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

UHV is in China een ‘start from scratch’ en verovert daarmee de ‘Mount Everest’ van de elektriciteit.

Sinds 2004 heeft State Grid Corporation of China tientallen wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en universiteiten, meer dan 200 apparatuurvervaardigende bedrijven, meer dan 500 bouweenheden en honderdduizenden mensen samengebracht om deel te nemen aan UHV-basisonderzoek, technologisch onderzoek en ontwikkeling, apparatuurontwikkeling, systeemontwerp. In het werk van testverificatie, technische constructie en inbedrijfstelling en bediening zijn 310 sleuteltechnologieën overwonnen en zijn problemen van wereldklasse opgelost, zoals overspanning en isolatiecoördinatie, elektromagnetische omgevingscontrole en veiligheidscontrole van UHV AC en DC hybride elektriciteitsnetten.

Om te bepalen of het elektriciteitsnet veilig is, gebruiken landen wereldwijd simulatieberekeningen als basis voor evaluatie. Het China Electric Power Research Institute heeft 's werelds meest geavanceerde simulatieplatform voor elektriciteitssystemen gebouwd, dat simulaties uitvoert op ultragrote hybride wisselstroom- en gelijkstroomsystemen met ultrahoge spanning, waaronder elektriciteitsnetten van 220 kV tot 1000 kV, 2258 generatoren, 35932 lijnen en 11547 knooppunten. Panoramische simulatieberekeningen simuleerden meer dan 100.000 storingscondities en bedrijfsmodi, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid van het UHV-elektriciteitsnet volledig is geverifieerd.

In 2010, toen de controverse rond het elektriciteitsnet "Sanhua" een kookpunt bereikte, riep het Expert Advisory Committee van de National Energy Commission speciaal experts en academici bijeen om onderzoek te doen aan het China Electric Power Research Institute. Door middel van simulatieberekeningen en vergelijking van meerdere opties is het China Electric Power Research Institute van mening dat het synchrone elektriciteitsnet "Drie China" geen keuze is tussen goed en slecht, maar een onvermijdelijke keuze voor de ontwikkeling van het elektriciteitsnet.

De lokalisatie van UHV-apparatuur vereist geavanceerde testomstandigheden. China beschikt momenteel over een UHV-test- en onderzoekssysteem met het hoogste spanningsniveau, de meest geavanceerde technologie en de meest complete functies ter wereld. Het land heeft ook op onafhankelijke innovatie vertrouwd om met succes de enkele transformator, DC-omvormer en DC-omvormer met het hoogste spanningsniveau en de grootste capaciteit ter wereld te ontwikkelen. Convertertransformatoren, schakelapparatuur met de hoogste schakelcapaciteit en meer dan 100 artikelen in 21 categorieën, waaronder de eerste set UHV-apparatuur, zijn in China geproduceerd.

"Je weet pas hoe groot het innovatiepotentieel is als je gedwongen wordt een doodlopende weg in te slaan." Zoveel belangrijke UHV-apparatuur is er ontwikkeld. De thyristor is de "CPU" van de UHV DC-transmissie, die de transmissiecapaciteit van de UHV DC bepaalt. Destijds waren er twee opties: 5-inch en 6-inch. De meeste meningen zijn van mening dat "de 5-inch thyristortechnologie volwassen is en in eigen land kan worden geproduceerd, maar dat de 6-inch thyristor nog niet in binnen- of buitenland is geproduceerd en gebruikt, en dat het erg moeilijk is om te vertrouwen op onafhankelijk binnenlands onderzoek en ontwikkeling." "Destijds stond ik erop de 6-inch-oplossing te gebruiken, en er waren enkele interne problemen binnen de State Grid Corporation of China. Kameraden zijn eigenlijk bang voor moeilijkheden en maken zich zorgen dat ze niet zullen slagen. Maar hoe kan er zo'n eenvoudige en gemakkelijke manier zijn om internationaal leiderschap te bereiken?", zei Liu Zhenya toen hij terugblikte op deze ervaring.

Nu we er zo over nadenken, was de 6-inch oplossing de juiste keuze. De 6-inch thyristor verhoogt de stroomcapaciteit van 3000 ampère van de 5-inch thyristor tot meer dan 6000 ampère. De Xinjiang Zhundong-Wannan ±1100 kV UHV DC-lijn is 3324 kilometer lang en heeft een transmissiecapaciteit van 12 miljoen kilowatt. In de toekomst zal de ±1100 kV UHV DC-transmissieafstand 6000 kilometer bedragen en de transmissiecapaciteit 15 miljoen kilowatt bedragen.

Juist dankzij de innovatieve geest heeft China 's werelds eerste UHV-technische standaardsysteem ontwikkeld met volledig onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten. Dit systeem vormt een complete set technische normen en specificaties voor UHV AC- en DC-projecten, van ontwerp tot productie, constructie, inbedrijfstelling, bediening en onderhoud. De Chinese UHV AC-spanning is een internationale standaard geworden.

Het succes van UHV heeft geleid tot een grondige modernisering van de elektrische apparatuurindustrie in mijn land en heeft ervoor gezorgd dat de UHV-sector in mijn land volledig wereldwijd actief kon worden. In 2014 en 2015 won de State Grid Corporation of China de aanbesteding voor de eerste en tweede fase van het UHV DC-transmissieproject van de waterkrachtcentrale Belo Monte in Brazilië. Beide projecten zijn inmiddels afgerond en functioneren veilig en stabiel.

In 2008 publiceerde Reuters een artikel waarin stond dat China van plan was om tegen 2020 een ultrahoogspanningsnet aan te leggen. Dit plan "verrast westerse landen die traag waren met het upgraden van hun oude elektriciteitsnetten."

Tikhateev, directeur van het Russische Federale Instituut voor Elektrotechnisch Onderzoek en academicus van de Russische Academie van Wetenschappen, huilde twee keer na het zien van de resultaten van China's UHV-onderzoek. Hoewel UHV al eerder in de voormalige Sovjet-Unie van start ging, bereikte China uiteindelijk de top van de wereldenergietechnologie, en het was onvermijdelijk dat hij teleurgesteld en berouwvol was.

Smog "katalysator". In 2011 kwam de UHV-bouw echt in een stroomversnelling terecht en was onlosmakelijk verbonden met de plotselinge smog.

Destijds publiceerde de staat een rapport waaruit bleek dat de geïnstalleerde capaciteit en de opwekking van windenergie in de "Drie Noordelijke" regio's in Noordoost-China, Noord-China en Noordwest-China goed waren voor meer dan 851 TP3T van het totale vermogen van het land, maar dat de situatie met betrekking tot de windenergiebeperking relatief ernstig was. In 2011 bedroeg de beperking van windenergie in de "Drie Noordelijke" regio's 12,3 miljard kilowattuur, wat neerkomt op een verlies van ongeveer 6,6 miljard yuan aan elektriciteitsrekeningen.

Aan de ene kant is er plotseling smog, en aan de andere kant is er een ernstige verspilling van schone energie. Rond 2011 was de goedkeuring van nieuwe UHV-lijnen echter nog onbekend.

Het was in deze periode dat sommigen voorstelden dat alleen UHV DC ontwikkeld hoefde te worden en UHV AC niet, en zij verzetten zich tegen de bouw van UHV AC “Sanhua Synchronous Grid”.

"AC en DC hebben slechts verschillende functies, net als mannen en vrouwen, maar dan met verschillende geslachten. Er is geen onderscheid tussen voor- en nadelen", benadrukte Liu Zhenya. Sterker nog, of het nu gaat om binnenlands of internationaal, het AC-elektriciteitsnet is de belangrijkste schakel. UHV DC is als een gigantisch schip van 10.000 ton, en UHV AC-elektriciteitsnet is als een diepwaterhaven. Om een gigantisch schip van 10.000 ton te ontwikkelen, moet een diepwaterhaven worden gebouwd. Als alleen UHV DC wordt ontwikkeld en geen AC, ontstaat er een structuur van "sterke directe en zwakke AC". AC-storingen kunnen gemakkelijk leiden tot commutatiestoringen in het DC-systeem, of zelfs tot meerdere DC-storingen tegelijk, wat leidt tot grootschalige stroomuitval.

In september 2013 stelde het "Actieplan ter voorkoming en bestrijding van luchtvervuiling" van de Staatsraad voor om te streven naar een negatieve groei van het totale kolenverbruik in de regio's Beijing-Tianjin-Hebei, de Yangtze-delta, de Parelrivierdelta en andere regio's, en om het aandeel van externe elektriciteitstransmissie geleidelijk te verhogen. Op 12 februari 2014 werd in de uitvoerende vergadering van de Staatsraad, die de versterking van de smogbestrijding bestudeerde en implementeerde, duidelijk "de implementatie van projecten voor interregionale elektriciteitstransmissie" vastgelegd.

Op 18 april werd tijdens de eerste vergadering van de nieuwe Nationale Energiecommissie duidelijk de ontwikkeling van technologie voor elektriciteitstransmissie over lange afstand en met een grote capaciteit voorgesteld, evenals de aanleg van een aantal ultrahoogspanningskanalen. In mei stelde het land voor om de aanleg van twaalf belangrijke transmissiekanalen te versnellen in het kader van het actieplan ter voorkoming en bestrijding van luchtverontreiniging. De Chinese staatsgridcorporatie was verantwoordelijk voor de aanleg van elf transmissieprojecten, waaronder acht UHV-projecten, die alle op 25 december 2017 in gebruik werden genomen.

In 2018 verscheen nieuwe infrastructuur voor het eerst op de Centrale Economische Werkconferentie, en UHV laat mogelijk op zich wachten tot het voorjaar. Op 3 september stelde de Nationale Energieadministratie een UHV-goedkeuringsplan op: 12 UHV-projecten met een totale transmissiecapaciteit van 57 miljoen kilowatt.

Het is te voorzien dat het UHV-elektriciteitsnet, dat “verbonden is met de ontwikkeling en het gebruik van schone energie in het westen en de beheersing van smog in het oosten en het centrale deel”, zeker steeds meer aandacht zal krijgen.

UHV, hogesnelheidstreinen en 5G zijn respectievelijk voorbeelden van belangrijke technologische innovaties in de drie basisindustrieën van mijn land: energie, transport en informatie en communicatie. Aan het begin van deze eeuw gingen China's hogesnelheidstreinen en UHV vrijwel gelijktijdig van start. In 2004 introduceerde het land het plan voor hogesnelheidstreinen met vier verticale en vier horizontale lijnen, en later het plan voor acht verticale en acht horizontale lijnen. De ontwikkeling van 5G is in volle gang.

Vergeleken met hogesnelheidstreinen en 5G is er echter nog steeds een aanzienlijke kloof in de dekking van het UHV-elektriciteitsnet in het hele land. Na meer dan tien jaar ontwikkeling hangt het "zwaard van Damocles" van de "sterke en zwakke verbindingen" van het UHV-elektriciteitsnet boven ons hoofd.

Liu Zhenya is van mening dat de benuttingsgraad van sommige UHV DC-projecten laag is, hetzij omdat de bouw van de stroomvoorziening aan de verzendende kant niet is bijgehouden en er niet zoveel stroom is om te verzenden, hetzij omdat de bouw van UHV AC-projecten aan de ontvangende kant niet is bijgehouden en het elektriciteitsnet onvoldoende capaciteit heeft om deze te verwerken. Zoveel stroom resulteert uiteindelijk in onbenutte en verspilde UHV DC-transmissiecapaciteit. Als het AC-elektriciteitsnet niet wordt ontwikkeld, zal ook de DC-transmissiecapaciteit beperkt zijn.

Van 2009 tot nu vertrouwen de twee grootste elektriciteitsnetten in Noord- en Centraal-China nog steeds op slechts één UHV AC-lijn om de zwakke onderlinge verbinding in stand te houden, als een "olifant die op een koord loopt". Uit pure wanhoop bouwde de State Grid Corporation of China op grote schaal pompcentrales en condensatoren om de actieve en reactieve vermogensregeling van het elektriciteitsnet te verbeteren. Dit kan ook worden beschouwd als een "zelfredding" om de veiligheid te garanderen.

Het is moeilijk om UHV te ontwikkelen. Wat is het probleem? Is het een technisch probleem? Zhang Guobao herinnerde zich in het boek: "De Chinese staatsgridcorporatie staat erop ultrahoogspanningslijnen aan te leggen en wil de elektriciteitsnetten van 'Drie China' (Oost-China, Centraal-China en Noord-China) met elkaar verbinden. Sommige mensen zijn tegen de drie Chinese elektriciteitsnetten. Het zou een technisch geschil moeten zijn." "Het zou niet-technische factoren moeten omvatten."

Is het een institutioneel probleem? Sinds de oprichting van de Volksrepubliek China is het Ministerie van Spoorwegen een van de meest stabiele ministeries geweest, terwijl elektriciteit de sector is geweest met de meeste wisselingen in managementinstanties. Het heeft veel veranderingen ondergaan, waaronder het Ministerie van Brandstofindustrie, het Ministerie van Waterbeheer en Elektriciteitsvoorziening, het Ministerie van Energie, het Ministerie van Elektriciteitsvoorziening, de Commissie voor Elektriciteitsregulering en het Energiebureau. Eind 1996 werd het Staatselektriciteitsbedrijf opgericht. Na de opheffing in 2002 werden twee elektriciteitsnetbedrijven, vijf groepen voor energieopwekking en een aantal aanverwante energiebedrijven opgericht, zoals planning en ontwerp, apparatuurproductie en technische constructie. Er zijn veel bergen op de top, en het is onvermijdelijk dat er een deur naar buiten zal zijn.

UHV wordt al jaren bediscussieerd. Naarmate technische problemen één voor één worden opgelost, zullen bezwaren uiteindelijk worden toegeschreven aan hervormingen. Dit is een unieke "vreemde cirkel" in de Chinese energiesector in de afgelopen 20 jaar. Sommigen geloven zelfs dat de Chinese staatsgridmaatschappij haar monopolie op het elektriciteitsnet heeft versterkt door UHV te ontwikkelen, en dat de ontwikkeling van UHV AC en synchrone elektriciteitsnetten het "bewijs" is van de versterking van haar monopolie.

Sterker nog, het versterken van de synchrone onderlinge verbinding van elektriciteitsnetten is een effectief middel om de veiligheid van grote elektriciteitsnetten te waarborgen. Op 30 en 31 juli 2012 had India te maken met aanhoudende grootschalige stroomuitval, die meer dan 600 miljoen mensen trof. Uit de analyse van het ongeval bleek dat het Indiase elektriciteitsnet op dat moment voornamelijk 400 kV was en nog geen nationaal gesynchroniseerd netwerk had gevormd. De verbinding tussen de vijf grote regionale elektriciteitsnetten was zwak en de stroomvoorziening en de noodhulp waren ernstig onvoldoende.

Na het ongeluk versterkte India de nationale onderlinge verbindingen en het gecentraliseerde beheer van het elektriciteitsnet. In 2013 bouwde het land een nationaal synchrone wisselstroomnet van 765 kV, wat de stroomvoorziening aanzienlijk verbeterde. Sindsdien heeft zich geen grootschalige stroomuitval meer voorgedaan.

Vergeleken met het Sanhua-net van mijn land is het bereik van het Indiase elektriciteitsnet 1,2 keer zo groot als dat van het Sanhua-net, en het aantal en de dichtheid van de stroomleveranciers zijn respectievelijk 1,7 en 1,3 keer zo groot. India heeft acht jaar geleden een landelijk communicatienetwerk gerealiseerd, maar de aanleg van het Sanhua-net van mijn land is nog steeds onderwerp van herhaaldelijke geschillen.

In september 2018 namen experts van China Southern Power Grid Corporation het voortouw in het opstellen van een rapport met de titel "Consultation Opinions on my country's Future Power Grid Layout Research (2020)". Een insider analyseerde: "Het rapport stelt dat 'UHV AC over het algemeen niet wordt gebruikt als energietransmissieproject' en dat het niet wordt aanbevolen om een synchroon UHV AC-elektriciteitsnet te bouwen. Waarom wordt geconcludeerd dat UHV AC noch geschikt is voor energietransmissie noch voor netwerkvorming?" De reden hiervoor is nogal intrigerend."

Om institutionele redenen lijkt technologie haar eigen concurrentie te hebben. Laten we eens kijken naar een aantal gegevens: China Southern Power Grid Corporation heeft achtereenvolgens vier ±800 kV UHV DC-lijnen gebouwd, waarvan er drie 5-inch thyristors gebruiken, met een transmissiecapaciteit van 5 miljoen kilowatt. De eerste ±800 kV UHV DC-transmissiecapaciteit van de State Grid Corporation of China was 6,4 miljoen kilowatt, de tweede 7,2 miljoen kilowatt, en werd later verhoogd tot 8 miljoen kilowatt en vervolgens tot 10 miljoen kilowatt. Ook dit is ±800 kV UHV DC, maar de transmissiecapaciteit is verdubbeld.

Waar zullen de UHV-wegen in de toekomst liggen? Welke historische missie zal het nieuwe tijdperk aan UHV toevertrouwen? Deze vragen verdienen ons rationele denken. De trend naar koolstofneutraliteit is toeval of lotsbestemming.

Op 22 september 2020 kondigde mijn land zijn doelstellingen voor CO2-piek en CO2-neutraliteit aan tijdens het algemene debat van de 75e Algemene Vergadering van de Verenigde Naties, wat al snel leidde tot verhitte discussies over de hele wereld. Op dezelfde dag hield de Global Energy Internet Development Cooperation Organization een internationaal forum over het aanpakken van de klimaat- en milieucrisis en publiceerde officieel twee resultaten: "Cracking the Crisis" en "The Road to Sustainable Development". Een half jaar later, op 18 maart 2021, publiceerde de coöperatieve organisatie onderzoeksresultaten zoals China's CO2-piek vóór 2030, CO2-neutraliteit vóór 2060, China's energie- en elektriciteitsontwikkelingsplan in 2030 en de vooruitzichten voor 2060, met voorstellen voor China's CO2-piek. Een routekaart voor CO2-piek en CO2-neutraliteit.

Het succes van de ontwikkeling van UHV in China heeft de weg vrijgemaakt voor de bouw van een wereldwijd energie-internet. Het Global Energy Internet is een platform dat UHV als ruggengraat gebruikt om wereldwijd energie te verdelen en de implementatie van "twee substituties" te bevorderen (schone substitutie voor energieontwikkeling en vervanging van elektrische energie voor energieverbruik). Het is een nieuw type elektriciteit met nieuwe energie als hoofdbestanddeel. Dit systeem vormt uiteindelijk een modern energiesysteem dat schoon, op elektriciteit gericht, groen, koolstofarm, kosteneffectief en efficiënt is.

Secretaris-generaal Guterres van de Verenigde Naties zei ooit dat China's UHV-technologie van cruciaal belang is voor de ontwikkeling van hernieuwbare energie en dat het wereldwijde energie-internet de kern vormt van het bereiken van duurzame menselijke ontwikkeling en de sleutel is tot inclusieve groei op wereldschaal.

Steven Chu, winnaar van de Nobelprijs voor Natuurkunde en voormalig minister van het Amerikaanse ministerie van Energie, is van mening dat ook UHV AC- en DC-transmissie een rol speelt op gebieden waarop China de leiderspositie van de VS op het gebied van innovatie uitdaagt en zich snel ontwikkelt.

"Kan de wereld zonder breedbandtechnologie een 'global village' worden?" Liu Zhenya zei ooit: "De kern van duurzame ontwikkeling is schone ontwikkeling. Om schone ontwikkeling te bereiken, moeten we op grote schaal schone energie ontwikkelen, en schone energie kan niet worden omgezet in elektriciteitstransmissie. Open UHV. Zonder UHV-technologie zou het wereldwijde energie-internet ondenkbaar zijn, maar nu is het daadwerkelijk haalbaar."

Met de ontwikkeling van de tijd is UHV niet alleen een nieuwe technologie voor energieoverdracht, maar ook een nieuw platform voor de toewijzing van hulpbronnen en een nieuwe weg naar koolstofarme ontwikkeling. Het draagt meerdere doelen, zoals energietransitie en duurzame energievoorziening, schone, koolstofarme en groene ontwikkeling, innovatiegedreven en nationale verjonging, duurzame ontwikkeling en het bouwen van een gemeenschap met een gedeelde toekomst voor de mensheid.

Terugkijkend op het verleden heeft UHV de revolutie in de elektriciteitssector in mijn land bevorderd en een grote verandering teweeggebracht in de ontwikkelingswijze van energie en elektriciteit. Gebaseerd op het heden is het ultrahoogspanningsnet van mijn land volledig aangelegd en bevordert het actief de transformatie van de energie en elektriciteit wereldwijd. Kijkend naar de toekomst, met het UHV-net als kern, het versnellen van de bouw van het energie-internet van mijn land en de wereldwijde energievoorziening, en het bevorderen van de geïntegreerde ontwikkeling van de "drie netwerken" (energie, transport en informatie), zullen we de doelen van CO2-piek en CO2-neutraliteit bereiken en de duurzaamheid van de menselijke samenleving bevorderen. Ontwikkeling speelt een grotere rol.