Ultrahochspannungs-Stromübertragung in China

In China wird seit 2009 die Ultrahochspannungsübertragung (UHV-Übertragung) genutzt, um Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) über große Entfernungen zwischen Chinas Energieressourcen und Verbrauchern zu transportieren. Der Ausbau der AC- und DC-Kapazitäten wird fortgesetzt, um die Stromerzeugung an den Verbrauch anzupassen und gleichzeitig die Übertragungsverluste zu minimieren. Verbesserungen bei der Dekarbonisierung werden durch den Ersatz weniger effizienter, küstennaher Kraftwerke durch modernere, hocheffiziente und emissionsärmere Anlagen in der Nähe der Energieressourcen erzielt.

Hintergrund

Seit 2004 ist der Stromverbrauch in China aufgrund des rasanten Wachstums der Industrie in beispiellosem Tempo gestiegen. Schwere Versorgungsengpässe im Jahr 2005 beeinträchtigten den Betrieb vieler chinesischer Unternehmen. Seitdem hat China massiv in die Stromversorgung investiert, 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. Dieser Zuwachs in vier Jahren entspricht etwa einem Drittel der Gesamtkapazität der Vereinigten Staaten bzw. dem 1,4-Fachen der Gesamtkapazität Japans. Im gleichen Zeitraum erhöhte sich auch der jährliche Energieverbrauch von 2.197 TWh auf 3.426 TWh. Chinas Stromverbrauch wird voraussichtlich bis 2018 auf 6.800–6.900 TWh steigen (2011: 4.690 TWh), die installierte Kapazität auf 1.463 GW (2011: 1.056 GW). Davon entfallen 342 GW auf Wasserkraft, 928 GW auf Kohlekraftwerke, 100 GW auf Windkraft, 43 GW auf Kernkraft und 40 GW auf Erdgas. China war 2011 der weltweit größte Stromverbraucher.

Übertragung und Verteilung

Im Bereich der Übertragung und Verteilung hat sich das Land auf den Ausbau der Kapazitäten und die Reduzierung der Verluste konzentriert durch:

1. Einsatz von Hochspannungs-Gleichstrom- (UHGÜ) und Hochspannungs-Wechselstrom-Übertragungsanlagen (UHGÜ/UHGÜ) über große Entfernungen

2. Installation hocheffizienter Transformatoren aus amorphem Metall

UHV-Übertragung weltweit

Höchstspannungsübertragungen (UHV) und eine Reihe von Höchstspannungs-Wechselstromleitungen (UHVAC) wurden bereits in verschiedenen Teilen der Welt errichtet. Beispielsweise wurden in der ehemaligen UdSSR 2.362 km 1.150-kV-Leitungen gebaut und in Japan 427 km 1.000-kV-Wechselstromleitungen (Kita-Iwaki-Leitung) realisiert. Auch in vielen Ländern gibt es Versuchsleitungen unterschiedlicher Größenordnung. Die meisten dieser Leitungen werden jedoch derzeit aufgrund unzureichender Stromnachfrage oder anderer Gründe mit niedrigerer Spannung betrieben. Beispiele für UHVDC sind weniger verbreitet. Obwohl es weltweit zahlreiche Leitungen mit ±500 kV (oder darunter) gibt, sind die einzigen in Betrieb befindlichen Leitungen oberhalb dieser Schwelle 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 der 2400 km langen bipolaren ±750-kV-Gleichstromleitung Ekibastuz–Zentrum, die jedoch nie fertiggestellt wurde. In den USA war Anfang der 1970er-Jahre eine 1333-kV-Hochspannungsleitung von der Konverterstation Celilo zum Hoover-Staudamm geplant. Zu diesem Zweck wurde in der Nähe der Konverterstation Celilo eine kurze Versuchsleitung errichtet, die Leitung zum Hoover-Staudamm wurde jedoch nie gebaut.

Gründe für die UHV-Übertragung in China

Chinas Entscheidung für die Höchstspannungsübertragung beruht auf der Tatsache, dass die Energieressourcen weit von den Verbrauchszentren entfernt liegen. Die meisten Wasserkraftressourcen befinden sich im Westen, Kohle im Nordwesten, während die größten Verbrauchsgebiete im Osten und Süden liegen. Um die Übertragungsverluste auf ein überschaubares Maß zu reduzieren, ist die Höchstspannungsübertragung eine logische Wahl. Wie die State Grid Corporation of China auf der Internationalen Konferenz für Höchstspannungsübertragung 2009 in Peking ankündigte, wird China bis 2020 600 Milliarden RMB (ca. 88 Milliarden US-Dollar) in die Entwicklung der Höchstspannungstechnik investieren.

Die Einführung des Höchstspannungsnetzes ermöglicht den Bau neuerer, saubererer und effizienterer Kraftwerke fernab von Ballungszentren. Ältere Kraftwerke an der Küste werden stillgelegt. Dies reduziert die Gesamtverschmutzung sowie die Belastung für die Bevölkerung in städtischen Gebieten. Auch der Einsatz großer zentraler Kraftwerke zur elektrischen Heizung ist umweltschonender als die in vielen Haushalten Nordchinas üblichen Heizkessel. Das Höchstspannungsnetz unterstützt Chinas Plan zur Elektrifizierung und Dekarbonisierung und ermöglicht die Integration erneuerbarer Energien, indem es den Übertragungsengpass beseitigt, der den Ausbau von Wind- und Solarenergie derzeit behindert. Gleichzeitig fördert es die Weiterentwicklung des Marktes für Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite in China.

UHV-Stromkreise fertiggestellt oder im Bau

Stand 2021 sind folgende Höchstspannungskreise in Betrieb:

 

Die im Bau befindlichen/in Vorbereitung befindlichen Höchstspannungsleitungen sind:

 

Kontroverse um UHV

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

Vor dem Pariser Abkommen, das den Ausstieg aus Kohle, Öl und Gas vorschrieb, gab es seit 2004 Kontroversen um Höchstspannungsleitungen, als die State Grid Corporation of China den Bau von Höchstspannungsleitungen vorschlug. Die Kontroverse konzentrierte sich auf die Höchstspannungs-Klimaanlage (UHVAC), während der Bau von Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (UHVDC) weitgehend akzeptiert wurde. Die vier umstrittensten Punkte sind im Folgenden aufgeführt.

1. Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprobleme: Durch den Bau immer weiterer Höchstspannungsleitungen wird das Stromnetz landesweit zunehmend enger vernetzt. Bei einem Unfall in einer Leitung lassen sich die Auswirkungen nur schwer auf ein kleines Gebiet begrenzen. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit eines Stromausfalls. Zudem erhöht sich die Anfälligkeit für Terroranschläge.
   
2. Marktproblem: Alle anderen Höchstspannungsleitungen weltweit werden derzeit aufgrund unzureichender Nachfrage mit niedrigerer Spannung betrieben. Das Potenzial der Fernübertragung bedarf weiterer Forschung. Obwohl sich die meisten Kohlevorkommen im Nordwesten Chinas befinden, ist der Bau von Kohlekraftwerken dort schwierig, da diese große Mengen Wasser benötigen, das in Nordwestchina knapp ist. Zudem ist der Strombedarf in Westchina mit der wirtschaftlichen Entwicklung in den letzten Jahren stark gestiegen.
3. Umwelt- und Effizienzfragen: Einige Experten argumentieren, dass Höchstspannungsleitungen im Vergleich zum Bau zusätzlicher Eisenbahnstrecken für den verstärkten Kohletransport und die lokale Stromerzeugung nicht mehr Land einsparen. Aufgrund der Wasserknappheit wird der Bau von Kohlekraftwerken im Westen behindert. Ein weiteres Problem ist die Übertragungseffizienz. Die Kraft-Wärme-Kopplung beim Endverbraucher ist energieeffizienter als die Nutzung von Strom aus Fernleitungen.
   
4. Wirtschaftlicher Aspekt: ​​Die Gesamtinvestition wird auf 270 Milliarden RMB (rund 40 Milliarden US-Dollar) geschätzt, was wesentlich teurer ist als der Bau einer neuen Eisenbahnlinie für den Kohletransport.

Da die Höchstspannungstechnik die Möglichkeit bietet, erneuerbare Energien aus abgelegenen Gebieten mit großem Potenzial für Windkraft- und Photovoltaikanlagen zu transportieren, erwähnt SGCC ein potenzielles Windkraftpotenzial von 200 GW in der Region Xinjiang.

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