AC プロジェクトと DC プロジェクトは両方とも一緒に開発されます。なぜ電力伝送に超高電圧を使用する必要があるのでしょうか?

最近、国家電網の四川省・重慶間の1,000kV超高圧交流プロジェクトと金沙江から湖北省までの±800kV超高圧直流送電プロジェクトが、同じ500kV送電線をまたいで同時に敷設され完了しました。これは我が国のUHV建設では初めてのことです。

建設現場では作業員がドローンを操作し、牽引ロープでゆっくりと離陸させた。高度140メートルで重さ6トンの導体を牽引し、500キロボルトの嘉林線の上空をゆっくりと横断し、最終的に高さ170メートル以上、400メートル離れた2つの鉄塔の間に架けられた。

この横断工事は、四川電力網の500kV嘉林線の停電とメンテナンス期間を利用し、停電を1回のみに抑え、四川・重慶超高圧プロジェクトと金上・湖北超高圧プロジェクトの3つの運用区間の同時横断と線路敷設を完了したと理解されている。これにより停電時間が最小限に抑えられます。

金上から湖北までのUHVプロジェクトは、青海チベット高原を通過する最初のUHVプロジェクトであり、四川省から重慶までのUHVプロジェクトは、中国南西部における最初のUHV ACプロジェクトです。両プロジェクトは2025年夏に稼働する予定で、完成後は年間合計約750億キロワット時の電力を送電できるようになる。

UHV伝送とは何ですか?

ご存知のとおり、電気は電線によって送られます。電気は私たちの家、工場、商店、学校、病院などあらゆる場所で使用されており、この電気はすべて電力網を通じて供給されています。電力網の電気は発電所から供給されます。私たちはこれまでに発電所を見たことがあるかもしれないし、見たことがないかもしれないが、ほとんどの発電所は私たちから遠く離れた場所に建設されているので、それは問題ではない。発電所で発電された電気は送電網に送られ、送電網を通じて私たちの家庭、工場、商店、学校、病院などに送られます。これを「動力伝達」といいます。

超高電圧の英語の略語は UHV です。電圧記号は U です（場所によっては V も使用されます）。電圧の単位はボルトであり、単位記号も V です。ボルトより大きい kV（キロボルト）、ボルトより小さい mV（ミリボルト）、および uV（マイクロボルト）があり、その間には 1000 桁の小数点があります。中国では、超高電圧とは、直流の場合は±800kV以上、交流の場合は1000kV以上の電圧レベルを指します。

なぜ超高圧送電を使用するのですか?

電力工学技術には「経済送電距離」という用語があり、これはある電圧レベルの送電線で最も経済的な送電距離を指します。送電線も電気エネルギーを伝送する際に損失が発生するため、線路が長すぎて損失が大きすぎる場合は経済的に実行可能ではありません。 500kV超高圧送電線の経済的な送電距離は一般的に600～800キロメートルですが、1000kV超高圧送電線は電圧が高くなり、線路損失が低減するため、経済的な送電距離が長くなります。

中国の大規模なエネルギー基地と負荷センター間の距離は1,000〜3,000キロメートルに達することがあります。したがって、大規模なエネルギー基地の集中的な開発と信頼性の高い電力供給を確保するには、送電容量が大きく、距離が長く、効率が高いという特徴を持つ超高圧送電技術を積極的に開発する必要があります。超高電圧は世界で最も先進的な電力伝送技術です。超高圧送電をベースとして開発されています。その目的は、送電容量の向上、大電力中長距離送電の実現、長距離電力システムの相互接続による共同電力システムの構築を実現することです。

一般的に、UHV 送電には次のような利点があります。

1. 大規模、長距離、高効率の電力伝送の要件を満たすことができます。現在、西部と北部地域の電力用石炭の価格は標準石炭1トンあたり200元です。石炭は現地で積み込まれ、道路と鉄道で秦皇島港まで輸送され、その後海路と道路で華東地域まで輸送されます。発電用石炭の価格は標準石炭1トンあたり1,000元以上に上昇した。換算すると、1キロワット時あたりの燃料費は約0.3元となる。石炭産出地域に送電所を建設すれば、燃料費は1キロワット時あたりわずか0.09元となる。電力は超高電圧を介して中国中部および東部の負荷センターに送電されます。送電リンクのコストを差し引いた後でも、系統接続電力価格は1キロワット時あたりわずか0.06～0.13元で、地元の石炭火力発電所の系統接続電力価格の平均よりも低い。

2. 環境の質の向上につながります。超高圧送電の使用により、クリーンエネルギーの集中的な開発と効率的な利用が促進され、我が国の南西部の水力発電、北西部と北部の風力発電、太陽光発電などのクリーンな電力を大規模かつ長距離で東部、中部、南東部の負荷センターに送電することができ、「電気は遠くから来て、それはクリーンな電力」を実現し、化石エネルギーの消費と汚染物質の排出を削減し、環境に大きな利益をもたらします。

3. 電力網運用の安全性の向上に役立ちます。 「強交流・強直流」超高圧交流・直流ハイブリッド送電網送電の採用により、直流系統障害時の500キロワット電力網の電力潮流伝送能力不足や無効電圧サポートの弱さといった問題を大幅に軽減し、電力網の大規模停電リスクを軽減し、次世代電力網の段階的な階層化・ゾーン化運用の条件を整え、短絡電流過多など電力網の発展を制限する問題を解決し、電力網運用の柔軟性と信頼性を向上させることができる。

4. UHV建設が国内の設備製造業に及ぼす推進効果はさらに明白です。中国の3大UHV実験プロジェクトで使用される機器はほぼすべて国内企業によって提供されており、プロジェクトの国産化率は約95％、機器の国産化率は約91％に達しています。この実験プロジェクトを通じて、国内の設備製造企業が育成され、科学技術研究開発能力が大幅に向上しました。例えば、南通神馬電力科技有限公司は、超高電圧絶縁体という世界的に難しい問題を克服することに成功しました。

5. 科学技術革新の推進。当社は、主要な科学技術革新プロジェクトとして、構想が提案され本格的に始動した際に、世界トップクラスの超高圧交流、直流、高高度、工学力学の試験基地4か所と、大電力網シミュレーションと直流一式設計の研究開発センター2か所の建設に多額の投資を行い、世界トップレベルの完全な機能と総合指標を備えた大電力網実験研究システムを形成しました。過去数年間にわたり、中国国家電網公司は、UHVプロジェクトをめぐる310件の主要キーテクノロジー研究プロジェクトを完了し、過電圧と絶縁の調整、外部絶縁設計、電磁環境制御、システム統合、大規模電力網の安全運用制御など、多くの世界クラスの問題を解決しました。同社はUHV送電の重要なコア技術を徐々に習得し、実験プロジェクトにそれをうまく適用してきました。

総合情報源：科学百科事典、吉林科学普及微窓、科技日報など。