La publicación del nuevo informe energético de la Corporación de la Red Estatal de China en julio de 2024 reveló un número clave que captó la máxima atención de los departamentos de adquisiciones: la cantidad de energía generada por fuentes de energía nuevas en la región alcanzó 1.2 billones de kWh en 2023, un volumen suficiente para alimentar casi cualquier hogar en el país. Si se necesitan transformadores, equipos de conmutación o dispositivos de almacenamiento, este número vale la pena considerar en el proceso de adquisición porque cada teravatio hora de energía producida tanto por energía solar como eólica significa un transformador elevador fabricado, sometido a pruebas y entregado.
Este artículo trata sobre las implicaciones de 1.2 billones de kWh, su posición en el proceso general de generación de energía en China, la participación de la producción de electricidad por fuentes de energía eólica y solar y la importancia de la relación de utilización para la cantidad mencionada de energía. Además, el artículo proporciona información sobre futuros pedidos del equipo necesario, modificación de sus especificaciones y términos de precios y entrega.
En el año 2023, la producción de fuentes de energía renovables (eólica y solar) en el corredor de la Red Estatal alcanzó un total de 1.2 billones de kWh, representando 16.9% del total. En general, la cantidad de energía utilizada de la energía eólica fue de 886 TWh y la de la luz solar fue de 584 TWh, totalizando 1.43 billones de kWh hasta la fecha y representando 15.8% del consumo total de energía. Los niveles de eficiencia fueron bastante buenos, con las plantas de energía eólica mostrando un rendimiento de 97.3% y las instalaciones de energía solar 98%. Después de calcular la cantidad de energía que necesitará ser suministrada con la ayuda de equipos de diseño, quedará claro que por cada nuevo 1,000 kW de energía producida por medios renovables, se realizarán pedidos de equipos de energía para varios transformadores elevadores y posiblemente algunos equipos de conmutación de baja y media tensión.
Lo que realmente cubre la cifra de 1.2 billones de kWh
Según el Informe de Desarrollo de Nuevas Energías del Servicio de la Red Estatal 2024, el logro de 1.2 billones de kWh se basa en la operación de la Corporación de la Red Estatal de China, cubriendo alrededor de 26 provincias y casi 88% de la red eléctrica. En 2023, esta área añadió 226 GW de capacidad de energía eólica y solar, llevando la instalación total de energía renovable a alrededor de 870 GW o 37.7% del total de energía en la región. La generación de energía renovable alcanzó 1.2 billones de kWh, lo que representa un aumento de aproximadamente 2.0% en el porcentaje de generación de energía.
A nivel nacional, los números son mayores que eso. La generación total de energía de fuentes eólicas y solares en el área de operación de la red eléctrica del sur fue de alrededor de 1.43 billones de kWh, según la Administración Nacional de Energía. Esta es la cifra más alta publicada por la ANE y ayuda a resaltar cómo la energía limpia ha pasado a ser parte del mainstream.
| Región / Alcance | Generación de Nuevas Energías 2023 | Participación de Generación |
|---|---|---|
| Área de operación de la Red Estatal | 2 billones de kWh | 16.9% |
| Nacional (todas las redes) | 43 billones de kWh | ~15.8% del consumo de electricidad |
| Consumo residencial en China (comparación) | 35 billones de kWh | – |
La diferencia es importante en términos de información precisa en la documentación de adquisiciones; 1.2 billones de kWh se refiere al área relevante de la Red Estatal, mientras que la frase 1.43 billones de kWh corresponde al número nacional de energía eólica más solar. Ambos números existen y transmiten el mismo mensaje: el volumen es tan alto que la cadena de equipos que lo proporciona es el mayor consumidor de transformadores de potencia entre las industrias a nivel mundial.
La imagen nacional: Energía eólica y solar en cifras
La Administración Nacional de Energía (ANE) ha publicado el informe de monitoreo de energía renovable para China en 2023. El informe revela algunas métricas clave importantes de la industria al final de este año. Esto incluye una capacidad instalada total de energía renovable de 1,516 GW, mostrando un aumento de 25% y una generación total renovable de 2.95 billones de kWh, que equivale a 31.8% de generación total. Las diversas fuentes de energía renovable que contribuyeron a este total incluyen energía hidroeléctrica con 1.28 billones de kWh generados, energía eólica con 886 TWh, energía solar contribuyendo con 584 TWh y generación de energía de biomasa de 198 TWh.
| Fuente | Generación 2023 | Participación de la generación total |
|---|---|---|
| Todas las renovables | 95 billones de kWh | 31.8% |
| Hidroeléctrica | 28 billones de kWh | 13.8% |
| Eólica | 886 TWh | 9.5% |
| Solar FV | 584 TWh | 6.3% |
| Biomasa | 198 TWh | 2.1% |
Las implicaciones son sorprendentes. En primer lugar, la producción combinada de plantas de energía eólica y solar ahora supera a la de la energía hidroeléctrica, la principal fuente de energía limpia en China durante décadas. En segundo lugar, con una generación combinada de 1.43 billones de kWh, su participación en el consumo total es ahora de alrededor de 15.8% en comparación con la cifra promedio mundial de 13%. Por lo tanto, en poco menos de 10 años, China ha pasado de estar rezagada en las tendencias globales en cuanto a energía limpia a convertirse en uno de los líderes.
Eólica vs. Solar: De dónde proviene la producción
La cantidad de energía producida a partir de energía eólica aumentó en 16.2% a 886 TWh, en comparación con el aumento de la energía solar, que alcanzó 36.7%, sumando 584 TWh. Tales tasas de desarrollo resultan del hecho de que construir estaciones solares toma menos tiempo, es más barato e involucra paneles solares que pueden colocarse en los techos de los edificios.
| Tecnología | Instalado (finales de 2023) | Crecimiento | Generación 2023 | Crecimiento |
|---|---|---|---|---|
| Eólica | 441 GW | +20.7% | 886 TWh | +16.2% |
| Solar FV | 610 GW | +55.5% | 584 TWh | +36.7% |
La distribución de energía eólica y solar determina la selección de transformadores que se especificarán. Los parques eólicos, incluidos los offshore, generalmente requieren transformadores más grandes para elevar el voltaje, con clasificaciones comunes de 30-400 MVA en las clases de voltaje de 35 kV/110 kV o 220 kV y resistencia a cortocircuitos, así como protección contra la corrosión. Por el contrario, las instalaciones solares distribuidas y de gran escala típicamente utilizan unidades montadas en base o sobre patín con clasificaciones de 1,000-2,500 kVA en las clases de voltaje de 10/0.4 kV o 35/0.69 kV, donde se utilizan inversores para alimentar el lado de baja tensión. En última instancia, es la posición del comprador la que ayuda a un especificador de transformadores a concluir qué especificaciones son necesarias.
Tasas de utilización: 97.3% y 98.0%
Las cifras brutas pueden no pintar el cuadro completo, pero las tasas de utilización te indican si la red es capaz de absorber lo que se ha producido. En el año 2023, en China, la tasa de utilización del viento se situó en 97.3%, un aumento de 0.5 puntos, mientras que la de solar tuvo una ligera caída de 0.3 puntos, alcanzando así 98.0%. Ambas medidas están en un nivel alto internacionalmente, pero un pequeño descenso en la utilización solar indica que la capacidad de generación solar excede la capacidad de la red para conectarla y transportarla.
La restricción anterior ha provocado un cambio de conversación en términos de equipos en China hacia la flexibilidad: sistemas de almacenamiento de baterías, almacenamiento por bombeo (que ha alcanzado 51 GW en 2023) y control dinámico de tomas de transformadores. Cuando un transformador opera para un parque solar en un área donde no hay demanda para la generación solar a mediodía, el transformador debe tener rangos de tomas más amplios, operar con OLTC más frecuentemente y mantenerse en valores de pérdida aceptables bajo cargas parciales, lo que significa que puede estar operando solo al 20-40% de su capacidad.
Lo que 1.2 billones de kWh hacen a la red
No es una coincidencia que se hayan integrado un total de 1.2 billones de kWh de generación variable. La State Grid estableció o actualizó 19 líneas UHV de CA y 16 de CC, operó 94 GW de almacenamiento por bombeo ya sea en operación o en desarrollo, e inició la “plataforma nacional de nube de nueva energía” para gestionar la aplicación de conexiones en el país. El resultado aquí es que una red de distribución y subtransmisión se reconstruye a una escala sin precedentes: es la misma red de 110 kV y menor que atrajo 55% de inversiones realizadas por la red en 2023.
En términos de los problemas prácticos que enfrenta la industria de transformadores, esto significa que las plantas renovables están conectadas a través de alimentadores de corta longitud, lo que resulta en una exposición muy alta a corrientes de falla para los transformadores en el punto de conexión. Además, los transformadores instalados en este punto de conexión están sujetos a picos de potencia debido a operaciones de conmutación, componentes armónicos que surgen del trabajo del inversor y cambios térmicos diarios que no son característicos de los transformadores de distribución convencionales. En consecuencia, las empresas ahora están buscando transformadores de duty renovable que presenten una mayor capacidad para soportar cortocircuitos.
El motor de demanda de transformadores y equipos de conmutación
Cada nuevo gigavatio de energía producida a partir de fuentes eólicas o solares requeriría alrededor de 2-3 transformadores, dependiendo del tamaño de la unidad que se esté instalando, además de ciertas unidades de equipos de conmutación de LV y MV para la protección del sistema de recolección. Aplicando esta regla general a la nueva capacidad eólica y solar añadida en 2023, que fue de 243 GW, muestra que durante un solo año se tendrían que comprar entre 60,000 y 80,000 transformadores para las conexiones de sistemas de energía renovable, además del programa regular de reemplazo y actualización de la red.
| Aplicación | Clasificación típica | Precio indicativo (FOB China) | Tiempo de Entrega |
|---|---|---|---|
| Transformador de inversor solar distribuido | 100-315 kVA | $2,500-$8,000 | 8-10 semanas |
| Transformador elevador de PV de utilidad / pequeño viento | 500-1,000 kVA | $9,000-$20,000 | 8-12 semanas |
| Unidad de recolección de granja renovable | 1,500-2,500 kVA | $20,000-$45,000 | 10-16 semanas |
| Aumento de paso eólico en alta mar | 30-100 MVA | $250,000-$1,500,000 | 6-12 meses |
El costo depende de las especificaciones, la marca y el área geográfica. Los modelos en alta mar tienen altos costos de corrosión y pruebas. Sin embargo, esta tendencia se ha vuelto clara: el auge de la construcción renovable ha ocupado la mayor parte de la capacidad de fabricación, y los transformadores de distribución ordinarios que se enviaban en 4-6 semanas ahora pueden tardar hasta 8-16 semanas.
2024 y más allá: hacia dónde se dirige el crecimiento
Este patrón continuó hasta 2024, donde la capacidad instalada en eólica alcanzó aproximadamente 510 GW y la capacidad en solar alcanzó aproximadamente 840 GW. La utilización fue de alrededor de 951 TP3T a finales de 2024. Entre enero y julio de 2024, se logró una generación total de viento y solar de 1,055 TWh en apenas siete meses (aproximadamente 201 TP3T de generación total), que ya era superior al consumo total de electricidad del tercer sector en ese período.
En consecuencia, el pronóstico de demanda realista para nuevo equipo no sugiere un aumento en el consumo, sino más bien ventas estables de equipos. Se estima que la cantidad alcanzará más de 200 GW por año tanto para NEA como para CEC durante el 14º Plan Quinquenal (2021-2025) y el 15º período debería ser similar también. Por lo tanto, las empresas deben considerar los transformadores verdes como una línea de productos estable, no como un acontecimiento.
Cómo deben responder los compradores al desarrollo
Estos son algunos pasos prácticos si planea comprar transformadores ya sea para energías renovables o para extender su red:
- Realice sus pedidos con anticipación y utilice diseños estandarizados. Los diseños estándar en el rango de 1,000-2,500 kVA tienen el tiempo de entrega más corto (de 8 a 16 semanas). Si utiliza conectores personalizados, valores de impedancia especiales o niveles de voltaje no estándar, el tiempo de entrega puede aumentar considerablemente mientras que el costo de los transformadores comprados se eleva en aproximadamente un 10-251 TP3T.
- Solicite especificaciones de carga parcial. De acuerdo con las especificaciones, debe indicar las pérdidas en vacío y las pérdidas de carga basadas en el nivel de carga real del transformador durante la operación (que puede ser de 20-401 TP3T en lugar de 1001 TP3T).
- Tenga en cuenta la operación bidireccional y armónica. Si conecta el transformador con almacenamiento o una alta proporción de energía solar, será necesario incluir requisitos relacionados con la mayor resistencia a cortocircuitos del equipo y un rango OLTC más amplio que el de un transformador regular.
- Asegure los costos del cobre y el acero. Estos materiales constituyen el 40-601 TP3T del precio del transformador. Debe pedir a los proveedores que incluyan la indexación de precios en los contratos para los productos.
- Asegúrese de la certificación de los transformadores que se suministran. Los proveedores deben proporcionarle los resultados de IEC 60076 y el procedimiento de prueba de aceptación en fábrica antes de que conozca las ofertas realizadas por otros proveedores.
Fabricantes que sirven al desarrollo renovable
Los proveedores presentes en este panorama encajan bien en categorías establecidas. Empresas bien conocidas como Siemens Energy, Hitachi Energy y ABB lideran el mercado de turbinas eólicas marinas y transformadores de alta tensión gracias a sus capacidades de ingeniería y sistemas de servicio que añaden valor a sus productos. Schneider Electric se encarga de transformadores de baja/alta tensión y sistemas de control digital en el campo de las energías renovables. En cuanto a las empresas chinas TBEA, Baoding Tianwei y China XD Group, ofrecen una gran cantidad de productos en el mercado nacional e internacional a precios competitivos.
| Fabricante | Posicionamiento | Productos relevantes para energías renovables |
|---|---|---|
| Siemens Energy | Premium | Transformadores de potencia grandes, plataformas marinas |
| Hitachi Energy | Premium | Interconexión de red, HVDC, grandes elevaciones |
| ABB | Premium | Elevaciones de distribución, equipos de conmutación LV/MV |
| Schneider Electric | Medio-premium | Equipos de conmutación LV, monitoreo digital |
| TBEA / Baoding Tianwei / Grupo XD | Volumen | Distribución a clase de 1,000 kV |
| Jiangsu Subian Electric Power | Competitivo | Transformadores de distribución y de potencia media certificados por IEC 60076 |
Para los compradores que buscan equipos que tengan certificación a precios competitivos, sin los años que toma la ingeniería de nivel global, Jiangsu Subian Electric Power representa el segmento medio chino. Tiene certificación IEC 60076 y ha estado enviando transformadores de distribución sumergidos en aceite y secos a obras de energía renovable y proyectos de infraestructura en diferentes partes de Asia, África, Medio Oriente y América Latina. El tiempo de entrega varía de 8 a 16 semanas e incluye documentación de prueba también.
Preguntas Frecuentes
¿A qué se refiere “1.2 billones de kWh” en el título?
En cuanto a la nueva energía (energía eólica y solar) producida en el área de operación de la Red Estatal en 2023, constituye 16.9% de la producción total en esa área. En relación con la producción total del país, la cantidad de energía producida, que es una mezcla de energía eólica y solar en 2023, ascendió a 1.43 billones de kWh. Las cifras involucradas son exactas: en el caso de la primera, proviene del informe de la Red Estatal, mientras que la última cifra se cita de la Administración Nacional de Energía.
¿Cuánta electricidad de China proviene ahora de la energía eólica y solar?
En 2023, la cantidad total de electricidad consumida fue de 1.43 billones de kWh provenientes de fuentes de energía eólica y solar, lo que representa aproximadamente 15.8% del total consumido. La participación de la generación eólica fue de 9.5% y la generación solar representó 6.3% del total de electricidad consumida. Las tasas de utilización se mantuvieron en un nivel muy alto, con la eólica alcanzando 97.3% y la solar 98%, mientras que la reducción solar aumentó ligeramente.
¿Qué transformadores necesita una granja solar o eólica?
Normalmente, se utiliza un transformador elevador de un solo paso por cada 1-10 Megavatios (MW) de capacidad producida por el inversor o la turbina. La tecnología solar distribuida utiliza transformadores de baja tensión (LV) con una capacidad que varía entre 100 y 315 kilovoltios-amperios (kVA); los sistemas solares fotovoltaicos de utilidad y los sistemas eólicos más pequeños requieren transformadores con una capacidad que varía entre 500 kVA y 2,500 kVA, mientras que las grandes plantas eólicas utilizan transformadores de recolección que varían entre 30 MVA y 100 MVA para voltajes de 35/110 kilovoltios (kV) y 220 kV. Las turbinas en alta mar generan costos adicionales relacionados con su corrosión y pruebas, así como tiempos de entrega prolongados.
¿Cómo ha afectado la construcción de energías renovables a los precios de los transformadores y los plazos de entrega?
Hay una capacidad de fabricación limitada. El precio de un transformador de distribución de 100 kVA ahora varía de $2,500 a $5,000 FOB China, y para una unidad elevadora renovable de 2,000 kVA, varía de $20,000 a $45,000. El plazo de entrega para diseños estándar ahora se ha extendido a 8-16 semanas. Anteriormente, la entrega era de 4-6 semanas antes del aumento de la demanda. Los grandes transformadores de potencia para conectar a la red tienen un tiempo de entrega aún más largo que varía de 6 a 12 meses.
¿Qué debo especificar para un transformador que alimenta una planta solar?
Resistencia al cortocircuito reforzada, valores de costos calculados considerando cargas reales (normalmente 20-40% del día), rangos de tap OLTC más grandes donde el voltaje variará con diferentes flujos, y contenido armónico adecuado considerando los inversores. Si, sin embargo, se conecta almacenamiento, prepare un flujo bidireccional de energía para la especificación.
Referencias
- Administración Nacional de Energía (NEA) – Editor del Informe de Monitoreo y Evaluación del Desarrollo de Energía Renovable Nacional 2023, fuente de las cifras nacionales de generación eólica-solar.
- Consejo de Electricidad de China (CEC) – Fuente de estadísticas sobre capacidad instalada, mezcla de generación e inversión en la red citadas en este artículo.
- IEA Renovables 2023 – Análisis internacional de la construcción solar y eólica, incluida la participación de China en las adiciones globales.
- IEA: perfil del país de China – Contexto sobre los objetivos de energías renovables de China y los desafíos de integración a la red.
- IEC 60076-1: Transformadores de potencia – General – La norma que rige las pruebas de tipo y las garantías de rendimiento de los transformadores que alimentan plantas renovables.
- IEC 60296: Aceites minerales aislantes – Norma de calidad del aceite relevante para transformadores de duty renovable que operan bajo ciclos térmicos.
- Jiangsu Subian Electric Power – Fabricante certificado por IEC 60076 de transformadores de distribución y de media potencia para proyectos de energías renovables e infraestructura.
Conclusión
El reciente informe que indica que el desarrollo de nuevas energías en China alcanzó un total de 1.2 billones de kWh dentro de la región de State Grid y 1.43 billones de kWh en total en el país no es solo una coincidencia. Es el mensaje más evidente sobre la necesidad estructural duradera de transformadores y equipos de conmutación. Cada gigavatio de energía solar y eólica implica la presencia de tecnología de transformadores aprobada. Además, más de 200 GW añadidos anualmente permiten mantener la demanda de transformadores casi siempre alta durante el período de planificación.
El plan del comprador se basa en los datos: hacer formulaciones estándar, ordenar con anticipación, requerir cantidad de pérdidas en un modo de trabajo parcial y verificar la certificación IEC 60076. Si necesita transformadores de distribución o de media potencia para aplicaciones de energía renovable, puede contactar a Jiangsu Subian Electric Power, ya que ofrece productos certificados por IEC 60076 con un tiempo de entrega promedio de 8 a 16 semanas.