Transmiterea pe scară largă a energiei curate este problema principală care trebuie rezolvată în noul sistem de alimentare
Există o „linie Hu Huanyong” în distribuția de energie curată și cererea de energie electrică a țării mele. Din cauza unor factori precum clima, dezvoltarea productivității, economia politică istorică și alți factori, dezvoltarea economică între regiunile din țara noastră este dezechilibrată. „Linia Hu Huanyong” (cunoscută și sub numele de Linia Heihe-Tengchong) propusă în 1935 este o descriere tipică a acestui fenomen: zona de la est de Linia Hu Huanyong ocupă aproximativ 36% din suprafața terenului țării și ocupă mai mult de 95% a populației țării (în datele anilor 1930 la acea vreme). Există, de asemenea, o „linie Hu Huanyong” în distribuția de energie curată și cererea de energie electrică a Chinei. Estul liniei Hu Huanyong consumă 86,5% din electricitate, în timp ce vestul consumă doar 13,5% . Cu toate acestea, în ceea ce privește distribuția de energie curată, se poate observa din distribuția resurselor eoliene și a resurselor luminoase din China că vestul liniei Hu Huanyong este mult mai sus decât estul liniei Hu Huanyong. Cu excepția resurselor de energie eoliană offshore, alte resurse eoliene de înaltă calitate sunt departe de zonele cu sarcină intensivă și au nevoi uriașe de implementare a energiei.
Energia eoliană offshore este o sursă importantă de energie curată de-a lungul coastei și este tendința vremurilor de a merge offshore și de a crește. Energia eoliană offshore din China se dezvoltă rapid. În 2020, capacitatea instalată de energie eoliană offshore a Chinei va ajunge la 3,1 GW, depășind Europa pentru prima dată, devenind cea mai mare piață de energie eoliană offshore din lume, cu capacitatea nou instalată depășind jumătate din totalul mondial. În 2021, capacitatea de energie eoliană offshore nou instalată a Chinei va fi de 16,9 GW, un nivel record. Cu toate acestea, odată cu retragerea subvențiilor de stat pentru energia eoliană offshore în 2022, energia eoliană offshore va intra în era parității, iar capacitatea instalată va reveni la niveluri normale. Energia eoliană offshore este aproape de centrul de încărcare, ceea ce favorizează consumul, iar producția de energie eoliană offshore este relativ stabilă, iar orele de utilizare sunt mari. Este cea mai bună energie curată din zonele de coastă. Conform planificării energiei eoliene offshore din Guangdong, Jiangsu și alte locuri, combinată cu tendința de dezvoltare a energiei eoliene offshore străine, marea adâncă și la scară largă sunt tendința generală.
UHV DC este cea mai bună soluție pentru transmisia de energie pe scară largă în regiuni
UHV include transmisia UHV AC și UHV DC. UHV AC se referă la proiecte de transmisie AC cu un nivel de tensiune de 1000 kV, iar UHVDC se referă la proiecte de transmisie DC cu un nivel de tensiune de ± 800 kV și mai mult. Principiile tehnice și logica de dezvoltare a celor doi sunt complet diferite. UHV DC este un proiect tipic de transmisie a energiei punct-to-grid. Principiul său de bază este de a folosi o supapă de convertizor pentru a converti puterea de curent alternativ în putere de curent continuu, apoi convertiți puterea de curent continuu în putere de curent alternativ după ce a fost transportat la destinație, apoi conectați-o la rețeaua de alimentare cu curent alternativ. Scopul principal este transmiterea energiei electrice. Pe lângă transmiterea energiei electrice, AC UHV își asumă și rolul de a îmbunătăți structura rețelei și de a spori stabilitatea rețelei. Tehnologia de transmisie DC este o tehnologie de transmisie a puterii bazată pe tehnologia electronică de putere. Datorită avantajelor topologiei simple, transformării ușoare a tensiunii și costurilor reduse ale echipamentelor, transmisia AC a devenit cea mai utilizată tehnologie de transmisie a energiei în țările din întreaga lume și este încă cea mai importantă parte a rețelei electrice a Chinei. Tehnologia transmisiei DC este o cale tehnică dezvoltată odată cu nașterea tehnologiei electronice de putere.
În funcție de diferitele dispozitive și funcții electronice de putere, acesta poate fi împărțit în două rute: curent continuu convențional (LCC) și curent continuu flexibil (VSC):
(1) Curentul continuu convențional (LCC) este o tehnologie de transmisie cu curent continuu care utilizează componente electronice de putere semicontrolate, cum ar fi tiristoarele, ca componente de bază ale supapei convertorului. Avantajele sale sunt capacitatea mare de transmisie și costul scăzut, dar necesită un suport puternic pentru rețea AC. Cantitatea de armonici este mare, iar puterea reactivă trebuie absorbită din rețea, așa că trebuie configurat un număr mare de echipamente de filtrare DC și filtrare AC.
(2) Flexible DC (VSC) este o tehnologie de transmisie DC care utilizează componente electronice de putere complet controlate, cum ar fi IGBT-urile, ca componente de bază ale supapei convertorului. Avantajul său este că poate forma un curent alternativ foarte apropiat de unda sinusoidală standard prin tehnologia modulară cu mai multe niveluri, iar puterea activă și puterea reactivă pot fi ajustate independent fără echipamente de filtrare sau suport pentru rețea AC. Dezavantajul este că costul este mare, iar capacitatea de livrare este mică.
Din perspectiva transmisiei de energie pe distanțe lungi, DC UHV are avantaje evidente față de AC UHV: modelul general de funcționare partiționată a rețelei electrice a țării mele nu se va schimba. Exploatarea rețelei electrice a țării mele este întreprinsă de trei operatori principali, State Grid Corporation din China, China Southern Power Grid Corporation și Inner Mongolia Electric Power Company. Există 7 rețele electrice sincrone regionale și există doar o conexiune slabă între rețelele electrice regionale, iar cea mai mare parte a producției și consumului de energie electrică sunt generate în regiune.
Conform datelor Consiliului de Electricitate din China, în 2021, 687,6 miliarde de kilowați-oră de energie electrică vor fi transmise în regiunile din întreaga țară, reprezentând doar aproximativ 8,3% din consumul de energie electrică al întregii societăți, iar conexiunile dintre regiuni sunt relativ slab. Extinderea rețelei de alimentare cu curent alternativ poate cauza riscul ca rețeaua de energie să se ridice în loc să scadă. În conformitate cu „Avizul consultativ al Academiei Chineze de Inginerie din 2018 a „Cercetarea viitoarei modele de rețea electrică a țării mele (2020)”, ar trebui să continuăm să aderăm la structura cu cele șase rețele regionale majore de energie ca organism principal (proiectul de investiții din 2019 Chongqing-Hubei). Southwest Power Grid și Central China Power Grid vor fi separate după transport). Prin urmare, AC UHV nu poate transmite energie între regiuni și poate juca un rol doar în situații specifice, cum ar fi prezența resurselor eoliene și solare de înaltă calitate și cererea mare de energie electrică în aceeași rețea electrică și distanța dintre cele două. este relativ lungă.
Transmisia DC este cea mai bună conexiune regională la rețea. Cu toate acestea, din cauza diferențelor în dotarea cu resurse între regiuni, țara mea are o cerere relativ mare pentru transportul interregional de energie. Transmisia DC are următoarele trei avantaje, ceea ce o face cea mai bună soluție pentru transmisia interregională a energiei:
(1) Transmisia DC are o economie remarcabilă în transmisia de energie pe distanțe lungi. Costul stațiilor de conversie DC este mai mare decât cel al substațiilor AC, dar deoarece transmisia DC nu are efect de piele și putere de încărcare, rata de utilizare a liniilor de transmisie este mai mare. Prin urmare, atunci când distanța de transmisie este suficient de mare, economia sa o va depăși pe cea a transmisiei AC.
(2) Poate fi utilizat pentru interconectarea rețelei asincrone. Interconectarea rețelei AC necesită ca frecvența întregii rețele să fie consecventă, deci nu poate fi utilizată pentru interconectarea rețelei asincrone. Transmisia de putere de curent continuu mai întâi rectifică puterea de curent alternativ în putere de curent continuu și apoi o inversează în putere de curent alternativ, care poate fi aplicată la interconectarea rețelei asincrone.
(3) Este propice izolării accidentelor de rețea și nu extinde riscul de accidente de rețea. Transmisia UHV DC poate fi privită ca o sursă de energie controlabilă pe distanțe lungi a rețelei terminale de recepție. Grilele de la ambele capete nu sunt cuplate, iar grilele de la ambele capete pot fi izolate. În cazul unui accident grav la rețeaua electrică, UHV DC poate izola accidentul fără a extinde riscul de accidente la rețea electrică. Un alt scenariu de aplicare tipic al UHV AC este consolidarea rețelei electrice. Pe măsură ce transmisia de curent continuu pe scară largă a țării mele intră în China de Nord, China de Est, China Centrală și China de Sud-Vest, puterea rețelei de alimentare cu curent alternativ determină siguranța întregului sistem de alimentare, iar cererea pentru UHV CA crește în consecință.
Rolul important al DC flexibil în noile sisteme de alimentare
Curentul continuu flexibil este potrivit în special pentru transmiterea energiei eoliene offshore pe scară largă în mările îndepărtate. În prezent, metoda principală de transmitere a energiei eoliene offshore este transmisia AC de înaltă tensiune, adică turbinele eoliene offshore sunt conectate la stații de amplificare offshore, mărite la niveluri de tensiune de 220 kV sau mai mari și apoi trimise la rețelele electrice de pe uscat. Deoarece transmisia DC nu are putere de încărcare, investiția și eficiența de transmisie a cablurilor submarine sunt mai bune decât transmisia AC. În general, atunci când distanța de transmisie este mai mare de aproximativ 80 km, economia transmisiei DC va depăși pe cea a transmisiei AC. În plus, deoarece CC convențională necesită un suport puternic pentru rețea de curent alternativ, iar parcurile eoliene offshore sunt sisteme de curent alternativ slabe compuse din turbine eoliene, care nu pot îndeplini cerințele de transmisie a energiei CC convenționale, CC flexibilă a devenit singura soluție economică și fezabilă. Ruta tehnologică hibridă LCC-VSC rezolvă în mod eficient problema defecțiunii comutației UHV DC în zonele cu puncte de picături DC dense. După decenii de construcție, țara mea a construit 32 de proiecte de transmisie în curent continuu cu transmisia de energie pe distanțe lungi ca funcție principală, dintre care mai mult de 10 proiecte sunt situate în Delta râului Yangtze sau provincia Guangdong, iar amplasarea densă duce la curent continuu. transmitere între cele două locuri. Riscul de defectare a comutației crește, iar pericolul ascuns al accidentelor la rețeaua electrică crește. DC flexibil poate suporta independent tensiunea, fără riscul de defecțiune a comutației și este cea mai bună soluție pentru a continua alimentarea DC în cele două locuri de mai sus. În prezent, China Southern Power Grid a finalizat proiectul de transmisie în curent continuu Wudongde, iar rețeaua de stat construiește și proiectul de transmisie în curent continuu UHV Baihetan-Jiangsu, ambele au aplicat tehnologia CC flexibilă. Dar soluțiile tehnice ale celor două proiecte sunt diferite.
Interconectarea DC flexibilă crește capacitatea de ajutor reciproc a rețelei de energie și îmbunătățește fiabilitatea și eficiența alimentării cu energie. Pe lângă schema convențională de transport de energie pe distanțe lungi între rețelele electrice regionale din țara mea, rutele DC flexibile back-to-back pot fi utilizate și pentru interconectarea la joncțiunea rețelelor electrice regionale. Așa-numitul DC flexibil back-to-back se referă la construcția unei stații de redresare și a unei stații de invertor împreună fără o linie de curent continuu. Tehnologia DC flexibilă back-to-back poate îmbunătăți capacitatea reciprocă de putere între rețelele electrice regionale, fără a extinde domeniul de aplicare al accidentelor rețelei electrice. În plus, rețelele electrice de 500 kV din Guangdong, Jiangsu și alte locuri din China sunt deja foarte mari, cu structuri complexe și probleme proeminente de curent excesiv de scurtcircuit. Adăugarea de DC flexibilă back-to-back pentru a „dezlega” rețeaua electrică poate rezolva în mod eficient problemele de mai sus. Proiectul Chongqing-Hubei back-to-back și proiectul de interconexiune Fujian-Guangdong în curs de construcție sunt aplicații tipice ale proiectelor flexibile consecutive.