Rivela in esclusiva il passato e il presente dell'altissima tensione cinese (seconda metà)

Conquistando il “Monte Everest” dell’elettricità, l’UHV rappresenta un “inizio da zero” in Cina.

Dal 2004, la State Grid Corporation of China ha organizzato decine di istituti di ricerca scientifica e università, più di 200 aziende produttrici di apparecchiature, più di 500 unità di costruzione e centinaia di migliaia di persone per partecipare alla ricerca di base UHV, alla ricerca e sviluppo tecnologico, allo sviluppo di apparecchiature, alla progettazione di sistemi. Nel lavoro di verifica dei test, costruzione ingegneristica, messa in servizio e funzionamento, sono state superate 310 tecnologie chiave e sono stati risolti problemi di livello mondiale come il coordinamento di sovratensione e isolamento, il controllo dell'ambiente elettromagnetico e il controllo di sicurezza della rete elettrica ibrida UHV CA e CC.

Per determinare la sicurezza della rete elettrica, i paesi di tutto il mondo utilizzano calcoli di simulazione come base per la valutazione. Il China Electric Power Research Institute ha sviluppato la piattaforma di simulazione dei sistemi elettrici più avanzata al mondo, che esegue simulazioni su sistemi di alimentazione ibridi CA e CC ad altissima tensione di grandi dimensioni, tra cui reti elettriche da 220 kV a 1.000 kV, 2.258 generatori, 35.932 linee e 11.547 nodi. I calcoli di simulazione panoramica hanno simulato oltre 100.000 condizioni di guasto e modalità operative, verificando appieno la sicurezza e l'affidabilità della rete elettrica UHV.

Nel 2010, quando la controversia sulla rete elettrica "Sanhua" era al culmine, il Comitato consultivo di esperti della Commissione Nazionale per l'Energia organizzò appositamente un gruppo di esperti e accademici per condurre ricerche presso il China Electric Power Research Institute. Attraverso simulazioni e confronti di diverse opzioni, il China Electric Power Research Institute ritiene che la rete elettrica sincrona "Tre Cine" non rappresenti una scelta tra il bene e il male, ma una scelta inevitabile per lo sviluppo della rete elettrica.

La localizzazione delle apparecchiature UHV richiede condizioni di test avanzate. Attualmente, la Cina ha sviluppato un sistema di test e ricerca UHV con il più alto livello di tensione, la tecnologia più avanzata e le funzioni più complete al mondo. Ha inoltre fatto affidamento sull'innovazione indipendente per sviluppare con successo il singolo trasformatore, la valvola di conversione CC e la valvola di conversione CC con il più alto livello di tensione e la maggiore capacità al mondo. Trasformatori di conversione, quadri elettrici con il più elevato potere di interruzione e oltre 100 articoli in 21 categorie, tra cui il primo set di apparecchiature chiave UHV, sono stati prodotti a livello nazionale.

"Non puoi capire quanto sia grande il potenziale di innovazione finché non sei costretto a un vicolo cieco". È così che sono state create molte apparecchiature chiave per l'UHV. Il tiristore è la "CPU" della trasmissione a corrente continua UHV, che determina la capacità di trasmissione della corrente continua UHV. A quel tempo, c'erano due opzioni: 5 pollici e 6 pollici. La maggior parte delle opinioni ritiene che "la tecnologia dei tiristori da 5 pollici sia matura e possa essere prodotta a livello nazionale, ma il tiristore da 6 pollici non è stato prodotto e utilizzato né in patria né all'estero, ed è molto difficile fare affidamento sulla ricerca e sviluppo indipendente nazionale". "A quel tempo, ho insistito per utilizzare la soluzione da 6 pollici, ma c'erano alcuni problemi interni alla State Grid Corporation of China. I compagni temono davvero le difficoltà e temono di non avere successo. Ma come può esserci un modo così semplice e facile per raggiungere la leadership internazionale?", ha detto Liu Zhenya ricordando questa esperienza.

A pensarci bene, la soluzione da 6 pollici si è rivelata la scelta giusta. Il tiristore da 6 pollici aumenta la capacità di flusso di corrente dai 3000 ampere del tiristore da 5 pollici a oltre 6000 ampere. La linea Xinjiang Zhundong-Wannan in corrente continua UHV ±1100 kV è lunga 3.324 chilometri e ha una capacità di trasmissione di 12 milioni di kilowatt. In futuro, la distanza di trasmissione in corrente continua UHV ±1100 kV raggiungerà i 6.000 chilometri e la capacità di trasmissione raggiungerà i 15 milioni di kilowatt.

È proprio basandosi sullo spirito di innovazione che la Cina ha formulato il primo sistema di standard tecnici UHV al mondo con diritti di proprietà intellettuale completamente indipendenti, creando un set completo di standard e specifiche tecniche per progetti UHV AC e DC, dalla progettazione alla produzione, costruzione, messa in servizio, esercizio e manutenzione. La tensione UHV AC cinese è diventata uno standard internazionale.

Il successo dell'UHV ha portato a un ammodernamento completo dell'industria manifatturiera di apparecchiature elettriche del mio Paese e ha permesso all'UHV del mio Paese di "diventare completamente globale". Nel 2014 e nel 2015, la State Grid Corporation of China si è aggiudicata la gara per la prima e la seconda fase del progetto di trasmissione in corrente continua ad alta tensione (UHV) della centrale idroelettrica di Belo Monte in Brasile. Attualmente, entrambi i progetti sono stati completati e operano in modo sicuro e stabile.

Nel 2008, la Reuters pubblicò un articolo in cui si affermava che la Cina intendeva costruire una rete elettrica ad altissima tensione entro il 2020. Questo piano "ha sorpreso i paesi occidentali che sono stati lenti ad aggiornare le loro vecchie reti elettriche".

Tikhateev, direttore dell'Istituto Federale Russo di Ricerca Elettrotecnica e accademico dell'Accademia Russa delle Scienze, ha versato due lacrime dopo aver visto i risultati dell'UHV cinese. Sebbene l'UHV fosse stato avviato prima nell'ex Unione Sovietica, la Cina ha infine raggiunto l'apice della tecnologia mondiale, ed era inevitabile provare delusione e rammarico.

"Catalizzatore" di smog. Nel 2011, la costruzione di veicoli ultra-alti è entrata davvero nella "corsia di sorpasso" ed è stata inseparabile da un'improvvisa foschia.

All'epoca, lo Stato pubblicò un rapporto in cui si affermava che la capacità installata e la produzione di energia eolica connessa alla rete nelle regioni dei "Tre Settentrioni" della Cina nordorientale, settentrionale e nordoccidentale rappresentavano oltre 851 TP3T del totale nazionale, ma la situazione di riduzione dell'energia eolica era relativamente grave. Nel 2011, la riduzione dell'energia eolica nelle regioni dei "Tre Settentrioni" ha raggiunto i 12,3 miliardi di kilowattora, pari a una perdita di circa 6,6 miliardi di yuan in bollette elettriche.

Da un lato, si verifica un'improvvisa ondata di smog, dall'altro si verifica un grave spreco di energia pulita. Tuttavia, intorno al 2011, l'approvazione di nuove linee UHV era ancora sconosciuta.

Fu durante questo periodo che alcuni proposero che fosse necessario sviluppare solo la corrente continua ad altissimo voltaggio e non quella a corrente alternata ad altissimo voltaggio, e si opposero alla costruzione della "rete sincrona Sanhua" a corrente alternata ad altissimo voltaggio.

"CA e CC hanno funzioni e funzioni diverse, proprio come uomini e donne, ma con generi diversi. Non c'è distinzione tra vantaggi e svantaggi", ha sottolineato Liu Zhenya. Infatti, sia a livello nazionale che internazionale, la rete elettrica CA è l'organismo principale. La CC UHV è come una nave gigante da 10.000 tonnellate, e la rete elettrica CA UHV è come un porto in acque profonde. Per sviluppare una nave gigante da 10.000 tonnellate, è necessario costruire un porto in acque profonde. Se si sviluppa solo la CC UHV e non la CA, si forma una struttura "CA forte diretta e CA debole". È facile che i guasti della CA causino guasti di commutazione del sistema CC, o persino più guasti della CC contemporaneamente, causando interruzioni di corrente su larga scala.

Nel settembre 2013, il "Piano d'azione per la prevenzione e il controllo dell'inquinamento atmosferico" del Consiglio di Stato proponeva di impegnarsi a raggiungere una crescita negativa del consumo totale di carbone nelle regioni di Pechino-Tianjin-Hebei, del Delta del fiume Yangtze, del Delta del Fiume delle Perle e in altre regioni, e di aumentare gradualmente la quota di trasmissione di energia esterna. Il 12 febbraio 2014, la riunione esecutiva del Consiglio di Stato per studiare e implementare il rafforzamento del controllo della foschia ha chiaramente affermato "l'attuazione di progetti di trasmissione di energia interregionale".

Il 18 aprile, la prima riunione della nuova Commissione Nazionale per l'Energia ha proposto chiaramente lo sviluppo di tecnologie di trasmissione di energia a lunga distanza e ad alta capacità e la costruzione di numerosi canali di trasmissione ad altissima tensione. A maggio, il Paese ha proposto di accelerare la costruzione di 12 canali di trasmissione chiave nell'ambito del piano d'azione per la prevenzione e il controllo dell'inquinamento atmosferico. La State Grid Corporation of China è stata responsabile della costruzione di 11 progetti di trasmissione, inclusi 8 progetti UHV, tutti entrati in funzione il 25 dicembre 2017.

Nel 2018, nuove infrastrutture sono state presentate per la prima volta alla Conferenza Centrale sul Lavoro Economico, e l'UHV potrebbe attendere la primavera. Il 3 settembre, l'Amministrazione Nazionale per l'Energia ha predisposto un piano di approvazione per l'UHV: 12 progetti UHV con una capacità di trasmissione totale di 57 milioni di kilowatt.

È prevedibile che la rete elettrica UHV, che è "collegata allo sviluppo e all'utilizzo di energia pulita nella parte occidentale e al controllo della foschia nella parte orientale e centrale", riceverà sicuramente sempre più attenzione.

UHV, treni ad alta velocità e 5G sono rispettivamente esempi di importanti innovazioni tecnologiche nei tre settori chiave del mio Paese: energia, trasporti e informazione e comunicazione. All'inizio di questo secolo, l'alta velocità e l'UHV in Cina sono state avviate quasi contemporaneamente. Nel 2004, il Paese ha introdotto il piano ferroviario ad alta velocità "quattro verticali e quattro orizzontali", e in seguito ha pianificato il piano "otto verticali e otto orizzontali". Lo sviluppo del 5G è in pieno svolgimento.

Tuttavia, rispetto all'alta velocità ferroviaria e al 5G, sussiste ancora un divario considerevole nella copertura della rete elettrica ad altissima velocità in tutto il Paese. Dopo oltre dieci anni di sviluppo, la "spada di Damocle" delle "connessioni forti e deboli" della rete elettrica ad altissima velocità è rimasta sospesa sulle nostre teste.

Liu Zhenya ritiene che il tasso di utilizzo di alcuni progetti di UHV DC sia basso, sia perché la costruzione dell'alimentazione elettrica sul lato di invio non ha tenuto il passo e non c'è molta energia da inviare, sia perché la costruzione di progetti di UHV AC sul lato di ricezione non ha tenuto il passo e la rete elettrica non ha una capacità sufficiente per riceverla. Così tanta energia si traduce in una capacità di trasmissione di UHV DC inutilizzata e sprecata. Se la rete elettrica AC non viene sviluppata, anche la capacità di trasmissione di energia DC sarà limitata.

Dal 2009 a oggi, le due principali reti elettriche della Cina settentrionale e centrale si affidano ancora a una sola linea AC ad altissima tensione per mantenere una debole interconnessione, come un "elefante che cammina su una corda tesa". In preda alla disperazione, la State Grid Corporation of China ha costruito centrali elettriche ad accumulo e condensatori su larga scala per migliorare la capacità di regolazione della potenza attiva e reattiva della rete elettrica. Questo può anche essere considerato un "auto-salvataggio" per garantire la sicurezza.

Sviluppare l'UHV è difficile. Qual è il problema? È un problema tecnico? Zhang Guobao ha ricordato nel libro: "La State Grid Corporation of China insiste nel costruire linee CA ad altissima tensione e vuole collegare le reti elettriche delle 'Tre Cine' (Cina orientale, Cina centrale e Cina settentrionale). Alcuni si oppongono alle tre reti elettriche cinesi. Dovrebbe trattarsi di una controversia tecnica". Includendo fattori non tecnici.

Si tratta di un problema istituzionale? Fin dalla fondazione della Repubblica Popolare Cinese, il Ministero delle Ferrovie è stato uno dei ministeri più stabili, mentre l'energia elettrica è stato il settore con il maggior numero di cambiamenti negli enti gestori. Ha subito numerosi cambiamenti, dal Ministero dell'Industria dei Carburanti, al Ministero della Conservazione delle Acque e dell'Energia Elettrica, al Ministero dell'Energia, al Ministero dell'Energia Elettrica, alla Commissione di Regolamentazione dell'Energia Elettrica e all'Ufficio per l'Energia. Alla fine del 1996 è stata istituita la Società Statale per l'Energia Elettrica. Dopo la sua chiusura nel 2002, sono state istituite due società di reti elettriche, cinque gruppi di produzione di energia e diverse imprese elettriche correlate, come la pianificazione e la progettazione, la produzione di apparecchiature e l'ingegneria edile. Ci sono molte montagne in cima, ed è inevitabile che ci sia una porta d'ingresso.

L'UHV è oggetto di dibattito da molti anni. Man mano che i problemi tecnici vengono risolti uno dopo l'altro, le obiezioni vengono infine attribuite alla riforma. Si tratta di uno "strano circolo vizioso" unico nel settore energetico cinese degli ultimi 20 anni. Alcuni credono addirittura che la State Grid Corporation of China abbia rafforzato il suo monopolio sulla rete elettrica sviluppando l'UHV, e che lo sviluppo di reti elettriche UHV AC e sincrone sia la "prova" del rafforzamento del suo monopolio.

In effetti, il rafforzamento dell'interconnessione sincrona delle reti elettriche è un mezzo efficace per garantire la sicurezza delle grandi reti elettriche. Il 30 e 31 luglio 2012, l'India ha subito continue interruzioni di corrente su larga scala, che hanno colpito oltre 600 milioni di persone. Dall'analisi dell'incidente, la rete elettrica indiana all'epoca era principalmente a 400 kV e non aveva ancora formato una rete sincronizzata nazionale. La connessione tra le cinque principali reti elettriche regionali era debole e le capacità di fornitura di energia e di supporto in caso di incidente erano gravemente insufficienti.

Dopo l'incidente, l'India ha rafforzato l'interconnessione nazionale e la gestione unificata della rete elettrica. Nel 2013, ha costruito una rete elettrica sincrona nazionale a corrente alternata da 765 kV, migliorando significativamente la sua capacità di alimentazione elettrica. Da allora, non si sono verificate interruzioni di corrente su larga scala.

Rispetto alla rete elettrica "Sanhua" del mio Paese, la portata di alimentazione della rete elettrica indiana è 1,2 volte superiore, mentre il numero e la densità della popolazione con accesso alla rete elettrica sono rispettivamente 1,7 e 1,3 volte superiori. L'India ha realizzato una rete di comunicazione nazionale otto anni fa, ma la costruzione della rete elettrica "Sanhua" del mio Paese è ancora oggetto di ripetute controversie.

Nel settembre 2018, gli esperti della China Southern Power Grid Corporation hanno promosso la stesura del rapporto "Consultation Opinions on my Country's Future Power Grid Layout Research (2020)". Un insider ha analizzato: "Il rapporto afferma che 'la corrente alternata ad altissima tensione (UHV AC) non è generalmente utilizzata come progetto di trasmissione di energia' e che non è raccomandata la costruzione di una rete elettrica sincrona ad altissima tensione (UHV AC). Perché si conclude che la corrente alternata ad altissima tensione (UHV AC) non è adatta né alla trasmissione di energia né al networking?". La ragione di ciò è piuttosto intrigante.

Per ragioni istituzionali, la tecnologia sembra avere una sua concorrenza. Diamo un'occhiata a una serie di dati: la China Southern Power Grid Corporation ha costruito consecutivamente quattro linee in corrente continua UHV a ±800 kV, tre delle quali utilizzano tiristori da 5 pollici, con una capacità di trasmissione di 5 milioni di kilowatt. La prima capacità di trasmissione in corrente continua UHV a ±800 kV della State Grid Corporation of China era di 6,4 milioni di kilowatt, la seconda di 7,2 milioni di kilowatt, per poi essere aumentata a 8 milioni di kilowatt e infine a 10 milioni di kilowatt. Si tratta sempre di ±800 kV in corrente continua UHV, ma la capacità di trasmissione di potenza è raddoppiata.

Dove saranno le strade UHV in futuro? Quale missione storica affiderà loro la nuova era? Queste domande meritano una riflessione razionale. La tendenza alla neutralità carbonica è una coincidenza o un destino.

Il 22 settembre 2020, il mio Paese ha annunciato i suoi obiettivi di picco di carbonio e di neutralità carbonica durante il dibattito generale della 75a Assemblea Generale delle Nazioni Unite, innescando rapidamente accese discussioni in tutto il mondo. Lo stesso giorno, l'Organizzazione Globale per la Cooperazione allo Sviluppo dell'Energia e di Internet ha tenuto un forum internazionale per affrontare la crisi climatica e ambientale e ha pubblicato ufficialmente due risultati, "Cracking the Crisis" e "The Road to Sustainable Development". Sei mesi dopo, il 18 marzo 2021, l'organizzazione cooperativa ha pubblicato i risultati di una ricerca, come il picco di carbonio della Cina entro il 2030, la neutralità carbonica entro il 2060, il piano di sviluppo energetico ed energetico della Cina nel 2030 e le prospettive per il 2060, proponendo la roadmap per il picco di carbonio della Cina. Picco e neutralità carbonica.

Il successo dello sviluppo dell'UHV in Cina ha aperto la strada alla costruzione di un'Internet energetica globale. L'Internet energetica globale è una piattaforma che utilizza l'UHV come rete portante per allocare l'energia a livello globale e promuovere l'implementazione di "due sostituzioni" (sostituzione pulita per lo sviluppo energetico e sostituzione dell'energia elettrica per l'uso energetico). Si tratta di un nuovo tipo di elettricità con nuova energia come corpo principale, e in definitiva forma un sistema energetico moderno, guidato da fonti pulite, incentrato sull'elettricità, verde, a basse emissioni di carbonio, conveniente ed efficiente.

Il Segretario generale delle Nazioni Unite Guterres ha affermato una volta che la tecnologia UHV della Cina è fondamentale per lo sviluppo delle energie rinnovabili e che l'Internet globale dell'energia è il fulcro per raggiungere uno sviluppo umano sostenibile e la chiave per una crescita globale inclusiva.

Steven Chu, vincitore del premio Nobel per la fisica ed ex Segretario del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, ritiene che tra i settori correlati in cui la Cina sfida la leadership degli Stati Uniti nell'innovazione e si sta sviluppando rapidamente vi sia la trasmissione UHV AC e DC.

"Senza la tecnologia a banda larga, il mondo può diventare un 'villaggio globale'?", disse una volta Liu Zhenya. "Il fulcro dello sviluppo sostenibile è lo sviluppo pulito. Per raggiungere uno sviluppo pulito, dobbiamo sviluppare energia pulita su larga scala, e l'energia pulita non può essere trasformata in energia elettrica. Aprite l'UHV. Senza la tecnologia UHV, l'Internet globale dell'energia sarebbe impensabile, ma ora è effettivamente realizzabile".

Con l'evoluzione dei tempi, l'UHV non è solo una nuova tecnologia di trasmissione di energia, ma anche una nuova piattaforma di allocazione delle risorse e un nuovo percorso di sviluppo a basse emissioni di carbonio. Si pone molteplici obiettivi, come la trasformazione energetica e l'approvvigionamento sostenibile, lo sviluppo pulito, a basse emissioni di carbonio e verde, il rinnovamento nazionale guidato dall'innovazione, lo sviluppo sostenibile e la costruzione di una comunità con un futuro condiviso per l'umanità.

Guardando al passato, l'UHV ha promosso la rivoluzione elettrica del mio Paese e ha realizzato un cambiamento radicale nel modello di sviluppo dell'energia e dell'elettricità. Allo stato attuale, la rete elettrica ad altissima tensione del mio Paese è pienamente realizzata e promuove attivamente la trasformazione dell'energia e dell'elettricità a livello mondiale. Guardando al futuro, con la rete elettrica ad altissima tensione come nucleo, accelerando la costruzione dell'Internet dell'energia del mio Paese e di quella globale e promuovendo lo sviluppo integrato delle "tre reti" (energia, trasporti e informazione), raggiungeremo gli obiettivi del picco di carbonio e della neutralità carbonica e promuoveremo la sostenibilità della società umana. Lo sviluppo gioca un ruolo sempre più importante.