Revela en exclusiva el pasado y el presente del ultraalto voltaje de China (segunda mitad)

Al conquistar el “Everest” de la electricidad, la UHV supone un “comienzo desde cero” en China.

Desde 2004, State Grid Corporation of China ha organizado docenas de instituciones de investigación científica y universidades, más de 200 empresas de fabricación de equipos, más de 500 unidades de construcción y cientos de miles de personas para participar en la investigación básica de UHV, la investigación y el desarrollo de tecnología, el desarrollo de equipos, el diseño del sistema. En el trabajo de verificación de pruebas, construcción de ingeniería y puesta en servicio y operación, se han superado 310 tecnologías clave y se han resuelto problemas de clase mundial como la coordinación de sobretensión y aislamiento, el control del entorno electromagnético y el control de seguridad de la red eléctrica híbrida de CA y CC de UHV.

Para determinar la seguridad de la red eléctrica, países de todo el mundo utilizan cálculos de simulación como base de evaluación. El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China ha desarrollado la plataforma de simulación de sistemas eléctricos más avanzada del mundo, que realiza simulaciones en sistemas híbridos de CA y CC de ultraalta tensión y gran tamaño, incluyendo redes eléctricas de 220 kV a 1000 kV, 2258 generadores, 35 932 líneas y 11 547 nodos. Los cálculos de simulación panorámica simularon más de 100 000 condiciones de falla y modos de operación, verificando plenamente la seguridad y la fiabilidad de la red eléctrica de ultraalta tensión.

En 2010, cuando la controversia sobre la red eléctrica "Sanhua" estaba en su punto álgido, el Comité Asesor de Expertos de la Comisión Nacional de Energía organizó a expertos y académicos para realizar investigaciones en el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China. Mediante cálculos de simulación y la comparación de múltiples opciones, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China considera que la red eléctrica síncrona "Tres Chinas" no es una disyuntiva, sino una decisión inevitable para el desarrollo de la red eléctrica.

La localización de equipos de UHV requiere condiciones de prueba avanzadas. Actualmente, China ha construido un sistema de prueba e investigación de UHV con el mayor nivel de voltaje, la tecnología más avanzada y las funciones más completas del mundo. Además, se ha basado en la innovación independiente para desarrollar con éxito el transformador único, la válvula convertidora de CC y la válvula convertidora de CC con el mayor nivel de voltaje y la mayor capacidad del mundo. Se han producido en el país transformadores convertidores, cuadros de distribución con la mayor capacidad de corte y más de 100 artículos en 21 categorías, incluido el primer conjunto de equipos clave de UHV.

“No sabes cuán grande es el potencial de innovación hasta que te ves obligado a llegar a un callejón sin salida”. Así es como se crearon muchos equipos clave de UHV. El tiristor es la “CPU” de la transmisión de CC UHV, que determina la capacidad de transmisión de CC UHV. En ese momento, había dos opciones: 5 pulgadas y 6 pulgadas. La mayoría de las opiniones creen que “la tecnología del tiristor de 5 pulgadas es madura y se puede producir nacionalmente, pero el tiristor de 6 pulgadas no se ha producido ni utilizado en el país ni en el extranjero, y es muy difícil confiar en la investigación y el desarrollo independientes nacionales”. “En ese momento, insistí en usar la solución de 6 pulgadas, y hubo algunos problemas internos dentro de la Corporación Estatal de Red de China. Los camaradas en realidad temen las dificultades y están preocupados de no tener éxito. Pero, ¿cómo puede haber una manera tan simple y fácil de lograr el liderazgo internacional?”, dijo Liu Zhenya al recordar esta experiencia.

En la actualidad, la solución de 6 pulgadas fue la elección correcta. El tiristor de 6 pulgadas aumenta la capacidad de flujo de corriente de 3000 amperios del tiristor de 5 pulgadas a más de 6000 amperios. La línea de CC UHV de ±1100 kV entre Xinjiang Zhundong y Wannan tiene una longitud de 3324 kilómetros y una capacidad de transmisión de 12 millones de kilovatios. En el futuro, la distancia de transmisión de CC UHV de ±1100 kV alcanzará los 6000 kilómetros y la capacidad de transmisión alcanzará los 15 millones de kilovatios.

Precisamente gracias a su espíritu innovador, China ha formulado el primer sistema de normas técnicas de UHV del mundo con derechos de propiedad intelectual completamente independientes, conformando un conjunto completo de normas y especificaciones técnicas para proyectos de UHV CA y CC, desde el diseño hasta la fabricación, la construcción, la puesta en marcha, la operación y el mantenimiento. El voltaje de CA de UHV de China se ha convertido en un estándar internacional.

El éxito de la UHV ha impulsado una modernización integral de la industria de fabricación de equipos eléctricos de mi país y ha permitido que la UHV se globalice por completo. En 2014 y 2015, la State Grid Corporation de China ganó la licitación para la primera y segunda fase del proyecto de transmisión de CC de UHV de la central hidroeléctrica de Belo Monte en Brasil. Actualmente, ambos proyectos se han completado y operan de forma segura y estable.

En 2008, Reuters publicó un artículo que decía que China planeaba construir una red eléctrica de ultra alto voltaje para 2020. Este plan “sorprendió a los países occidentales que han tardado en modernizar sus viejas redes eléctricas”.

Tikhateev, director del Instituto Federal Ruso de Investigación Electrotécnica y académico de la Academia Rusa de Ciencias, derramó dos lágrimas tras observar los resultados de la UHV de China. Si bien la UHV comenzó antes en la antigua Unión Soviética, China finalmente alcanzó la cima de la tecnología de potencia mundial, y era inevitable sentirse decepcionado y arrepentido.

El "catalizador" del smog. En 2011, la construcción de UHV entró en plena aceleración y fue inseparable de una bruma repentina.

En ese momento, el estado emitió un informe que indicaba que la capacidad instalada conectada a la red eólica y la generación de energía en las regiones "Tres Norte" del Noreste, Norte y Noroeste de China representaban más de 851 TP3T del total nacional, pero la situación de escasez de energía eólica era relativamente grave. En 2011, la escasez de energía eólica en las regiones "Tres Norte" alcanzó los 12.300 millones de kilovatios-hora, lo que correspondió a una pérdida de aproximadamente 6.600 millones de yuanes en las facturas de electricidad.

Por un lado, se produce una contaminación repentina y, por otro, un grave desperdicio de energía limpia. Sin embargo, alrededor de 2011, aún se desconocía la aprobación de nuevas líneas de UHV.

Fue durante este período que algunas personas propusieron que solo era necesario desarrollar UHV DC y no UHV AC, y se opusieron a la construcción de la “Red Síncrona Sanhua” de UHV AC.

La CA y la CC solo tienen funciones diferentes, al igual que hombres y mujeres, pero con géneros diferentes. No hay distinción entre ventajas y desventajas, enfatizó Liu Zhenya. De hecho, ya sea nacional o internacional, la red eléctrica de CA es el elemento principal. La CC de ultra alta tensión (UHV) es como un barco gigante de 10,000 toneladas, y la red eléctrica de CA de ultra alta tensión (UHV) es como un puerto de aguas profundas. Para desarrollar un barco gigante de 10,000 toneladas, se debe construir un puerto de aguas profundas. Si solo se desarrolla la CC de ultra alta tensión (UHV) y no la CA, se forma una estructura de "corriente directa fuerte y corriente alterna débil". Es fácil que las fallas de CA provoquen fallas de conmutación del sistema de CC, o incluso múltiples fallas de CC simultáneamente, lo que provoca cortes de energía a gran escala.

En septiembre de 2013, el "Plan de Acción para la Prevención y el Control de la Contaminación Atmosférica" del Consejo de Estado propuso esforzarse por lograr un crecimiento negativo del consumo total de carbón en las regiones de Beijing-Tianjin-Hebei, el delta del río Yangtsé, el delta del río Perla y otras, e incrementar gradualmente la proporción de transmisión eléctrica externa. El 12 de febrero de 2014, la reunión ejecutiva del Consejo de Estado para estudiar e implementar el fortalecimiento del control de la neblina declaró claramente "la implementación de proyectos de transmisión eléctrica interregionales".

El 18 de abril, la primera reunión de la nueva Comisión Nacional de Energía propuso claramente el desarrollo de tecnología de transmisión eléctrica de larga distancia y gran capacidad, así como la construcción de varios canales de transmisión de ultraalta tensión. En mayo, el país propuso acelerar la construcción de 12 canales de transmisión clave en el marco del plan de acción para la prevención y el control de la contaminación atmosférica. La Corporación Estatal de Red Eléctrica de China (State Grid Corporation of China) fue responsable de la construcción de 11 proyectos de transmisión, incluidos 8 proyectos de ultraalta tensión (UHV), todos los cuales entraron en operación el 25 de diciembre de 2017.

En 2018, se presentó nueva infraestructura por primera vez en la Conferencia Central de Trabajo Económico, y la UHV podría esperar hasta la primavera. El 3 de septiembre, la Administración Nacional de Energía preparó un plan de aprobación de UHV: 12 proyectos de UHV con una capacidad total de transmisión de 57 millones de kilovatios.

Es previsible que la red eléctrica UHV, “vinculada al desarrollo y la utilización de energía limpia en el oeste y al control de la niebla en el este y el centro”, reciba cada vez más atención.

El UHV, el ferrocarril de alta velocidad y el 5G son ejemplos, respectivamente, de importantes innovaciones tecnológicas en las tres industrias básicas de mi país: energía, transporte e información y comunicaciones. A principios de este siglo, el ferrocarril de alta velocidad y el UHV de China comenzaron prácticamente al mismo tiempo. En 2004, el país introdujo el plan ferroviario de alta velocidad de "cuatro verticales y cuatro horizontales", y posteriormente planificó el plan de "ocho verticales y ocho horizontales". El desarrollo del 5G está en pleno auge.

Sin embargo, en comparación con el tren de alta velocidad y el 5G, aún existe una brecha considerable en la cobertura de la red eléctrica de ultra alta velocidad (UHV) en todo el país. Tras más de diez años de desarrollo, la "espada de Damocles" de las "conexiones fuertes y débiles" de la red eléctrica de ultra alta velocidad (UHV) pende sobre nuestras cabezas.

Liu Zhenya cree que la tasa de utilización de algunos proyectos de CC de UHV es baja, ya sea porque la construcción de la fuente de alimentación en el extremo emisor no ha mantenido el ritmo y no hay suficiente energía para enviar, o porque la construcción de proyectos de CA de UHV en el extremo receptor no ha mantenido el ritmo y la red eléctrica no tiene capacidad suficiente para aceptarla. Un exceso de energía resulta en capacidad de transmisión de CC de UHV inactiva y desperdiciada. Si no se desarrolla la red eléctrica de CA, la capacidad de transmisión de CC también se verá limitada.

Desde 2009 hasta la fecha, las dos principales redes eléctricas del norte y el centro de China siguen dependiendo de una sola línea de CA de ultra alta tensión (UHV) para mantener una interconexión débil, como un elefante en la cuerda floja. Ante la desesperación, la Corporación Estatal de Red Eléctrica de China construyó centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo y condensadores a gran escala para mejorar la capacidad de regulación de la potencia activa y reactiva de la red eléctrica. Esto también puede considerarse una medida de auto-rescate para garantizar la seguridad.

Es difícil desarrollar la UHV. ¿Cuál es el problema? ¿Es un problema técnico? Zhang Guobao recordó en el libro: «La Corporación Estatal de Red Eléctrica de China insiste en construir líneas de CA de ultraalta tensión y quiere conectar las redes eléctricas de las 'Tres Chinas' (China Oriental, China Central y China Septentrional). Hay quienes se oponen a las tres redes eléctricas chinas. Debería ser una disputa técnica». Incorporando factores no técnicos.

¿Es un problema institucional? Desde la fundación de la República Popular China, el Ministerio de Ferrocarriles ha sido uno de los ministerios más estables, mientras que el sector eléctrico ha sido el que ha experimentado más cambios en sus organismos de gestión. Ha experimentado numerosos cambios, desde el Ministerio de la Industria de Combustibles, el Ministerio de Conservación de Agua y Energía Eléctrica, el Ministerio de Energía, el Ministerio de Energía Eléctrica, la Comisión Reguladora de Electricidad y la Oficina de Energía. A finales de 1996, se fundó la Compañía Estatal de Energía Eléctrica. Tras su disolución en 2002, se establecieron dos empresas de redes eléctricas, cinco grupos de generación eléctrica y varias empresas energéticas relacionadas, como planificación y diseño, fabricación de equipos y construcción de ingeniería. Hay muchas montañas en la cima, y es inevitable que haya una vista de la puerta.

La UHV se ha debatido durante muchos años. A medida que se vayan resolviendo los problemas técnicos, las objeciones se atribuirán a la reforma. Este es un círculo vicioso único en la industria eléctrica china de los últimos 20 años. Algunos incluso creen que la Corporación Estatal de Red Eléctrica de China ha fortalecido su monopolio de la red eléctrica con el desarrollo de la UHV, y que el desarrollo de redes eléctricas de CA y síncronas de UHV es la prueba del fortalecimiento de su monopolio.

De hecho, fortalecer la interconexión síncrona de las redes eléctricas es un medio eficaz para garantizar la seguridad de las grandes redes eléctricas. El 30 y 31 de julio de 2012, India sufrió continuos cortes de energía a gran escala que afectaron a más de 600 millones de personas. Según el análisis del accidente, la red eléctrica india en ese momento era principalmente de 400 kV y aún no había formado una red sincronizada nacional. La conexión entre las cinco principales redes eléctricas regionales era deficiente, y la capacidad de suministro eléctrico y de asistencia en caso de accidente era gravemente insuficiente.

Tras el accidente, India fortaleció la interconexión nacional y la gestión unificada de la red eléctrica. En 2013, construyó una red eléctrica síncrona de CA nacional de 765 kV, lo que mejoró significativamente su capacidad de suministro eléctrico. Desde entonces, no se ha producido ningún corte de suministro eléctrico a gran escala.

En comparación con la red eléctrica "Sanhua" de mi país, el alcance de suministro eléctrico de la red eléctrica india es 1,2 veces mayor que el de la red eléctrica "Sanhua", y la cantidad y densidad de la población abastecedora son 1,7 y 1,3 veces mayores, respectivamente. India logró una red de comunicaciones nacional hace ocho años, pero la construcción de la red eléctrica "Sanhua" de mi país aún es objeto de constantes disputas.

En septiembre de 2018, expertos de China Southern Power Grid Corporation lideraron la organización del informe "Opiniones de consulta sobre la investigación del futuro diseño de la red eléctrica de mi país (2020)". Una fuente interna analizó: "El informe afirma que la corriente alterna ultraalta (UHV) no suele utilizarse como proyecto de transmisión de energía y no se recomienda construir una red eléctrica síncrona de UHV. ¿Por qué se concluye que la UHV no es adecuada ni para la transmisión de energía ni para la interconexión en red?". La razón es bastante intrigante.

Por razones institucionales, la tecnología parece tener su propia competencia. Analicemos un conjunto de datos: China Southern Power Grid Corporation ha construido sucesivamente cuatro líneas de CC de ultra alta tensión de ±800 kV, tres de las cuales utilizan tiristores de 5 pulgadas, con una capacidad de transmisión de 5 millones de kilovatios. La primera capacidad de transmisión de CC de ultra alta tensión de ±800 kV de la State Grid Corporation of China fue de 6,4 millones de kilovatios, la segunda de 7,2 millones de kilovatios, y posteriormente se incrementó a 8 millones de kilovatios y, posteriormente, a 10 millones de kilovatios. También es de CC de ultra alta tensión de ±800 kV, pero la capacidad de transmisión de energía se duplica.

¿Dónde estarán las carreteras de ultra alta eficiencia en el futuro? ¿Qué misión histórica les encomendará la nueva era? Estas preguntas merecen nuestra reflexión racional. La tendencia a la neutralidad de carbono es una coincidencia o el destino.

El 22 de septiembre de 2020, mi país anunció sus objetivos de carbono máximo y neutralidad de carbono en el debate general de la 75.ª Asamblea General de las Naciones Unidas, lo que desencadenó rápidamente un intenso debate a nivel mundial. Ese mismo día, la Organización Mundial de Cooperación para el Desarrollo de la Internet de la Energía (Global Energy Internet Development Cooperation Organization) celebró un foro internacional para abordar la crisis climática y ambiental y publicó oficialmente dos resultados: "Resolviendo la crisis" y "El camino hacia el desarrollo sostenible". Medio año después, el 18 de marzo de 2021, la organización cooperativa publicó los resultados de investigaciones como el carbono máximo de China antes de 2030, la neutralidad de carbono antes de 2060, el plan de desarrollo energético y eléctrico de China para 2030 y las perspectivas para 2060, proponiendo la hoja de ruta para el carbono máximo y la neutralidad de carbono de China.

El éxito del desarrollo de la energía ultra alta (UHV) en China ha allanado el camino para la construcción de una red energética global. Esta red es una plataforma que utiliza la UHV como red troncal para distribuir energía globalmente y promover la implementación de dos sustituciones (sustitución limpia para el desarrollo energético y sustitución de energía eléctrica para el uso energético). Se trata de un nuevo tipo de sistema eléctrico con la nueva energía como eje central, y en última instancia, conformar un sistema energético moderno, limpio, centrado en la electricidad, verde, con bajas emisiones de carbono, rentable y eficiente.

El Secretario General de las Naciones Unidas, Guterres, dijo una vez que la tecnología UHV de China es crucial para el desarrollo de la energía renovable y que la Internet energética global es el núcleo para lograr el desarrollo humano sostenible y la clave para el crecimiento inclusivo global.

Steven Chu, ganador del Premio Nobel de Física y ex secretario del Departamento de Energía de Estados Unidos, cree que las áreas relacionadas en las que China desafía el liderazgo estadounidense en innovación y se está desarrollando rápidamente incluyen la transmisión de CA y CC de ultra alto voltaje.

Sin tecnología de banda ancha, ¿puede el mundo convertirse en una 'aldea global'? Liu Zhenya dijo una vez: «La base del desarrollo sostenible es el desarrollo limpio. Para lograrlo, necesitamos desarrollar energía limpia a gran escala, y la energía limpia no puede transformarse en transmisión de energía. Abran la UHV. Sin la tecnología UHV, la Internet energética global sería impensable, pero ahora es realmente factible».

Con el desarrollo de los nuevos tiempos, la UHV no solo representa una nueva tecnología de transmisión de energía, sino también una nueva plataforma de asignación de recursos y una nueva vía de desarrollo con bajas emisiones de carbono. Asume múltiples misiones, como la transformación energética y el suministro sostenible, el desarrollo limpio, bajo en carbono y verde, la revitalización nacional impulsada por la innovación, el desarrollo sostenible y la construcción de una comunidad de futuro compartido para la humanidad.

Mirando hacia el pasado, la UHV ha impulsado la revolución eléctrica de mi país y ha logrado un cambio importante en el modelo de desarrollo energético y eléctrico. Con base en el presente, la red eléctrica de ultraalta tensión de mi país está completamente construida y promueve activamente la transformación de la energía y la electricidad mundiales. Mirando hacia el futuro, con la red eléctrica de UHV como eje central, acelerando la construcción de la red energética nacional y global, y promoviendo el desarrollo integrado de las "tres redes" (energía, transporte e información), alcanzaremos los objetivos de pico de carbono y neutralidad de carbono, y promoveremos la sostenibilidad de la sociedad humana. El desarrollo desempeña un papel más importante.