Energi är grunden för ekonomisk utveckling. Under de senaste tio åren har Kinas garantikapacitet för energioberoende förbättrats avsevärt, och världens största system för ren elproduktion har byggts. Energistrukturen har kontinuerligt optimerats, vilket effektivt har garanterat en stabil drift av den nationella ekonomin.
Under de senaste åren har Kina gradvis utvecklats och vuxit inom områdena elektroteknik och kraftteknik. Efter mer än 60 år av utveckling har Kina nu världens mest kraftfulla kraftindustrisystem: 2021 kommer landets installerade kraftproduktionskapacitet att vara cirka 2,38 miljarder kilowatt, rankad först i världen; Ta det centrala företaget State Grid som ett exempel, det har för närvarande mer än 20,000 patent, rankad på tredje plats i världen; bara antalet patent på energilagringsbatterier står för 67,56 procent av världens totala mängd; samtidigt är Kina också världens största kraftexportör.
Speciellt inom området UHV-överföringsteknik, den mest avancerade kraftöverföringstekniken i världen, har Kina bemästrat UHV-överföringsteknik med oberoende immateriella rättigheter, vilket är en stor oberoende innovationsprestation som leder världen. Det har tagit ledningen i att formulera internationella offentliga UHV-transmissionsledningsstandarder, så att kinesiska standarder och världsstandarder likställs.
▲Chizhou, Anhui Aerial Photography UHV Line Jiuhua Dense Channel (Bildkälla/Visuellt Kina)
Vad är UHV-kraftöverföring
I Kinas driftsystem för elnät är spänningen uppdelad i två system: transmission och distribution. Transmissionssystemet är till för att transportera kraft till transformatorstationer på samma nivå eller lägre nivå, och den allmänna spänningsnivån är högre. Syftet med distributionssystemet är att överföra kraft till distributionsbelastningen och den allmänna spänningsnivån överstiger inte 110kV.
Enkelt uttryckt, från kraftverket till boosttransformatorstationen, är transmissionsnätet transmissionssystemet; från den nedtrappade transformatorstationen till distributionsnätet till TV, luftkonditionering och annan elektrisk utrustning är distributionssystemet.
Enligt Ohms lag kommer strömmen att gå förlorad under överföringsprocessen. Avstånd och material är viktiga orsaker till förlusten, speciellt överföringsavståndet. Ju längre förlusten är, desto större förlust. Ett av sätten att minska överföringsförlusten är att öka överföringsspänningen, så det finns begreppet högspänningsel.
I Kina hänvisar högspänningsnätet till 220kV-nätet. Den ultrahöga spänningen som utvecklats på basis av högspänningselektricitet kan nå 500kV. Men trots det är likströmsöverföringstekniken med ultrahög spänning fortfarande inte tillräckligt för att hantera långdistansöverföring på tusentals kilometer, och strömförlusten kan till och med nå 20 procent eller mer.
Att fortsätta att öka spänningen för HVDC-överföring, som inte kan tolereras av traditionella isoleringsmaterial, kommer att leda till fel på elnätssystemet och öka risken för olyckor såsom bränder, vilket kräver teknisk support för UHVDC-överföring.
UHV-teknik avser kraftöverföringsteknik med AC 1000kV och DC ±800kV spänningsnivåer. Den största egenskapen med denna teknik är att den kan uppnå långdistans och effektiv kraftöverföring, särskilt för länder med stort territorium, stor befolkning eller ojämn fördelning av regionala resurser. Det är mer som att "sända kol i snö", även känt som "5G-nät i det elektriska fältet" och "höghastighetsjärnväg i kraftsystemet".
Enligt uppgifter som tillhandahålls av State Grid Corporation of China, kan UHVDC-kraftnätet med den första slingan skicka 6 miljoner kilowatt elektricitet, vilket motsvarar 5-6 gånger det befintliga 500kV DC-nätet, och kraften överföringsavståndet är också 2 till 3 gånger det senare och kan spara 60 procent av markresurserna.
▲Schematiskt diagram över UHV-kraftöverföring (bildkälla/Wall Street News)
Från egentillverkad till självtillit
I själva verket är Kinas utveckling av UHV-överföring också ett "hjälplöst drag", eftersom Kinas grundläggande nationella förhållanden bestämmer den extremt obalanserade geografiska fördelningen av elproduktion och konsumtion.
Två tredjedelar av landets kolresurser är koncentrerade till de tre provinserna och regionerna Shaanxi, Shanxi och Inre Mongoliet, 80 procent av vattenkraftresurserna är koncentrerade till sydväst, och solceller och vindenergiresurser är huvudsakligen koncentrerade till nordväst, Inre Mongoliet och andra platser. De 16 provinserna i de centrala och östra regionerna med den mest tätbefolkade och den högsta efterfrågan på el är dock de 16 provinserna i de centrala och östra regionerna, vilket leder till en stor efterfrågan på långväga kraftöverföring. Kraftteknik är inte bara en vetenskaplig fråga, utan också en viktig garanti för Kinas energisäkerhet.
Till skillnad från "traditionella fördelar"-fält som broar och anläggningsteknik, har Kina inte mycket tekniska reserver inom kraftöverföringsteknik, och det är i princip självtillverkat. Så fram till det tidiga skedet av reform och öppning var strömavbrott vanliga på olika platser på grund av otillräcklig strömförsörjning.
För att lösa problemet med strömförsörjning introducerade Kina på 1980-talet kraftöverföring och transformationsteknik med en spänningsnivå på 500kV från väst (tidigare 220kV vanlig kraftöverföring i de flesta områden). Men med den snabba utvecklingen av ekonomin och samhället har 500kV kraftöverföringstekniken också stött på taket för utbud och efterfrågan, och det är nödvändigt att fortsätta att öka överföringskraften och gå in i UHV-fältet.
Inom energiområdet har UHV-överföring alltid varit ett problem i världsklass. USA, Sovjetunionen, Japan, Italien och andra länder har alla genomfört UHV-forskning och -tester, utrustningsutveckling och ingenjörsförsök, men på grund av politiska, ekonomiska, tekniska och andra faktorer slutade de alla i misslyckande.
Sedan 2000 har relevanta avdelningar organiserat dussintals vetenskapliga forskningsinstitutioner och universitet, och hundratals utrustningstillverkande företag, som bildar tusentals uppsättningar av planer, med totalt hundratusentals människor som deltar. Under omständigheten att "inga standarder, ingen erfarenhet och ingen utrustning" i världen har många problem i världsklass med UHV-överföringsteknik övervunnits.
± 800kV UHVDC-omvandlartransformatorn som utvecklats oberoende av Kina har skapat ett världsrekord med den största enskilda kapaciteten, den högsta tekniska svårigheten och den kortaste utgångstiden i världen.
Konduktiviteten hos UHV energibesparande ledare som utvecklats av Kinas förbättrade teknologi har ökat från 61,0 procent IACS (konduktivitet, vilket är ett mätvärde som indikerar styrkan hos materialöverföringsströmkapacitet) till 63,5 procent IACS, vilket kraftigt minskar förlusten i processen för UHV-kraftöverföring, och kan minska kraftöverföringsförlusterna med miljarder grader varje år.
▲ Den 26 juni 2022, i Chongqing, på byggarbetsplatsen för Chongqing Qianjiang-delen av Baihetan-Zhejiang ± 800kV UHVDC-överföringsprojektet, utförde arbetare luftarbete på en höjd av mer än 100 meter (Bildkälla/Vision Kina)
Dessa vetenskapliga och tekniska innovationsprestationer är oskiljaktiga från uppmärksamheten från relevanta statliga avdelningar, och ännu mer oskiljaktiga från det hårda arbetet av otaliga vetenskapliga forskare, som för vidare den vetenskapliga andan av sanningssökande innovation och hårt arbete. Till exempel är Li Lixuan, en akademiker vid Chinese Academy of Engineering, expert inom området UHVDC-överföring i Kina och är känd som den "första personen inom DC-överföring". Inom UHV ± 800kV DC-teknik ledde han experter och team för att övervinna svårigheter, utvecklade 73 större elektrisk utrustning i 13 kategorier, fick 141 nyckelteknologier, skapade 37 världsnyheter och blev en av de främsta initiativtagarna till mitt lands "ledande värld" inom detta område.
Chen Weijiang, en akademiker vid den kinesiska vetenskapsakademin, är expert på högspännings- och isoleringsteknik. Han har vunnit National Science and Technology Progress Award och andra priset för National Technology Invention Award. Han har varit engagerad i forskningen om elektromagnetiska transientanalysmetoder och skyddsteknik för kraftsystem under lång tid. Dessa vetenskapliga forskningsresultat har effektivt stött den framgångsrika forskningen och utvecklingen av mitt lands UHV-kraftöverföringsteknik.
China Electrotechnical Society grundades 1981 och är en akademisk grupporganisation med elektroingenjörer och elektriska vetenskaps- och teknikarbetare som huvudorgan, och är också en viktig social kraft i utvecklingen av Kinas elektroteknikföretag. Sällskapet ansluter sig till akademiska utbyten som centrum, möter gränserna för elektrisk teknik och behoven av nationell ekonomisk konstruktion, och bedriver aktivt akademisk utbytesverksamhet. I "Guide to Important Academic Conferences (2022)" från China Association for Science and Technology, ingår totalt 8 konferenser från China Electrotechnical Society, såsom Academic Annual Meeting of the China Electrotechnical Society, the 5th International Electrical and Energy Conference, och den kinesiska grenen av World Electric Vehicle Conference. Mötena är alla akademiska konferenser med större inflytande och ett stort antal deltagare.
Nya möjligheter i sammanhanget "dual carbon"
2009 var Kinas första UHV-överföringslinje, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, helt ansluten, och Kina blev det första landet i världen som fullt ut behärskar UHV-överföringstekniken och satte den i affärsverksamhet.
Sedan dess, mer än tio år, har Kinas UHV-överföringsteknik gjort ett historiskt genombrott: i slutet av 2021 har totalt 33 UHV-linjer tagits i bruk i mitt land, som täcker sju stora kraftnätsområden i landet. Transmissionslinjeprojektet är nära 40,000 kilometer, vilket motsvarar att gå runt jorden.
Det tekniska ledarskapet har gett Kina mer röst över. För närvarande, inom området UHV-teknik, har Kina tagit ledningen i att formulera internationella UHV-transmissionslinjestandarder och har fullständiga patenträttigheter. Det betyder att även om andra länder har utvecklat inhemsk teknik måste de följa kinesiska standarder innan de får sälja den internationellt.
Kina har successivt samarbetat med Filippinerna, Portugal, Australien, Grekland, Ryssland och andra länder för att starta den globala layouten av UHV-kraftöverföring. 168 länder runt om i världen har tecknat samarbetsavtal med State Grid inom teknikområdet, vilket innebär att Kinas UHV-teknik har börjat åka utomlands och gå till världen.
Under bakgrunden av "koltoppar och koldioxidneutralitet" står kraftsystemet nu inför en djupgående revolution, och UHV-tekniken har också nått en ny korsning.
I framtiden, med minskningen av andelen traditionell värmekraft och ökningen av andelen vindkraft och solenergi, grön kraft och ren energi, kommer den traditionella "kraftgenerering, överföring, transformation, distribution och elförbrukning" att förändras i enlighet med detta. , vilket också kommer att ge fler möjligheter och utmaningar för utvecklingen av Kinas kraftverksindustri.
Å ena sidan, som en bärare för fjärrkraftöverföring i processen för kolneutralitet, är UHV-teknik ett viktigt stöd för att säkerställa energisäkerhet och påskynda förverkligandet av "dubbelkol"-målet, balansera energi och lastfördelning och främja nya energiförbrukning.
Å andra sidan kan UHV-projekt också effektivt driva lokal ekonomisk utveckling. Enligt uppskattningar, under perioden "14:e femårsplanen", måste DC-leveranskanalerna i nordöstra Kina, Mengxi, Shanxi, nordvästra Kina, sydvästra Kina och andra regioner öka överföringskapaciteten med 84,52 miljoner kilowatt, och den nya UHVDC Projektinvesteringar är cirka 260 miljarder yuan, vilket kommer att spela en positiv roll för att främja utvecklingen av uppströms och nedströms industrikedjor. UHV förväntas fortsätta att påskynda utvecklingen och inleda större tillväxtutrymme.