Revela com exclusividade o passado e o presente da ultra-alta tensão da China (segundo semestre)

Conquistando o “Monte Everest” da eletricidade, a UHV é um “começo do zero” na China.

Desde 2004, a State Grid Corporation of China organizou dezenas de instituições de pesquisa científica e universidades, mais de 200 empresas de fabricação de equipamentos, mais de 500 unidades de construção e centenas de milhares de pessoas para participar de pesquisas básicas de UHV, pesquisa e desenvolvimento de tecnologia, desenvolvimento de equipamentos, projeto de sistemas. No trabalho de verificação de testes, construção de engenharia, comissionamento e operação, 310 tecnologias-chave foram superadas e problemas de classe mundial, como coordenação de sobretensão e isolamento, controle de ambiente eletromagnético e controle de segurança de rede elétrica híbrida UHV CA e CC, foram resolvidos.

Para determinar se a rede elétrica é segura, países ao redor do mundo usam cálculos de simulação como base para avaliação. O China Electric Power Research Institute construiu a plataforma de simulação de sistema de energia mais avançada do mundo, que conduz simulações em sistemas de energia híbridos CA e CC de ultra-alta tensão ultra-grandes, incluindo redes elétricas de 220 kV a 1.000 kV, 2.258 geradores, 35.932 linhas e 11.547 nós. Cálculos de simulação panorâmica simularam mais de 100.000 condições de falha e modos de operação, verificando completamente a segurança e a confiabilidade da rede elétrica UHV.

Em 2010, quando a controvérsia da rede elétrica “Sanhua” estava em um ponto de ebulição, o Comitê Consultivo de Especialistas da Comissão Nacional de Energia organizou especialmente especialistas e acadêmicos para conduzir pesquisas no Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica da China. Por meio de cálculos de simulação e comparação de múltiplas opções, o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica da China acredita que a rede elétrica síncrona “Três Chinas” não é uma escolha entre o bem e o mal, mas uma escolha inevitável para o desenvolvimento da rede elétrica.

A localização de equipamentos UHV requer condições avançadas de teste. Atualmente, a China construiu um sistema de teste e pesquisa UHV com o mais alto nível de tensão, a mais avançada tecnologia e as funções mais completas do mundo. Ela também confiou na inovação independente para desenvolver com sucesso o transformador único, a válvula conversora CC e a válvula conversora CC com o mais alto nível de tensão e a maior capacidade do mundo. Transformadores conversores, aparelhagem com a mais forte capacidade de interrupção e mais de 100 itens em 21 categorias, incluindo o primeiro conjunto de equipamentos-chave UHV, foram produzidos internamente.

“Você não sabe o quão grande é o potencial de inovação até ser forçado a um beco sem saída.” Foi assim que muitos equipamentos-chave de UHV foram criados. O tiristor é a “CPU” da transmissão UHV DC, que determina a capacidade de transmissão de UHV DC. Naquela época, havia duas opções: 5 polegadas e 6 polegadas. A maioria das opiniões acredita que “a tecnologia do tiristor de 5 polegadas é madura e pode ser produzida domesticamente, mas o tiristor de 6 polegadas não foi produzido e usado em casa ou no exterior, e é muito difícil confiar em pesquisa e desenvolvimento independentes nacionais.” “Naquela época, insisti em usar a solução de 6 polegadas, e havia alguns problemas internos dentro da State Grid Corporation of China. Os camaradas estão realmente com medo de dificuldades e preocupados em não ter sucesso. Mas como pode haver uma maneira tão simples e fácil de alcançar a liderança internacional?” Liu Zhenya disse ao relembrar essa experiência.

Olhando para isso agora, a solução de 6 polegadas foi a escolha certa. O tiristor de 6 polegadas aumenta a capacidade de fluxo de corrente de 3000 amperes do tiristor de 5 polegadas para mais de 6000 amperes. A linha Xinjiang Zhundong-Wannan ±1100 kV UHV DC tem 3.324 quilômetros de comprimento e tem uma capacidade de transmissão de 12 milhões de quilowatts. No futuro, a distância de transmissão ±1100 kV UHV DC atingirá 6.000 quilômetros e a capacidade de transmissão atingirá 15 milhões de quilowatts.

É precisamente confiando no espírito de inovação que a China formulou o primeiro sistema de padrão técnico UHV do mundo com direitos de propriedade intelectual completamente independentes, formando um conjunto completo de padrões técnicos e especificações para projetos UHV CA e CC, do design à fabricação, construção, comissionamento, operação e manutenção. A tensão UHV CA da China se tornou um padrão internacional.

O sucesso da UHV levou a uma atualização abrangente da indústria de fabricação de equipamentos elétricos do meu país e permitiu que a UHV do meu país se tornasse totalmente "global". Em 2014 e 2015, a State Grid Corporation of China venceu a licitação para a primeira e segunda fases do projeto de transmissão UHV DC da Estação Hidrelétrica de Belo Monte no Brasil. Atualmente, ambos os projetos foram concluídos e estão operando com segurança e estabilidade.

Em 2008, a Reuters publicou um artigo dizendo que a China planejava construir uma rede elétrica de ultra-alta tensão até 2020. Este plano “surpreendeu os países ocidentais que têm sido lentos em atualizar suas antigas redes elétricas”.

Tikhateev, diretor do Instituto Federal Russo de Pesquisa Eletrotécnica e acadêmico da Academia Russa de Ciências, derramou lágrimas duas vezes após assistir aos resultados da UHV da China. Embora a UHV tenha começado antes na antiga União Soviética, a China eventualmente subiu ao pico da tecnologia de potência mundial, e era inevitável se sentir decepcionado e arrependido.

“Catalisador” de poluição atmosférica. Em 2011, a construção de UHV realmente entrou na “via rápida” e foi inseparável de uma névoa repentina.

Naquela época, o estado emitiu um relatório afirmando que a capacidade instalada conectada à rede eólica e a geração de energia nas regiões “Três Norte” do Nordeste da China, Norte da China e Noroeste da China representavam mais de 85% do total do país, mas a situação de restrição eólica era relativamente séria. Em 2011, a restrição eólica nas regiões “Três Norte” atingiu 12,3 bilhões de quilowatts-hora, correspondendo a uma perda de aproximadamente 6,6 bilhões de yuans em contas de eletricidade.

Por um lado, há uma poluição repentina e, por outro lado, há um desperdício sério de energia limpa. No entanto, por volta de 2011, a aprovação de novas linhas UHV ainda era desconhecida.

Foi durante esse período que algumas pessoas propuseram que apenas UHV DC precisava ser desenvolvido e UHV AC não precisava ser desenvolvido, e se opuseram à construção de UHV AC “Sanhua Synchronous Grid”.

“AC e DC têm apenas funções e funções diferentes, assim como homens e mulheres, mas com gêneros diferentes. Não há distinção entre vantagens e desvantagens.” Liu Zhenya enfatizou. Na verdade, seja nacional ou internacional, a rede elétrica AC é o corpo principal. UHV DC é como um navio gigante de 10.000 toneladas, e a rede elétrica UHV AC é como um porto de águas profundas. Para desenvolver um navio gigante de 10.000 toneladas, um porto de águas profundas deve ser construído. Se apenas UHV DC for desenvolvido e AC não for desenvolvido, uma estrutura “forte direta e fraca AC” é formada. É fácil para falhas de AC causarem falha de comutação do sistema DC, ou mesmo múltiplas falhas de DC ao mesmo tempo, levando a quedas de energia em larga escala.

Em setembro de 2013, o “Plano de Ação de Prevenção e Controle da Poluição do Ar” do Conselho de Estado propôs se esforçar para atingir um crescimento negativo no consumo total de carvão em Pequim-Tianjin-Hebei, Delta do Rio Yangtze, Delta do Rio das Pérolas e outras regiões, e aumentar gradualmente a proporção de transmissão de energia externa. Em 12 de fevereiro de 2014, a reunião executiva do Conselho de Estado para estudar e implantar o fortalecimento do controle de neblina declarou claramente “a implementação de projetos de transmissão de energia inter-regionais”.

Em 18 de abril, a primeira reunião da nova Comissão Nacional de Energia propôs claramente o desenvolvimento de tecnologia de transmissão de energia de longa distância e grande capacidade e a construção de vários canais de transmissão de ultra-alta tensão. Em maio, o país propôs acelerar a construção de 12 canais de transmissão principais no plano de ação de prevenção e controle da poluição do ar. A State Grid Corporation of China foi responsável pela construção de 11 projetos de transmissão, incluindo 8 projetos UHV, todos os quais foram colocados em operação em 25 de dezembro de 2017.

Em 2018, uma nova infraestrutura apareceu pela primeira vez na Central Economic Work Conference, e a UHV pode estar esperando pela primavera. Em 3 de setembro, a National Energy Administration preparou um plano de aprovação de UHV: 12 projetos de UHV com uma capacidade total de transmissão de 57 milhões de quilowatts.

É previsível que a rede elétrica UHV, que está “conectada ao desenvolvimento e utilização de energia limpa no oeste e ao controle de neblina na parte leste e central”, certamente receberá cada vez mais atenção.

UHV, ferrovia de alta velocidade e 5G são, respectivamente, exemplos de grandes inovações tecnológicas nas três indústrias básicas do meu país: energia, transporte e informação e comunicações. No início deste século, a ferrovia de alta velocidade e a UHV da China começaram quase ao mesmo tempo. Em 2004, o país introduziu o plano ferroviário de alta velocidade “quatro verticais e quatro horizontais” e, mais tarde, planejou o plano “oito verticais e oito horizontais”. O desenvolvimento do 5G está a todo vapor.

No entanto, em comparação com o trem de alta velocidade e o 5G, ainda há uma lacuna considerável na cobertura da rede elétrica UHV em todo o país. Após mais de dez anos de desenvolvimento, a “Espada de Dâmocles” das “conexões fortes e fracas” da rede elétrica UHV está pairando sobre nossas cabeças.

Liu Zhenya acredita que a taxa de utilização de alguns projetos UHV DC é baixa, seja porque a construção do fornecimento de energia na extremidade de envio não acompanhou e não há tanta energia para enviar, ou a construção de projetos UHV AC na extremidade de recebimento não acompanhou e a rede elétrica não tem capacidade suficiente para aceitá-la. Tanta energia, em última análise, resulta em capacidade de transmissão UHV DC ociosa e desperdiçada. Se a rede elétrica AC não for desenvolvida, a capacidade de transmissão de energia DC também será limitada.

De 2009 até agora, as duas principais redes elétricas no norte da China e na China Central ainda dependem de apenas uma linha UHV CA para manter uma interconexão fraca, como um "elefante andando na corda bamba". Em desespero, a State Grid Corporation of China construiu usinas de energia de armazenamento bombeado e condensadores em grande escala para melhorar as capacidades de regulação de energia ativa e reativa da rede elétrica. Isso também pode ser considerado um "auto-resgate" para garantir a segurança.

É difícil desenvolver UHV. Qual é o problema? É um problema técnico? Zhang Guobao relembrou no livro: “A State Grid Corporation of China insiste em construir linhas de CA de ultra-alta tensão e quer conectar as redes de energia das 'Três Chinas' (China Oriental, China Central e China do Norte). Algumas pessoas se opõem às três redes de energia da China. Deve ser uma disputa técnica.” Incorporando fatores não técnicos.”

É um problema institucional? Desde a fundação da República Popular da China, o Ministério das Ferrovias tem sido um dos ministérios mais estáveis, enquanto a energia elétrica tem sido a indústria com mais mudanças nas agências de gestão. Ele passou por muitas mudanças do Ministério da Indústria de Combustíveis, do Ministério da Conservação de Água e Energia Elétrica, do Ministério da Energia, do Ministério da Energia Elétrica, da Comissão Reguladora de Eletricidade e do Departamento de Energia. mudança. No final de 1996, a State Electric Power Company foi estabelecida. Após seu cancelamento em 2002, duas empresas de rede elétrica, cinco grupos de geração de energia e uma série de empresas de energia relacionadas, como planejamento e design, fabricação de equipamentos e construção de engenharia foram estabelecidas. Há muitas montanhas no topo, e é inevitável que haja uma vista de porta.

UHV tem sido debatido por muitos anos. À medida que as questões técnicas são resolvidas uma a uma, as objeções acabarão sendo atribuídas à reforma. Este é um "círculo estranho" único na indústria de energia da China nos últimos 20 anos. Algumas pessoas até acreditam que a State Grid Corporation of China fortaleceu seu monopólio de rede elétrica ao desenvolver UHV, e que desenvolver redes de energia UHV CA e síncronas é a "evidência" do fortalecimento de seu monopólio.

Na verdade, fortalecer a interconexão síncrona de redes elétricas é um meio eficaz de garantir a segurança de grandes redes elétricas. Em 30 e 31 de julho de 2012, a Índia sofreu quedas de energia contínuas em larga escala, afetando mais de 600 milhões de pessoas. A partir da análise do acidente, a rede elétrica indiana naquela época era principalmente de 400 kV e ainda não havia formado uma rede nacional sincronizada. A conexão entre as cinco principais redes elétricas regionais era fraca, e as capacidades de fornecimento de energia e suporte a acidentes eram seriamente insuficientes.

Após o acidente, a Índia fortaleceu a interconexão nacional e a gestão unificada da rede elétrica. Em 2013, construiu uma rede elétrica síncrona CA nacional de 765 kV, o que melhorou significativamente sua capacidade de fornecimento de energia. Desde então, não houve nenhuma queda de energia em larga escala.

Comparado com a rede elétrica “Sanhua” do meu país, o alcance do fornecimento de energia da rede elétrica indiana é 1,2 vezes maior que o da rede elétrica “Sanhua”, e o número e a densidade da população de fornecimento de energia são 1,7 vezes e 1,3 vezes, respectivamente. A Índia alcançou uma rede de comunicação nacional há oito anos, mas a construção da rede elétrica “Sanhua” do meu país ainda está sujeita a disputas repetidas.

Em setembro de 2018, especialistas da China Southern Power Grid Corporation assumiram a liderança na organização de um relatório “Consultation Opinions on my country's Future Power Grid Layout Research (2020)”. Um insider analisou: “O relatório afirma que 'UHV AC geralmente não é usado como um projeto de transmissão de energia' e não é recomendado construir uma rede elétrica síncrona UHV AC. Por que se conclui que UHV AC não é adequado para transmissão de energia nem para rede?” A razão por trás disso é bastante intrigante.”

Devido a razões institucionais, a tecnologia parece ter sua própria competição. Vamos dar uma olhada em um conjunto de dados: a China Southern Power Grid Corporation construiu sucessivamente quatro linhas UHV DC de ±800 kV, três das quais usam tiristores de 5 polegadas, com uma capacidade de transmissão de 5 milhões de quilowatts. A primeira capacidade de transmissão UHV DC de ±800 kV da State Grid Corporation of China foi de 6,4 milhões de quilowatts, a segunda foi de 7,2 milhões de quilowatts e mais tarde foi aumentada para 8 milhões de quilowatts e depois para 10 milhões de quilowatts. Também é ±800 kV UHV DC, mas a capacidade de transmissão de energia é dobrada.

Onde estarão as estradas UHV no futuro? Que missão histórica a nova era confiará à UHV? Essas questões merecem nosso pensamento racional. A tendência de neutralidade de carbono é uma coincidência ou destino.

Em 22 de setembro de 2020, meu país anunciou suas metas de pico de carbono e neutralidade de carbono no debate geral da 75ª Assembleia Geral das Nações Unidas, o que rapidamente desencadeou discussões acaloradas em todo o mundo. No mesmo dia, a Organização Global de Cooperação para o Desenvolvimento da Internet de Energia realizou um fórum internacional sobre como resolver a crise climática e ambiental e divulgou oficialmente dois resultados, "Quebrando a Crise" e "O Caminho para o Desenvolvimento Sustentável". Meio ano depois, em 18 de março de 2021, a organização cooperativa divulgou resultados de pesquisas como o pico de carbono da China antes de 2030, a neutralidade de carbono antes de 2060, o plano de desenvolvimento de energia e energia da China em 2030 e as perspectivas para 2060, propondo o pico de carbono da China. Pico, roteiro de neutralidade de carbono.

O sucesso do desenvolvimento de UHV da China abriu caminho para a construção de uma Internet global de energia. A Internet Global de Energia é uma plataforma que usa UHV como a rede principal para alocar energia globalmente e promover a implementação de “duas substituições” (substituição limpa para desenvolvimento de energia e substituição de energia elétrica para uso de energia). É um novo tipo de eletricidade com nova energia como o corpo principal. sistema e, finalmente, formar um sistema de energia moderno que é limpo, centrado na eletricidade, verde, de baixo carbono, econômico e eficiente.

O Secretário-Geral das Nações Unidas, Guterres, disse uma vez que a tecnologia UHV da China é crucial para o desenvolvimento de energia renovável, e a Internet energética global é o cerne para alcançar o desenvolvimento humano sustentável e a chave para o crescimento global inclusivo.

Steven Chu, ganhador do Prêmio Nobel de Física e ex-secretário do Departamento de Energia dos EUA, acredita que áreas relacionadas nas quais a China desafia a liderança dos EUA em inovação e está se desenvolvendo rapidamente incluem transmissão UHV CA e CC.

“Sem a tecnologia de banda larga, o mundo pode se tornar uma 'aldeia global'?” Liu Zhenya disse uma vez: “O cerne do desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento limpo. Para atingir o desenvolvimento limpo, precisamos desenvolver energia limpa em larga escala, e energia limpa não pode ser transformada em transmissão de energia. UHV aberto. Sem a tecnologia UHV, a Internet global de energia seria impensável, mas agora é realmente viável.”

Com o desenvolvimento dos tempos, a UHV não é apenas uma nova tecnologia de transmissão de energia, mas também uma nova plataforma de alocação de recursos e um novo caminho de desenvolvimento de baixo carbono. Ela assume múltiplas missões, como transformação de energia e fornecimento sustentável, desenvolvimento limpo de baixo carbono e verde, rejuvenescimento nacional e impulsionado pela inovação, desenvolvimento sustentável e construção de uma comunidade com um futuro compartilhado para a humanidade.

Olhando para o passado, a UHV promoveu a revolução da energia elétrica do meu país e alcançou uma grande mudança no modo de desenvolvimento de energia e energia elétrica. Com base no presente, a rede elétrica de ultra-alta tensão do meu país está totalmente construída e promove ativamente a transformação da energia e eletricidade do mundo. Olhando para o futuro, com a rede elétrica UHV como núcleo, acelerando a construção da Internet de energia global e do meu país e promovendo o desenvolvimento integrado das “três redes” (energia, transporte e informação), atingiremos as metas de pico de carbono e neutralidade de carbono e promoveremos a sustentabilidade da sociedade humana. O desenvolvimento desempenha um papel maior.