Çin'in Ultra Yüksek Geriliminin Geçmişini ve Bugününü Özel Olarak Açıklıyor (İkinci Yarı)

Elektriğin “Everest Dağı”nı fetheden UHV, Çin'de “sıfırdan başlangıç” anlamına geliyor.

Çin Devlet Şebeke Şirketi, 2004 yılından bu yana onlarca bilimsel araştırma kurumu ve üniversite, 200'den fazla ekipman üretim şirketi, 500'den fazla inşaat birimi ve yüz binlerce insanı UHV temel araştırma, teknoloji araştırma ve geliştirme, ekipman geliştirme, sistem tasarımı çalışmalarına katılmaya organize etti. Test doğrulama, mühendislik inşaatı ve devreye alma ve işletme çalışmalarında 310 temel teknoloji aşıldı ve aşırı gerilim ve yalıtım koordinasyonu, elektromanyetik ortam kontrolü ve UHV AC ve DC hibrit güç şebekesi güvenlik kontrolü gibi dünya standartlarında sorunlar çözüldü.

Güç şebekesinin güvenli olup olmadığını belirlemek için, dünya çapındaki ülkeler değerlendirmenin temeli olarak simülasyon hesaplamalarını kullanır. China Electric Power Research Institute, 220 kV ila 1.000 kV güç şebekeleri, 2.258 jeneratör, 35.932 hat ve 11.547 düğüm dahil olmak üzere ultra büyük ultra yüksek voltajlı AC ve DC hibrit güç sistemlerinde simülasyonlar gerçekleştiren dünyanın en gelişmiş güç sistemi simülasyon platformunu inşa etti. Panoramik simülasyon hesaplamaları, 100.000'den fazla arıza durumunu ve çalışma modunu simüle ederek UHV güç şebekesinin güvenliğini ve güvenilirliğini tam olarak doğruladı.

2010 yılında, “Sanhua” elektrik şebekesi tartışması kaynama noktasındayken, Ulusal Enerji Komisyonu'nun Uzman Danışma Komitesi, Çin Elektrik Enerjisi Araştırma Enstitüsü'nde araştırma yapmak üzere uzmanları ve akademisyenleri özel olarak organize etti. Çin Elektrik Enerjisi Araştırma Enstitüsü, simülasyon hesaplamaları ve çoklu seçeneklerin karşılaştırılması yoluyla, “Üç Çin” senkron elektrik şebekesinin iyi ve kötü arasında bir tercih değil, elektrik şebekesi gelişimi için kaçınılmaz bir tercih olduğuna inanıyor.

UHV ekipmanının yerelleştirilmesi gelişmiş test koşulları gerektirir. Şu anda Çin, dünyadaki en yüksek voltaj seviyesine, en gelişmiş teknolojiye ve en eksiksiz işlevlere sahip bir UHV test ve araştırma sistemi inşa etti. Ayrıca, dünyadaki en yüksek voltaj seviyesine ve en büyük kapasiteye sahip tek trafo, DC dönüştürücü vanası ve DC dönüştürücü vanasını başarıyla geliştirmek için bağımsız inovasyona güvendi. Dönüştürücü trafolar, en güçlü kesme kapasitesine sahip şalt cihazları ve ilk UHV temel ekipman seti dahil 21 kategoride 100'den fazla ürün yerel olarak üretildi.

“Bir çıkmaza zorlanıncaya kadar inovasyon potansiyelinin ne kadar büyük olduğunu bilemezsiniz.” UHV'nin birçok temel ekipmanı bu şekilde yaratıldı. Tristör, UHV DC iletim kapasitesini belirleyen UHV DC iletiminin “CPU”sudur. O zamanlar iki seçenek vardı: 5 inç ve 6 inç. Çoğu görüş, “5 inç tristör teknolojisinin olgunlaştığını ve yurt içinde üretilebileceğini, ancak 6 inç tristör yurt içinde veya yurt dışında üretilmediğini ve kullanılmadığını ve yurt içi bağımsız araştırma ve geliştirmeye güvenmenin çok zor olduğunu” düşünüyor. “O zamanlar, 6 inçlik çözümü kullanmakta ısrar ettim ve Çin Devlet Şebeke Şirketi içinde bazı dahili sorunlar vardı. Yoldaşlar aslında zorluklardan korkuyor ve başarılı olamayacaklarından endişe ediyorlar. Ancak uluslararası liderliğe ulaşmanın bu kadar basit ve kolay bir yolu nasıl olabilir?” dedi Liu Zhenya bu deneyimi hatırladığında.

Şimdi bakıldığında, 6 inçlik çözüm doğru seçimdi. 6 inçlik tristör, 5 inçlik tristörün 3000 amperlik akım akış kapasitesini 6000 amperin üzerine çıkarır. Xinjiang Zhundong-Wannan ±1100 kV UHV DC hattı 3.324 kilometre uzunluğundadır ve 12 milyon kilovatlık bir iletim kapasitesine sahiptir. Gelecekte, ±1100 kV UHV DC iletim mesafesi 6.000 kilometreye ve iletim kapasitesi 15 milyon kilovata ulaşacaktır.

Çin, tam olarak yenilikçilik ruhuna güvenerek, tamamen bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip dünyanın ilk UHV teknik standart sistemini formüle etti ve UHV AC ve DC projeleri için tasarımdan üretime, inşaattan devreye almaya, işletmeye ve bakıma kadar eksiksiz bir teknik standartlar ve özellikler seti oluşturdu. Çin'in UHV AC voltajı uluslararası bir standart haline geldi.

UHV'nin başarısı, ülkemin elektrikli ekipman üretim endüstrisinde kapsamlı bir yükseltmeye yol açtı ve ülkemin UHV'sinin tamamen "küreselleşmesine" olanak sağladı. 2014 ve 2015'te Çin Devlet Şebeke Şirketi, Brezilya'daki Belo Monte Hidroelektrik Santrali'nin UHV DC iletim projesinin birinci ve ikinci fazları için ihaleyi kazandı. Şu anda her iki proje de tamamlandı ve güvenli ve istikrarlı bir şekilde çalışıyor.

2008'de Reuters, Çin'in 2020'ye kadar ultra yüksek voltajlı bir elektrik şebekesi inşa etmeyi planladığını söyleyen bir makale yayınladı. Bu plan, "eski elektrik şebekelerini yükseltmekte yavaş davranan Batılı ülkeleri şaşırttı."

Rusya Federal Elektroteknik Araştırma Enstitüsü müdürü ve Rusya Bilimler Akademisi akademisyeni Tikhateev, Çin'in UHV sonuçlarını izledikten sonra iki kez gözyaşı döktü. UHV eski Sovyetler Birliği'nde daha erken başlamış olsa da, Çin sonunda dünya güç teknolojisinin zirvesine tırmandı ve hayal kırıklığına uğramak ve pişmanlık duymak kaçınılmazdı.

Smog "katalizörü". 2011'de, UHV yapımı gerçekten "hızlı şeride" girdi ve ani bir pusla ayrılmaz bir bütündü.

O zamanlar devlet, Kuzeydoğu Çin, Kuzey Çin ve Kuzeybatı Çin'in "Üç Kuzey" bölgelerindeki rüzgar enerjisi şebekesine bağlı kurulu kapasite ve güç üretiminin ülke toplamının 85%'sinden fazlasını oluşturduğunu belirten bir rapor yayınladı, ancak rüzgar kısıtlaması durumu nispeten ciddiydi. 2011'de "Üç Kuzey" bölgelerindeki rüzgar enerjisi kısıtlaması 12,3 milyar kilovatsaate ulaştı ve bu da elektrik faturalarında yaklaşık 6,6 milyar yuanlık bir kayba karşılık geliyordu.

Bir yandan ani bir sis var, diğer yandan da ciddi bir temiz enerji israfı var. Ancak 2011 civarında yeni UHV hatlarının onayı henüz bilinmiyordu.

Bu dönemde bazı kişiler sadece UHV DC'nin geliştirilmesi gerektiğini, UHV AC'nin geliştirilmesine gerek olmadığını ileri sürmüşler ve UHV AC “Sanhua Senkron Şebeke”nin yapımına karşı çıkmışlardır.

“AC ve DC sadece farklı işlevlere ve fonksiyonlara sahiptir, tıpkı erkekler ve kadınlar gibi, ancak farklı cinsiyetlerle. Avantajlar ve dezavantajlar arasında bir ayrım yoktur.” Liu Zhenya vurguladı. Aslında, ister yurtiçi ister uluslararası olsun, AC güç şebekesi ana gövdedir. UHV DC 10.000 tonluk dev bir gemi gibidir ve UHV AC güç şebekesi bir derin su limanı gibidir. 10.000 tonluk dev bir gemi geliştirmek için, bir derin su limanı inşa edilmelidir. Sadece UHV DC geliştirilir ve AC geliştirilmezse, “güçlü doğrudan ve zayıf AC” yapısı oluşur. AC arızalarının DC sisteminin komütasyon arızasına veya hatta aynı anda birden fazla DC arızasına neden olması kolaydır ve bu da büyük ölçekli elektrik kesintilerine yol açar.

Eylül 2013'te, Devlet Konseyi'nin "Hava Kirliliği Önleme ve Kontrol Eylem Planı", Pekin-Tianjin-Hebei, Yangtze Nehri Deltası, İnci Nehri Deltası ve diğer bölgelerde toplam kömür tüketiminde negatif büyüme elde etmek ve harici güç iletimi oranını kademeli olarak artırmak için çaba göstermeyi önerdi. 12 Şubat 2014'te, Devlet Konseyi'nin pus kontrolünün güçlendirilmesini incelemek ve konuşlandırmak için yaptığı yürütme toplantısında açıkça "bölgeler arası güç iletimi projelerinin uygulanması" belirtildi.

18 Nisan'da, yeni Ulusal Enerji Komisyonu'nun ilk toplantısında uzun mesafeli ve büyük kapasiteli güç iletim teknolojisinin geliştirilmesi ve bir dizi ultra yüksek voltaj iletim kanalının inşası açıkça önerildi. Ülke, Mayıs ayında hava kirliliğinin önlenmesi ve kontrol eylem planında 12 önemli iletim kanalının inşasını hızlandırmayı önerdi. Çin Devlet Şebeke Şirketi, 8 UHV projesi de dahil olmak üzere 11 iletim projesinin inşasından sorumluydu ve bunların hepsi 25 Aralık 2017'de faaliyete geçirildi.

2018'de, Merkezi Ekonomik Çalışma Konferansı'nda ilk kez yeni altyapı ortaya çıktı ve UHV baharı bekliyor olabilir. 3 Eylül'de Ulusal Enerji İdaresi bir UHV onay planı hazırladı: Toplam iletim kapasitesi 57 milyon kilovat olan 12 UHV projesi.

“Batıda temiz enerjinin geliştirilmesi ve kullanımı, doğu ve orta kesimlerde ise pus kontrolü ile bağlantılı” olan UHV elektrik şebekesinin giderek daha fazla ilgi göreceği öngörülmektedir.

Ülkemin enerji, ulaştırma ve bilgi ve iletişim olmak üzere üç temel endüstrisindeki büyük teknolojik yeniliklere sırasıyla UHV, yüksek hızlı demir yolu ve 5G örnektir. Bu yüzyılın başında, Çin'in yüksek hızlı demir yolu ve UHV'si neredeyse aynı zamanda başladı. Ülke 2004'te "dört dikey ve dört yatay" yüksek hızlı demir yolu planını tanıttı ve daha sonra "sekiz dikey ve sekiz yatay" planı planladı. 5G'nin gelişimi tüm hızıyla devam ediyor.

Ancak, yüksek hızlı tren ve 5G ile karşılaştırıldığında, ülke genelinde UHV güç şebekesi kapsamında hala önemli bir boşluk var. On yıldan fazla süren geliştirmeden sonra, UHV güç şebekesinin "güçlü ve zayıf bağlantıları"nın "Demokles'in Kılıcı" başımızın üzerinde sallanıyor.

Liu Zhenya, bazı UHV DC projelerinin kullanım oranının düşük olduğuna inanıyor, bunun nedeni ya gönderen taraftaki güç kaynağı yapısının yeterli olmaması ve gönderilecek çok fazla güç olmaması ya da alıcı taraftaki UHV AC projelerinin yapısının yeterli olmaması ve güç şebekesinin bunu kabul edecek yeterli kapasiteye sahip olmamasıdır. Bu kadar fazla güç, sonuçta atıl ve boşa harcanan UHV DC iletim kapasitesiyle sonuçlanır. AC güç şebekesi geliştirilmezse, DC güç iletim kapasitesi de sınırlı olacaktır.

2009'dan bu yana, Kuzey Çin ve Orta Çin'deki iki büyük elektrik şebekesi, zayıf bağlantıyı sürdürmek için hala yalnızca bir UHV AC hattına güveniyor, tıpkı "ip üstünde yürüyen bir fil" gibi. Çaresizlik içinde, Çin Devlet Şebeke Şirketi, elektrik şebekesinin aktif ve reaktif güç düzenleme yeteneklerini iyileştirmek için büyük ölçekte pompalı depolama elektrik santralleri ve kondansatörler inşa etti. Bu, güvenliği sağlamak için bir "kendi kendini kurtarma" olarak da düşünülebilir.

UHV geliştirmek zordur. Sorun nedir? Teknik bir sorun mu? Zhang Guobao kitapta şunları hatırladı: “Çin Devlet Şebekesi Şirketi ultra yüksek voltajlı AC hatları inşa etmekte ısrar ediyor ve 'Üç Çin' (Doğu Çin, Orta Çin ve Kuzey Çin) elektrik şebekelerini birbirine bağlamak istiyor. Bazı insanlar üç Çin elektrik şebekesine karşı çıkıyor. Bu teknik bir anlaşmazlık olmalı.” Teknik olmayan faktörleri dahil etmek.”

Kurumsal bir sorun mu? Çin Halk Cumhuriyeti'nin kuruluşundan bu yana, Demiryolu Bakanlığı en istikrarlı bakanlıklardan biri olmuştur, elektrik enerjisi ise yönetim kurumlarında en çok değişiklik olan sektör olmuştur. Yakıt Sanayi Bakanlığı, Su Koruma ve Elektrik Enerjisi Bakanlığı, Enerji Bakanlığı, Elektrik Enerjisi Bakanlığı, Elektrik Düzenleme Komisyonu ve Enerji Bürosu'ndan birçok değişiklik geçirmiştir. 1996'nın sonunda Devlet Elektrik Enerjisi Şirketi kurulmuştur. 2002'deki iptalinin ardından iki elektrik şebekesi şirketi, beş elektrik üretim grubu ve planlama ve tasarım, ekipman imalatı ve mühendislik inşaatı gibi bir dizi ilgili elektrik işletmesi kurulmuştur. Zirvede birçok dağ vardır ve bir kapı manzarası olması kaçınılmazdır.

UHV uzun yıllardır tartışılıyor. Teknik sorunlar birer birer çözüldükçe itirazlar sonunda reforma atfedilecek. Bu, Çin'in elektrik sektöründe son 20 yılda benzersiz bir "tuhaf döngü". Hatta bazı insanlar Çin Devlet Şebekesi Şirketi'nin UHV geliştirerek elektrik şebekesi tekelini güçlendirdiğine ve UHV AC ve senkron elektrik şebekeleri geliştirmenin tekelini güçlendirmenin "kanıtı" olduğuna inanıyor.

Aslında, güç şebekelerinin senkron bağlantısını güçlendirmek, büyük güç şebekelerinin güvenliğini sağlamak için etkili bir yoldur. 30 ve 31 Temmuz 2012'de Hindistan, 600 milyondan fazla insanı etkileyen sürekli büyük ölçekli elektrik kesintileri yaşadı. Kazanın analizinden, o zamanki Hindistan güç şebekesi çoğunlukla 400 kV idi ve henüz ulusal bir senkronize ağ oluşturmamıştı. Beş büyük bölgesel güç şebekesi arasındaki bağlantı zayıftı ve güç tedariki ve kaza destek yetenekleri ciddi şekilde yetersizdi.

Kazadan sonra Hindistan, ulusal bağlantıyı güçlendirdi ve elektrik şebekesinin birleşik yönetimini sağladı. 2013 yılında, elektrik tedarik kapasitesini önemli ölçüde iyileştiren 765 kV'luk ulusal AC senkron elektrik şebekesi kurdu. O zamandan beri büyük ölçekli bir elektrik kesintisi yaşanmadı.

Ülkemin “Sanhua” elektrik şebekesiyle karşılaştırıldığında, Hindistan elektrik şebekesinin elektrik tedarik aralığı “Sanhua” elektrik şebekesinin 1,2 katıdır ve elektrik tedarik nüfusunun sayısı ve yoğunluğu sırasıyla 1,7 ve 1,3 katıdır. Hindistan sekiz yıl önce ülke çapında iletişim ağı elde etti, ancak ülkemin “Sanhua” elektrik şebekesinin inşası hala tekrarlanan anlaşmazlıklara konu oluyor.

Eylül 2018'de China Southern Power Grid Corporation uzmanları, "Ülkemin Gelecekteki Güç Şebekesi Düzeni Araştırması (2020) Hakkında Danışma Görüşleri" adlı bir raporun düzenlenmesine öncülük etti. Bir içeriden biri şunları analiz etti: "Raporda 'UHV AC'nin genellikle bir güç iletim projesi olarak kullanılmadığı' ve bir UHV AC senkron güç şebekesi inşa edilmesinin önerilmediği belirtiliyor. UHV AC'nin güç iletimi veya ağ oluşturma için uygun olmadığı sonucuna neden varılıyor?" Bunun arkasındaki sebep oldukça ilgi çekici."

Kurumsal sebeplerden dolayı, teknolojinin kendi rekabeti var gibi görünüyor. Bir veri kümesine bakalım: China Southern Power Grid Corporation, üçü 5 inçlik tristör kullanan, 5 milyon kilowatt iletim kapasiteli dört adet ±800 kV UHV DC hattını üst üste inşa etti. Çin Devlet Şebekesi Şirketi'nin ilk ±800 kV UHV DC iletim kapasitesi 6,4 milyon kilowatt, ikincisi 7,2 milyon kilowatt idi ve daha sonra 8 milyon kilowatt'a ve ardından 10 milyon kilowatt'a çıkarıldı. Bu da ±800 kV UHV DC'dir, ancak güç iletim kapasitesi iki katına çıkarılmıştır.

UHV yolları gelecekte nerede olacak? Yeni dönem UHV'ye hangi tarihi misyonu emanet edecek? Bu sorular rasyonel düşüncemizi hak ediyor. Karbon nötrlüğü eğilimi bir tesadüf mü yoksa kader mi?

Ülkem, 22 Eylül 2020'de 75. Birleşmiş Milletler Genel Kurulu'nun genel tartışmasında karbon zirvesi ve karbon nötrlüğü hedeflerini duyurdu ve bu da hızla dünya çapında hararetli tartışmaları tetikledi. Aynı gün, Küresel Enerji İnternet Kalkınma İşbirliği Örgütü, iklim ve çevre krizini çözmek için uluslararası bir forum düzenledi ve resmi olarak "Krizi Çözmek" ve "Sürdürülebilir Kalkınmaya Giden Yol" adlı iki sonucu yayınladı. Altı ay sonra, 18 Mart 2021'de, kooperatif örgütü Çin'in 2030 öncesi karbon zirvesi, 2060 öncesi karbon nötrlüğü, Çin'in 2030'daki enerji ve güç geliştirme planı ve Çin'in karbon zirvesini öneren 2060 görünümü gibi araştırma sonuçlarını yayınladı. Zirve, karbon nötrlüğü yol haritası.

Çin'in UHV gelişiminin başarısı, küresel bir enerji İnterneti'nin inşasının önünü açtı. Küresel Enerji İnterneti, enerjiyi küresel olarak tahsis etmek ve "iki ikame"nin (enerji geliştirme için temiz ikame ve enerji kullanımı için elektrik enerjisi ikamesi) uygulanmasını teşvik etmek için omurga şebekesi olarak UHV'yi kullanan bir platformdur. Ana gövde olarak yeni enerjiye sahip yeni bir elektrik türüdür. sistem ve nihayetinde temiz liderlikli, elektrik merkezli, yeşil, düşük karbonlu, uygun maliyetli ve verimli modern bir enerji sistemi oluşturur.

Birleşmiş Milletler Genel Sekreteri Guterres, Çin'in UHV teknolojisinin yenilenebilir enerjinin gelişimi için hayati önem taşıdığını ve küresel enerji internetinin sürdürülebilir insani kalkınmanın özü ve küresel kapsayıcı büyümenin anahtarı olduğunu söylemişti.

Nobel Fizik Ödülü sahibi ve ABD eski Enerji Bakanlığı Müsteşarı Steven Chu, Çin'in ABD'nin inovasyon alanındaki liderliğine meydan okuduğu ve hızla geliştiği ilgili alanların arasında UHV AC ve DC iletiminin de yer aldığını düşünüyor.

"Geniş bant teknolojisi olmadan, dünya 'küresel bir köy' olabilir mi?" Liu Zhenya bir keresinde şöyle demişti: "Sürdürülebilir kalkınmanın özü temiz kalkınmadır. Temiz kalkınmayı başarmak için, büyük ölçekte temiz enerji geliştirmemiz gerekir ve temiz enerji güç iletimine dönüştürülemez. Açık UHV. UHV teknolojisi olmadan, küresel enerji İnterneti düşünülemezdi, ancak artık gerçekten uygulanabilir."

Zamanın gelişmesiyle birlikte UHV yalnızca yeni bir güç iletim teknolojisi değil, aynı zamanda yeni bir kaynak tahsis platformu ve yeni bir düşük karbonlu kalkınma yoludur. Enerji dönüşümü ve sürdürülebilir tedarik, temiz düşük karbonlu ve yeşil kalkınma, inovasyon odaklı ve ulusal gençleşme, sürdürülebilir kalkınma ve insanlık için ortak bir geleceğe sahip bir topluluk inşa etme gibi birden fazla misyonu üstlenmektedir.

Geçmişe bakıldığında, UHV ülkemin elektrik enerjisi devrimini desteklemiş ve enerji ve elektrik enerjisinin geliştirme modunda büyük bir değişiklik sağlamıştır. Bugüne bakıldığında, ülkemin ultra yüksek voltajlı elektrik şebekesi tamamen inşa edilmiştir ve dünyanın enerjisinin ve elektriğinin dönüşümünü aktif olarak teşvik etmektedir. Geleceğe bakıldığında, UHV elektrik şebekesinin çekirdek olarak kullanılması, ülkemin ve küresel enerji İnternetinin inşasının hızlandırılması ve "üç ağın" (enerji, ulaşım ve bilgi) entegre gelişiminin teşvik edilmesiyle, karbon zirvesi ve karbon nötrlüğü hedeflerine ulaşacak ve insan toplumunun sürdürülebilirliğini teşvik edeceğiz. Kalkınma daha büyük bir rol oynamaktadır.