По мнению китайских ученых, гигантские электростанции в пустыне будут поставлять дешевую чистую энергию в производственные районы Китая, повышая уровень жизни в стране и укрепляя конкурентоспособность Китая в гонках высоких технологий, таких как искусственный интеллект (ИИ).
Солнечные панели на новой энергетической базе в пустыне Тэнгер в Нинся, одной из баз возобновляемой энергии на северо-западе Китая. Фото: АФП
Бесконечная чистая энергия из пустыни
Северо-Западный Китай включает три провинции: Шэньси, Ганьсу, Цинхай и два автономных района: Нинся и Синьцзян. Площадь этого региона составляет более 3 миллионов квадратных километров, что больше площади Индии, и он долгое время считался одним из наименее развитых и беднейших регионов Китая.
Удаленность от океана и суровый рельеф, характеризующийся обширными пустынями, такими как Гоби и Такла-Макан, стали причиной малой численности населения в регионе.
Однако регион богат природными ресурсами, включая нефть, уголь и многочисленные источники зеленой энергии. Он является источником 60% солнечной энергии Китая и трети ветровой энергии.
По оценкам ученых и инженеров, возглавляющих энергетическую революцию, существующая установленная мощность на северо-западе Китая приближается к 500 ГВт. В сочетании с обширным регионом пустыни Гоби в соседней Внутренней Монголии эта цифра достигает 600 ГВт.
Для сравнения, по данным Управления энергетической информации США, к концу 2022 года все электростанции США в совокупности будут вырабатывать около 1100 ГВт электроэнергии.
Примечательно, что более половины этих энергетических объектов на северо-западе Китая работают за счет природных источников: энергии ветра и солнца. Несмотря на непредсказуемость природы, эти экологически чистые электростанции по-прежнему достигают среднего коэффициента использования более 95%.
По словам ученых, на сегодняшний день ни одна другая крупная региональная электросеть не смогла бесперебойно интегрировать столь значительный объем возобновляемой энергии, сохраняя при этом высокие показатели ее использования в течение всего года.
Долгосрочная и потенциальная стратегия
Еще в 1980-х годах ученый Цянь Сюэсэнь, который помог основать Лабораторию реактивного движения НАСА, а позднее занимался разработкой космической программы Китая, задумал использовать огромные ветровые и солнечные ресурсы пустыни Гоби для обеспечения страны электроэнергией. В то время технологические ограничения делали эту идею несбыточной мечтой.
Но теперь «северо-западная сеть воплотила в жизнь первый этап этого нового типа энергосистемы», — написали профессор Ма Сяовэй и его команда из Северо-западного отделения Китайской электросетевой корпорации и Сианьского университета Цзяотун в статье, опубликованной в прошлом месяце в китайском академическом журнале Power System and Clean Energy.
Установленная мощность возобновляемой энергетики региона достигла 230 ГВт, половина из которых передается по 10 линиям электропередачи постоянного тока сверхвысокого напряжения в густонаселенные восточные прибрежные провинции.
В своей статье Ма и его коллеги утверждают, что эти линии электропередач тянутся на тысячи километров, пересекая почти всю ширину Китая, что делает северо-западную сеть «крупнейшей и самой мощной региональной энергосетью в мире».
На протяжении десятилетий Европейский союз (ЕС) использовал свою экономическую мощь, большую численность населения и группы по защите окружающей среды, чтобы возглавить переход к зеленой энергетике и бороться с изменением климата. Такие мировые гиганты, как Siemens в Германии и Schneider Electric во Франции, внесли вклад в развитие технологий и экспертных знаний в этой области.
Однако после тщательного сравнения команда Ма обнаружила, что северо-западная энергосистема Китая даже превзошла ЕС по основным показателям использования возобновляемой энергии, достигнув лидирующих в мире уровней.
Солнечные панели покрывают пустыню. Фото: Рейтер
Проблемы и препятствия
Если бы все пустыни Земли были покрыты солнечными панелями и ветряными турбинами, количество вырабатываемой электроэнергии намного превзошло бы нынешние потребности человечества. Однако эта идея кажется нереалистичной из-за технических барьеров, таких как сложность передачи больших объемов электроэнергии на большие расстояния. Традиционные электросети также не могут справиться с резкими колебаниями возобновляемой энергии.
Столкнувшись с этой проблемой, китайские инженеры испробовали несколько мер и извлекли несколько ценных уроков. Согласно статье г-на Ма, в 2014 году ветряная турбина вызвала скачок напряжения, который распространился на 400 километров, разрушив другую ветряную электростанцию.
Бурный рост использования возобновляемых источников энергии в Китае в последние годы еще больше осложнил эти проблемы. Изменения солнечного света и погоды могут привести к колебаниям мощности до 50 ГВт в день в северо-западной электросети Китая. Эта цифра эквивалентна общей мощности всех ядерных реакторов, работающих во Франции.
Для решения этой проблемы Китай построил самые передовые в мире высоковольтные линии электропередачи постоянного тока на большие расстояния, которые эффективно снижают потери электроэнергии при передаче на большие расстояния.
Ученые и инженеры в Китае также использовали ИИ для прогнозирования мощности генерации электроэнергии на 10 дней вперед, анализируя большие объемы данных датчиков. «При стабильных погодных условиях точность прогнозов очень высока», — пишет команда Ма.
Угольные электростанции когда-то служили основной стабилизирующей силой в энергосистеме Китая, но на северо-западе они оказались незначительными по сравнению с быстрым ростом солнечной и ветровой энергетики. Чтобы компенсировать это, китайское правительство построило гидроэлектростанции в верховьях реки Хуанхэ, которые служат опорами для регулирования и хранения энергии.
По словам команды Ма, эти водохранилища не только орошают засушливые районы, но и сокращают расходы на регулирование сети почти на 20 миллиардов юаней (2,8 миллиарда долларов), что приносит огромные экономические и экологические выгоды.
Еще одной ключевой технологией является достижение взаимодополняемости возобновляемых источников энергии. Для этого необходима надежная и устойчивая система сбора и контроля информации. Группа г-на Ма заявила, что почти половина объектов возобновляемой энергетики присоединились к этой системе взаимной поддержки.
Гонка за чистую энергию между США и Китаем
По словам пекинского предпринимателя в сфере ИИ, энергоснабжение станет ключевым фактором в предстоящей конкуренции между Китаем и США после гонки за искусственный интеллект. Ранее, чтобы помешать развитию искусственного интеллекта в Китае, США запретили продажу передовых чипов искусственного интеллекта этой стране с населением в один миллиард человек.
«Преимущество продвинутых чипов заключается в основном в несколько меньшем энергопотреблении. Но по мере увеличения энергоснабжения Китая китайские компании могут использовать менее продвинутые чипы для достижения аналогичных результатов обучения ИИ», — сказал неназванный предприниматель, добавив, что рост расходов на электроэнергию незначителен по сравнению с общими инвестициями в гонку ИИ.
До пандемии мощность генерации электроэнергии в Китае была вдвое выше, чем в США. Сегодня это число почти утроилось. Цены на электроэнергию в США вырастут на 20% с 2021 по 2023 год из-за инфляции, в то время как в Китае цены на электроэнергию останутся стабильными. В некоторых регионах, богатых возобновляемой энергией, китайские компании получают еще большие скидки, чем раньше.
Правительство Китая активизирует планы по строительству центров обработки данных и серверов искусственного интеллекта в западных регионах страны, богатых энергоресурсами, стремясь повысить глобальную конкурентоспособность отечественных технологических гигантов, таких как Huawei.
Хоай Фыонг (по данным SCMP)
Источник
Комментарий (0)