חושף באופן בלעדי את העבר וההווה של המתח האולטרה-גבוה של סין (מחצית שנייה)

כובש את "הר האוורסט" של החשמל, UHV הוא "התחלה מאפס" בסין.

מאז 2004, State Grid Corporation של סין ארגן עשרות מוסדות מחקר מדעי ואוניברסיטאות, יותר מ-200 חברות לייצור ציוד, יותר מ-500 יחידות בנייה, ומאות אלפי אנשים להשתתף במחקר בסיסי של UHV, מחקר ופיתוח טכנולוגי, פיתוח ציוד, תכנון מערכות, בעבודת אימות בדיקות, הנדסה ותפעול טכנולוגיות ותפעול, 310. בעיות ברמה עולמית כמו תיאום מתח יתר ובידוד, בקרת סביבה אלקטרומגנטית ובקרת בטיחות רשתות חשמל היברידיות מסוג UHV AC ו-DC נפתרו.

כדי לקבוע אם רשת החשמל בטוחה, מדינות ברחבי העולם משתמשות בחישובי סימולציה כבסיס להערכה. China Electric Power Research Institute בנה את פלטפורמת הדמיית מערכות החשמל המתקדמת ביותר בעולם, המבצעת סימולציות על מערכות כוח היברידיות AC ו-DC במתח גבוה במיוחד, כולל רשתות חשמל של 220 קילו-וולט עד 1,000 קילו-וולט, 2,258 גנרטורים, 35,932 קווים ו-11,547 צמתים. חישובי סימולציה פנורמיים דימו יותר מ-100,000 מצבי תקלה ומצבי פעולה, תוך אימות מלא של הבטיחות והאמינות של רשת החשמל UHV.

בשנת 2010, כאשר מחלוקת רשת החשמל "Sanhua" הייתה בנקודת רתיחה, ועדת המומחים של ועדת האנרגיה הלאומית ארגנה במיוחד מומחים ואקדמאים לערוך מחקר במכון לחקר החשמל של סין. באמצעות חישובי סימולציה והשוואה של אפשרויות מרובות, מכון המחקר החשמלי של סין מאמין שרשת החשמל הסינכרונית "שלוש סין" אינה בחירה בין טוב לרע, אלא בחירה בלתי נמנעת לפיתוח רשת החשמל.

לוקליזציה של ציוד UHV דורש תנאי בדיקה מתקדמים. כיום, סין בנתה מערכת בדיקה ומחקר UHV עם רמת המתח הגבוהה ביותר, הטכנולוגיה המתקדמת ביותר והפונקציות השלמות ביותר בעולם. היא גם הסתמכה על חדשנות עצמאית כדי לפתח בהצלחה את השנאי היחיד, שסתום ממיר DC ושסתום ממיר DC עם רמת המתח הגבוהה והקיבולת הגדולה בעולם. שנאי ממירים, מתג עם יכולת השבירה החזקה ביותר, ויותר מ-100 פריטים ב-21 קטגוריות, כולל הסט הראשון של ציוד מפתח UHV, יוצרו בארץ.

"אתה לא יודע כמה גדול פוטנציאל החדשנות עד שאתה נאלץ למבוי סתום." זה כמה ציוד מפתח של UHV נוצר. תיריסטור הוא ה-"CPU" של שידור UHV DC, שקובע את קיבולת השידור של UHV DC. באותה תקופה, היו שתי אפשרויות: 5 אינץ' ו-6 אינץ'. רוב הדעות מאמינות כי "טכנולוגיית התיריסטור של 5 אינץ' בשלה וניתנת להפקה מקומית, אך התיריסטור בגודל 6 אינץ' לא יוצר ולא נעשה בו שימוש בבית או בחו"ל, וקשה מאוד להסתמך על מחקר ופיתוח עצמאיים מקומיים. "באותה תקופה התעקשתי להשתמש בפתרון ה-6 אינץ', והיו כמה בעיות פנימיות בתוך תאגיד הרשתות של סין. חברים דווקא חוששים מקשיים וחוששים שהם לא יצליחו. אבל איך יכולה להיות דרך כל כך פשוטה וקלה להשיג מנהיגות בינלאומית?" אמר ליו ז'ניה כשנזכר בחוויה הזו.

כשמסתכלים על זה עכשיו, פתרון ה-6 אינץ' היה הבחירה הנכונה. התיריסטור בגודל 6 אינץ' מגדיל את קיבולת זרימת הזרם מ-3000 אמפר של תיריסטור 5 אינץ' ליותר מ-6000 אמפר. קו Xinjiang Zhundong-Wannan ±1100 kV UHV DC הוא באורך 3,324 קילומטרים ובעל כושר שידור של 12 מיליון קילוואט. בעתיד, מרחק השידור של ±1100 קילוואט UHV DC יגיע ל-6,000 קילומטרים ויכולת ההולכה תגיע ל-15 מיליון קילוואט.

בהסתמך בדיוק על רוח החדשנות גיבשה סין את מערכת הסטנדרטים הטכניים UHV הראשונה בעולם עם זכויות קניין רוחני עצמאיות לחלוטין, ויצרה סט שלם של תקנים ומפרטים טכניים עבור פרויקטי UHV AC ו-DC מתכנון ועד ייצור, בנייה, הזמנה, תפעול ותחזוקה. מתח UHV AC של סין הפך לתקן בינלאומי.

הצלחת ה-UHV הובילה לשדרוג מקיף של תעשיית ייצור הציוד החשמלי של ארצי ואיפשרה ל-UHV של ארצי "להפוך לגלובאלי". בשנים 2014 ו-2015 זכתה תאגיד הרשת הלאומי של סין בהצעה לשלב הראשון והשני של פרויקט ההולכה UHV DC של תחנת הכוח הידרומית בלו מונטה בברזיל. נכון לעכשיו, שני הפרויקטים הושלמו והם פועלים בצורה בטוחה ויציבה.

ב-2008, רויטרס פרסמה מאמר שאמר שסין תכננה לבנות רשת חשמל במתח גבוה עד 2020. תוכנית זו "הפתיעה את מדינות המערב שאיטיות בשדרוג רשתות החשמל הישנות שלהן".

Tikhateev, מנהל המכון הפדרלי הרוסי למחקר אלקטרוטכני ואקדמאי של האקדמיה הרוסית למדעים, הזיל דמעות פעמיים לאחר שצפה בתוצאות UHV של סין. למרות ש-UHV התחיל מוקדם יותר בברית המועצות לשעבר, סין טיפסה בסופו של דבר לשיא טכנולוגיית הכוח העולמי, והיה בלתי נמנע להרגיש מאוכזב וחרטה.

ערפיח "זרז". בשנת 2011, בניית UHV באמת נכנסה ל"נתיב המהיר" והייתה בלתי נפרדת מאובך פתאומי.

באותה תקופה, המדינה פרסמה דו"ח שקבע כי הקיבולת המותקנת ויצירת החשמל המחוברת לרשת החשמל באזורי "שלושת הצפון" של צפון מזרח סין, צפון סין וצפון מערב סין היוו יותר מ-85% מסך כל המדינה, אך מצב צמצום הרוח היה חמור יחסית. בשנת 2011, צמצום כוח הרוח באזורי "שלושת הצפון" הגיע ל-12.3 מיליארד קילוואט-שעה, המקביל להפסד של כ-6.6 מיליארד יואן בחשבונות החשמל.

מצד אחד יש ערפיח פתאומי, ומצד שני יש בזבוז רציני של אנרגיה נקייה. עם זאת, בסביבות 2011, האישור של קווי UHV חדשים עדיין לא היה ידוע.

בתקופה זו כמה אנשים הציעו שצריך לפתח רק UHV DC ואין צורך לפתח UHV AC, והם התנגדו לבניית UHV AC "Sanhua Synchronous Grid".

"ל-AC ו-DC יש רק פונקציות ותפקודים שונים, בדיוק כמו גברים ונשים, אבל עם מגדרים שונים. אין הבחנה בין יתרונות וחסרונות". ליו ז'ניה הדגיש. למעשה, בין אם מקומי או בינלאומי, רשת החשמל היא הגוף העיקרי. UHV DC הוא כמו ספינת ענק של 10,000 טון, ורשת החשמל UHV AC היא כמו נמל מים עמוקים. כדי לפתח ספינת ענק של 10,000 טון, יש לבנות נמל מים עמוקים. אם רק UHV DC מפתחים ולא מפתחים AC, נוצר מבנה "AC חזק ישיר וחלש". קל לתקלות AC לגרום לכישלון התמורה של מערכת DC, או אפילו למספר תקלות DC בו-זמנית, מה שמוביל להפסקות חשמל בקנה מידה גדול.

בספטמבר 2013, "תוכנית הפעולה למניעת זיהום אוויר ובקרה" של מועצת המדינה הציעה לשאוף להשיג צמיחה שלילית בצריכת הפחם הכוללת בדלתא של נהר בייג'ין-טיאנג'ין-הביי, דלתת נהר היאנגצה, דלתת נהר הפנינה ואזורים נוספים, ולהגדיל בהדרגה את שיעור העברת הכוח החיצוני. ב-12 בפברואר 2014, ישיבת ההנהלה של מועצת המדינה ללימוד ופריסה של חיזוק בקרת האובך הצהיר בבירור "יישום של פרויקטים חוצי-אזוריים של הולכת חשמל".

ב-18 באפריל, הישיבה הראשונה של ועדת האנרגיה הלאומית החדשה הציעה בבירור פיתוח של טכנולוגיית שידור כוח למרחקים ארוכים ובעלי קיבולת גדולה ובניית מספר ערוצי שידור במתח גבוה במיוחד. בחודש מאי הציעה המדינה להאיץ את בנייתם של 12 ערוצי שידור מרכזיים בתוכנית הפעולה למניעת זיהום אוויר ובקרה. תאגיד הרשת המדינתי של סין היה אחראי לבניית 11 פרויקטי שידור, כולל 8 פרויקטי UHV, שכולם הופעלו ב-25 בדצמבר 2017.

בשנת 2018, תשתית חדשה הופיעה לראשונה בוועידת העבודה הכלכלית המרכזית, ו-UHV אולי מחכה לאביב. ב-3 בספטמבר הכין מינהל האנרגיה הלאומי תוכנית לאישור UHV: 12 פרויקטים של UHV עם קיבולת הולכה כוללת של 57 מיליון קילוואט.

ניתן לצפות מראש כי רשת החשמל UHV, אשר "מחוברת לפיתוח וניצול אנרגיה נקייה במערב ובקרת האובך בחלק המזרחי והמרכזי", בוודאי תקבל יותר ויותר תשומת לב.

UHV, רכבת מהירה ו-5G הם בהתאמה דוגמאות לחידושים טכנולוגיים גדולים בשלושת התעשיות הבסיסיות של ארצי של אנרגיה, תחבורה ומידע ותקשורת. בתחילת המאה הזו, הרכבת המהירה וה-UHV של סין החלו כמעט באותו זמן. בשנת 2004 הציגה המדינה את תוכנית הרכבת המהירה "ארבע אנכיים וארבע אופקיים", ולאחר מכן תכננה את תוכנית "שמונה אנכיים ושמונה אופקיים". הפיתוח של 5G נמצא בעיצומו.

עם זאת, בהשוואה לרכבת מהירה ו-5G, עדיין יש פער ניכר בכיסוי רשת החשמל UHV ברחבי הארץ. לאחר יותר מעשר שנים של פיתוח, "חרב הדמוקלס" של "החיבורים החזקים והחלשים" של רשת החשמל של UHV תלויה מעל ראשנו.

Liu Zhenya מאמין ששיעור הניצול של חלק מפרויקטי UHV DC נמוך, בין אם בגלל שבניית אספקת החשמל בקצה השולח לא עמדה בקצב ואין כל כך הרבה כוח לשלוח, או שבניית פרויקטי UHV AC בקצה המקבל לא עמדה בקצב, ולרשת החשמל אין מספיק יכולת לקבל זאת. כל כך הרבה כוח מביא בסופו של דבר לקיבולת שידור UHV DC בטלה ובזבוז. אם רשת החשמל AC לא מפותחת, גם יכולת העברת הכוח DC תהיה מוגבלת.

משנת 2009 ועד עכשיו, שתי רשתות החשמל הגדולות בצפון סין ובמרכז סין עדיין מסתמכות רק על קו UHV AC אחד כדי לשמור על חיבור חלש, כמו "פיל שהולך על חבל דק". בייאוש, תאגיד הרשת הלאומי של סין בנה תחנות כוח אחסון שאובות ומעבים בקנה מידה גדול כדי לשפר את יכולות ויסות הכוח האקטיבי והתגובתי של רשת החשמל. זה יכול להיחשב גם כ"הצלה עצמית" כדי להבטיח בטיחות.

קשה לפתח UHV. מה הבעיה? האם זו בעיה טכנית? Zhang Guobao נזכר בספר: "תאגיד הרשתות של סין מתעקש לבנות קווי AC מתח גבוה במיוחד ורוצה לחבר את רשתות החשמל של 'שלוש סין' (מזרח סין, מרכז סין וצפון סין). יש אנשים שמתנגדים לשלוש רשתות החשמל של סין. זו צריכה להיות מחלוקת טכנית". שילוב גורמים לא טכניים".

האם זו בעיה מוסדית? מאז הקמתה של הרפובליקה העממית של סין, משרד הרכבות היה אחד המשרדים היציבים ביותר, בעוד שכוח החשמל היה התעשייה עם הכי הרבה שינויים בסוכנויות הניהול. היא חווה שינויים רבים ממשרד תעשיית הדלק, משרד שימור המים וכוח החשמל, משרד האנרגיה, משרד החשמל, הנציבות לפיקוח על החשמל ולשכת האנרגיה. לְשַׁנוֹת. בסוף 1996 הוקמה חברת החשמל הממלכתית. לאחר ביטולו בשנת 2002, הוקמו שתי חברות רשת חשמל, חמש קבוצות לייצור חשמל ומספר מפעלי חשמל קשורים כגון תכנון ותכנון, ייצור ציוד ובנייה הנדסית. יש הרים רבים בראש, ואין מנוס מכך שיהיה נוף לדלת.

UHV נדון במשך שנים רבות. ככל שהבעיות הטכניות ייפתרו בזה אחר זה, בסופו של דבר יוחסו התנגדויות לרפורמה. זהו "מעגל מוזר" ייחודי בתעשיית החשמל של סין ב-20 השנים האחרונות. יש אנשים שאפילו מאמינים שתאגיד רשת החשמל של סין חיזק את מונופול רשת החשמל שלו על ידי פיתוח UHV, ושפיתוח UHV AC ורשתות חשמל סינכרוניות היא "הראיה" לחיזוק המונופול שלה.

למעשה, חיזוק החיבור הסינכרוני של רשתות החשמל הוא אמצעי יעיל להבטחת אבטחת רשתות החשמל הגדולות. ב-30 וב-31 ביולי 2012, חוותה הודו הפסקות חשמל מתמשכות בקנה מידה גדול, שהשפיעו על יותר מ-600 מיליון בני אדם. מניתוח התאונה, רשת החשמל ההודית באותה תקופה הייתה בעיקרה 400 קילוואט, וטרם יצרה רשת מסונכרנת ארצית. הקשר בין חמש רשתות החשמל האזוריות הגדולות היה חלש, ויכולות אספקת החשמל והתמיכה בתאונות לא היו מספקות באופן חמור.

לאחר התאונה, הודו חיזקה את הקישור הלאומי והניהול המאוחד של רשת החשמל. בשנת 2013, היא בנתה רשת חשמל סינכרונית לאומית של 765 קילוואט AC, אשר שיפרה משמעותית את יכולת אספקת החשמל שלה. מאז לא הייתה הפסקת חשמל בקנה מידה גדול.

בהשוואה לרשת החשמל "Sanhua" של ארצי, טווח אספקת החשמל של רשת החשמל ההודית הוא פי 1.2 מזה של רשת החשמל "Sanhua", ומספר וצפיפות אוכלוסיית ספקי החשמל הם פי 1.7 ופי 1.3 בהתאמה. הודו השיגה רשת תקשורת ארצית לפני שמונה שנים, אבל בניית רשת החשמל "סנהואה" של ארצי עדיין נתונה למחלוקות חוזרות ונשנות.

בספטמבר 2018, מומחים מ-China Southern Power Grid Corporation לקחו את ההובלה בארגון דו"ח "דעות ייעוץ על מחקר פריסת רשת החשמל העתידית של ארצי (2020)". מקורב ניתח: "הדו"ח קובע ש'UHV AC בדרך כלל לא משמש כפרויקט העברת חשמל' ולא מומלץ לבנות רשת חשמל סינכרונית UHV AC. מדוע מגיעים למסקנה ש-UHV AC אינו מתאים להולכת חשמל ולא לרשת?" הסיבה מאחורי זה די מסקרנת".

מסיבות מוסדיות, נראה שלטכנולוגיה יש תחרות משלה. הבה נסתכל על קבוצת נתונים: תאגיד רשת החשמל הדרומית של סין בנתה ברציפות ארבעה קווים ±800 קילוואט UHV DC, שלושה מהם משתמשים בתיריסטורים בגודל 5 אינץ', עם קיבולת שידור של 5 מיליון קילוואט. קיבולת ההולכה הראשונה של ±800 קילוואט UHV DC של תאגיד הרשת הלאומי של סין הייתה 6.4 מיליון קילוואט, השנייה הייתה 7.2 מיליון קילוואט, ולאחר מכן הוגדלה ל-8 מיליון קילוואט ולאחר מכן ל-10 מיליון קילוואט. זה גם ±800 kV UHV DC, אבל יכולת העברת הכוח מוכפלת.

היכן יהיו כבישי UHV בעתיד? איזו משימה היסטורית יפקיד העידן החדש בידי UHV? שאלות אלו ראויות לחשיבה הרציונלית שלנו. מגמת ניטרליות הפחמן היא צירוף מקרים או גורל.

ב-22 בספטמבר 2020, המדינה שלי הכריזה על יעדי שיא הפחמן וניטרליות הפחמן שלה בדיון הכללי של העצרת הכללית ה-75 של האומות המאוחדות, שעורר במהירות דיונים סוערים ברחבי העולם. באותו יום, ארגון Global Energy Internet Development Cooperation קיים פורום בינלאומי לפיצוח משבר האקלים והסביבה ופרסם רשמית שתי תוצאות, "פיצוח המשבר" ו"הדרך לפיתוח בר קיימא". חצי שנה לאחר מכן, ב-18 במרץ 2021, פרסם הארגון השיתופי תוצאות מחקר כמו שיא הפחמן של סין לפני 2030, ניטרליות פחמן לפני 2060, תוכנית פיתוח האנרגיה והכוח של סין ב-2030 ותחזית לשנת 2060, המציעה את שיא הפחמן של סין. שיא, מפת דרכים של ניטרליות פחמן.

הצלחת פיתוח ה-UHV של סין סללה את הדרך לבניית אינטרנט עולמי בתחום האנרגיה. Global Energy Internet היא פלטפורמה המשתמשת ב-UHV כרשת עמוד השדרה להקצאת אנרגיה גלובלית ולקידום יישום של "שני תחליפים" (תחליף נקי לפיתוח אנרגיה ותחליף אנרגיה חשמלית לשימוש באנרגיה). זהו סוג חדש של חשמל עם אנרגיה חדשה כגוף הראשי. מערכת, ובסופו של דבר ליצור מערכת אנרגיה מודרנית, הינה נקייה, ממוקדת חשמל, ירוקה, דלת פחמן, חסכונית ויעילה.

מזכ"ל האו"ם גוטרש אמר פעם שטכנולוגיית ה-UHV של סין היא חיונית לפיתוח אנרגיה מתחדשת, ואינטרנט האנרגיה העולמי הוא הליבה להשגת פיתוח אנושי בר-קיימא והמפתח לצמיחה כוללנית גלובלית.

סטיבן צ'ו, זוכה פרס נובל לפיזיקה ולשעבר מזכיר משרד האנרגיה של ארה"ב, מאמין שתחומים קשורים שבהם סין מאתגרת את ההובלה של ארה"ב בחדשנות ומתפתחת במהירות כוללים שידור UHV AC ו-DC.

"ללא טכנולוגיית פס רחב, האם העולם יכול להפוך ל'כפר גלובלי'?" ליו ז'ניה אמר פעם, "הליבה של פיתוח בר קיימא היא פיתוח נקי. כדי להשיג פיתוח נקי, אנחנו צריכים לפתח אנרגיה נקייה בקנה מידה גדול, ולא ניתן להפוך אנרגיה נקייה להעברת כוח. פתח UHV. ללא טכנולוגיית UHV, אינטרנט האנרגיה הגלובלי לא יעלה על הדעת, אבל עכשיו זה באמת אפשרי."

עם התפתחות הזמן, UHV היא לא רק טכנולוגיית העברת כוח חדשה, אלא גם פלטפורמה חדשה להקצאת משאבים ונתיב פיתוח חדש דל פחמן. היא נושאת על עצמה משימות מרובות כמו שינוי אנרגיה ואספקה בת קיימא, פיתוח נקי דל פחמן וירוק, התחדשות מונעת חדשנות ולאומית, פיתוח בר קיימא ובניית קהילה עם עתיד משותף לאנושות.

במבט לאחור על העבר, UHV קידם את מהפכת הכוח החשמלי של ארצי והשיג שינוי משמעותי במצב הפיתוח של אנרגיה וכוח חשמלי. בהתבסס על ההווה, רשת המתח האולטרה-גבוה של ארצי בנויה במלואה ומקדמת באופן פעיל את השינוי של האנרגיה והחשמל בעולם. במבט לעתיד, עם רשת החשמל של UHV כליבה, האצת בניית האינטרנט של ארצי ושל רשת האנרגיה העולמית, וקידום הפיתוח המשולב של "שלוש הרשתות" (אנרגיה, תחבורה ומידע), נשיג את המטרות של שיא פחמן וניטרליות פחמן ונקדם את קיימות החברה האנושית. ההתפתחות משחקת תפקיד גדול יותר.