Энергия является основой экономического развития. За последние десять лет способность Китая гарантировать энергетическую независимость была значительно улучшена, и была построена крупнейшая в мире система производства экологически чистой энергии. Энергетическая структура постоянно оптимизировалась, что эффективно гарантировало стабильную работу национальной экономики.
В последние годы Китай постепенно развивался и рос в области электротехники и энергетических технологий. После более чем 60-летнего развития Китай обладает самой мощной системой электроэнергетики в мире: в 2021 году установленная мощность производства электроэнергии в стране составит около 2,38 млрд киловатт, что займет первое место в мире; Возьмем, к примеру, центральное предприятие State Grid, которое в настоящее время имеет более 20000 патентов, занимая третье место в мире; количество патентов только на аккумуляторные батареи составляет 67,56% от общего числа патентов в мире; в то же время Китай также является крупнейшим в мире экспортером электроэнергии.
Особенно в области технологии передачи сверхвысокого напряжения, самой передовой технологии передачи энергии в мире, Китай освоил технологию передачи сверхвысокого напряжения с независимыми правами интеллектуальной собственности, что является крупным независимым инновационным достижением, лидирующим в мире. Он взял на себя ведущую роль в разработке международных общедоступных стандартов линий электропередач сверхвысокого напряжения, так что китайские стандарты приравниваются к мировым стандартам.
▲Чичжоу, Аньхой Аэрофотосъемка Линии сверхвысокого напряжения Jiuhua Dense Channel (Источник изображения/Visual China)
Что такое передача электроэнергии сверхвысокого напряжения
В системе эксплуатации энергосистемы Китая напряжение делится на две системы: передачу и распределение. Система передачи предназначена для передачи электроэнергии на подстанции того же или более низкого уровня, а общий уровень напряжения выше. Целью системы распределения является передача мощности на распределительную нагрузку, а общий уровень напряжения не превышает 110 кВ.
Проще говоря, от электростанции до повышающей подстанции сеть передачи является системой передачи; от понижающей подстанции к распределительной сети к телевизору, кондиционеру и другому электрооборудованию является распределительной системой.
По закону Ома ток будет теряться в процессе передачи. Расстояние и материалы являются важными причинами потерь, особенно расстояние передачи. Чем дальше потеря, тем больше потеря. Одним из способов снижения потерь при передаче является увеличение напряжения передачи, поэтому существует концепция электричества высокого напряжения.
В Китае под высоковольтной электросетью понимается электросеть 220 кВ. Сверхвысокое напряжение, разработанное на основе высоковольтного электричества, может достигать 500 кВ. Но даже в этом случае технологии передачи постоянного тока сверхвысокого напряжения по-прежнему недостаточно для передачи на большие расстояния в тысячи километров, а потери тока могут достигать 20 и более процентов.
Дальнейшее увеличение напряжения передачи постоянного тока высокого напряжения, которое недопустимо для традиционных изоляционных материалов, приведет к отказу системы электроснабжения и повысит риск аварий, таких как пожары, что требует технической поддержки передачи постоянного тока сверхвысокого напряжения.
Технология сверхвысокого напряжения относится к технологии передачи электроэнергии с уровнями напряжения переменного тока 1000 кВ и постоянного тока ± 800 кВ. Самая большая особенность этой технологии заключается в том, что она может обеспечить дальнюю и эффективную передачу электроэнергии, особенно для стран с обширной территорией, большим населением или неравномерным распределением региональных ресурсов. Это больше похоже на «отправку углерода в снег», также известную как «сеть 5G в электроэнергетике» и «высокоскоростная железная дорога в энергосистеме».
Согласно данным, предоставленным Государственной электросетевой корпорацией Китая, энергосистема UHVDC первого контура может передавать 6 миллионов киловатт электроэнергии, что эквивалентно 5-6 раза больше, чем у существующей электросети 500 кВ постоянного тока, а мощность расстояние передачи также в 2-3 раза больше, чем у последнего, и может сэкономить 60 процентов земельных ресурсов.
▲Принципиальная схема передачи электроэнергии сверхвысокого напряжения (источник изображения/Wall Street News)
От самостоятельности к самостоятельности
По сути, развитие Китаем передачи сверхвысокого напряжения также является «беспомощным ходом», поскольку базовые национальные условия Китая определяют крайне несбалансированное географическое распределение производства и потребления электроэнергии.
Две трети угольных ресурсов страны сосредоточены в трех провинциях и регионах Шэньси, Шаньси и Внутренняя Монголия, 80 процентов гидроэнергетических ресурсов сосредоточены на юго-западе, а фотоэлектрические и ветроэнергетические ресурсы в основном сосредоточены на северо-западе, Внутренняя Монголия. и другие места. Однако 16 провинций в центральных и восточных регионах с наиболее густонаселенными и наиболее высокими потребностями в электроэнергии - это 16 провинций в центральных и восточных регионах, что приводит к большому спросу на передачу электроэнергии на большие расстояния. Энергетические технологии — это не только научный вопрос, но и важная гарантия энергетической безопасности Китая.
В отличие от областей с «традиционными преимуществами», таких как мосты и гражданское строительство, Китай не имеет больших технических резервов в области технологий передачи электроэнергии, и он в основном самодельный. Таким образом, до раннего этапа реформ и открытости в разных местах были обычным явлением отключения электроэнергии из-за недостаточного электроснабжения.
Чтобы решить проблему электроснабжения, в 1980-х годах Китай внедрил с Запада технологию передачи и преобразования электроэнергии с уровнем напряжения 500 кВ (ранее обычная передача электроэнергии 220 кВ в большинстве районов). Но с быстрым развитием экономики и общества технология передачи электроэнергии 500 кВ также столкнулась с потолком спроса и предложения, и необходимо продолжать увеличивать мощность передачи и выходить на поле сверхвысокого напряжения.
В области энергетики передача сверхвысокого напряжения всегда была проблемой мирового уровня. Соединенные Штаты, Советский Союз, Япония, Италия и другие страны проводили исследования и испытания СВН, разработку оборудования и инженерные попытки, но из-за политических, экономических, технологических и других факторов все они закончились неудачей.
С 2000 года соответствующие ведомства организовали десятки научно-исследовательских учреждений и университетов, сотни предприятий по производству оборудования, сформировав тысячи комплектов планов, в которых приняли участие в общей сложности сотни тысяч человек. В условиях «отсутствия стандартов, опыта и оборудования» в мире были преодолены многие проблемы мирового класса, связанные с технологией передачи сверхвысокого напряжения.
Преобразовательный трансформатор UHVDC ± 800 кВ, независимо разработанный в Китае, установил мировой рекорд с самой большой одиночной мощностью, самой высокой технической сложностью и самым коротким временем вывода в мире.
Проводимость энергосберегающих проводников сверхвысокого напряжения, разработанных по усовершенствованной китайской технологии, увеличилась с 61,0 процента IACS (проводимость, которая представляет собой измеренное значение, указывающее прочность материала при передаче тока) до 63,5 процента IACS, что значительно снижает потери в процессе передачи электроэнергии сверхвысокого напряжения и могут ежегодно снижать потери при передаче электроэнергии на миллиарды градусов.
▲ 26 июня 2022 г. в Чунцине на строительной площадке участка Чунцин Цяньцзян проекта электропередачи UHVDC Байхэтань-Чжэцзян ± 800 кВ рабочие выполняли воздушные работы на высоте более 100 метров (Источник изображения/Vision China)
Эти научно-технические достижения неотделимы от внимания соответствующих государственных ведомств и еще более неотделимы от напряженной работы бесчисленных ученых-исследователей, продвигающих вперед научный дух поиска истины и упорного труда. Например, Ли Лисюань, академик Китайской инженерной академии, является экспертом в области передачи сверхвысокого напряжения постоянного тока в Китае и известен как «первый человек в области передачи постоянного тока». В технологии сверхвысокого напряжения ± 800 кВ постоянного тока он руководил экспертами и командами для преодоления трудностей, разработал 73 основных электрооборудования в 13 категориях, получил 141 ключевую технологию, создал 37 мировых новинок и стал одним из главных пропагандистов «ведущего мира» моей страны. в этом поле.
Чэнь Вэйцзян, академик Китайской академии наук, является экспертом в области технологий высокого напряжения и изоляции. Он получил Национальную премию за научно-технический прогресс и вторую премию Национальной премии в области технологических изобретений. Долгое время занимался исследованиями методов анализа электромагнитных переходных процессов и технологий защиты энергосистем. Эти достижения в области научных исследований эффективно поддержали успешные исследования и разработки технологии передачи электроэнергии сверхвысокого напряжения в моей стране.
Китайское электротехническое общество, основанное в 1981 году, представляет собой академическую групповую организацию, в состав которой входят инженеры-электрики и работники электротехнических наук и технологий, а также важная социальная сила в развитии электротехнических предприятий Китая. Общество придерживается академических обменов как центр, сталкивается с границами электротехники и потребностями народно-хозяйственного строительства и активно проводит академические обмены. В «Путеводитель по важным академическим конференциям (2022 г.)» Китайской ассоциации науки и технологий включены в общей сложности 8 конференций Китайского электротехнического общества, такие как Ежегодное академическое собрание Китайского электротехнического общества, 5-я Международная электротехническая и конференция по энергетике, а также китайское отделение Всемирной конференции по электромобилям. Собрания — это все академические конференции с большим влиянием и большим количеством участников.
Новые возможности в контексте «двойного углерода»
В 2009 году была полностью подключена первая в Китае линия электропередачи сверхвысокого напряжения Цзиньдуннань-Наньян-Цзинмэнь, и Китай стал первой страной в мире, которая полностью освоила технологию передачи сверхвысокого напряжения и внедрила ее в бизнес-операции.
С тех пор, более чем за десять лет, китайская технология передачи сверхвысокого напряжения совершила исторический прорыв: к концу 2021 года в моей стране было введено в эксплуатацию 33 линии сверхвысокого напряжения, охватывающих семь основных районов электросетей страны. Протяженность линии электропередачи составляет около 40 000 километров, что эквивалентно обходу Земли.
Технологическое лидерство дало Китаю больше голоса. В настоящее время в области технологии сверхвысокого напряжения Китай взял на себя инициативу в разработке международных стандартов линий электропередач сверхвысокого напряжения и обладает полными патентными правами. Это означает, что даже если другие страны разработали отечественную технологию, они должны соблюдать китайские стандарты, прежде чем им будет разрешено продавать ее на международном уровне.
Китай последовательно сотрудничает с Филиппинами, Португалией, Австралией, Грецией, Россией и другими странами, чтобы начать глобальную схему передачи электроэнергии сверхвысокого напряжения. 168 стран мира подписали соглашения о сотрудничестве с State Grid в области технологий, а это означает, что китайская технология сверхвысокого напряжения начала выходить за границу и выходить в мир.
На фоне «углеродного пика и углеродной нейтральности» энергосистема сейчас переживает глубокую революцию, и технология сверхвысокого напряжения также достигла нового пересечения.
В будущем, с уменьшением доли традиционной тепловой энергии и увеличением доли энергии ветра, солнечной энергии и экологически чистой энергии, традиционная модель «производства, передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии» изменится соответствующим образом. , что также принесет больше возможностей и проблем для развития энергетического машиностроения Китая.
С одной стороны, как носитель для дистанционной передачи электроэнергии в процессе углеродной нейтральности, технология сверхвысокого напряжения является важной поддержкой для обеспечения энергетической безопасности и ускорения реализации цели «двойного углерода», балансирования энергии и распределения нагрузки, а также продвижения новых технологий. потребление энергии.
С другой стороны, проекты UHV также могут эффективно стимулировать местное экономическое развитие. По оценкам, в период «14-й пятилетки» каналам подачи постоянного тока в Северо-Восточном Китае, Мэнси, Шаньси, Северо-Западном Китае, Юго-Западном Китае и других регионах необходимо увеличить пропускную способность на 84,52 млн киловатт, а новые СВНПТ инвестиции в проект составляют около 260 млрд юаней, что сыграет положительную роль в содействии развитию производственных цепочек вверх и вниз по течению. Ожидается, что UHV продолжит ускорять разработку и открывать новые возможности для роста.