في قاعة المعدات بمحطة تحويل لينغباو في خنان، تدق مجموعة جديدة من "القلب" بهدوء وقوة. إنه لا يخشى التقلبات العابرة للشبكة كالمعدات التقليدية، بل يمكنه التعرف بدقة على الشذوذ في غضون جزء من المليونية وقطع المخاطر بسرعة، مما يحمي نقل التيار بشكل مستقر. هذا "القلب" هو أول صمام تحويل هجين في العالم يعتمد على الترانزستور بوابة البوابة المتكاملة (IGCT).

مؤخرًا، أكمل هذا الجهاز المعروف باسم "القلب الفائق" للشبكة الكهربائية بنجاح فترة اختبار مدتها 168 ساعة في محطة لينغباو لتحويل التيار، ودخل رسميًا في الخدمة التجارية. يمثل هذا الإنجاز اختراقًا أصليًا كاملًا في سلسلة التوريد من المبدأ إلى المكونات والتجهيزات في مجال نقل التيار المستمر عالي الجهد في الصين، ويوفر حلًا تقنيًا جديدًا لحل مشكلة "فشل التحويل" التي كانت تؤرق نظام نقل التيار المستمر لفترة طويلة.

من "معضلة الاتصال" إلى "باب الطاقة"

في يوليو 2005، تم الانتهاء من بناء محطة لينغباو لتحويل التيار والتي تمثل أول مشروع صيني متكامل للطاقة الكهربائية المباشرة من نوع "الظهر إلى الظهر"، ودخلت الخدمة. قبل ذلك، كانت شبكات الكهرباء في شمال غرب الصين ووسطها تشبه سكك حديدية ذات عرض مغاير: حيث كانت شمال غرب الصين تنقل الطاقة بجهد 330 كيلو فولت، بينما كان وسط الصين يوزع الكهرباء بجهد 220 كيلو فولت. كان الربط البسيط سيؤدي إلى تعارض في النظام، لكن محطة لينغباو لتحويل التيار استخدمت تقنية "الظهر إلى الظهر" لتحويل "التيار المتردد إلى التيار المستمر ثم إلى التيار المتردد" داخل المحطة، مما مكّن الكهرباء من التدفق الآمن والحر عبر المناطق.

على مدى عشرين عامًا، نقلت محطة التحويل هذه كمية كهربائية تجاوزت 130 مليار كيلوواط ساعة، وهو ما يعادل إنتاج محطة تشوشا للطاقة الكهرومائية السنوي بمقدار 1.5 مرة، لتصبح بوابة رئيسية لدخول الطاقة النظيفة من الغرب إلى شبكة الكهرباء في المناطق الوسطى والشرقية.

تغلب على التحدي التاريخي لـ"فشل تبديل الطور"

في أنظمة نقل التيار المستمر، تعتبر صمامات التحويل "القلب"، حيث تتحمل مهمة تحويل الطاقة الكهربائية الأساسية. تعتمد صمامات التحويل التقليدية على تقنية تحويل الطور عبر الشبكة، وتتكون من آلاف الثايرستورات. بمجرد حدوث تذبذب في جهد الشبكة، قد تفشل الثايرستورات في الإغلاق، مما يؤدي إلى انقطاع عملية التحول و"التوقف المفاجئ" لنقل الطاقة - وهذا ما يُعرف بـ "فشل التحول".

هذه المشكلة تبرز بشكل خاص في المناطق الكثيفة لنقاط وصول التيار المستمر في شرق وجنوب الصين. قد يؤدي عطل واحد في التيار المتردد إلى فشل تحويل متعدد في خطوط التيار المستمر في نفس الوقت، مما يتسبب في صدمة طاقة بملايين الكيلوواط ويهدد أمن الشبكة. قد تواجه شبكة الاستقبال عدم استقرار الجهد، بينما قد تواجه شبكة الإرسال مخاطر مثل الجهد الزائد وانفصال وحدات الطاقة المتجددة من الشبكة.

لحل هذه المشكلة من جذورها، شكلت شركة الدولة للكهرباء قسم المعدات فريقًا بحثيًا بالتعاون مع شركة كهرباء خنان التابعة للدولة للكهرباء، ومركز الدولة للكهرباء المستمرة، ومعهد الدولة لبحوث الكهرباء، بالشراكة مع جامعة تسينغهوا، ومختبر هوايرو، ومجموعة الصين للمعدات الكهربائية المحدودة، وغيرها من الوحدات، حيث بدأوا رحلة الابتكار الذاتي بالبدء من أجهزة أشباه الموصلات للطاقة.

الابتكار الشامل لبناء "الحل الصيني"

بعد تعاون استمر تسعة أعوام بين التعليم والبحث والتطبيق، نجح الفريق في تطوير أول جهاز عالمي من نوع IGCT عكسي المقاومة بجهد 8 كيلو فولت وتيار 3 آلاف أمبير. يتميز هذا الجهاز بقدرة تحمل ثنائية الاتجاه، حيث يمكن التحكم في تشغيله وإيقافه، مما يعوض عن قصور الثايرستور التقليدي. بناءً على هذا الجهاز المستقل، قام الفريق بتطوير أول صمام تحويل هجين في العالم.

أوضح يو زان تشينغ، مدير مركز أبحاث التيار المستمر في قسم الهندسة الكهربائية وتقنية الإلكترونيات التطبيقية بجامعة تسينغهوا، أن صمام التحويل الجديد حقق التعرف الدقيق على التيار والقطع السريع في غضون جزء من الثانية، مما حل مشكلة "فشل التحويل" بشكل جذري. تم اختيار هذه التقنية في دليل التطوير والتطبيق لل장 المعدات التقنية الكبرى الأول (الواحد) لعام 2024 من قبل وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات، وفي قائمة الدفعة الخامسة من المعدات التقنية الكبرى الأول (الواحد) في مجال الطاقة من قبل إدارة الطاقة الوطنية.

أشار لو يانتاو، رئيس مجلس إدارة شركة China XD Electric Power Systems التابعة لشركة China XD Electric Equipment، إلى أن هذا الإنجاز ينطبق على كل من تجديد مشاريع التيار المستمر الحالية وبناء مشاريع الجهد العالي الجديد، حيث يحافظ على مزايا السعة الكبيرة وتكلفة منخفضة وفقدان منخفض وموثوقية عالية، وفي نفس الوقت يقلل بشكل أكبر من احتياجات تعويض القدرة غير الفعالة في محطات التحويل.

تم أيضًا استخدام نظام تحكم وحماية مصنوع بالكامل من الرقاقات المحلية في المشروع، مما حقق السيطرة الكاملة من الرقاقات والبرمجيات إلى الأجهزة والأنظمة. قال وانغ جيانغبينغ، المسؤول الفني الرئيسي لمشروع تجديد نظام الطاقة في لينغباو التابع لشركة تشاينا إيسترن ديانا: "نحن لا نقوم فقط بترقية التكنولوجيا، بل نخطو خطوة ثابتة على طريق الابتكار المحلي."

محطة تبديل لينغباو بعد تركيب "القلب الفائق"، أصبحت الآن "محورًا فائقًا" لاستيعاب الطاقة المتجددة. يتم تحويل طاقة الرياح والطاقة الشمسية من منطقة شمال غرب الصين بسلاسة ونقلها عبر آلاف الأميال إلى شبكة الكهرباء في وسط الصين، مما يزيد من قدرة استيعاب الطاقة المتجددة بنسبة 30٪، مما يوفر ضمانًا قويًا للتطوير ونقل الطاقة النظيفة على نطاق واسع. الكلمات المفتاحية: البنية التحتية الجديدة، مشاريع البنية التحتية

مع اقتراب ذروة استهلاك الكهرباء في شتاء عام 2025، ستدعم محطة تحويل لينغباو المُعاد تأهيلها بشكل أكبر نقل الطاقة النظيفة من الشمال الغربي، مما يضمن إمدادات الطاقة عبر الشبكات الكهربائية بين المناطق. لا توفر هذه التقنية دعماً جديداً لاستراتيجية نقل الكهرباء من الغرب إلى الشرق في الصين وأهداف الكربون المزدوج فحسب، بل تقدم أيضاً أيضاً خياراً صينياً مبتكرًا وموثوقًا به لنقل التيار المستمر عالي السعة عالمياً.