AC- und DC-Projekte werden gemeinsam entwickelt. Warum müssen wir zur Energieübertragung Höchstspannung verwenden?

Vor Kurzem wurde die Verlegung der 1.000-kV-UHV-Wechselstromleitung des staatlichen Stromnetzes Sichuan-Chongqing und der ±800-kV-UHV-Gleichstromleitung vom Jinsha-Fluss nach Hubei gleichzeitig abgeschlossen. Dies ist das erste Mal im UHV-Bau meines Landes.

Auf der Baustelle bedienten Arbeiter eine Drohne, die mit einem Zugseil langsam abhob. In einer Höhe von 140 Metern trieb es einen sechs Tonnen schweren Leiter voran, der langsam den Himmel über der 500-Kilovolt-Jialin-Leitung durchquerte und schließlich zwischen zwei über 170 Meter hohen und 400 Meter voneinander entfernten Türmen errichtet wurde.

Es wird davon ausgegangen, dass bei diesem Kreuzungsbau die Stromausfall- und Wartungszeit der 500-kV-Jialin-Leitung des Sichuan-Stromnetzes ausgenutzt wurde, es nur einmal zu einem Stromausfall kam und die gleichzeitige Kreuzung und Verlegung von Leitungen in den drei Betriebsabschnitten der UHV-Projekte Sichuan-Chongqing und Jinshang nach Hubei abgeschlossen wurde. Dadurch wird die Zeit eines Stromausfalls minimiert.

Das UHV-Projekt von Jinshang nach Hubei ist das erste UHV-Projekt, das durch das Qinghai-Tibet-Plateau führt, und das UHV-Projekt Sichuan-Chongqing ist das erste UHV-AC-Projekt im Südwesten Chinas. Beide Projekte sollen im Sommer 2025 in Betrieb gehen. Nach der Fertigstellung können sie insgesamt rund 75 Milliarden Kilowattstunden Strom pro Jahr übertragen .

Was ist UHV-Übertragung?

Wie wir alle wissen, wird Elektrizität über Kabel übertragen. Elektrizität wird überall in unseren Häusern, Fabriken, Geschäften, Schulen und Krankenhäusern verwendet und die gesamte Elektrizität wird über das Stromnetz geliefert. Der Strom im Stromnetz stammt aus Kraftwerken. Vielleicht haben wir schon einmal ein Kraftwerk gesehen, vielleicht auch nicht. Aber das spielt keine Rolle, denn die meisten Kraftwerke werden weit entfernt von uns gebaut. Der vom Kraftwerk erzeugte Strom wird in das Stromnetz eingespeist und dann über das Stromnetz zu unseren Häusern, Fabriken, Geschäften, Schulen und Krankenhäusern geleitet. Dies wird als „Kraftübertragung“ bezeichnet.

Die englische Abkürzung für Ultrahochspannung lautet UHV; das Spannungssymbol ist U (an manchen Stellen wird V verwendet); die Einheit der Spannung ist Volt, und das Einheitensymbol ist ebenfalls V; Es gibt kV (Kilovolt) größer als Volt, mV (Millivolt) kleiner als Volt und uV (Mikrovolt), und dazwischen liegen tausend Dezimalstellen. In China bezieht sich Ultrahochspannung auf Spannungspegel von ±800 kV und mehr für Gleichstrom und 1000 kV und mehr für Wechselstrom .

Warum Höchstspannungsübertragung nutzen?

In der Energietechnik gibt es den Begriff „wirtschaftliche Übertragungsdistanz“, der sich auf die wirtschaftlichste Übertragungsdistanz einer Übertragungsleitung mit einem bestimmten Spannungsniveau bezieht. Da bei der Übertragung elektrischer Energie auch auf der Übertragungsleitung Verluste entstehen, ist eine zu lange Leitung und zu hohe Verluste wirtschaftlich nicht sinnvoll. Die wirtschaftliche Übertragungsdistanz einer 500-kV-Hochspannungsleitung beträgt im Allgemeinen 600 bis 800 Kilometer, während die wirtschaftliche Übertragungsdistanz einer 1000-kV-Hochspannungsleitung größer ist, weil die Spannung erhöht und der Leitungsverlust reduziert wird.

Die Entfernung zwischen Chinas großen Energiebasen und Lastzentren kann 1.000 bis 3.000 Kilometer betragen. Um die intensive Entwicklung großer Energiebasen und eine zuverlässige Stromversorgung sicherzustellen, ist es daher notwendig, die Hochspannungsübertragungstechnologie mit den Merkmalen großer Übertragungskapazität, großer Entfernung und hoher Effizienz energisch weiterzuentwickeln . Ultrahochspannung ist die weltweit fortschrittlichste Energieübertragungstechnologie. Es wurde auf Basis der Ultrahochspannungsübertragung entwickelt. Sein Zweck besteht darin, die Übertragungskapazität zu verbessern, eine Hochleistungsstromübertragung über mittlere und lange Distanzen zu ermöglichen und die Zusammenschaltung von Fernstromsystemen zu realisieren, um ein gemeinsames Stromsystem aufzubauen.

Generell bietet die UHV-Energieübertragung folgende Vorteile:

1. Es kann die Anforderungen einer großflächigen, weitreichenden und hocheffizienten Stromübertragung erfüllen. Derzeit beträgt der Preis für Kraftwerkskohle in den westlichen und nördlichen Regionen 200 Yuan pro Tonne Standardkohle. Die Kohle wird vor Ort verladen, per Straße und Schiene zum Hafen von Qinhuangdao transportiert und dann per Schiff und Straße in die ostchinesische Region weitertransportiert. Der Preis für Kraftwerkskohle steigt auf über 1.000 Yuan pro Tonne Standardkohle. Nach der Umstellung betragen die Brennstoffkosten pro Kilowattstunde Strom etwa 0,3 Yuan. Wird ein Umspannwerk in einem Kohlefördergebiet gebaut, betragen die Brennstoffkosten lediglich 0,09 Yuan pro Kilowattstunde. Die Stromübertragung zu den Lastzentren in Zentral- und Ostchina erfolgt per Ultrahochspannung. Nach Abzug der Kosten für die Übertragungsverbindung ist der Netzstrompreis immer noch niedriger als der durchschnittliche Netzstrompreis für lokale Kohlekraftwerke und beträgt nur 0,06 bis 0,13 Yuan pro Kilowattstunde.

2. Es trägt zur Verbesserung der Umweltqualität bei. Durch den Einsatz von Ultrahochspannungsübertragung kann die intensive Entwicklung und effiziente Nutzung sauberer Energie gefördert werden. Sauberer Strom, beispielsweise aus Wasserkraft im Südwesten sowie aus Windkraft und Solarenergie im Nordwesten und Norden meines Landes, kann in großem Maßstab und über weite Entfernungen zu Lastzentren im Osten, in der Mitte und im Südosten des Landes übertragen werden. Dadurch wird „Strom kommt von weit her, und es ist sauberer Strom“ realisiert, der Verbrauch fossiler Energieträger und die Schadstoffemissionen werden reduziert, und es ergeben sich erhebliche Vorteile für die Umwelt.

3. Es trägt zur Verbesserung der Sicherheit des Stromnetzbetriebs bei. Der Einsatz von „starkem Wechselstrom und starkem Gleichstrom“ zur hybriden Hochspannungs-Wechselstrom- und Gleichstromübertragung im Stromnetz kann die Probleme der unzureichenden Leistungsübertragungskapazität und der schwachen Blindspannungsunterstützung des 500-Kilowatt-Stromnetzes im Falle eines Gleichstromsystemausfalls erheblich verringern, das Risiko großflächiger Stromausfälle im Stromnetz reduzieren und Bedingungen für den schrittweisen, geschichteten und zonierten Betrieb des Stromnetzes der nächsten Ebene schaffen, Probleme lösen, die die Entwicklung des Stromnetzes einschränken, wie beispielsweise übermäßiger Kurzschlussstrom, und die Flexibilität und Zuverlässigkeit des Stromnetzbetriebs verbessern.

4. Noch deutlicher ist die treibende Wirkung des UHV-Baus auf die heimische Gerätebauindustrie. Fast die gesamte Ausrüstung, die in den drei großen UHV-Experimentierprojekten in China verwendet wird, wird von inländischen Unternehmen bereitgestellt, wobei die Lokalisierungsrate der Projekte etwa 95 % und die Lokalisierungsrate der Ausrüstung etwa 91 % beträgt. Im Rahmen des Versuchsprojekts wurden inländische Gerätehersteller geschult und ihre wissenschaftlichen und technologischen Forschungs- und Entwicklungskapazitäten erheblich verbessert. So hat beispielsweise Nantong Shenma Electric Power Technology Co., Ltd. das weltweit schwierige Problem der Hochspannungsisolatoren erfolgreich gelöst.

5. Förderung der Entwicklung wissenschaftlicher und technologischer Innovationen. Als großes wissenschaftliches und technologisches Innovationsprojekt investierte das Unternehmen massiv in den Bau von vier erstklassigen Testbasen für Ultrahochspannungs-Wechselstrom, Gleichstrom, große Höhen und technische Mechanik sowie in zwei F&E-Zentren für die Simulation großer Stromnetze und die Entwicklung kompletter Gleichstrom-Sets, als das Konzept vorgeschlagen und vollständig umgesetzt wurde. Dadurch entstand ein experimentelles Forschungssystem für große Stromnetze mit vollständigen Funktionen und umfassenden Indikatoren auf weltweit führendem Niveau. In den vergangenen Jahren hat die State Grid Corporation of China 310 wichtige Schlüsseltechnologie-Forschungsprojekte rund um UHV-Projekte abgeschlossen und viele Probleme von Weltrang gelöst, etwa Überspannungs- und Isolationskoordination, externes Isolationsdesign, Kontrolle der elektromagnetischen Umgebung, Systemintegration und sichere Betriebskontrolle großer Stromnetze. Es beherrscht nach und nach die wichtigsten Kerntechnologien der UHV-Energieübertragung und wendet sie erfolgreich in experimentellen Projekten an.

Umfassende Quellen: Science Encyclopedia, Jilin Science Popularization Micro Window, Science and Technology Daily usw.