Höchstspannungs-Stromübertragung in China

Die Ultrahochspannungs-Stromübertragung (UHV-Stromübertragung) wird in China seit 2009 eingesetzt, um sowohl Wechselstrom (AC) als auch Gleichstrom (DC) über weite Distanzen zwischen chinesischen Energiequellen und Verbrauchern zu übertragen. Der Ausbau der AC- und DC-Kapazitäten wird fortgesetzt, um die Erzeugung an den Verbrauch anzupassen und gleichzeitig die Übertragungsverluste zu minimieren. Verbesserungen bei der Dekarbonisierung werden durch den Ersatz weniger effizienter Erzeugungsanlagen in Küstennähe durch modernere, hocheffiziente und umweltschonendere Erzeugungsanlagen in der Nähe der Energiequellen erzielt.

Hintergrund

Seit 2004 steigt der Stromverbrauch in China aufgrund des rasanten Wachstums der Industriezweige in beispiellosem Tempo. Ein schwerwiegender Versorgungsengpass im Jahr 2005 beeinträchtigte die Geschäftstätigkeit vieler chinesischer Unternehmen. Seitdem investiert China massiv in die Stromversorgung, um die Nachfrage der Industrie zu decken und so das Wirtschaftswachstum zu sichern. Die installierte Erzeugungskapazität ist von 443 GW Ende 2004 auf 793 GW Ende 2008 gestiegen. Der Zuwachs in diesen vier Jahren entspricht etwa einem Drittel der Gesamtkapazität der Vereinigten Staaten oder dem 1,4-fachen der Gesamtkapazität Japans. Im gleichen Zeitraum ist auch der jährliche Energieverbrauch von 2.197 TWh auf 3.426 TWh gestiegen. Chinas Stromverbrauch dürfte von 4.690 TWh im Jahr 2011 auf 6.800–6.900 TWh im Jahr 2018 ansteigen. Die installierte Kapazität soll von 1.056 GW im Jahr 2011 auf 1.463 GW steigen. Davon entfallen 342 GW auf Wasserkraft, 928 GW auf Kohle, 100 GW auf Windkraft, 43 GW auf Kernenergie und 40 GW auf Erdgas.

Übertragung und Verteilung

Auf der Übertragungs- und Verteilungsseite konzentrierte sich das Land auf die Erweiterung der Kapazitäten und die Reduzierung der Verluste durch:

1. Einsatz von Ultrahochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (UHGÜ) und Ultrahochspannungs-Wechselstrom-Übertragungen (UHVAC) über große Entfernungen

2.Installation hocheffizienter Transformatoren aus amorphem Metall

UHV-Übertragung weltweit

UHV-Übertragungskreise und eine Reihe von UHVAC-Stromkreisen wurden bereits in verschiedenen Teilen der Welt gebaut. So wurden beispielsweise in der ehemaligen UdSSR 2.362 km 1.150-kV-Stromkreise gebaut und in Japan 427 km 1.000-kV-Wechselstromkreise entwickelt (Stromleitung Kita-Iwaki). Versuchsleitungen unterschiedlicher Länge gibt es auch in vielen Ländern. Die meisten dieser Leitungen werden derzeit jedoch aufgrund unzureichender Stromnachfrage oder aus anderen Gründen mit niedrigerer Spannung betrieben. Es gibt weniger Beispiele für UHVDC. Obwohl es weltweit viele Stromkreise mit ±500 kV (oder weniger) gibt, sind die einzigen in Betrieb befindlichen Stromkreise über diesem Schwellenwert das Stromübertragungssystem von Hydro-Québec mit 735 kV Wechselstrom (seit 1965, 11.422 km lang im Jahr 2018) und das ±600-kV-Projekt Itaipu in Brasilien. In Russland begannen 1978 die Bauarbeiten an einer 2400 km langen bipolaren ±750-kV-Gleichstromleitung, der HGÜ Ekibastuz–Zentrum, die jedoch nie fertiggestellt wurde. In den USA war Anfang der 1970er Jahre eine 1333-kV-Stromleitung vom Umspannwerk Celilo zum Hoover-Staudamm geplant. Zu diesem Zweck wurde eine kurze Versuchsleitung in der Nähe des Umspannwerks Celilo gebaut, die Leitung zum Hoover-Staudamm wurde jedoch nie gebaut.

Gründe für die UHV-Übertragung in China

Chinas Entscheidung für die UHV-Übertragung beruht auf der Tatsache, dass die Energieressourcen weit von den Lastzentren entfernt liegen. Der Großteil der Wasserkraftressourcen befindet sich im Westen, Kohle im Nordwesten, während große Mengen im Osten und Süden zu finden sind. Um Übertragungsverluste auf ein beherrschbares Maß zu reduzieren, ist die UHV-Übertragung eine logische Wahl. Wie die State Grid Corporation of China auf der Internationalen Konferenz zur UHV-Stromübertragung 2009 in Peking bekannt gab, wird China bis 2020 600 Milliarden RMB (ca. 88 Milliarden US-Dollar) in die UHV-Entwicklung investieren.

Die Implementierung des UHV-Netzes ermöglicht den Bau neuerer, saubererer und effizienterer Kraftwerke fernab von Ballungszentren. Ältere Kraftwerke entlang der Küste werden stillgelegt. Dies reduziert die derzeitige Gesamtverschmutzung sowie die Belastung der städtischen Wohngebiete. Große zentrale Kraftwerke zur elektrischen Heizung sind zudem weniger umweltbelastend als einzelne Heizkessel, die in vielen nördlichen Haushalten im Winter zum Heizen eingesetzt werden. Das UHV-Netz unterstützt Chinas Elektrifizierungs- und Dekarbonisierungspläne und ermöglicht die Integration erneuerbarer Energien, indem es den Übertragungsengpass beseitigt, der den Ausbau der Wind- und Solarstromerzeugungskapazitäten derzeit behindert. Gleichzeitig wird der Markt für Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite in China weiterentwickelt.

UHV-Schaltungen fertiggestellt oder im Bau

Ab 2021 sind die folgenden UHV-Schaltkreise in Betrieb:

 

Die im Bau befindlichen/in Vorbereitung befindlichen UHV-Linien sind:

 

Kontroverse um UHV

Es ist umstritten, ob der von der State Grid Corporation of China vorgeschlagene Bau eine Strategie darstellt, die Monopolstellung zu stärken und die Reform des Stromnetzes zu bekämpfen.

Vor dem Pariser Abkommen, das den Ausstieg aus Kohle, Öl und Gas notwendig machte, gab es seit 2004 Kontroversen über UHV, als die State Grid Corporation of China den Bau von UHV-Anlagen vorschlug. Die Kontroverse konzentrierte sich auf UHVAC, während die Idee des Baus von UHVDC weitgehend akzeptiert wurde. Die am stärksten diskutierten Themen sind die vier unten aufgeführten.

1. Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprobleme: Durch den Bau immer neuer UHV-Übertragungsleitungen wird das Stromnetz im ganzen Land immer stärker vernetzt. Kommt es zu einem Störfall in einer Leitung, ist es schwierig, die Auswirkungen auf ein kleines Gebiet zu begrenzen. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit eines Stromausfalls steigt. Zudem besteht ein erhöhtes Risiko für Terrorismus.
   
2. Marktproblem: Alle anderen UHV-Übertragungsleitungen weltweit arbeiten derzeit aufgrund mangelnder Nachfrage mit niedrigerer Spannung. Das Potenzial der Fernübertragung muss noch eingehender erforscht werden. Obwohl die meisten Kohlevorkommen im Nordwesten Chinas liegen, ist der Bau von Kohlekraftwerken dort schwierig, da sie viel Wasser benötigen, das in Nordwestchina knapp ist. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung in Westchina ist die Stromnachfrage in den letzten Jahren stark gestiegen.
3. Umwelt- und Effizienzaspekte: Einige Experten argumentieren, dass der Bau von Hochspannungsleitungen im Vergleich zum Bau zusätzlicher Eisenbahnstrecken für den Kohletransport und die lokale Stromerzeugung nicht mehr Land spart. Aufgrund der Wasserknappheit wird der Bau von Kohlekraftwerken im Westen behindert. Ein weiteres Problem ist die Übertragungseffizienz. Die Nutzung von Kraft-Wärme-Kopplung beim Verbraucher ist energieeffizienter als die Nutzung von Strom aus Fernleitungen.
   
4. Wirtschaftlicher Aspekt: ​​Die Gesamtinvestition wird auf 270 Milliarden RMB (ca. 40 Milliarden US-Dollar) geschätzt, was wesentlich teurer ist als der Bau einer neuen Eisenbahnstrecke für den Kohletransport.

Da UHV die Möglichkeit bietet, erneuerbare Energie aus abgelegenen Gebieten zu übertragen, besteht großes Potenzial für große Windkraft- und Photovoltaikanlagen. SGCC erwähnt eine potenzielle Windkraftkapazität von 200 GW in der Region Xinjiang.

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