A energia é a base do desenvolvimento econômico. Nos últimos dez anos, a capacidade de garantia de independência energética da China foi significativamente melhorada e o maior sistema de geração de energia limpa do mundo foi construído. A estrutura energética tem sido continuamente otimizada, o que tem garantido efetivamente o funcionamento estável da economia nacional.
Nos últimos anos, a China desenvolveu e cresceu gradualmente nas áreas de engenharia elétrica e tecnologia de energia. Após mais de 60 anos de desenvolvimento, a China agora possui o sistema de indústria de energia mais poderoso do mundo: em 2021, a capacidade instalada de geração de energia do país será de cerca de 2,38 bilhões de quilowatts, ocupando o primeiro lugar no mundo; Tomemos como exemplo a empresa central State Grid, que atualmente possui mais de 20,000 patentes, ocupando o terceiro lugar no mundo; só o número de patentes de baterias de armazenamento de energia representa 67,56% do total mundial; ao mesmo tempo, a China também é o maior exportador de energia do mundo.
Especialmente no campo da tecnologia de transmissão UHV, a tecnologia de transmissão de energia mais avançada do mundo, a China dominou a tecnologia de transmissão UHV com direitos de propriedade intelectual independentes, que é uma importante conquista de inovação independente que lidera o mundo. Ela assumiu a liderança na formulação de padrões públicos internacionais de linhas de transmissão UHV, de modo que os padrões chineses e os padrões mundiais sejam equiparados.
▲Chizhou, Anhui Fotografia Aérea Linha UHV Jiuhua Dense Channel (Fonte de imagem/Visual China)
O que é transmissão de energia UHV
No sistema de operação da rede elétrica da China, a tensão é dividida em dois sistemas: transmissão e distribuição. O sistema de transmissão tem a finalidade de transportar energia para subestações de mesmo nível ou nível inferior, sendo o nível geral de tensão superior. O objetivo do sistema de distribuição é transmitir energia para a carga de distribuição, e o nível geral de tensão não excede 110kV.
Simplificando, da usina até a subestação boost, a rede de transmissão é o sistema de transmissão; da subestação abaixadora para a rede de distribuição para a TV, ar condicionado e outros equipamentos elétricos é o sistema de distribuição.
De acordo com a lei de Ohm, a corrente será perdida durante o processo de transmissão. A distância e os materiais são motivos importantes para a perda, especialmente a distância de transmissão. Quanto maior a perda, maior a perda. Uma das formas de reduzir a perda de transmissão é aumentar a tensão de transmissão, por isso existe o conceito de eletricidade de alta tensão.
Na China, a rede elétrica de alta tensão refere-se à rede elétrica de 220kV. A tensão ultra-alta desenvolvida com base na eletricidade de alta tensão pode chegar a 500kV. Mas mesmo assim, a tecnologia de transmissão DC de ultra-alta tensão ainda não é suficiente para lidar com a transmissão de longa distância de milhares de quilômetros, e a perda de corrente pode chegar a 20% ou mais.
Continuar a aumentar a tensão de transmissão HVDC, que não pode ser tolerada pelos materiais isolantes tradicionais, levará à falha do sistema de rede elétrica e aumentará o risco de acidentes como incêndios, o que requer suporte técnico de transmissão UHVDC.
A tecnologia UHV refere-se à tecnologia de transmissão de energia com níveis de tensão AC 1000kV e DC ± 800kV. A maior característica desta tecnologia é que ela pode alcançar uma transmissão de energia eficiente e de longa distância, especialmente para países com vasto território, grande população ou distribuição desigual de recursos regionais. É mais como "enviar carbono na neve", também conhecido como "rede 5G no campo elétrico" e "ferrovia de alta velocidade no sistema de energia".
De acordo com os dados fornecidos pela State Grid Corporation of China, a rede elétrica UHVDC de primeiro ciclo pode enviar 6 milhões de quilowatts de eletricidade, o que equivale a 5-6 vezes a rede elétrica de 500kV CC existente, e a energia a distância de transmissão também é de 2 a 3 vezes a do último e pode economizar 60% dos recursos terrestres.
▲Diagrama esquemático da transmissão de energia UHV (fonte da imagem/Wall Street News)
De self-made para auto-suficiência
Na verdade, o desenvolvimento da transmissão UHV na China também é um "movimento impotente", porque as condições nacionais básicas da China determinam a distribuição geográfica extremamente desequilibrada da produção e do consumo de eletricidade.
Dois terços dos recursos de carvão do país estão concentrados nas três províncias e regiões de Shaanxi, Shanxi e Mongólia Interior, 80% dos recursos hidrelétricos estão concentrados no sudoeste e os recursos de energia fotovoltaica e eólica estão concentrados principalmente no noroeste, Mongólia Interior e outros lugares. No entanto, as 16 províncias das regiões central e oriental com maior densidade populacional e maior demanda de eletricidade são as 16 províncias das regiões central e oriental, o que leva a uma grande demanda por transmissão de energia de longa distância. A tecnologia de energia não é apenas uma questão científica, mas também uma importante garantia para a segurança energética da China.
Ao contrário dos campos de "vantagem tradicional", como pontes e engenharia civil, a China não tem muitas reservas técnicas em tecnologia de transmissão de energia e é basicamente auto-fabricada. Assim, até a fase inicial da reforma e abertura, os cortes de energia eram comuns em vários lugares devido ao fornecimento insuficiente de energia.
A fim de resolver o problema do fornecimento de energia, na década de 1980, a China introduziu a tecnologia de transmissão e transformação de energia com um nível de tensão de 500kV do Ocidente (anteriormente 220kV de transmissão de energia comum na maioria das áreas). Mas com o rápido desenvolvimento da economia e da sociedade, a tecnologia de transmissão de energia de 500kV também encontrou o teto de oferta e demanda, e é necessário continuar aumentando a potência de transmissão e entrar no campo UHV.
No campo da energia, a transmissão UHV sempre foi um problema de classe mundial. Os Estados Unidos, a União Soviética, o Japão, a Itália e outros países realizaram pesquisas e testes de UHV, desenvolvimento de equipamentos e tentativas de engenharia, mas devido a fatores políticos, econômicos, tecnológicos e outros, todos terminaram em fracasso.
Desde 2000, departamentos relevantes organizaram dezenas de instituições de pesquisa científica e universidades e centenas de empresas de fabricação de equipamentos, formando milhares de conjuntos de planos, com um total de centenas de milhares de pessoas participantes. Sob a circunstância de "sem padrões, sem experiência e sem equipamento" no mundo, muitos problemas de classe mundial da tecnologia de transmissão UHV foram superados.
O transformador conversor UHVDC de ± 800kV desenvolvido independentemente pela China criou um recorde mundial com a maior capacidade individual, a maior dificuldade técnica e o menor tempo de saída do mundo.
A condutividade dos condutores de economia de energia UHV desenvolvidos pela tecnologia aprimorada da China aumentou de 61,0 por cento IACS (condutividade, que é um valor de medição que indica a força da capacidade de corrente de transmissão do material) para 63,5 por cento IACS, o que reduz bastante a perda no processo de transmissão de energia UHV e pode reduzir as perdas de transmissão de energia em bilhões de graus a cada ano.
▲ Em 26 de junho de 2022, em Chongqing, no canteiro de obras da seção Chongqing Qianjiang do projeto de transmissão Baihetan-Zhejiang ± 800kV UHVDC, os trabalhadores realizaram trabalhos aéreos a uma altura de mais de 100 metros (Fonte de imagem/Vision China)
Essas conquistas de inovação científica e tecnológica são inseparáveis da atenção dos departamentos estaduais relevantes e ainda mais inseparáveis do trabalho árduo de inúmeros pesquisadores científicos, levando adiante o espírito científico de inovação em busca da verdade e trabalho duro. Por exemplo, Li Lixuan, um acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia, é um especialista na área de transmissão UHVDC na China e é conhecido como a "primeira pessoa em transmissão DC". Na tecnologia UHV ± 800kV DC, liderou especialistas e equipes para superar dificuldades, desenvolveu 73 grandes equipamentos elétricos em 13 categorias, obteve 141 tecnologias-chave, criou 37 estreias mundiais e tornou-se um dos principais promotores do “leader the world” do meu país nesta área.
Chen Weijiang, acadêmico da Academia Chinesa de Ciências, é especialista em alta tensão e tecnologia de isolamento. Ele ganhou o Prêmio Nacional de Progresso da Ciência e Tecnologia e o Segundo Prêmio do Prêmio Nacional de Invenção Tecnológica. Ele está envolvido na pesquisa sobre métodos de análise de transientes eletromagnéticos e tecnologia de proteção de sistemas de energia por um longo tempo. Essas conquistas da pesquisa científica apoiaram efetivamente a pesquisa e o desenvolvimento bem-sucedidos da tecnologia de transmissão de energia UHV do meu país.
Fundada em 1981, a China Electrotechnical Society é uma organização de grupo acadêmico com engenheiros elétricos e trabalhadores de ciência e tecnologia elétrica como corpo principal, e também é uma importante força social no desenvolvimento das empresas de engenharia elétrica da China. A Sociedade adere ao intercâmbio acadêmico como centro, enfrenta as fronteiras da tecnologia elétrica e as necessidades da construção econômica nacional e realiza ativamente atividades de intercâmbio acadêmico. No "Guia para Conferências Acadêmicas Importantes (2022)" da Associação Chinesa de Ciência e Tecnologia, estão incluídos um total de 8 conferências da Sociedade Eletrotécnica da China, como a Reunião Anual Acadêmica da Sociedade Eletrotécnica da China, a 5ª e Energia, e a filial chinesa da Conferência Mundial de Veículos Elétricos. As reuniões são todas as conferências acadêmicas com maior influência e um grande número de participantes.
Novas oportunidades no contexto do "dual carbono"
Em 2009, a primeira linha de transmissão UHV da China, Jindongnan-Nanyang-Jingmen, foi totalmente conectada, e a China se tornou o primeiro país do mundo a dominar totalmente a tecnologia de transmissão UHV e colocá-la em operação comercial.
Desde então, mais de dez anos, a tecnologia de transmissão UHV da China fez um avanço histórico: até o final de 2021, um total de 33 linhas UHV foram colocadas em uso em meu país, cobrindo sete grandes áreas de rede elétrica no país. O projeto da linha de transmissão tem cerca de 40,000 quilômetros, o que equivale a dar a volta à Terra.
A liderança tecnológica deu mais voz à China. Atualmente, no campo da tecnologia UHV, a China assumiu a liderança na formulação de padrões internacionais de linhas de transmissão UHV e possui direitos totais de patente. Isso significa que, mesmo que outros países tenham desenvolvido tecnologia doméstica, eles devem obedecer aos padrões chineses antes de serem autorizados a vendê-la internacionalmente.
A China cooperou sucessivamente com as Filipinas, Portugal, Austrália, Grécia, Rússia e outros países para iniciar o layout global da transmissão de energia UHV. 168 países ao redor do mundo assinaram acordos de cooperação com a State Grid na área de tecnologia, o que significa que a tecnologia UHV da China começou a ir para o exterior e para o mundo.
Sob o pano de fundo de "pico de carbono e neutralidade de carbono", o sistema de energia está agora enfrentando uma profunda revolução, e a tecnologia UHV também atingiu uma nova interseção.
No futuro, com o declínio na proporção de energia térmica tradicional e o aumento na proporção de energia eólica e energia solar verde e energia limpa, o modelo tradicional de "geração, transmissão, transformação, distribuição e consumo de eletricidade" mudará de acordo , que também trará mais oportunidades e desafios para o desenvolvimento da indústria de engenharia de energia da China.
Por um lado, como portadora de transmissão remota de energia no processo de neutralidade de carbono, a tecnologia UHV é um importante suporte para garantir a segurança energética e acelerar a realização do objetivo "duplo carbono", equilibrando energia e distribuição de carga e promovendo novas consumo de energia.
Por outro lado, os projetos UHV também podem impulsionar efetivamente o desenvolvimento econômico local. De acordo com estimativas, durante o período do "14º Plano Quinquenal", os canais de entrega DC no Nordeste da China, Mengxi, Shanxi, Noroeste da China, Sudoeste da China e outras regiões precisam aumentar a capacidade de transmissão em 84,52 milhões de quilowatts, e o novo UHVDC o investimento do projeto é de cerca de 260 bilhões de yuans, o que desempenhará um papel positivo na promoção do desenvolvimento de cadeias industriais a montante e a jusante. Espera-se que o UHV continue a acelerar o desenvolvimento e inaugurar um maior espaço de crescimento.