Research on system optimization and strategic path of china's energy security from the perspective of electrical engineering

Abstract

The article presents a comprehensive study of China's energy security from a technical and economic perspective, taking into account current challenges and strategic goals of the energy transition. The main focus is on the quantitative analysis of structural problems that threaten the stability of the energy system. In particular, based on 2023 data, it was found that the structure of energy consumption remains dependent on fossil fuels: the share of coal is 56.4 %, and oil import dependence is 72.6 %. In addition, the probability of overloading the power grid in extreme weather conditions was found to be 7.3 %, indicating the system's vulnerability to climate change. The study modeled the effectiveness of the implementation of Smart Grid technologies, which increased the efficiency of ultra-high voltage power transmission by 18 %. The study also recorded a 40 % increase in the total capacity of virtual power plants and an increase in the internal rate of return of energy storage systems based on lithium batteries to 8.7 %. From the perspective of long-term strategic planning, the proposed multi-energy flow model estimates the cost of transporting 500 km of green hydrogen at 35 yuan/kg, and also forms a standardized power compensation mechanism (0.08 yuan/kW). У статті представлено комплексне дослідження енергетичної безпеки Китаю з техніко-економічної точки зору, з урахуванням сучасних викликів і стратегічних цілей енергетичного переходу. Основна увага приділена кількісному аналізу структурних проблем, що загрожують стабільності енергетичної системи. Зокрема, на основі даних 2023 року встановлено, що структура енергоспоживання залишається залежною від викопного палива: частка вугілля становить 56,4 %, а імпортна залежність нафти — 72,6 %. Крім того, виявлено ймовірність перевантаження електричних мереж за екстремальних погодних умов на рівні 7,3 %, що вказує на вразливість системи до кліматичних змін. У дослідженні змодельовано ефективність впровадження технологій Smart Grid, які дозволили підвищити ефективність передавання енергії надвисокою напругою на 18 %. Також зафіксовано приріст сукупної потужності віртуальних електростанцій на 40 % і підвищення внутрішньої норми доходності систем зберігання енергії на базі літієвих акумуляторів до 8,7 %. З погляду довгострокового стратегічного планування, запропонована модель мультиенергетичних потоків оцінює вартість транспортування 500 км зеленого водню на рівні 35 юанів/кг, а також формує стандартизований механізм компенсації потужності (0,08 юанів/кВт).