الطاقة هي أساس التنمية الاقتصادية. في السنوات العشر الماضية ، تم تحسين قدرة ضمان استقلال الطاقة في الصين بشكل كبير ، وتم بناء أكبر نظام لتوليد الطاقة النظيفة في العالم. تم تحسين هيكل الطاقة بشكل مستمر ، مما يضمن بشكل فعال التشغيل المستقر للاقتصاد الوطني.
في السنوات الأخيرة ، تطورت الصين ونمت تدريجياً في مجالات الهندسة الكهربائية وتكنولوجيا الطاقة. بعد أكثر من 60 عامًا من التطوير ، تمتلك الصين الآن أقوى نظام لصناعة الطاقة في العالم: في عام 2021 ، ستكون قدرة توليد الطاقة المركبة في البلاد حوالي 2.38 مليار كيلووات ، لتحتل المرتبة الأولى في العالم ؛ خذ شبكة الدولة المركزية للمؤسسة كمثال ، لديها حاليًا أكثر من 20 ، 000 براءة اختراع ، وتحتل المرتبة الثالثة في العالم ؛ يمثل عدد براءات الاختراع في بطاريات تخزين الطاقة وحدها 67.56 في المائة من الإجمالي العالمي ؛ في الوقت نفسه ، تعد الصين أيضًا أكبر مصدر للطاقة في العالم.
خاصة في مجال تكنولوجيا نقل UHV ، تكنولوجيا نقل الطاقة الأكثر تقدمًا في العالم ، أتقنت الصين تكنولوجيا نقل UHV مع حقوق الملكية الفكرية المستقلة ، وهو إنجاز ابتكار مستقل رئيسي يقود العالم. لقد أخذت زمام المبادرة في صياغة معايير خط نقل UHV العامة الدولية ، بحيث يتم معادلة المعايير الصينية والمعايير العالمية.
▲Chizhou ، قناة Anhui للتصوير الجوي UHV Line Jiuhua Dense (مصدر الصورة / Visual China)
ما هو نقل الطاقة UHV
في نظام تشغيل شبكة الطاقة في الصين ، يتم تقسيم الجهد إلى نظامين: النقل والتوزيع. يهدف نظام النقل إلى نقل الطاقة إلى المحطات الفرعية من نفس المستوى أو المستوى الأدنى ، ويكون مستوى الجهد العام أعلى. الغرض من نظام التوزيع هو نقل الطاقة إلى حمل التوزيع ، ولا يتجاوز مستوى الجهد العام 110 كيلو فولت.
ببساطة ، من محطة الطاقة إلى محطة التعزيز الفرعية ، فإن شبكة النقل هي نظام النقل ؛ من المحطة الفرعية إلى شبكة التوزيع إلى التلفزيون وتكييف الهواء والمعدات الكهربائية الأخرى هو نظام التوزيع.
وفقًا لقانون أوم ، سيضيع التيار أثناء عملية النقل. المسافة والمواد من الأسباب المهمة للخسارة ، وخاصة مسافة الإرسال. وكلما زادت الخسارة ، زادت الخسارة. تتمثل إحدى طرق تقليل فقد الإرسال في زيادة جهد النقل ، لذلك هناك مفهوم الكهرباء ذات الجهد العالي.
في الصين ، تشير شبكة الطاقة ذات الجهد العالي إلى شبكة الطاقة 220 كيلو فولت. الفولتية الفائقة المطورة على أساس الكهرباء ذات الجهد العالي يمكن أن تصل إلى 500 كيلو فولت. ولكن مع ذلك ، فإن تقنية نقل التيار المستمر عالية الجهد لا تزال غير كافية للتعامل مع النقل لمسافات طويلة لآلاف الكيلومترات ، ويمكن أن تصل الخسارة الحالية إلى 20 في المائة أو أكثر.
سيؤدي الاستمرار في زيادة جهد نقل HVDC ، والذي لا يمكن تحمله بواسطة المواد العازلة التقليدية ، إلى فشل نظام شبكة الطاقة ويزيد من مخاطر الحوادث مثل الحرائق ، الأمر الذي يتطلب دعمًا تقنيًا لنقل UHVDC.
تشير تقنية UHV إلى تقنية نقل الطاقة بمستويات جهد AC 1000kV و DC ± 800kV. أكبر ميزة لهذه التكنولوجيا هي أنها يمكن أن تحقق نقلًا فعالًا للطاقة لمسافات طويلة ، خاصةً في البلدان ذات الأراضي الشاسعة أو عدد السكان الكبير أو التوزيع غير المتكافئ للموارد الإقليمية. إنه أشبه بـ "إرسال الكربون في الثلج" ، المعروف أيضًا باسم "شبكة 5G في المجال الكهربائي" و "السكك الحديدية عالية السرعة في نظام الطاقة".
وفقًا للبيانات التي قدمتها شركة State Grid Corporation في الصين ، يمكن لشبكة الطاقة UHVDC ذات الحلقة الأولى أن ترسل 6 ملايين كيلووات من الكهرباء ، وهو ما يعادل 5-6 ضعف شبكة الطاقة الحالية التي تبلغ 500 كيلو فولت تيار مستمر ، والطاقة مسافة الإرسال هي أيضًا من 2 إلى 3 أضعاف المسافة الأخيرة ، ويمكن أن توفر 60 في المائة من موارد الأرض.
▲رسم تخطيطي لنقل الطاقة UHV (مصدر الصورة / أخبار وول ستريت)
من عصامي إلى الاعتماد على الذات
في الواقع ، يعد تطوير الصين لنقل الطاقة الفائقة "خطوة عاجزة" ، لأن الظروف الوطنية الأساسية للصين تحدد التوزيع الجغرافي غير المتوازن للغاية لإنتاج الكهرباء واستهلاكها.
يتركز ثلثا موارد الفحم في البلاد في مقاطعات ومناطق شنشي وشانشي ومنغوليا الداخلية ، وتتركز 80 في المائة من موارد الطاقة الكهرومائية في الجنوب الغربي ، وتتركز موارد الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح بشكل أساسي في الشمال الغربي ، ومنغوليا الداخلية وأماكن أخرى. ومع ذلك ، فإن 16 مقاطعة في المناطق الوسطى والشرقية الأكثر كثافة سكانية والأكثر طلبًا على الكهرباء هي 16 مقاطعة في المناطق الوسطى والشرقية ، مما يؤدي إلى طلب كبير على نقل الطاقة لمسافات طويلة. إن تكنولوجيا الطاقة ليست مجرد قضية علمية ، ولكنها أيضًا ضمانة مهمة لأمن الطاقة في الصين.
على عكس مجالات "الميزة التقليدية" مثل الجسور والهندسة المدنية ، لا تمتلك الصين الكثير من الاحتياطيات التقنية في تكنولوجيا نقل الطاقة ، وهي في الأساس عصامية. لذلك ، حتى المرحلة الأولى من الإصلاح والانفتاح ، كان انقطاع التيار الكهربائي شائعًا في أماكن مختلفة بسبب عدم كفاية إمدادات الطاقة.
من أجل حل مشكلة إمدادات الطاقة ، في الثمانينيات ، أدخلت الصين تكنولوجيا نقل وتحويل الطاقة بمستوى جهد يبلغ 500 كيلو فولت من الغرب (سابقًا نقل الطاقة العادي 220 كيلو فولت في معظم المناطق). ولكن مع التطور السريع للاقتصاد والمجتمع ، واجهت تقنية نقل الطاقة 500 كيلو فولت أيضًا سقف العرض والطلب ، ومن الضروري الاستمرار في زيادة طاقة النقل والدخول إلى مجال UHV.
في مجال الطاقة ، لطالما كان انتقال UHV مشكلة عالمية. لقد قامت الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي واليابان وإيطاليا ودول أخرى بأبحاث واختبارات UHV وتطوير المعدات والمحاولات الهندسية ، ولكن نظرًا لعوامل سياسية واقتصادية وتكنولوجية وعوامل أخرى ، فقد انتهت جميعها بالفشل.
منذ عام 2000 ، نظمت الإدارات ذات الصلة العشرات من مؤسسات البحث العلمي والجامعات ، والمئات من شركات تصنيع المعدات ، وشكلت الآلاف من مجموعات الخطط ، بمشاركة مئات الآلاف من الأشخاص. في ظل ظروف "لا توجد معايير ولا خبرة ولا معدات" في العالم ، تم التغلب على العديد من المشكلات ذات المستوى العالمي لتكنولوجيا النقل UHV.
لقد حقق محول محول UHVDC ± 800 كيلو فولت الذي طورته الصين بشكل مستقل رقماً قياسياً عالمياً بأكبر سعة فردية ، وأعلى صعوبة تقنية وأقصر وقت إخراج في العالم.
زادت موصلية الموصلات الموفرة للطاقة UHV التي طورتها التكنولوجيا الصينية المحسنة من 61. 0 بالمائة IACS (الموصلية ، وهي قيمة قياس تشير إلى قوة قدرة نقل المواد الحالية) إلى 63.5 بالمائة IACS ، مما يقلل بشكل كبير الخسارة في عملية نقل الطاقة UHV ، ويمكن أن تقلل من خسائر نقل الطاقة بمليارات الدرجات كل عام.
▲ في 26 يونيو 2022 ، في تشونغتشينغ ، في موقع البناء لقسم تشونغتشينغ تشيانجيانغ في مشروع نقل بايهيتان-تشجيانغ ± 800 كيلو فولت UHVDC ، نفذ العمال أعمالًا جوية على ارتفاع أكثر من 100 متر (مصدر الصورة / رؤية الصين)
إن إنجازات الابتكار العلمي والتكنولوجي لا تنفصل عن اهتمام الإدارات الحكومية ذات الصلة ، بل إنها لا تنفصل عن العمل الجاد لعدد لا يحصى من الباحثين العلميين ، مما يدفع الروح العلمية للابتكار البحثي عن الحقيقة والعمل الجاد. على سبيل المثال ، يعتبر Li Lixuan ، الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة ، خبيرًا في مجال نقل UHVDC في الصين ويعرف باسم "الشخص الأول في الإرسال DC". في تقنية UHV ± 800kV DC ، قاد الخبراء والفرق للتغلب على الصعوبات ، وطور 73 من المعدات الكهربائية الرئيسية في 13 فئة ، وحصل على 141 تقنية رئيسية ، وابتكر 37 أولًا في العالم ، وأصبح أحد المروجين الرئيسيين لـ "قيادة العالم" في بلدي في هذا الحقل.
Chen Weijiang ، الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للعلوم ، هو خبير في تكنولوجيا الجهد العالي والعزل. وقد فاز بالجائزة الوطنية للتقدم العلمي والتكنولوجي والجائزة الثانية للجائزة الوطنية للاختراع التكنولوجي. شارك في البحث عن طرق التحليل الكهرومغناطيسي العابر وتكنولوجيا حماية أنظمة الطاقة لفترة طويلة. لقد دعمت إنجازات البحث العلمي هذه بشكل فعال البحث والتطوير الناجح لتكنولوجيا نقل الطاقة UHV في بلدي.
تأسست الجمعية الكهروتقنية الصينية في عام 1981 ، وهي منظمة جماعية أكاديمية مع المهندسين الكهربائيين والعاملين في مجال العلوم والتكنولوجيا الكهربائية كهيئة رئيسية ، وهي أيضًا قوة اجتماعية مهمة في تطوير مشاريع الهندسة الكهربائية في الصين. تلتزم الجمعية بالتبادل الأكاديمي كمركز ، وتواجه حدود التكنولوجيا الكهربائية واحتياجات البناء الاقتصادي الوطني ، وتجري بنشاط أنشطة التبادل الأكاديمي. في "دليل المؤتمرات الأكاديمية الهامة (2022)" للجمعية الصينية للعلوم والتكنولوجيا ، تم تضمين ما مجموعه 8 مؤتمرات من الجمعية الكهروتقنية الصينية ، مثل الاجتماع الأكاديمي السنوي للجمعية الكهروتقنية الصينية ، المؤتمر الدولي الخامس للكهرباء ومؤتمر الطاقة ، وفرع الصين للمؤتمر العالمي للمركبات الكهربائية. الاجتماعات عبارة عن مؤتمرات أكاديمية ذات تأثير أكبر وعدد كبير من المشاركين.
فرص جديدة في سياق "الكربون المزدوج"
في عام 2009 ، كان أول خط نقل UHV في الصين ، Jindongnan-Nanyang-Jingmen ، متصل بشكل كامل ، وأصبحت الصين أول دولة في العالم تتقن بشكل كامل تكنولوجيا نقل UHV وتضعها في العمليات التجارية.
منذ ذلك الحين ، أكثر من عشر سنوات ، حققت تكنولوجيا النقل UHV الصينية تقدمًا تاريخيًا: بحلول نهاية عام 2021 ، تم استخدام ما مجموعه 33 خطًا من خطوط UHV في بلدي ، تغطي سبع مناطق رئيسية لشبكة الكهرباء في البلاد. مشروع خط النقل قريب من 40 كيلومترًا ، 000 أي ما يعادل الدوران حول الأرض.
أعطت القيادة التكنولوجية للصين المزيد من الأصوات. في الوقت الحاضر ، في مجال تكنولوجيا UHV ، أخذت الصين زمام المبادرة في صياغة معايير خط نقل UHV الدولية ولديها حقوق براءات اختراع كاملة. وهذا يعني أنه حتى لو طورت الدول الأخرى التكنولوجيا المحلية ، فيجب عليها الالتزام بالمعايير الصينية قبل السماح لها ببيعها دوليًا.
تعاونت الصين على التوالي مع الفلبين والبرتغال وأستراليا واليونان وروسيا ودول أخرى لبدء التخطيط العالمي لنقل الطاقة UHV. وقعت 168 دولة حول العالم اتفاقيات تعاون مع State Grid في مجال التكنولوجيا ، مما يعني أن تكنولوجيا UHV الصينية قد بدأت في الذهاب إلى الخارج والذهاب إلى العالم.
في ظل خلفية "ذروة الكربون وحياد الكربون" ، يواجه نظام الطاقة الآن ثورة عميقة ، ووصلت تقنية UHV أيضًا إلى تقاطع جديد.
في المستقبل ، مع انخفاض نسبة الطاقة الحرارية التقليدية وزيادة نسبة طاقة الرياح والطاقة الشمسية الخضراء والطاقة النظيفة ، سيتغير نموذج "توليد الطاقة ونقلها وتحويلها وتوزيعها واستهلاك الكهرباء" وفقًا لذلك. ، والتي ستجلب أيضًا المزيد من الفرص والتحديات لتطوير صناعة هندسة الطاقة في الصين.
من ناحية أخرى ، باعتبارها ناقل لنقل الطاقة عن بعد في عملية حياد الكربون ، تعد تكنولوجيا UHV بمثابة دعم مهم لضمان أمن الطاقة وتسريع تحقيق هدف "الكربون المزدوج" ، وتحقيق التوازن بين توزيع الطاقة والأحمال ، والترويج للجديد. استهلاك الطاقة.
من ناحية أخرى ، يمكن لمشاريع UHV أيضًا دفع التنمية الاقتصادية المحلية بشكل فعال. وفقًا للتقديرات ، خلال فترة "الخطة الخمسية الرابعة عشرة" ، تحتاج قنوات توصيل التيار المستمر في شمال شرق الصين ومينغكسي وشانشي وشمال غرب الصين وجنوب غرب الصين ومناطق أخرى إلى زيادة قدرة النقل بمقدار 84.52 مليون كيلوواط ، و UHVDC الجديد. تبلغ استثمارات المشروع حوالي 260 مليار يوان ، والتي ستلعب دورًا إيجابيًا في تعزيز تنمية السلاسل الصناعية في المنبع والمصب. من المتوقع أن تستمر UHV في تسريع التنمية والدخول في مساحة نمو أكبر.