في الآونة الأخيرة، انشغل مجتمع الطاقة الدولي بالأخبار: مشاريع الطاقة الشمسية الكبيرة-في الهند اضطرت إلى "التوقف" بسبب نقص المحولات، وتتقدم خطة ترقية شبكة الكهرباء في أوروبا ببطء بسبب نقص المحولات، وحتى إيلون موسك توقع أن النقص العالمي التالي لن يكون في الرقائق، بل في المحولات.
أدى مقال بعنوان "العالم يتدافع بشكل محموم بحثًا عن المحولات الصينية" إلى ارتفاع أسهم الشركات الصينية مثل TBEA، وXD Electric، وSiyuan Electric. أدرك الناس فجأة أنه في عصر ارتفاع استهلاك طاقة الذكاء الاصطناعي، وشبكات الطاقة القديمة التي تتطلب ترقيات، والتطور السريع لمصادر الطاقة الجديدة، قد يكون مفتاح إعاقة التطوير هو هذا الجهاز الذي يبدو مرهقًا-المحول.
ومع ذلك، فإن المحول الصيني المطلوب الآن عالميًا له تاريخ من التحول من الاعتماد على الواردات إلى الاعتماد على المنتجات التي لا غنى عنها.
I. من الشرارة العلمية إلى حجر الزاوية لشبكة الطاقة
تبدأ قصة المحول في عام 1831. في ذلك العام، اكتشف فاراداي في بريطانيا وهنري في الولايات المتحدة قانون الحث الكهرومغناطيسي في وقت واحد تقريبًا. كان هذا الاكتشاف بسيطًا: يمكن للمجال المغناطيسي المتغير أن يولد تيارًا كهربائيًا. أصبح هذا المبدأ "قلب" جميع المعدات الكهربائية اللاحقة.
تجربة فاراداي للحث الكهرومغناطيسي - 360 موسوعة
رسم تخطيطي لتجربة فاراداي الكهرومغناطيسية أو جهاز الملف المبكر
إن ما أوصل المحولات حقًا إلى المسرح التاريخي هو "حرب التيارات" في نهاية القرن التاسع عشر. في ذلك الوقت، كان التيار المباشر (DC) الذي يروج له إديسون بمثابة نهر ضيق، غير قادر على نقل الكهرباء بعيدًا. راهن رجل أعمال آخر، وهو وستنجهاوس، على التيار المتردد (AC) لأن التيار المتردد يمكنه تغيير الجهد من خلال المحولات.
في عام 1885، قام ثلاثة مهندسين مجريين ببناء أول محول عملي. اشترت وستنجهاوس براءة الاختراع وقامت ببناء أول نظام نقل تيار متردد: باستخدام المحولات لرفع جهد النقل ثم خفضه للاستخدام. في هذه الحرب، فاز التيار المتردد بشكل حاسم. لقد أصبح المحول، "مترجم الجهد"، منذ ذلك الحين حجر الزاوية الذي لا غنى عنه في شبكة الطاقة.
Image كيف نفهم دور المحول؟
تخيل نوعين من السلالم: أحدهما بدرجات قليلة وعالية، والآخر بدرجات كثيرة ومنخفضة. التيار يشبه الشخص الذي يصعد السلالم؛ فهو لا يريد بذل جهد للتسلق، بل يريد فقط الوصول إلى هناك بسرعة. تستخدم المحولات أولاً "درج الجهد العالي-"-يتم استخدام الجهد العالي والتيار المنخفض لنقل الطاقة بسرعة إلى مواقع بعيدة بأقل قدر من الخسارة؛ بمجرد وصولهم إلى المدينة، يتحولون إلى "درج الجهد المنخفض-"-يتم استخدام الجهد المنخفض والتيار العالي لتوصيل الطاقة بأمان إلى كل أسرة.
ثانيا. ثلاث قفزات تكنولوجية مع دخول القرن العشرين، تطورت المحولات بشكل مستمر حول أهداف "أكبر وأكثر كفاءة وموثوقية".
وكانت القفزة الأولى في المواد. في ثلاثينيات القرن العشرين، اخترع الأمريكيون فولاذ السيليكون-الموجه نحو الحبيبات، والذي سمح لذرات الحديد "بالمحاذاة"، مما أدى إلى تقليل فقدان الطاقة بشكل كبير.
وكانت القفزة الثانية في التبريد. تصبح المحولات الأكبر حجمًا أكثر سخونة، لذلك يقوم المهندسون بتغطيسها في زيت عازل، والذي يعمل على عزل الحرارة وإبعادها-هذا هو المحول المغمور بالزيت الشائع-.
وكانت القفزة الثالثة في استكشاف مواد جديدة. في سبعينيات القرن العشرين، ظهرت السبائك غير المتبلورة، حيث كان فقدان الحديد يبلغ فقط-ربع ما يفقده الفولاذ السيليكوني التقليدي، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لشبكات الطاقة الريفية. على الرغم من أن المحولات فائقة التوصيل لا تزال في المرحلة التجريبية، إلا أنها تمثل احتياطيًا تكنولوجيًا موجهًا نحو المستقبل-.
مازلت في حيرة من أمرك بشأن تركيب المحولات ومبادئها ووظائفها وتصنيفاتها! دليل شامل للمحولات - الموقع الرسمي لصناعة النحاس في جينتيان
ثالثا. الطريق إلى النجاح للمحولات الصينية
وبينما استمرت تكنولوجيا المحولات العالمية في التقدم، كانت الصين لا تزال تكافح من أجل البدء.
في أواخر السبعينيات، احتاجت الصين إلى بناء أول خط جهد فائق -عالي- بقدرة 500 كيلو فولت. في ذلك الوقت، كان الإنتاج المحلي قادرًا على إنتاج خطوط 220 كيلوفولت فقط. طالبت الشركات الأجنبية بأسعار باهظة وتوقعت أن الصين لن تكون قادرة على إنتاج منتجات بقدرة 500 كيلو فولت لمدة عشرين عامًا.
وقعت المهمة على عاتق المهندس Zhu Yinghao. بدون مخططات أو مواد أو عمليات، بدأ كل شيء من الصفر. بدأ الفريق بصهر الفولاذ الخاص وصفائح الفولاذ المصنوعة من السيليكون-كدليل على مثابرتهم.
في عام 1985، وُلد أول محول جهد 500 كيلو فولت تم تطويره محليًا في الصين في مدينة شنيانغ. وفي العام التالي، في محطة كهرباء سد Gezhouba، تم تركيب هذا المنتج المنتج محليًا إلى جانب محول - مستورد ياباني. نجح المنتج محليًا في المحاولة الأولى وعمل بثبات؛ لكن الياباني احترق أثناء الاختبار. لقد أكسبت "مواجهة Gezhouba" هذه الكرامة للمحولات الصينية.
بعد ذلك، قاد Zhu Yinghao فريقه لمواصلة مواجهة التحديات. في عام 2009، قامت الصين ببناء أول محول جهد فائق -عالي-جهد 1000 كيلو فولت في العالم، محققة بذلك قفزة من اللحاق بالركب إلى قيادة العالم. اليوم، قامت الصين ببناء أكبر وأعلى شبكة كهرباء في العالم-فولطية فائقة-عالية-، والمحولات هي المكونات الأساسية لهذا "الطريق السريع للطاقة".
رابعا. لماذا النقص العالمي؟ لماذا تستطيع الصين سد هذه الفجوة؟
إن "النقص الحالي في المحولات" مدفوع بطلب ثلاثي:
شبكات الطاقة القديمة: تم بناء العديد من شبكات الطاقة في أوروبا وأمريكا في القرن الماضي وتحتاج إلى الاستبدال.
انفجار الطاقة الجديدة: تقع معظم محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية في المناطق النائية، مما يتطلب عددًا كبيرًا من المحولات المخصصة.
استهلاك الطاقة في الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات: يستهلك مركز البيانات الكبير كهرباء مماثلة لمدينة، مما يخلق طلبًا كبيرًا على المحولات.
إن الطاقة الإنتاجية العالمية، وخاصة-القدرة العالية، لا يمكنها مواكبتها. إن الشركات الدولية العملاقة التقليدية بطيئة في توسيع إنتاجها، وعند هذه النقطة، تحول الاهتمام العالمي نحو الصين.
لماذا يمكن للصين أن تعمل بمثابة "عامل استقرار"؟
لأن الصين تتمتع بميزة السلسلة الصناعية الكاملة. من صفائح السيليكون الفولاذية، والأسلاك النحاسية، والمواد العازلة إلى التجميع النهائي، تتمتع الصين بالسلسلة الأكثر اكتمالا وأسرع وقت استجابة. عادة ما تكون أوقات التسليم إلى أوروبا أكثر من 18 شهرًا، في حين يمكن للمصنعين الصينيين الرئيسيين التسليم في غضون 10 إلى 12 شهرًا بتكلفة أقل. وفي الأشهر الثمانية الأولى من عام 2025، زادت صادرات الصين من المحولات إلى أوروبا بنسبة 138%، وهو دليل على هذا الواقع.
شكلت شركات المحولات الصينية هيكلًا متدرجًا كاملاً:
شركات "الفريق الوطني" مثل China XD Group، بدءًا من التعلم من الاتحاد السوفييتي وحتى إدخال التكنولوجيا الغربية، ومن ثم التطوير المستقل لمحولات الجهد العالي-UHV، نفذت مشاريع وطنية كبرى وهي رائدة في الاختراقات التكنولوجية.
"المستضعفون" مثل TBEA، الذين بدأوا كمصنع صغير في الشارع في شينجيانغ بديون تبلغ 780 ألف يوان، تمكنوا من البقاء على قيد الحياة من خلال إنتاج محولات خاصة ثم طوروا بشكل مستقل أول محول عالي الجهد 1000 كيلو فولت في العالم، ويفتخر الآن بقيمة إنتاج سنوية تتجاوز 100 مليار يوان.
إن الشركات "التي تعتمد على التكنولوجيا-مثل Siyuan Electric، التي أسسها عدد قليل من الشباب من جامعة Shanghai Jiao Tong، تحولت من كونها مرفوضة من قبل رأس المال الأجنبي إلى غزو المنتجات-المتطورة مثل المفاعلات ونظم المعلومات الجغرافية، متبعةً طريقًا تكنولوجيًا أساسيًا-.
"الرواد الرقميون" مثل شركة Jinpan Technology، لا ينتجون فقط محولات من النوع الجاف-ولكنهم يتحولون أيضًا إلى مصنع رقمي، باستخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين الإنتاج وتحسين كفاءة نصيب الفرد بشكل كبير.
أخبار Wuhan UHV - قطاع الطاقة
V. المستقبل: هل ستختفي المحولات؟
المحولات لا تزال تتطور. في محطة تحويل UHV في قانسو، أشار مهندس ذو خبرة إلى قطعة صغيرة وهادئة من المعدات وقال، "انظر، هذا محول الحالة الصلبة-، وهو اتجاه الجيل-القادم لدينا."
لا تستخدم محولات الحالة الصلبة- الأسلاك النحاسية والقلوب الحديدية؛ وبدلاً من ذلك، يستخدمون أشباه الموصلات والدوائر "لقطع" التيار مباشرةً. فهي صغيرة الحجم وفعالة ويمكنها توزيع الطاقة بذكاء، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لشبكات الطاقة المتجددة المستقبلية. لكن هذه التكنولوجيا صعبة، مثل القفز من قاطرة بخارية إلى قطار ماجليف.
من ملفات فاراداي إلى النوى الحديدية التي ابتكرها تشو ينغهاو، والآن إلى رقائق اليوم، تغير شكل المحولات، لكن مهمتها ظلت كما هي: توصيل الطاقة بأمان وكفاءة إلى كل زاوية.
مقدمة لحلول التصميم الرقمي ثلاثية الأبعاد للمحطات الفرعية|حل المصنع الذكي مخطط المفهوم البانورامي للمحطة الفرعية الحديثة
خارج النافذة، يضيء ضوء الصباح المحطة الفرعية، حيث تقف المحولات الزرقاء والصفراء بهدوء. فقط من خلال الاستماع عن كثب يمكن للمرء أن يشعر بالهمهمة القوية داخلهم. في هذا الصوت، هناك الشرارة العلمية للقرن التاسع عشر، والعرق والكدح في القرن العشرين، والنبض القوي للتصنيع الصيني في القرن الحادي والعشرين. هذه ملحمة صامتة، تحكي قصة كيف قامت البشرية بترويض الطاقة وإلقاء الضوء على المستقبل.
