Onthult exclusief het verleden en heden van China's ultrahoge spanning (eerste helft)

Onder de omstandigheden van "geen normen, geen ervaring en geen apparatuur" in de wereld, heeft China's UHV-elektriciteitsnet zich succesvol getransformeerd van "vanaf nul beginnen" naar "een groot land met belangrijke apparatuur", van "Gecreëerd in China" naar "Leidend door China", van "Apparatuur in China" naar "Apparatuur Wereld". Men kan stellen dat de aanleg van het UHV-elektriciteitsnet de moeilijkste, meest innovatieve en meest uitdagende prestatie is in de geschiedenis van de energieontwikkeling in mijn land. Het is tevens een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van de energiesector in China en de wereld.

In de context van CO2-piek en CO2-neutraliteit is het UHV-elektriciteitsnet de "hoofdader" voor energietransport in China geworden voor "het transporteren van elektriciteit van west naar oost, stroom van noord naar zuid, water en vuur die elkaar aanvullen, en wind en zon die elkaar aanvullen". Dit heeft de ontwikkeling van energie en elektriciteit ondermijnd. Deze diepgewortelde tegenstellingen hebben geleid tot een fundamentele transformatie van energie van lokale balans naar grootschalige allocatie, en hebben de schone en koolstofarme transformatie effectief bevorderd.

Eind 2020 had China in totaal 35 UHV-projecten voltooid, waaronder "14 UHV-lijnen, 16 UHV-lijnen" en "2 UHV-lijnen, 3 UHV-lijnen" in aanbouw. De totale lengte van de UHV-lijnen in gebruik en in aanbouw bedraagt 48.000 kilometer.

Nu het UHV-werk succesvol is gebleken, zeggen mensen dat ik de 'vader van UHV' ben. Ik denk dat het 'het verlies van UHV' zou moeten zijn, de winnaar of de verliezer. Door de jaren heen heb ik veel littekens overgehouden aan mijn vasthoudendheid aan UHV. Wie kan mij dat vertellen?', zei Liu Zhenya, voormalig voorzitter van de State Grid Corporation of China en voorzitter van de Global Energy Internet Development and Cooperation Organization, geëmotioneerd.

In de toekomst zal de bouw van een wereldwijd energie-internet met UHV als ruggengraatnetwerk de ontwikkeling van wereldwijde bases voor schone energie bevorderen, de onderlinge verbinding van elektriciteitsnetten op verschillende continenten en in verschillende landen bevorderen, de geïntegreerde ontwikkeling van de "drie netwerken" (energienetwerk, transportnetwerk en informatienetwerk) bevorderen en oplossingen bieden voor beperkte hulpbronnen en milieuproblemen. Om wereldwijde uitdagingen zoals vervuiling, klimaatverandering, armoede en ziekte het hoofd te bieden, zullen we nieuwe wegen openen en nieuwe bijdragen leveren aan de duurzame ontwikkeling van de menselijke samenleving.

Eind 2004 woonden Liu Zhenya, die twee maanden aan het hoofd van State Grid Corporation of China had gestaan, en de belangrijkste leiders van de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming destijds de vergadering bij ter afsluiting van het Driekloven-Guangdong DC-transmissieproject. In de snel rijdende minibus maakte Liu Zhenya zich grote zorgen over het huidige stroomtekort in China. De binnenlandse stroomvoorziening heeft "de economische ontwikkeling ernstig belemmerd".

Grootschalig, langeafstandstransport van steenkool is altijd de belangrijkste manier geweest om energiebronnen in China te verdelen. Meer dan 701 TP3T van de nieuwe spoortransportcapaciteit wordt gebruikt voor steenkooltransport. Aan het begin van deze eeuw had mijn land om de 30 kilometer een elektriciteitscentrale langs de Yangtze-rivier. De jaarlijkse zwaveldioxide-uitstoot in de Yangtze-rivierdelta bedroeg 45 ton per vierkante kilometer, wat 20 keer het nationale gemiddelde is. Dit is onlosmakelijk verbonden met de omgekeerde verdeling van China's hulpbronnen. 761 TP3T van China's steenkool, 801 TP3T van de windenergie en 901 TP3T van de zonne-energie zijn verdeeld over het westen en noorden, 801 TP3T van de waterkracht is verdeeld over het zuidwesten en meer dan 701 TP3T van het elektriciteitsverbruik is geconcentreerd in de oostelijke en centrale regio's. Energierijke gebieden liggen ver weg van de oostelijke en centrale regio's. Het vraagcentrum ligt ongeveer 1.000 tot 4.000 kilometer verderop.

Op de vragen over oplossingen van de belangrijkste leiders van de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie kwam Liu Zhenya, die zichzelf de "leider van de elektriciensklasse" noemt, met een "slim idee": de bouw van een "elektrische snelweg" - een elektriciteitsnet met ultrahoge spanning - om het langetermijnprobleem van de Chinese energieontwikkeling, die wordt beperkt door de capaciteit voor kolentransport, volledig aan te pakken.

UHV staat voor 1000 kV AC en ±800 kV DC transmissietechnologie. Het biedt vele voordelen, zoals een lange transmissieafstand, grote capaciteit, hoge efficiëntie, laag verlies, lage kosten per eenheid en ruimtebesparing, en kan effectief de problemen met energievoorziening oplossen. Veiligheid, het bestaande elektriciteitsnet is onveilig, de ecologische omgeving is onveilig en andere problemen komen ook voor.

Hoe kunnen we op een fundamentele manier de tegenstellingen oplossen tussen beperkte fossiele energiebronnen en de snelgroeiende vraag, het beperkte transport van steenkool en elektriciteit en de onvoldoende mogelijkheden om energiebronnen toe te wijzen, en de moeilijkheden bij de ontwikkeling en consumptie van schone energie?

Liu Zhenya beschreef de ontwikkeling van het UHV-idee als volgt: "Vóór 2000 werkte ik in Shandong. In die tijd werden overal waar een stroomtekort was, elektriciteitscentrales gebouwd. Ze besteedden geen aandacht aan het elektriciteitsnet en hielden zich zelden bezig met de vraag of er kolen waren of de transportcapaciteit voldoende was. Later, in 2000, toen ik naar Beijing kwam en de energiebronnen en de vraag naar en het aanbod van elektriciteit in mijn land vanuit een hoger niveau bekeek, realiseerde ik me dat het lokaal gebalanceerde model voor elektriciteitsontwikkeling de hoofdoorzaak was van het langdurige gebrek aan kolen- en elektriciteitstransport in mijn land en de periodieke en seizoensgebonden stroomtekorten. Om dit probleem fundamenteel op te lossen, moeten we een elektriciteitsnet ontwikkelen met een grotere transmissiecapaciteit, een grotere transmissieafstand en een hoger spanningsniveau, de 'transportcapaciteit' van het elektriciteitsnet verbeteren en op een dag in staat zijn om elektriciteit landelijk te distribueren."

Liu Zhenya, die net aan het roer stond van de Chinese staatsgridmaatschappij, stelde de ontwikkeling van ultrahoogspanning voor toen hij de eerste partijvergadering voorzat. Na de vergadering diende de Chinese staatsgridmaatschappij een document in bij het land over de ontwikkeling van ultrahoogspanning. Het begin van de ontwikkeling van ultrahoogspanning in China is officieel ingeluid.

Als we nog verder teruggaan, komt Liu Zhenya's zelfvertrouwen voort uit het feit dat hij in zijn proefschrift al aandacht besteedde aan de behoefte van China aan hogere spanningsniveaus.

Het "slimme idee" van UHV-transmissie, dat al jaren in Liu Zhenya's hoofd sudderde, maakte indruk op iedereen. Tijdens de bijeenkomst over de acceptatie van het Driekloven-Guangdong DC-transmissieproject die dag, werd gezegd dat UHV-transmissie "een goed idee en een goede methode is om energieproblemen op te lossen" en "onderzocht en overwogen moet worden in de energieplanning".

Na het Lentefestival in 2005 lanceerde de Chinese Staatsnetbeheerder een haalbaarheidsstudie. Op 16 februari publiceerde de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming een document (National Development and Reform Office Energy [2005] nr. 282) waarin werd voorgesteld om "voorlopig onderzoek te starten naar de UHV-transmissietechnologieën van mijn land met een miljoen volt wisselstroom en plusminus 800.000 volt gelijkstroom". Op 21 maart werd de vergadering voorgezeten door de leiders van de Staatsraad en bracht Liu Zhenya verslag uit. In de notulen van deze vergadering (Guoyue [2005] nr. 21) werd duidelijk overeengekomen om UHV-elektriciteitsnetten te ontwikkelen en UHV op te nemen in het nationale plan voor grote apparatuur.

Na jarenlange planning heeft de bouw van UHV-systemen de "versnellingsknop" ingedrukt. Maar kort nadat de ontwikkeling van UHV door de leiding van de Staatsraad was goedgekeurd, klonk er ook een tegengeluid.

In mei 2005 werd een rapport getiteld "Problemen en suggesties met betrekking tot de ontwikkeling van UHV-elektriciteitsnetten" ingediend bij de Staatsraad. Hierin werd de vraag gesteld of het noodzakelijk en veilig is om een elektriciteitsnet van 1000 kilovolt aan te leggen bovenop het bestaande elektriciteitsnet van 500 kilovolt.

Drie dagen later verzocht de Staatsraad de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming om deskundigengesprekken te organiseren. Een langdurig UHV-"debat" begon.

Van 21 tot en met 23 juni 2005 organiseerde de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming een seminar over UHV-transmissietechnologie in Beidaihe. De demonstratiematerialen die op de locatie waren geplaatst, waren een halve meter dik. "Meer dan 200 mensen waren aanwezig, waaronder zowel elektriciens als experts op het gebied van elektrische apparatuur."

De vragen van de deskundigen richten zich vooral op vier aspecten: vergelijking van kolen- en elektriciteitstransmissie, UHV-economie, veiligheid en elektromagnetische impact op het milieu.

In feite wordt de transmissieafstand van 1000 kV UHV AC vergeleken met 500 kV ultra-hoogspannings-AC twee- tot driemaal zo groot, neemt de transmissiecapaciteit vier- tot vijfmaal zo groot toe, bedraagt het transmissieverlies slechts 1/3, is de corridorbreedte slechts 1/3 en bedragen de eenheidskosten slechts 70%.

Vergeleken met ±500 kV UHV DC-transmissie is de transmissieafstand van ±800 kV en ±1100 kV UHV DC respectievelijk met 2-3 keer en 5-6 keer toegenomen en is de transmissiecapaciteit met 2-3 keer en 4-5 keer toegenomen, het transmissieverlies is minder dan 1/2, 1/4, de eenheidscapaciteitscorridorbreedte is slechts 65%, 55% en de eenheidskosten zijn slechts 65%, 40%.

Vergeleken met het transport van steenkool wordt de energie van de grote steenkoolcentrales in het noorden van het westen via UHV naar de laadcentra in het oosten en het centrale deel getransporteerd. De prijs van het elektriciteitsnet ligt 0,06-0,13 yuan/kWh lager dan de lokale benchmark-netprijs voor steenkoolcentrales.

Bovendien voldoen de indicatoren voor de elektromagnetische omgeving van UHV-transmissieprojecten allemaal aan de nationale normen en is het ruisniveau aanzienlijk lager dan dat van 500 kV-transmissieprojecten.

Sinds de ingebruikname van het eerste UHV-project in mijn land in 2009 heeft mijn land 30 UHV AC- en DC-projecten gebouwd, waarmee de veiligheid van UHV volledig is geverifieerd. Dankzij de sterke ondersteuning van het UHV-elektriciteitsnet is het elektriciteitsnet van mijn land momenteel het enige ultragrote elektriciteitsnet ter wereld dat geen grootschalige stroomuitval heeft gekend.

Tijdens de vergadering waren de meeste mensen voorstander van de implementatie van UHV. Hoewel sommigen punten aanhaalden die verbetering of aandacht behoefden, waren ze het er over het algemeen mee eens. De State Grid Corporation of China riep op tot "de voorwaarden voor de bouw van testdemonstratieprojecten zijn al aanwezig en het wordt aanbevolen om de testdemonstratieprojecten zo snel mogelijk goed te keuren."

Eind september 2005 werd het haalbaarheidsrapport van het 1000 kV AC UHV-testdemonstratieproject in het zuidoosten van Shanxi-Nanyang-Jingmen met succes goedgekeurd door de overheid.

Na de Beidaihe-conferentie verliep de ontwikkeling van UHV niet soepel en kwamen sommige instellingen en personeelsleden opnieuw met andere meningen.

Op 31 oktober 2005 hield de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming haar tweede demonstratiebijeenkomst en nodigde speciaal de tegenstanders van UHV uit om hierbij aanwezig te zijn.

De bijeenkomst werd bijgewoond door oud-leiders, zoals voormalig minister van Elektriciteit Shi Dazhen en voormalig viceminister van Elektriciteit Lu Yanchang. De deelnemende deskundigen schreven schriftelijke adviezen en ondertekenden hun handtekening.

Na de twee bijeenkomsten concentreerden de bezwaren zich nog steeds op kwesties zoals de veiligheid, economie en betrouwbaarheid van UHV, met name de toepassing van AC UHV-technologie en de daaruit voortvloeiende AC-synchrone elektriciteitsnetten en de beveiliging van grote elektriciteitsnetten. De meningen lopen uiteen. Na het Lentefestival in 2006 stelden sommigen opnieuw voor om de ontwikkeling van UHV-technologie zorgvuldig te overwegen.

UHV werd ooit een gevoelig onderwerp en begon in de ‘vreemde cirkel’ te vallen van ‘petitie van experts – rapport van State Grid Corporation of China – overheidsdemonstratie – opnieuw petitie van experts – opnieuw rapport van State Grid Corporation of China – opnieuw overheidsdemonstratie’.

Later herinnerde Zhang Guobao, voormalig adjunct-directeur van de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming en voormalig directeur van de Nationale Energieadministratie, zich in het boek "Een Blauwe Draad": "Door te veel conflicten liep de bouw van de UHV vertraging op." "Praat niet over Liu Zhenya, mensen zoals wij. Mensen voelen zich fysiek en mentaal uitgeput. Eigenlijk is het niet erg om te ruziën, maar er is een probleem met alleen maar ruziën zonder een beslissing te nemen."

Op 27 november 2006 hield de State Grid Corporation of China een internationaal seminar over UHV-transmissietechnologie. Tijdens de bijeenkomst was Koval, destijds secretaris-generaal van de International Conference on Large Power Grids, van mening dat er geen technisch haalbaarheidsprobleem bestond bij de ontwikkeling van UHV. Destijds waren de meningen relatief unaniem over de vraag of UHV-technologie ontwikkeld moest worden.

Maar aangezien het eerste UHV-project al meer dan vijf jaar veilig functioneert en er veel latere UHV-projecten veilig zijn afgerond en uitgevoerd, blijven sommigen hier toch hun twijfels over hebben.

Daartoe organiseerde het Nationaal Comité van de Chinese Politieke Consultatieve Conferentie van het Volk in maart 2014 een speciale enquête. Op 15 mei hield het Nationaal Comité van de Chinese Politieke Consultatieve Conferentie een tweewekelijks consultatiesymposium om belangrijke kwesties met betrekking tot de ontwikkeling van UHV te bestuderen. Tijdens de bijeenkomst stelde de State Grid Corporation of China een uitgebreid en systematisch rapport op over belangrijke kwesties, zoals de noodzaak om UHV-technologie te ontwikkelen, de noodzaak om een synchroon elektriciteitsnet voor "Drie China" te bouwen en de noodzaak om UHV-elektriciteitsnetten te coördineren met de ontwikkeling van wissel- en gelijkstroom. Deze bijeenkomst bevorderde de ontwikkeling van UHV aanzienlijk, maar de oorspronkelijke tegenstanders bleven volharden in hun verzet.

Hoe dan ook, het Nationaal Comité van de Chinese Politieke Consultatieve Conferentie van het Volk, de Beidaihe-conferentie, de bijeenkomst van de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming en de Internationale Conferentie over de UHV zijn allemaal onvermijdelijke ideologische debatten in de geschiedenis van de ontwikkeling van de UHV in China.

Het dilemma van de "ideologische bevrijding". In het ontwikkelingsproces van UHV is het grootste probleem allereerst ideologische kwesties.

De Chinese energiesector is al decennialang gewend om in de voetsporen te treden van ontwikkelde landen in Europa en de Verenigde Staten. Sommige mensen hebben een vaste mindset en geloven dat buitenlanders het niet kunnen, en Chinezen ook niet.

Maar het lijkt erop dat, hoe hoog de UHV-spanning zich ook ontwikkelt, degenen die doen alsof ze slapen, er nooit wakker van zullen worden. Daarom zullen er in verschillende stadia van de UHV-ontwikkeling altijd verschillende stemmen opduiken. In het begin suggereerden sommigen dat ons land geen UHV nodig heeft en dat de bestaande spanningsniveaus aan de eisen kunnen voldoen; later werd er ook op gewezen dat de kerntechnologie van UHV niet door de Chinezen kan worden ontwikkeld en dat de belangrijkste apparatuur niet kan worden geproduceerd; tijdens de bouwfase van het project werd erop gewezen dat het probleem van de elektromagnetische omgeving niet kan worden opgelost; na de ingebruikname werd erop gewezen dat de apparatuur onbetrouwbaar was en het elektriciteitsnet onveilig en oneconomisch. Nadat veel projecten jarenlang veilig en stabiel hadden gedraaid, werd er ook op gewezen dat UHV AC niet nodig was en alleen UHV DC. De discussies escaleerden. Zoals Shi Dazhen, de voormalige minister van Elektriciteit, zei: "Als we vasthouden aan oude opvattingen, zal niemand zich ontwikkelen. Ik hoop alleen dat sommige mensen eerder wakker worden."

Twee dagen voor Nieuwjaar 2006 werd de UHV-transmissietechnologie officieel opgenomen in het "Nationaal Plan voor de Ontwikkeling van Wetenschap en Technologie op de Middellange en Lange Termijn (2006-2020)". Sommigen wezen er echter nog steeds op dat de planningsschets geen melding maakte van het spanningsniveau en niet duidelijk aangaf dat het om ultrahoogspanning ging.

Zhang Guobao herinnerde zich hierover: "Sommige mensen zeiden dat de 'Schets' niet vermeldde wat het spanningsniveau was en ook niet wees op ultrahoge spanning. Later heb ik het doorgenomen en het stond er duidelijk in geschreven. DC is ±800 kilovolt en AC is 1000 kilovolt. Ik denk dat de ontwikkeling van ultrahoge spanning nog steeds de consensus is onder de meeste wetenschappers en technici."

Om actief te kunnen reageren, heeft de State Grid Corporation of China meerdere malen gerapporteerd aan de Staatsraad en meerdere rapportages opgesteld, waarin wordt uitgelegd dat er geen onvermijdelijk verband bestaat tussen het spanningsniveau en de omvang van het elektriciteitsnet en de veiligheid. De sleutel tot het waarborgen van de veiligheid van het elektriciteitsnet is de ontwikkeling, toepasbaarheid en het operationele managementniveau van de structuur en technische middelen van het elektriciteitsnet.

Om de ontwikkeling van UHV volledig te begrijpen, heeft de State Grid Corporation of China experts ingezet om veldinspecties uit te voeren in Japan, Rusland en andere landen. In 2005, tijdens zijn inspectie in Japan, stopte Liu Zhenya zelfs en beklom de berg om naar het geluid van UHV-lijnen te luisteren. In die tijd bouwde Japan UHV-transmissielijnen, maar deze werden altijd bedreven op een verlaagde spanning van 500 kV. Drie eenfasetransformatoren voor testen op het UHV-teststation, geproduceerd door Hitachi, Toshiba en Mitsubishi, werden altijd van stroom voorzien voor proefbedrijf. Tijdens een inspectie in Rusland zag ik dat de UHV-schakelaars die in de voormalige Sovjet-Unie waren ontwikkeld, maar liefst 12 breuken hadden (de UHV-schakelaars in China hebben over het algemeen 2 breuken), die omvangrijk en ruw waren. Dit werd ook beperkt door de technologie en materialen van die tijd.

Uit inspectie blijkt dat de ontwikkeling van UHV-systemen in het buitenland zich nog in de onderzoeksfase bevindt, of dat er vanwege technische of economische redenen nog geen sprake is van commerciële exploitatie.

"In die tijd zag ik dat de UHV-projecten van Japan en Rusland allebei mislukt waren. Ik stond onder grote druk. Maar in het belang van de nationale ontwikkeling, hoe groot het risico ook was, moesten we van de UHV-projecten een succes maken." Vele jaren later gebruikte Liu Zhenya de twee woorden "angst". Er is maar één woord om deze reis te beschrijven.

Hoewel het proces van ideologische emancipatie moeizaam is, is het zonder emancipatie onmogelijk om de innovatieve ontwikkeling van UHV te bevorderen. De beste manier om controverse te bezweren is uiteraard om deze met feiten te bewijzen. Zoals Shi Dazhen, voormalig minister van Elektriciteit, in 2015 zei, is het binnenlandse debat over UHV nog niet ten einde, maar de feitelijke resultaten van het afgelopen decennium hebben bewezen dat UHV, ondanks de verschillende meningen, een weg is die moet worden ingeslagen.

Nog niet af! Lees eerst de tweede helft. Bedankt!