Puhta energia laiaulatuslik edastamine on uue elektrisüsteemi esmane lahendatav probleem
Minu riigi puhta energia jaotuses ja elektrinõudluses on "Hu Huanyongi liin". Selliste tegurite tõttu nagu kliima, tootlikkuse areng, ajalooline poliitökonoomia ja muud tegurid on meie riigi piirkondade majandusareng tasakaalust väljas. 1935. aastal välja pakutud "Hu Huanyongi liin" (tuntud ka kui Heihe-Tengchongi liin) on selle nähtuse tüüpiline kirjeldus: Hu Huanyongi liinist ida pool asuv ala võtab enda alla umbes 36 protsenti riigi maismaast ja rohkem kui 95 protsenti. riigi elanikkonnast (sel ajal 1930. aastate andmetel). Hiina puhta energia jaotus- ja elektrinõudluses on ka "Hu Huanyongi liin". Hu Huanyongi liini ida pool tarbib 86,5 protsenti elektrist, lääne pool aga ainult 13,5 protsenti . Puhta energiajaotuse osas on aga Hiina tuule- ja valgusressursside jaotusest näha, et Hu Huanyongi liini lääneosa on palju kõrgemal kui Hu Huanyongi liini ida pool. Välja arvatud avamere tuuleenergia ressursid, on muud kvaliteetsed tuuleressursid koormusemahukatest piirkondadest kaugel ja nende energiavajadused on suured.
Avamere tuuleenergia on rannikul oluline puhta energia allikas ning see on aegade suundumus avamerele minna ja selle ulatust suurendada. Hiina avamere tuuleenergia areneb kiiresti. 2020. aastal ulatub Hiina avamere tuuleenergia installeeritud võimsus 3,1 GW-ni, ületades Euroopat esimest korda, saades maailma suurimaks avamere tuuleenergia turuks, kus äsja paigaldatud võimsus ületab poole maailma koguvõimsusest. 2021. aastal on Hiina äsja paigaldatud avamere tuuleenergia võimsus 16,9 GW, mis on rekordiline. Meretuuleenergia riigitoetuste äravõtmisega 2022. aastal jõuab meretuuleenergia aga pariteedi ajastusse ning installeeritud võimsus taastub normaalsele tasemele. Avamere tuuleenergia on koormuskeskuse lähedal, mis soodustab tarbimist, ja meretuuleenergia toodang on suhteliselt stabiilne ja kasutustunnid kõrged. See on parim puhas energia rannikualadel. Guangdongi, Jiangsu ja teiste paikade avamere tuuleenergia planeerimise kohaselt on üldine suundumus koos välismaise avamere tuuleenergia arengutrendiga, süvamere ja suur ulatus.
UHV DC on parim lahendus suuremahuliseks elektriülekandeks piirkondade vahel
UHV sisaldab UHV vahelduvvoolu ja UHV alalisvoolu ülekannet. UHV AC viitab vahelduvvoolu ülekandeprojektidele, mille pingetase on 1000 kV, ja UHVDC tähistab alalisvoolu ülekandeprojekte pingetasemega ±800 kV ja üle selle. Nende kahe tehnilised põhimõtted ja arendusloogika on täiesti erinevad. UHV DC on tüüpiline punkt-võrk elektriülekande projekt. Selle põhiprintsiip on kasutada muundurklappi, et muuta vahelduvvool alalisvooluks, seejärel teisendada alalisvool vahelduvvooluks pärast sihtkohta transportimist ja seejärel ühendada see vahelduvvooluvõrku. Peamine eesmärk on elektrienergia edastamine. Lisaks elektrienergia edastamisele täidab AC UHV ka võrgustruktuuri parandamise ja võrgu stabiilsuse suurendamise rolli. Alalisvoolu ülekandetehnoloogia on jõuülekandetehnoloogia, mis põhineb jõuelektroonikal. Lihtsa topoloogia, pinge muundamise ja madalate seadmete maksumuse eeliste tõttu on vahelduvvoolu edastus muutunud kõige sagedamini kasutatavaks jõuülekandetehnoloogiaks kogu maailma riikides ja see on endiselt Hiina elektrivõrgu kõige olulisem osa. Alalisvoolu ülekandetehnoloogia on tehniline tee, mis on välja töötatud koos jõuelektroonika tehnoloogia sünniga.
Erinevate jõuelektrooniliste seadmete ja funktsioonide järgi saab selle jagada kaheks: tavaline alalisvool (LCC) ja paindlik alalisvool (VSC):
(1) Tavaline alalisvool (LCC) on alalisvoolu ülekandetehnoloogia, mis kasutab muundurklapi põhikomponentidena pooljuhitud võimsusega elektroonilisi komponente, nagu türistorid. Selle eelised on suur ülekandevõimsus ja madal hind, kuid see nõuab tugevat vahelduvvooluvõrgu tuge. Harmooniliste hulk on suur ja reaktiivvõimsust tuleb võrgust absorbeerida, seega tuleb konfigureerida suur hulk alalisvoolu filtreerimis- ja vahelduvvoolu filtreerimisseadmeid.
(2) Flexible DC (VSC) on alalisvoolu edastustehnoloogia, mis kasutab muundurklapi põhikomponentidena täielikult juhitud jõuelektroonilisi komponente, näiteks IGBT-sid. Selle eeliseks on see, et modulaarse mitmetasandilise tehnoloogia abil saab see moodustada standardsele siinuslainele väga lähedase vahelduvvoolu ning aktiivvõimsust ja reaktiivvõimsust saab reguleerida sõltumatult ilma filtreerimisseadmete või vahelduvvooluvõrgu toeta. Puuduseks on kõrge hind ja väike tarnevõime.
Elektrienergia kaugülekande vaatenurgast on alalisvoolu UHV-l ilmsed eelised vahelduvvoolu UHV ees: minu riigi elektrivõrgu jaotatud töö üldine muster ei muutu. Minu riigi elektrivõrku haldavad kolm peamist operaatorit: Hiina osariigi võrgukorporatsioon, China Southern Power Grid Corporation ja Inner Mongolia Electric Power Company. Piirkondlikke sünkroonseid elektrivõrke on 7 ja regionaalsete elektrivõrkude vahel on nõrk ühendus ning suurem osa elektri tootmisest ja tarbimisest toodetakse piirkonnas.
Hiina elektrinõukogu andmetel edastatakse 2021. aastal üle riigi piirkondade 687,6 miljardit kilovatt-tundi elektrit, mis moodustab vaid umbes 8,3 protsenti kogu ühiskonna elektritarbimisest ning piirkondadevahelised ühendused on suhteliselt nõrk. Vahelduvvoolu elektrivõrgu laiendamine võib põhjustada elektrivõrgu languse asemel tõusu. Hiina inseneriakadeemia 2018. aasta nõuandva arvamuse "minu riigi tuleviku elektrivõrgu mustrite uurimise (2020) nõuandev arvamus" kohaselt peaksime jätkuvalt järgima struktuuri, mille põhiosa on kuus peamist piirkondlikku elektrivõrku (2019. aasta Chongqing-Hubei projekti investeering Edela elektrivõrk ja Kesk-Hiina elektrivõrk eraldatakse pärast transporti). Seetõttu ei saa vahelduvvoolu UHV võimsust piirkondade vahel edastada ja see võib mängida rolli ainult konkreetsetes olukordades, nagu kvaliteetsete tuule- ja päikeseressursside olemasolu ning suur nõudlus elektri järele samas elektrivõrgus ja nende kahe vaheline kaugus. on suhteliselt pikk.
Alalisvoolu ülekanne on parim piirkondlik võrguühendus. Ressursivarude erinevuste tõttu piirkonniti on minu riigis aga suhteliselt suur nõudlus piirkondadevahelise elektriülekande järele. Alalisvooluülekandel on järgmised kolm eelist, mis teeb sellest parima lahenduse piirkondadevaheliseks jõuülekandeks:
(1) Alalisvooluülekandel on pikamaa jõuülekande puhul silmapaistev säästlikkus. Alalisvoolu muundurjaamade maksumus on kõrgem kui vahelduvvoolu alajaamadel, kuid kuna alalisvoolu ülekandel puudub nahaefekt ja laadimisvõimsus, on ülekandeliinide kasutusmäär kõrgem. Seega, kui edastuskaugus on piisavalt pikk, ületab selle ökonoomsus vahelduvvoolu ülekande oma.
(2) Seda saab kasutada asünkroonse võrguühenduse jaoks. Vahelduvvooluvõrguga ühendamiseks on vaja, et kogu võrgu sagedus oleks ühtlane, seega ei saa seda kasutada asünkroonse võrguühenduse jaoks. Alalisvoolu jõuülekanne alaldab esmalt vahelduvvoolu alalisvooluks ja seejärel inverteerib selle vahelduvvooluks, mida saab rakendada asünkroonse võrguühenduse jaoks.
(3) See soodustab võrguõnnetuste isoleerimist ega suurenda võrguõnnetuste ohtu. UHV alalisvoolu ülekannet võib pidada vastuvõtva otsvõrgu kaugjuhitavaks toiteallikaks. Võred mõlemas otsas ei ole ühendatud ja mõlema otsa võred saab eraldada. Tõsise elektrivõrguõnnetuse korral suudab UHV DC õnnetuse isoleerida, suurendamata elektrivõrguga seotud õnnetuste ohtu. Teine UHV vahelduvvoolu tüüpiline rakendusstsenaarium on elektrivõrgu tugevdamine. Kuna minu kodumaa suuremahuline alalisvoolu edastamine siseneb Põhja-Hiinasse, Ida-Hiinasse, Kesk-Hiinasse ja Edela-Hiinasse, määrab vahelduvvooluvõrgu tugevus kogu elektrisüsteemi ohutuse ja nõudlus vahelduvvoolu UHV järele suureneb vastavalt.
Paindliku alalisvoolu oluline roll uutes elektrisüsteemides
Paindlik alalisvool sobib eriti hästi laiaulatusliku avamere tuuleenergia edastamiseks kaugetel meredel. Praegu on avamere tuuleenergia edastusmeetod kõrgepinge vahelduvvoolu ülekanne, see tähendab, et avameretuulikud ühendatakse avamere võimendusjaamadega, tõstetakse 220 kV või kõrgema pingeni ja saadetakse seejärel maismaa elektrivõrkudesse. Kuna alalisvoolu ülekandel pole laadimisvõimsust, on veealuste kaablite investeeringud ja edastustõhusus paremad kui vahelduvvooluülekandel. Üldiselt, kui edastuskaugus on suurem kui umbes 80 km, ületab alalisvoolu ülekande säästlikkus vahelduvvoolu ülekande oma. Lisaks, kuna tavaline alalisvool nõuab tugevat vahelduvvooluvõrgu tuge ja avamere tuulepargid on tuuleturbiinidest koosnevad nõrgad vahelduvvoolusüsteemid, mis ei suuda vastata tavapärase alalisvoolu jõuülekande nõuetele, on paindlik alalisvool muutunud ainsaks ökonoomseks ja teostatavaks lahenduseks. LCC-VSC hübriidtehnoloogia marsruut lahendab tõhusalt UHV alalisvoolu kommutatsiooni rikke probleemi piirkondades, kus on tihedad alalisvoolu languspunktid. Pärast aastakümneid kestnud ehitust on minu riik ehitanud 32 alalisvoolu ülekandeprojekti, mille põhifunktsiooniks on kaugülekanded, millest enam kui 10 projekti asuvad Jangtse jõe deltas või Guangdongi provintsis ning tihe paigutus viib alalisvooluni. edastamine kahe koha vahel. Suureneb kommutatsioonitõrke oht ja suureneb elektrivõrgu õnnetuste varjatud oht. Paindlik alalisvool suudab pinget iseseisvalt toetada ilma kommutatsioonitõrke ohuta ja on parim lahendus alalisvoolu toitmise jätkamiseks ülaltoodud kahes kohas. Praegu on China Southern Power Grid lõpetanud Wudongde alalisvoolu ülekandeprojekti ja osariigi võrk ehitab ka Baihetan-Jiangsu UHV alalisvoolu ülekandeprojekti, mis mõlemad on rakendanud paindlikku alalisvoolutehnoloogiat. Kuid kahe projekti tehnilised lahendused on erinevad.
Paindlik alalisvooluühendus suurendab elektrivõrgu vastastikust abi ning parandab toiteallika töökindlust ja efektiivsust. Lisaks minu riigi piirkondlike elektrivõrkude vahelisele tavapärasele elektrienergia kaugülekandeskeemile saab piirkondlike elektrivõrkude ristmikul kasutada ka vastastikku paindlikke alalisvoolu marsruute. Nn back-to-back painduv DC viitab alaldi jaama ja inverterjaama koos ehitamisele ilma alalisvooluta. Paindlik alalisvoolutehnoloogia võib parandada piirkondlike elektrivõrkude vastastikust võimsust ilma elektrivõrguga seotud õnnetuste ulatust laiendamata. Lisaks on 500 kV elektrivõrgud Guangdongis, Jiangsus ja mujal Hiinas juba väga suured, keerukate struktuuride ja silmatorkavate liigsete lühisvooluprobleemidega. Eespool nimetatud probleeme saab tõhusalt lahendada ka üksteisega painduva alalisvoolu lisamine elektrivõrgu "lahti sidumiseks". Chongqing-Hubei vastastikune projekt ja pooleliolev Fujian-Guangdongi ühendusprojekt on tüüpilised paindlike, otse vastassuunaliste projektide rakendused.