Эксклюзивно раскрывает прошлое и настоящее сверхвысокого напряжения в Китае (вторая половина)

Покоряя «Эверест» электроэнергии, UHV представляет собой «начало с нуля» в Китае.

С 2004 года Государственная сетевая корпорация Китая организовала десятки научно-исследовательских институтов и университетов, более 200 компаний по производству оборудования, более 500 строительных подразделений и сотни тысяч людей для участия в фундаментальных исследованиях сверхвысокого напряжения, исследованиях и разработках технологий, разработке оборудования, проектировании систем. В ходе работы по проверке испытаний, инженерному строительству, вводу в эксплуатацию и эксплуатации было освоено 310 ключевых технологий и решены такие проблемы мирового уровня, как координация перенапряжения и изоляции, контроль электромагнитной среды и управление безопасностью гибридной электросети переменного и постоянного тока сверхвысокого напряжения.

Чтобы определить, безопасна ли электросеть, страны по всему миру используют расчеты моделирования в качестве основы для оценки. Китайский научно-исследовательский институт электроэнергетики создал самую передовую в мире платформу моделирования энергосистем, которая проводит моделирование сверхбольших гибридных энергосистем переменного и постоянного тока сверхвысокого напряжения, включая электросети напряжением от 220 кВ до 1000 кВ, 2258 генераторов, 35 932 линии и 11 547 узлов. Расчеты панорамного моделирования смоделировали более 100 000 состояний неисправности и режимов работы, полностью проверив безопасность и надежность энергосети сверхвысокого напряжения.

В 2010 году, когда споры вокруг электросети «Саньхуа» достигли точки кипения, Экспертно-консультативный комитет Национальной энергетической комиссии специально организовал экспертов и академиков для проведения исследований в Китайском институте электроэнергетики. С помощью имитационных расчетов и сравнения нескольких вариантов Китайский институт электроэнергетики пришел к выводу, что синхронная электросеть «Три Китая» — это не выбор между хорошим и плохим, а неизбежный выбор для развития электросети.

Локализация оборудования UHV требует расширенных условий испытаний. В настоящее время Китай построил испытательную и исследовательскую систему UHV с самым высоким уровнем напряжения, самой передовой технологией и самыми полными функциями в мире. Он также опирался на независимые инновации для успешной разработки одного трансформатора, клапана преобразователя постоянного тока и клапана преобразователя постоянного тока с самым высоким уровнем напряжения и самой большой мощностью в мире. Преобразовательные трансформаторы, распределительные устройства с самой высокой отключающей способностью и более 100 наименований в 21 категории, включая первый комплект ключевого оборудования UHV, были произведены внутри страны.

«Вы не узнаете, насколько велик инновационный потенциал, пока вас не загонят в тупик». Так было создано много ключевого оборудования UHV. Тиристор — это «ЦП» передачи UHV DC, который определяет пропускную способность UHV DC. В то время было два варианта: 5-дюймовый и 6-дюймовый. Большинство мнений считает, что «технология 5-дюймового тиристора является зрелой и может производиться внутри страны, но 6-дюймовый тиристор не производился и не использовался ни внутри страны, ни за рубежом, и очень трудно полагаться на внутренние независимые исследования и разработки». «В то время я настаивал на использовании 6-дюймового решения, и в Государственной сетевой корпорации Китая возникли некоторые внутренние проблемы. Товарищи на самом деле боятся трудностей и беспокоятся, что у них ничего не получится. Но как может быть такой простой и легкий способ достичь международного лидерства?» — сказал Лю Чжэнья, вспоминая этот опыт.

Если посмотреть на это сейчас, то 6-дюймовое решение было правильным выбором. 6-дюймовый тиристор увеличивает пропускную способность тока с 3000 ампер 5-дюймового тиристора до более чем 6000 ампер. Линия постоянного тока сверхвысокого напряжения ±1100 кВ Синьцзян Чжундун-Ваннань имеет длину 3324 километра и пропускную способность 12 миллионов киловатт. В будущем дальность передачи постоянного тока сверхвысокого напряжения ±1100 кВ достигнет 6000 километров, а пропускная способность достигнет 15 миллионов киловатт.

Именно опираясь на дух инноваций, Китай сформулировал первую в мире систему технических стандартов UHV с полностью независимыми правами интеллектуальной собственности, сформировав полный набор технических стандартов и спецификаций для проектов UHV AC и DC от проектирования до производства, строительства, ввода в эксплуатацию, эксплуатации и обслуживания. Напряжение UHV AC в Китае стало международным стандартом.

Успех UHV привел к комплексной модернизации электротехнической промышленности моей страны и позволил UHV моей страны полностью «выйти на мировой уровень». В 2014 и 2015 годах Государственная сетевая корпорация Китая выиграла тендер на первую и вторую фазы проекта передачи постоянного тока UHV гидроэлектростанции Belo Monte в Бразилии. В настоящее время оба проекта завершены и работают безопасно и стабильно.

В 2008 году агентство Reuters опубликовало статью, в которой говорилось, что Китай планирует построить сверхвысоковольтную электросеть к 2020 году. Этот план «удивил западные страны, которые не спешили модернизировать свои старые электросети».

Директор Российского федерального института электротехнических исследований и академик Российской академии наук Тихатеев дважды прослезился, увидев результаты UHV Китая. Хотя UHV появился раньше в бывшем Советском Союзе, Китай в конечном итоге поднялся на вершину мировых энергетических технологий, и было неизбежно чувствовать разочарование и сожаление.

«Катализатор» смога. В 2011 году строительство сверхвысокого напряжения действительно вышло на «скоростную полосу» и было неотделимо от внезапной дымки.

В то время государство опубликовало отчет, в котором говорилось, что установленная мощность ветровой электростанции, подключенной к сети, и выработка электроэнергии в регионах «Три севера» Северо-Восточного Китая, Северного Китая и Северо-Западного Китая составляли более 85% от общего объема страны, но ситуация с ограничением ветровой энергии была относительно серьезной. В 2011 году сокращение ветровой энергии в регионах «Три севера» достигло 12,3 млрд киловатт-часов, что соответствует потере примерно 6,6 млрд юаней в счетах за электроэнергию.

С одной стороны, внезапный смог, а с другой стороны, серьезная трата чистой энергии. Однако около 2011 года одобрение новых линий UHV все еще было неизвестно.

Именно в этот период некоторые люди предложили разрабатывать только системы постоянного тока сверхвысокого напряжения, а системы переменного тока сверхвысокого напряжения разрабатывать не нужно, и выступили против строительства синхронной сети переменного тока сверхвысокого напряжения «Саньхуа».

«AC и DC имеют только разные функции и назначения, как мужчины и женщины, но с разным полом. Нет различия между преимуществами и недостатками», — подчеркнул Лю Чжэнья. Фактически, будь то внутренняя или международная, сеть электропередач переменного тока является основным телом. UHV DC похож на гигантский корабль весом 10 000 тонн, а сеть электропередач переменного тока UHV похожа на глубоководный порт. Чтобы построить гигантский корабль весом 10 000 тонн, необходимо построить глубоководный порт. Если разрабатывается только UHV DC и не разрабатывается AC, формируется структура «сильного прямого и слабого AC». Неисправности переменного тока легко могут вызвать отказ коммутации системы постоянного тока или даже несколько неисправностей постоянного тока одновременно, что приведет к масштабным отключениям электроэнергии.

В сентябре 2013 года в «Плане действий по предотвращению и контролю загрязнения воздуха» Госсовета было предложено стремиться к достижению отрицательного роста общего потребления угля в Пекине-Тяньцзине-Хэбэе, дельте реки Янцзы, дельте реки Чжуцзян и других регионах, а также постепенно увеличивать долю внешней передачи электроэнергии. 12 февраля 2014 года на исполнительном заседании Госсовета по изучению и развертыванию усиления контроля за дымкой было четко заявлено о «реализации проектов по межрегиональной передаче электроэнергии».

18 апреля на первом заседании новой Национальной энергетической комиссии было четко предложено разработать технологию передачи электроэнергии на большие расстояния и большой мощности, а также построить ряд каналов передачи сверхвысокого напряжения. В мае страна предложила ускорить строительство 12 ключевых каналов передачи в плане действий по предотвращению и контролю загрязнения воздуха. Государственная сетевая корпорация Китая отвечала за строительство 11 проектов по передаче, включая 8 проектов сверхвысокого напряжения, все из которых были введены в эксплуатацию 25 декабря 2017 года.

В 2018 году на Центральной экономической рабочей конференции впервые появилась новая инфраструктура, и UHV, возможно, ждет весны. 3 сентября Национальное энергетическое управление подготовило план одобрения UHV: 12 проектов UHV с общей пропускной способностью 57 миллионов киловатт.

Можно предвидеть, что сеть сверхвысокого напряжения, которая «связана с разработкой и использованием чистой энергии на западе и контролем загазованности на востоке и в центральной части», наверняка будет привлекать все больше внимания.

UHV, высокоскоростная железная дорога и 5G являются примерами основных технологических инноваций в трех основных отраслях моей страны: энергетике, транспорте, информации и коммуникациях. В начале этого века высокоскоростная железная дорога и UHV в Китае стартовали почти одновременно. В 2004 году страна представила план высокоскоростной железной дороги «четыре вертикальных и четыре горизонтальных», а позже запланировала план «восемь вертикальных и восемь горизонтальных». Разработка 5G идет полным ходом.

Однако по сравнению с высокоскоростной железной дорогой и 5G, по всей стране все еще существует значительный разрыв в покрытии электросетей UHV. После более чем десяти лет развития «дамоклов меч» «сильных и слабых связей» электросети UHV навис над нашими головами.

Лю Чжэнья считает, что коэффициент использования некоторых проектов UHV DC низок, либо потому, что строительство источников питания на отправляющем конце не поспевает за ним и нет столько энергии для отправки, либо строительство проектов UHV AC на принимающем конце не поспевает за ним и у электросети недостаточно мощности для его приема. Такое количество энергии в конечном итоге приводит к простою и бесполезной трате мощности передачи UHV DC. Если электросеть переменного тока не будет развита, мощность передачи постоянного тока также будет ограничена.

С 2009 года и по сей день две основные электросети в Северном Китае и Центральном Китае по-прежнему полагаются только на одну линию переменного тока сверхвысокого напряжения для поддержания слабой взаимосвязи, как «слон, идущий по канату». В отчаянии Государственная электросетевая корпорация Китая построила гидроаккумулирующие электростанции и конденсаторы в больших масштабах, чтобы улучшить возможности регулирования активной и реактивной мощности электросети. Это также можно рассматривать как «самоспасение» для обеспечения безопасности.

Сложно развивать UHV. В чем проблема? Это техническая проблема? Чжан Гобао вспоминал в книге: «Государственная сетевая корпорация Китая настаивает на строительстве линий переменного тока сверхвысокого напряжения и хочет соединить электросети «Трех Китаев» (Восточный Китай, Центральный Китай и Северный Китай). Некоторые люди выступают против трех китайских электросетей. Это должен быть технический спор». Включение нетехнических факторов».

Это институциональная проблема? С момента основания Китайской Народной Республики Министерство железных дорог было одним из самых стабильных министерств, в то время как электроэнергетика была отраслью с наибольшим количеством изменений в органах управления. Она претерпела множество изменений со стороны Министерства топливной промышленности, Министерства водного хозяйства и электроэнергетики, Министерства энергетики, Министерства электроэнергетики, Комиссии по регулированию электроэнергетики и Энергетического бюро. изменения. В конце 1996 года была создана Государственная электроэнергетическая компания. После ее отмены в 2002 году были созданы две электросетевые компании, пять групп по производству электроэнергии и ряд связанных с ними энергетических предприятий, таких как планирование и проектирование, производство оборудования и инженерное строительство. На вершине много гор, и неизбежно, что будет вид из двери.

UHV обсуждается уже много лет. Поскольку технические проблемы решаются одна за другой, возражения в конечном итоге будут отнесены к реформе. Это уникальный «странный круг» в электроэнергетике Китая за последние 20 лет. Некоторые даже считают, что Государственная сетевая корпорация Китая усилила свою монополию на электросети, разработав UHV, и что разработка UHV переменного тока и синхронных электросетей является «доказательством» укрепления ее монополии.

Фактически, укрепление синхронной взаимосвязи электросетей является эффективным средством обеспечения безопасности крупных электросетей. 30 и 31 июля 2012 года Индия столкнулась с непрерывными крупномасштабными отключениями электроэнергии, затронувшими более 600 миллионов человек. Из анализа аварии следует, что в то время индийская электросеть в основном имела напряжение 400 кВ и еще не сформировала национальную синхронизированную сеть. Связь между пятью основными региональными электросетями была слабой, а возможности электроснабжения и аварийной поддержки были серьезно недостаточными.

После аварии Индия усилила национальную взаимосвязь и единое управление энергосистемой. В 2013 году она построила национальную синхронную электросеть переменного тока напряжением 765 кВ, что значительно улучшило ее возможности по электроснабжению. С тех пор не было ни одного масштабного отключения электроэнергии.

По сравнению с электросетью «Саньхуа» моей страны, диапазон электроснабжения индийской электросети в 1,2 раза больше, чем у электросети «Саньхуа», а количество и плотность населения, получающего электроэнергию, в 1,7 и 1,3 раза больше соответственно. Индия достигла общенациональной коммуникационной сети восемь лет назад, но строительство электросети «Саньхуа» моей страны до сих пор является предметом постоянных споров.

В сентябре 2018 года эксперты из China Southern Power Grid Corporation взяли на себя инициативу по организации отчета «Консультационные мнения по исследованию будущей компоновки электросетей моей страны (2020)». Инсайдер проанализировал: «В отчете говорится, что «UHV AC обычно не используется в качестве проекта по передаче электроэнергии» и не рекомендуется строить синхронную электросеть UHV AC. Почему делается вывод, что UHV AC не подходит ни для передачи электроэнергии, ни для сетей?» Причина этого довольно интригующая».

По институциональным причинам технология, похоже, имеет свою собственную конкуренцию. Давайте рассмотрим набор данных: China Southern Power Grid Corporation последовательно построила четыре линии постоянного тока UHV ±800 кВ, три из которых используют 5-дюймовые тиристоры, с пропускной способностью 5 миллионов киловатт. Первая пропускная способность постоянного тока UHV ±800 кВ Государственной электросетевой корпорации Китая составляла 6,4 миллиона киловатт, вторая — 7,2 миллиона киловатт, а затем была увеличена до 8 миллионов киловатт, а затем до 10 миллионов киловатт. Это тоже ±800 кВ постоянного тока UHV, но пропускная способность удвоена.

Где будут дороги UHV в будущем? Какую историческую миссию новая эра доверит UHV? Эти вопросы заслуживают нашего рационального осмысления. Тенденция к углеродной нейтральности — это совпадение или судьба.

22 сентября 2020 года моя страна объявила о своих целях по достижению углеродного пика и углеродной нейтральности на общих дебатах 75-й Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций, что быстро вызвало бурные дискуссии по всему миру. В тот же день Глобальная организация по сотрудничеству в области развития энергетического интернета провела международный форум по преодолению климатического и экологического кризиса и официально опубликовала два результата: «Преодоление кризиса» и «Дорога к устойчивому развитию». Полгода спустя, 18 марта 2021 года, кооперативная организация опубликовала результаты исследований, такие как углеродный пик Китая до 2030 года, углеродная нейтральность до 2060 года, план развития энергетики и электроэнергетики Китая в 2030 году и прогноз на 2060 год, предложив углеродный пик Китая. Пик, дорожная карта углеродной нейтральности.

Успех развития UHV в Китае проложил путь к созданию глобального энергетического Интернета. Глобальный энергетический Интернет — это платформа, которая использует UHV в качестве магистральной сети для распределения энергии в глобальном масштабе и способствует внедрению «двух замен» (чистая замена для развития энергетики и замена электроэнергии для использования энергии). Это новый тип электроэнергии с новой энергией в качестве основного тела. системы, и в конечном итоге сформировать современную энергетическую систему, которая является чистой, ориентированной на электричество, зеленой, низкоуглеродной, экономически эффективной и действенной.

Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Гутерриш однажды заявил, что китайская технология сверхвысокого напряжения имеет решающее значение для развития возобновляемой энергетики, а глобальный энергетический интернет является основой достижения устойчивого человеческого развития и ключом к глобальному инклюзивному росту.

Стивен Чу, лауреат Нобелевской премии по физике и бывший министр энергетики США, считает, что смежные области, в которых Китай бросает вызов лидерству США в области инноваций и быстро развивается, включают передачу переменного и постоянного тока сверхвысокого напряжения.

«Может ли мир стать «глобальной деревней» без широкополосной технологии?» Лю Чжэнья однажды сказал: «Основа устойчивого развития — это чистое развитие. Чтобы достичь чистого развития, нам нужно развивать чистую энергетику в больших масштабах, а чистую энергию нельзя преобразовать в передачу электроэнергии. Откройте UHV. Без технологии UHV глобальный энергетический Интернет был бы немыслим, но теперь это действительно осуществимо».

С развитием времени UHV становится не только новой технологией передачи электроэнергии, но и новой платформой распределения ресурсов и новым путем развития с низким уровнем выбросов углерода. Он несет на себе множество миссий, таких как преобразование энергии и устойчивое снабжение, чистое развитие с низким уровнем выбросов углерода и зеленое развитие, инновационное и национальное возрождение, устойчивое развитие и построение сообщества с общим будущим для человечества.

Оглядываясь назад на прошлое, UHV способствовало электроэнергетической революции моей страны и добилось серьезных изменений в режиме развития энергетики и электроэнергии. Исходя из настоящего, сверхвысоковольтная электросеть моей страны полностью построена и активно способствует преобразованию мировой энергетики и электроэнергии. Заглядывая в будущее, с энергосетью UHV в качестве ядра, ускоряя строительство моей страны и глобального энергетического Интернета и содействуя комплексному развитию «трех сетей» (энергетической, транспортной и информационной), мы достигнем целей пика углерода и углеродной нейтральности и будем способствовать устойчивости человеческого общества. Развитие играет большую роль.