie die zweite Hälfte. Danke!