Tiết lộ độc quyền quá khứ và hiện tại của điện áp cực cao của Trung Quốc (Nửa sau)

Chinh phục “Đỉnh Everest” của điện, UHV là “khởi đầu từ con số 0” tại Trung Quốc.

Từ năm 2004, Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc đã tổ chức hàng chục viện nghiên cứu khoa học và trường đại học, hơn 200 công ty sản xuất thiết bị, hơn 500 đơn vị xây dựng và hàng trăm nghìn người tham gia vào nghiên cứu cơ bản UHV, nghiên cứu và phát triển công nghệ, phát triển thiết bị, thiết kế hệ thống, Trong công tác kiểm chứng thử nghiệm, xây dựng kỹ thuật và đưa vào vận hành, đã khắc phục được 310 công nghệ then chốt và giải quyết được các vấn đề đẳng cấp thế giới như phối hợp quá áp và cách điện, kiểm soát môi trường điện từ và kiểm soát an toàn lưới điện lai UHV AC và DC.

Để xác định xem lưới điện có an toàn hay không, các quốc gia trên thế giới sử dụng tính toán mô phỏng làm cơ sở để đánh giá. Viện nghiên cứu điện lực Trung Quốc đã xây dựng nền tảng mô phỏng hệ thống điện tiên tiến nhất thế giới, thực hiện mô phỏng trên các hệ thống điện lai AC và DC điện áp cực cao cực lớn bao gồm lưới điện 220 kV đến 1.000 kV, 2.258 máy phát điện, 35.932 đường dây và 11.547 nút. Tính toán mô phỏng toàn cảnh đã mô phỏng hơn 100.000 điều kiện lỗi và chế độ vận hành, xác minh đầy đủ tính an toàn và độ tin cậy của lưới điện UHV.

Năm 2010, khi cuộc tranh cãi về lưới điện “Tam Hoa” đang ở thời điểm sôi sục, Ủy ban cố vấn chuyên gia của Ủy ban năng lượng quốc gia đã đặc biệt tổ chức các chuyên gia và học giả đến Viện nghiên cứu điện lực Trung Quốc để tiến hành nghiên cứu. Thông qua các tính toán mô phỏng và so sánh nhiều phương án, Viện nghiên cứu điện lực Trung Quốc tin rằng lưới điện đồng bộ “Ba Trung Quốc” không phải là sự lựa chọn giữa tốt và xấu, mà là sự lựa chọn tất yếu cho sự phát triển lưới điện.

Việc bản địa hóa thiết bị UHV đòi hỏi các điều kiện thử nghiệm tiên tiến. Hiện tại, Trung Quốc đã xây dựng một hệ thống thử nghiệm và nghiên cứu UHV với mức điện áp cao nhất, công nghệ tiên tiến nhất và các chức năng hoàn thiện nhất trên thế giới. Họ cũng đã dựa vào sự đổi mới độc lập để phát triển thành công máy biến áp đơn, van chuyển đổi DC và van chuyển đổi DC với mức điện áp cao nhất và công suất lớn nhất trên thế giới. Máy biến áp chuyển đổi, thiết bị đóng cắt có khả năng ngắt mạnh nhất và hơn 100 mặt hàng trong 21 danh mục bao gồm bộ thiết bị chính UHV đầu tiên đã được sản xuất trong nước.

“Bạn không biết tiềm năng đổi mới lớn đến mức nào cho đến khi bạn bị ép vào ngõ cụt.” Đây chính là cách mà nhiều thiết bị then chốt của UHV được tạo ra. Thyristor là “CPU” của truyền tải DC UHV, quyết định khả năng truyền tải của DC UHV. Vào thời điểm đó, có hai lựa chọn: 5 inch và 6 inch. Hầu hết các ý kiến đều cho rằng “công nghệ thyristor 5 inch đã trưởng thành và có thể sản xuất trong nước, nhưng thyristor 6 inch vẫn chưa được sản xuất và sử dụng trong nước hoặc nước ngoài, rất khó để dựa vào nghiên cứu và phát triển độc lập trong nước.” “Vào thời điểm đó, tôi vẫn khăng khăng sử dụng giải pháp 6 inch, và có một số vấn đề nội bộ trong Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc. Các đồng chí thực ra đều sợ khó khăn và lo lắng rằng họ sẽ không thành công. Nhưng làm sao có thể có một cách đơn giản và dễ dàng như vậy để đạt được vị thế dẫn đầu quốc tế?” Liu Zhenya nói khi nhớ lại trải nghiệm này.

Nhìn vào hiện tại, giải pháp 6 inch là lựa chọn đúng đắn. Thyristor 6 inch tăng khả năng dòng điện từ 3000 ampe của thyristor 5 inch lên hơn 6000 ampe. Đường dây DC UHV ±1100 kV Xinjiang Zhundong-Wannan dài 3.324 km và có khả năng truyền tải 12 triệu kilowatt. Trong tương lai, khoảng cách truyền tải DC UHV ±1100 kV sẽ đạt 6.000 km và khả năng truyền tải sẽ đạt 15 triệu kilowatt.

Chính nhờ tinh thần đổi mới mà Trung Quốc đã xây dựng nên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật UHV đầu tiên trên thế giới với quyền sở hữu trí tuệ hoàn toàn độc lập, hình thành nên bộ tiêu chuẩn kỹ thuật và thông số kỹ thuật hoàn chỉnh cho các dự án UHV AC và DC từ thiết kế đến sản xuất, thi công, đưa vào vận hành, bảo trì. Điện áp UHV AC của Trung Quốc đã trở thành tiêu chuẩn quốc tế.

Sự thành công của UHV đã dẫn đến sự nâng cấp toàn diện ngành sản xuất thiết bị điện của đất nước tôi và cho phép UHV của đất nước tôi hoàn toàn "toàn cầu hóa". Vào năm 2014 và 2015, Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc đã trúng thầu giai đoạn một và giai đoạn hai của dự án truyền tải UHV DC của Nhà máy thủy điện Belo Monte tại Brazil. Hiện tại, cả hai dự án đã hoàn thành và đang hoạt động an toàn và ổn định.

Năm 2008, Reuters đã đăng một bài viết cho biết Trung Quốc có kế hoạch xây dựng lưới điện siêu cao thế vào năm 2020. Kế hoạch này “khiến các nước phương Tây vốn chậm nâng cấp lưới điện cũ của họ ngạc nhiên”.

Tikhateev, giám đốc Viện nghiên cứu kỹ thuật điện liên bang Nga và là viện sĩ Viện Hàn lâm khoa học Nga, đã rơi nước mắt hai lần sau khi xem kết quả UHV của Trung Quốc. Mặc dù UHV bắt đầu sớm hơn ở Liên Xô cũ, nhưng cuối cùng Trung Quốc đã leo lên đỉnh cao của công nghệ cường quốc thế giới, và không thể tránh khỏi cảm giác thất vọng và hối tiếc.

“Chất xúc tác” sương mù. Vào năm 2011, việc xây dựng UHV thực sự đã bước vào “làn đường nhanh” và không thể tách rời khỏi sương mù đột ngột.

Vào thời điểm đó, nhà nước đã ban hành báo cáo nêu rõ công suất lắp đặt và sản lượng điện gió kết nối lưới điện tại các khu vực “Ba Bắc” của Trung Quốc Đông Bắc, Bắc Trung Quốc và Tây Bắc Trung Quốc chiếm hơn 85% tổng số của cả nước, nhưng tình hình cắt giảm gió tương đối nghiêm trọng. Năm 2011, tình trạng cắt giảm điện gió tại các khu vực “Ba Bắc” đạt 12,3 tỷ kilowatt-giờ, tương ứng với tổn thất khoảng 6,6 tỷ nhân dân tệ tiền điện.

Một mặt, có sương mù đột ngột, mặt khác, có sự lãng phí nghiêm trọng năng lượng sạch. Tuy nhiên, vào khoảng năm 2011, việc phê duyệt các tuyến UHV mới vẫn chưa được biết đến.

Vào thời kỳ này, một số người đề xuất rằng chỉ cần phát triển UHV DC và không cần phát triển UHV AC, và họ phản đối việc xây dựng “Lưới điện đồng bộ Sanhua” UHV AC.

“AC và DC chỉ có chức năng và chức năng khác nhau, giống như nam và nữ, nhưng giới tính khác nhau. Không có sự phân biệt giữa ưu điểm và nhược điểm.” Liu Zhenya nhấn mạnh. Trên thực tế, dù là trong nước hay quốc tế, lưới điện AC là thân chính. UHV DC giống như một con tàu khổng lồ 10.000 tấn và lưới điện UHV AC giống như một cảng nước sâu. Để phát triển một con tàu khổng lồ 10.000 tấn, phải xây dựng một cảng nước sâu. Nếu chỉ phát triển UHV DC và không phát triển AC, sẽ hình thành một cấu trúc “mạnh trực tiếp và AC yếu”. Rất dễ xảy ra sự cố AC gây ra lỗi chuyển mạch của hệ thống DC, thậm chí là nhiều sự cố DC cùng một lúc, dẫn đến mất điện trên diện rộng.

Vào tháng 9 năm 2013, “Kế hoạch hành động phòng ngừa và kiểm soát ô nhiễm không khí” của Quốc vụ viện đã đề xuất phấn đấu đạt được mức tăng trưởng âm về tổng lượng tiêu thụ than ở Bắc Kinh-Thiên Tân-Hà Bắc, Đồng bằng sông Dương Tử, Đồng bằng sông Châu Giang và các khu vực khác, đồng thời tăng dần tỷ lệ truyền tải điện bên ngoài. Vào ngày 12 tháng 2 năm 2014, cuộc họp điều hành của Quốc vụ viện để nghiên cứu và triển khai việc tăng cường kiểm soát khói mù đã nêu rõ “việc thực hiện các dự án truyền tải điện liên vùng”.

Ngày 18 tháng 4, cuộc họp đầu tiên của Ủy ban Năng lượng Quốc gia mới đã đề xuất rõ ràng về việc phát triển công nghệ truyền tải điện đường dài và công suất lớn và xây dựng một số kênh truyền tải điện áp cực cao. Vào tháng 5, đất nước đã đề xuất đẩy nhanh việc xây dựng 12 kênh truyền tải trọng điểm trong kế hoạch hành động phòng ngừa và kiểm soát ô nhiễm không khí. Tổng công ty Lưới điện Nhà nước Trung Quốc chịu trách nhiệm xây dựng 11 dự án truyền tải, bao gồm 8 dự án UHV, tất cả đều được đưa vào vận hành vào ngày 25 tháng 12 năm 2017.

Năm 2018, cơ sở hạ tầng mới lần đầu tiên xuất hiện tại Hội nghị công tác kinh tế trung ương, UHV có thể chờ đến mùa xuân. Ngày 3 tháng 9, Tổng cục năng lượng quốc gia đã lập kế hoạch phê duyệt UHV: 12 dự án UHV với tổng công suất truyền tải là 57 triệu kilowatt.

Có thể thấy trước rằng lưới điện UHV, “có liên quan đến việc phát triển và sử dụng năng lượng sạch ở phía tây và kiểm soát khói mù ở phía đông và miền trung”, chắc chắn sẽ nhận được ngày càng nhiều sự chú ý.

UHV, đường sắt cao tốc và 5G lần lượt là những ví dụ về những đổi mới công nghệ lớn trong ba ngành công nghiệp cơ bản của đất nước tôi là năng lượng, giao thông vận tải và thông tin và truyền thông. Vào đầu thế kỷ này, đường sắt cao tốc và UHV của Trung Quốc bắt đầu gần như cùng lúc. Năm 2004, đất nước đã đưa ra kế hoạch đường sắt cao tốc “bốn dọc và bốn ngang”, và sau đó lập kế hoạch “tám dọc và tám ngang”. Sự phát triển của 5G đang diễn ra sôi nổi.

Tuy nhiên, so với đường sắt cao tốc và 5G, phạm vi phủ sóng lưới điện UHV trên toàn quốc vẫn còn khoảng cách đáng kể. Sau hơn mười năm phát triển, “Thanh gươm Damocles” của “mối liên kết mạnh và yếu” của lưới điện UHV đã treo lơ lửng trên đầu chúng ta.

Liu Zhenya cho rằng tỷ lệ sử dụng của một số dự án UHV DC thấp, hoặc là do việc xây dựng nguồn điện ở đầu phát không theo kịp và không có nhiều điện để truyền, hoặc là việc xây dựng các dự án UHV AC ở đầu nhận không theo kịp và lưới điện không đủ khả năng tiếp nhận. Quá nhiều điện cuối cùng dẫn đến công suất truyền tải UHV DC nhàn rỗi và lãng phí. Nếu lưới điện AC không được phát triển, công suất truyền tải điện DC cũng sẽ bị hạn chế.

Từ năm 2009 đến nay, hai lưới điện lớn ở miền Bắc và miền Trung Trung Quốc vẫn chỉ dựa vào một đường dây AC UHV để duy trì kết nối yếu, giống như “voi đi trên dây”. Trong cơn tuyệt vọng, Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc đã xây dựng các nhà máy điện tích năng và tụ điện trên diện rộng để cải thiện khả năng điều chỉnh công suất chủ động và phản kháng của lưới điện. Điều này cũng có thể được coi là “tự cứu” để đảm bảo an toàn.

Phát triển UHV rất khó. Vấn đề là gì? Có phải là vấn đề kỹ thuật không? Zhang Guobao đã nhớ lại trong cuốn sách: “Tập đoàn lưới điện nhà nước Trung Quốc khăng khăng xây dựng các đường dây AC siêu cao thế và muốn kết nối các lưới điện 'Ba Trung Quốc' (Đông Trung Quốc, Trung Trung Quốc và Bắc Trung Quốc). Một số người phản đối lưới điện ba Trung Quốc. Đây phải là một cuộc tranh chấp kỹ thuật. Kết hợp các yếu tố phi kỹ thuật.”

Đây có phải là vấn đề về thể chế không? Kể từ khi thành lập nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa, Bộ Đường sắt là một trong những bộ ổn định nhất, trong khi điện lực là ngành có nhiều thay đổi nhất về cơ quan quản lý. Nó đã trải qua nhiều thay đổi từ Bộ Công nghiệp Nhiên liệu, Bộ Thủy lợi và Điện lực, Bộ Năng lượng, Bộ Điện lực, Ủy ban Điều tiết Điện lực và Cục Năng lượng. thay đổi. Vào cuối năm 1996, Tổng công ty Điện lực Nhà nước được thành lập. Sau khi giải thể vào năm 2002, hai công ty lưới điện, năm tập đoàn phát điện và một số doanh nghiệp điện liên quan như quy hoạch và thiết kế, sản xuất thiết bị và xây dựng kỹ thuật đã được thành lập. Có nhiều ngọn núi trên đỉnh, và không thể tránh khỏi việc sẽ có một khung cảnh cửa sổ.

UHV đã được tranh luận trong nhiều năm. Khi các vấn đề kỹ thuật được giải quyết từng cái một, những phản đối cuối cùng sẽ được quy cho cải cách. Đây là một “vòng tròn kỳ lạ” độc đáo trong ngành điện của Trung Quốc trong 20 năm qua. Một số người thậm chí còn tin rằng Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc đã củng cố độc quyền lưới điện của mình bằng cách phát triển UHV và việc phát triển lưới điện UHV AC và đồng bộ là “bằng chứng” củng cố độc quyền của mình.

Trên thực tế, việc tăng cường kết nối đồng bộ lưới điện là biện pháp hữu hiệu để đảm bảo an ninh cho các lưới điện lớn. Vào ngày 30 và 31 tháng 7 năm 2012, Ấn Độ đã trải qua tình trạng mất điện liên tục trên diện rộng, ảnh hưởng đến hơn 600 triệu người. Từ phân tích về vụ tai nạn, lưới điện Ấn Độ vào thời điểm đó chủ yếu là 400 kV và vẫn chưa hình thành mạng lưới đồng bộ quốc gia. Kết nối giữa năm lưới điện khu vực lớn yếu, khả năng cung cấp điện và hỗ trợ sự cố không đủ nghiêm trọng.

Sau vụ tai nạn, Ấn Độ đã tăng cường kết nối quốc gia và quản lý thống nhất lưới điện. Năm 2013, nước này đã xây dựng lưới điện đồng bộ xoay chiều quốc gia 765 kV, cải thiện đáng kể khả năng cung cấp điện. Kể từ đó, không còn tình trạng mất điện trên diện rộng.

So với lưới điện “Sanhua” của nước tôi, phạm vi cung cấp điện của lưới điện Ấn Độ gấp 1,2 lần lưới điện “Sanhua”, số lượng và mật độ dân số cung cấp điện lần lượt gấp 1,7 lần và 1,3 lần. Ấn Độ đã đạt được mạng lưới truyền thông toàn quốc cách đây tám năm, nhưng việc xây dựng lưới điện “Sanhua” của nước tôi vẫn đang phải chịu nhiều tranh chấp.

Vào tháng 9 năm 2018, các chuyên gia của Tổng công ty lưới điện miền Nam Trung Quốc đã dẫn đầu trong việc tổ chức báo cáo “Ý kiến tham vấn về Nghiên cứu bố trí lưới điện tương lai của đất nước tôi (2020)”. Một người trong cuộc đã phân tích: “Báo cáo nêu rằng 'UHV AC nói chung không được sử dụng làm dự án truyền tải điện' và không khuyến khích xây dựng lưới điện đồng bộ UHV AC. Tại sao lại kết luận rằng UHV AC không phù hợp để truyền tải điện cũng như không phù hợp để kết nối mạng?” Lý do đằng sau điều này khá hấp dẫn.”

Do lý do thể chế, công nghệ dường như có sự cạnh tranh riêng. Chúng ta hãy xem xét một tập hợp dữ liệu: Tổng công ty lưới điện miền Nam Trung Quốc đã liên tiếp xây dựng bốn đường dây DC UHV ±800 kV, ba trong số đó sử dụng thyristor 5 inch, với công suất truyền tải là 5 triệu kilowatt. Công suất truyền tải DC UHV ±800 kV đầu tiên của Tổng công ty lưới điện nhà nước Trung Quốc là 6,4 triệu kilowatt, thứ hai là 7,2 triệu kilowatt, sau đó tăng lên 8 triệu kilowatt rồi lên 10 triệu kilowatt. Cũng là DC UHV ±800 kV, nhưng công suất truyền tải điện tăng gấp đôi.

Đường UHV sẽ ở đâu trong tương lai? Kỷ nguyên mới sẽ giao phó cho UHV nhiệm vụ lịch sử nào? Những câu hỏi này xứng đáng để chúng ta suy nghĩ hợp lý. Xu hướng trung hòa carbon là sự trùng hợp ngẫu nhiên hoặc định mệnh.

Ngày 22 tháng 9 năm 2020, đất nước tôi đã công bố mục tiêu đỉnh carbon và trung hòa carbon tại cuộc tranh luận chung của Đại hội đồng Liên hợp quốc lần thứ 75, nhanh chóng gây ra những cuộc thảo luận sôi nổi trên toàn thế giới. Cùng ngày, Tổ chức Hợp tác Phát triển Internet Năng lượng Toàn cầu đã tổ chức diễn đàn quốc tế về việc giải quyết khủng hoảng khí hậu và môi trường và chính thức công bố hai kết quả là “Giải quyết khủng hoảng” và “Con đường phát triển bền vững”. Nửa năm sau, vào ngày 18 tháng 3 năm 2021, tổ chức hợp tác đã công bố các kết quả nghiên cứu như đỉnh carbon của Trung Quốc trước năm 2030, trung hòa carbon trước năm 2060, kế hoạch phát triển năng lượng và điện của Trung Quốc vào năm 2030 và triển vọng đến năm 2060, đề xuất lộ trình đỉnh carbon của Trung Quốc. Đỉnh, trung hòa carbon.

Sự thành công trong phát triển UHV của Trung Quốc đã mở đường cho việc xây dựng một mạng lưới năng lượng toàn cầu. Mạng lưới năng lượng toàn cầu là một nền tảng sử dụng UHV làm mạng lưới xương sống để phân bổ năng lượng trên toàn cầu và thúc đẩy việc thực hiện “hai sự thay thế” (thay thế sạch cho phát triển năng lượng và thay thế năng lượng điện cho sử dụng năng lượng). Đây là một loại điện mới với năng lượng mới là hệ thống chính, và cuối cùng hình thành một hệ thống năng lượng hiện đại được dẫn dắt sạch, lấy điện làm trung tâm, xanh, ít carbon, tiết kiệm chi phí và hiệu quả.

Tổng thư ký Liên hợp quốc Guterres từng nói rằng công nghệ UHV của Trung Quốc đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của năng lượng tái tạo và Internet năng lượng toàn cầu là cốt lõi để đạt được sự phát triển bền vững của con người và là chìa khóa cho tăng trưởng toàn diện toàn cầu.

Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý và là cựu Bộ trưởng Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, tin rằng các lĩnh vực liên quan mà Trung Quốc thách thức vị thế dẫn đầu của Hoa Kỳ về đổi mới sáng tạo và đang phát triển nhanh chóng bao gồm truyền tải UHV AC và DC.

“Nếu không có công nghệ băng thông rộng, thế giới có thể trở thành một 'ngôi làng toàn cầu' không?” Lưu Chấn Á từng nói, “Cốt lõi của phát triển bền vững là phát triển sạch. Để đạt được phát triển sạch, chúng ta cần phát triển năng lượng sạch trên quy mô lớn và năng lượng sạch không thể chuyển đổi thành truyền tải điện. UHV mở. Nếu không có công nghệ UHV, Internet năng lượng toàn cầu sẽ là điều không thể tưởng tượng được, nhưng bây giờ thực sự khả thi.”

Với sự phát triển của thời đại, UHV không chỉ là công nghệ truyền tải điện mới mà còn là nền tảng phân bổ tài nguyên mới và con đường phát triển carbon thấp mới. Nó gánh vác nhiều nhiệm vụ như chuyển đổi năng lượng và cung cấp bền vững, phát triển xanh và carbon thấp, đổi mới sáng tạo và trẻ hóa quốc gia, phát triển bền vững và xây dựng cộng đồng có tương lai chung cho nhân loại.

Nhìn lại quá khứ, UHV đã thúc đẩy cuộc cách mạng điện lực của đất nước tôi và đạt được sự thay đổi lớn trong phương thức phát triển năng lượng và điện năng. Dựa trên hiện tại, lưới điện siêu cao áp của đất nước tôi đã được xây dựng hoàn chỉnh và tích cực thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng và điện năng của thế giới. Nhìn về tương lai, với lưới điện UHV làm cốt lõi, đẩy nhanh việc xây dựng Internet năng lượng của đất nước tôi và toàn cầu, và thúc đẩy sự phát triển tích hợp của "ba mạng lưới" (năng lượng, giao thông vận tải và thông tin), chúng ta sẽ đạt được mục tiêu đạt đỉnh carbon và trung hòa carbon và thúc đẩy tính bền vững của xã hội loài người. Phát triển đóng vai trò lớn hơn.