Ultrahochspannungs-Stromübertragung in China

Die Ultrahochspannungsstromübertragung (UHV-Stromübertragung) wird in China seit 2009 eingesetzt, um sowohl Wechselstrom (AC) als auch Gleichstrom (DC) über große Entfernungen zu übertragen und dabei Chinas Energieressourcen und Verbraucher voneinander zu trennen. Der Ausbau sowohl der Wechselstrom- als auch der Gleichstromkapazität wird fortgesetzt, um die Erzeugung an den Verbrauchsbedarf anzupassen und gleichzeitig Übertragungsverluste zu minimieren. Verbesserungen bei der Dekarbonisierung ergeben sich aus dem Ersatz von Stromerzeugungsanlagen mit geringerem Wirkungsgrad in Küstennähe durch modernere Stromerzeugungsanlagen mit hohem Wirkungsgrad und geringerer Umweltverschmutzung in der Nähe der Energieressourcen.

Hintergrund

Seit 2004 ist der Stromverbrauch in China aufgrund des rasanten Wachstums der Industriesektoren in einem beispiellosen Tempo gestiegen. Schwere Lieferengpässe im Jahr 2005 hatten die Geschäftstätigkeit vieler chinesischer Unternehmen beeinträchtigt. Seitdem investiert China sehr aggressiv in die Stromversorgung, um den Bedarf der Industrie zu decken und so das Wirtschaftswachstum zu sichern. Die installierte Erzeugungskapazität stieg von 443 GW Ende 2004 auf 793 GW Ende 2008. Der Zuwachs in diesen vier Jahren entspricht etwa einem Drittel der Gesamtkapazität der Vereinigten Staaten oder dem 1,4-fachen der Gesamtkapazität der Vereinigten Staaten Japan. Im gleichen Zeitraum ist auch der jährliche Energieverbrauch von 2.197 TWh auf 3.426 TWh gestiegen. Chinas Stromverbrauch wird bis 2018 voraussichtlich 6.800–6.900 TWh erreichen, nach 4.690 TWh im Jahr 2011, wobei die installierte Kapazität 1.463 GW von 1.056 GW erreichen wird im Jahr 2011, davon 342 GW Wasserkraft, 928 GW Kohlekraft, 100 GW Windkraft, 43 GW Kernkraft und 40 GW Erdgas. China war 2011 die Nation mit dem größten Stromverbrauch der Welt.

Übertragung und Verteilung

Auf der Übertragungs- und Verteilungsseite hat sich das Land auf die Erweiterung der Kapazität und die Reduzierung von Verlusten konzentriert, indem es:

1. Einsatz der Übertragung von Ultrahochspannungs-Gleichstrom (UHVDC) und Ultrahochspannungs-Wechselstrom (UHVAC) über große Entfernungen

2. Installation hocheffizienter amorpher Metalltransformatoren

UHV-Übertragung weltweit

UHV-Übertragung und eine Reihe von UHVAC-Stromkreisen wurden bereits in verschiedenen Teilen der Welt gebaut. Beispielsweise wurden in der ehemaligen UdSSR 2.362 km 1.150-kV-Stromkreise gebaut, und in Japan wurden 427 km 1.000-kV-Wechselstromstromkreise entwickelt (Kita-Iwaki-Stromleitung). In vielen Ländern gibt es auch experimentelle Linien unterschiedlicher Größenordnung. Allerdings werden die meisten dieser Leitungen derzeit aufgrund unzureichenden Strombedarfs oder aus anderen Gründen mit niedrigerer Spannung betrieben. Es gibt weniger Beispiele für UHGÜ. Obwohl es auf der ganzen Welt viele Schaltkreise mit ±500 kV (oder weniger) gibt, sind die einzigen funktionierenden Schaltkreise oberhalb dieser Schwelle das Stromübertragungssystem von Hydro-Québec mit 735 kV Wechselstrom (seit 1965, 11.422 km lang im Jahr 2018) und Itaipu ± 600-kV-Projekt in Brasilien. In Russland wurde 1978 mit dem Bau einer 2400 km langen bipolaren ±750-kV-Gleichstromleitung, dem HVDC-Ekibastuz-Zentrum, begonnen, die jedoch nie fertiggestellt wurde. In den USA wurde Anfang der 1970er Jahre eine 1333-kV-Stromleitung von der Celilo-Konverterstation zum Hoover-Staudamm geplant. Zu diesem Zweck wurde eine kurze experimentelle Stromleitung in der Nähe der Celilo-Konverterstation gebaut, die Leitung zum Hoover-Staudamm wurde jedoch nie gebaut.

Gründe für die UHV-Übertragung in China

Chinas Entscheidung für die UHV-Übertragung basiert auf der Tatsache, dass die Energieressourcen weit entfernt von den Lastzentren liegen. Der Großteil der Wasserkraftressourcen liegt im Westen und Kohle im Nordwesten, große Vorkommen liegen jedoch im Osten und Süden. 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 neuer, sauberer und effizienterer Stromerzeugungsanlagen fernab von Bevölkerungszentren. Ältere Kraftwerke entlang der Küste werden stillgelegt. Dadurch wird die derzeitige Gesamtverschmutzung sowie die Verschmutzung, die die Bürger in städtischen Wohnungen empfinden, verringert. Der Einsatz großer zentraler Kraftwerke zur elektrischen Heizung ist zudem weniger umweltschädlich als einzelne Heizkessel, die in vielen Haushalten im Norden im Winter zum Heizen verwendet werden. Das UHV-Netz wird Chinas Plan zur Elektrifizierung und Dekarbonisierung unterstützen und die Integration erneuerbarer Energien ermöglichen, indem es den Übertragungsengpass beseitigt begrenzt derzeit den Ausbau der Wind- und Solarenergiekapazitäten und entwickelt gleichzeitig den Markt für Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite in China weiter.

UHV-Stromkreise fertiggestellt oder im Bau

Ab 2021 sind die UHV-Stromkreise in Betrieb:

 

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

 

Kontroverse um UHV

Es gibt Kontroversen darüber, ob der von der State Grid Corporation of China vorgeschlagene Bau eine Strategie ist, um monopolistischer zu agieren und gegen die Reform des Stromnetzes vorzugehen.

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

1. Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprobleme: Mit dem Bau von immer mehr UHV-Übertragungsleitungen wird das Stromnetz im ganzen Land immer intensiver vernetzt. Wenn ein Unfall in einer Linie passiert, ist es schwierig, den Einfluss auf einen kleinen Bereich zu beschränken. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit eines Blackouts steigt. Außerdem ist es möglicherweise anfälliger für Terrorismus.
   
2. Marktproblem: Alle anderen UHV-Übertragungsleitungen weltweit werden derzeit mit einer niedrigeren Spannung betrieben, da nicht genügend Nachfrage vorhanden ist. Das Potenzial der Fernübertragung muss eingehender erforscht werden. Obwohl der Großteil der Kohleressourcen im Nordwesten liegt, ist es schwierig, dort Kohlekraftwerke zu bauen, da sie große Mengen Wasser benötigen und das im Nordwesten Chinas eine knappe Ressource ist. Und auch mit der wirtschaftlichen Entwicklung in Westchina boomt die Nachfrage nach Strom in diesen Jahren.
3. Umwelt- und Effizienzprobleme: Einige Experten argumentieren, dass UHV-Strecken im Vergleich zum Bau zusätzlicher Eisenbahnstrecken für mehr Kohletransport und lokale Stromerzeugung nicht mehr Land einsparen. Aufgrund der Wasserknappheit ist der Bau von Kohlekraftwerken im Westen erforderlich behindert. Ein weiteres Problem ist die Übertragungseffizienz. Die Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung auf der Benutzerseite ist energieeffizienter als die Nutzung von Strom aus Fernübertragungsleitungen.
   
4. Wirtschaftliche Frage: Die Gesamtinvestition wird auf 270 Milliarden RMB (rund 40 Milliarden US-Dollar) geschätzt, was viel teurer ist als der Bau einer neuen Eisenbahn für den Kohletransport.

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

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