Stromübertragung in China: Der lange Marsch zu intelligenten Netzen

Zur Unterstützung der Aktivitäten in China, der weltweit führenden Industriemacht und dem bevölkerungsreichsten Land, sind die Übertragung und Verteilung von Strom zu einer großen Herausforderung geworden. Die geografische Entfernung zwischen den Gebieten, in denen sich die Energieressourcen befinden, und denen, in denen sie verbraucht werden, hat die UHV-Technologie (Ultra High Voltage) seit über zehn Jahren zu einer Priorität gemacht. Heute ist die Smart-Grid-Technologie hinzugekommen.

INSIGHTS| Chinas Weg ins Jahr 2025 (8/8) - ELEKTRIZITÄT - Mit der Mitte 2015 vorgestellten Strategie "Made in China 2025" hat sich China das Ziel gesetzt, die führende Wirtschaftsmacht der Welt zu werden. In diesem Zusammenhang bietet das DirectIndustry-Magazin in Zusammenarbeit mit dem Beratungsunternehmen DCA unseren Lesern wichtige Informationen zu dieser Industriestrategie. Jean-François Dufour, CEO von DCA, entschlüsselt eines der Ziele des Plans "Made in China 2025", darunter Halbleiter, Elektrofahrzeuge, Eisenbahnen und Telekommunikation.

Um die Aktivitäten in China, der weltweit führenden Industriemacht und dem bevölkerungsreichsten Land, zu unterstützen, sind die Übertragung und Verteilung von Strom zu einer großen Herausforderung geworden. Die geografische Entfernung zwischen den Gebieten, in denen sich die Energieressourcen befinden, und denen, in denen sie verbraucht werden, hat die UHV-Technologie (Ultra High Voltage) seit über zehn Jahren zu einer Priorität gemacht. Heute ist die Smart-Grid-Technologie hinzugekommen.

Der enorme Energieverbrauch, der mit der Entwicklung Chinas seit den 1980er Jahren einhergeht, geht mit einem großen Problem für das Land einher: Seine wichtigsten Kohleressourcen, die Hauptquelle für die Stromerzeugung, befinden sich im Landesinneren, mehrere hundert Kilometer von den besiedelten Küstenregionen entfernt, die die Hauptverbraucher sind.

Angesichts dieser Situation wurde Anfang der 2000er Jahre eines klar: dass die UHV-Technologie (Ultra-High Voltage), die es ermöglicht, den in vor Ort installierten thermischen Kraftwerken erzeugten Strom anstelle von Kohle zu transportieren, eine entscheidende Rolle spielen würde.

Das UHV-Projekt

Seit der Eröffnung der ersten Anlage im Jahr 2009 hat China 30 UHV-Leitungen gebaut, die heute in Betrieb sind. Sie haben Rekorde in Bezug auf die Leistung - mit der 2019 errichteten 1.100 kV (Kilovolt)-Leitung Zhundong-Wannan - und die Entfernung - mit der 3.300 Kilometer langen Leitung Zhundong-Wannan - aufgestellt, um die wichtigsten kohleproduzierenden Regionen (nämlich Shanxi, Neimenggu und Xinjiang) mit den energieintensivsten Regionen (Küstenchina und die umliegenden Gebiete) zu verbinden.

Das UHV-Projekt ist auch heute noch aktuell: Bis 2023 sollen neun weitere Leitungen gebaut werden, wobei neue Technologien getestet werden. SGCC (State Grid Corp. of China), der Netzbetreiber, der 26 der 31 Regionen (Provinzen oder das Äquivalent) des Landes abdeckt, testet 2019 die ersten Abschnitte von GIL (Gas-Insulated Lines), einer erdverlegten Alternative zu den Freileitungen in dicht besiedelten Gebieten; sowie solche mit Kohlefaser, die potenziell leichter, leitfähiger und stärker als Metall ist.

"Grüne" UHV

In den letzten Jahren hat sich Chinas UHV-Projekt jedoch weiterentwickelt, um einer neuen Priorität gerecht zu werden: Es wurde zum Vehikel für eine "grüne" Energiepolitik, die die Entwicklung erneuerbarer Energien sicherstellt.

So eröffnete SGCC 2019 die erste UHV-Linie (1.600 Kilometer lang) zwischen der großen Wüstenprovinz Qinghai und Henan, die hauptsächlich Solarstrom transportieren soll (Ausgangspunkt ist das große Photovoltaik-Kraftwerk in Longyuanxia). Dann, im Jahr 2020, wurde das erste große Windkraft-Sammelnetz errichtet, das die Leistung von 36 Windparks in der Präfektur Xilin Gol in Neimenggu zentralisiert, um sie in die UHV-Leitungen einzuspeisen, die die Autonome Region mit Shandong und Jiangsu an der Küste verbinden.

CSG (China Southern Power Grid), der andere große Stromverteiler, der das Netz der fünf Regionen im Südosten des Landes verwaltet, steht dem in nichts nach: Die 2020 eröffnete Kunliulong-UHV-Leitung soll die Produktion des großen Wasserkraftwerks von Wudongde (10.000 MegaWatt Leistung), das 2021 in Betrieb gehen soll, über 1.450 Kilometer von Yunnan nach Guangdong, Chinas bevölkerungsreichster Provinz, transportieren.

Modernisierung des Vertriebs

Die Fernübertragung ist jedoch nur eine der Herausforderungen, denen sich SGCC und CSG stellen müssen. Der effiziente Betrieb des riesigen Verteilernetzes, das die beiden Betreiber übernehmen - mit über 1,3 Millionen Kilometern Leitungen von 110 kV oder mehr - ist ebenso wichtig. Ziel ist es, die Effizienz zu modernisieren und zu verbessern, sowohl im Hinblick auf die Zuverlässigkeit als auch auf Einsparungen.

Dies spiegelt sich in Investitionen in physische Innovationen wider. Wir können dies an der Automatisierung von Inspektions- und Wartungsprozessen sehen, wie z. B. an den mobilen Robotern, die 2018 von SGCC in Shandong getestet wurden, oder an der ersten automatisierten elektrischen Unterstation, die 2019 von CSG in Shenzhen eröffnet wird. Ein weiteres Beispiel sind die von beiden Betreibern entwickelten Experimente zur Netzinspektion durch UAV (Unmanned Aerial Vehicles).

Ziel Digitalisierung

Das ehrgeizigste langfristige Projekt betrifft jedoch die Digitalisierung des Netzes für Wartungszwecke und das Änderungsmanagement.

Auch hier engagieren sich die beiden großen nationalen Betreiber für diesen Ansatz. Die SGCC-Niederlassung in Jiangsu begann im Jahr 2020 mit dem Aufbau eines "digitalen Zwillings" des Hochspannungsnetzes der Provinz, um schließlich dessen 90.000 Kilometer Leitungen abzubilden. Die CSG ihrerseits baute 2020 den ersten "digitalen Zwilling" eines Umspannwerks in ihrem Hainan-Netz.

Diese Digitalisierung, die auf einer Präzisionskartierung mit Bodengeräten und UAVs basiert, soll schließlich ein Werkzeug schaffen, das für die Schaffung von "Smart Grids" unerlässlich sein wird

Zielsetzung: Smart Grids

Smart Grids sind natürlich das ultimative Ziel von SGCC und CSG. Während der große südliche Betreiber 2019 ein Digital Grid Research Institute eröffnete, um seine Bemühungen zum Aufbau eines "Southern Smart Grid" zu zentralisieren, hat SGCC die Zahl der eröffneten Labore erhöht, die sich insbesondere UPIOT-Technologien (Ubiquitous Power Internet of Things) widmen, einige davon in Partnerschaft mit der großen Tsinghua-Universität.

Ihr Ziel ist es, die Entwicklung eines Netzwerks zu antizipieren, dessen Komplexität mit dem Aufkommen neuer Themen - wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge, deren Anzahl im Jahr 2020 1,5 Millionen im Lande übersteigt - ständig zunimmt.

Während China immer noch mit dem geografischen Ungleichgewicht seines Energienetzes zu kämpfen hat, versucht es auch, es "grün" und "intelligenter" zu machen, was eine nachhaltige Initiative verspricht.