Vysokonapěťové stejnosměrné napájecí systémy versus vysokonapěťové napájecí systémy.

Vysokonapěťová stejnosměrná přenosová vedení (HVDC) jsou efektivnější pro přenos energie na dlouhé vzdálenosti, protože mají nižší energetické ztráty než ekvivalentní vysokonapěťové střídavé přenosové systémy (HVAC).

Kvůli chybějícímu požadavku na kompenzaci jalového výkonu podél vedení přenosu energie HVDC se vyznačují vyšší účinností díky sníženým nákladům na přenos, což přispívá k ekonomické konkurenceschopnosti zdrojů zelené energie na trhu s elektřinou. Vysokonapěťové stejnosměrné přenosové systémy také poskytují zvýšenou stabilitu sítě, umožňují utilitám plně regulovat tok energie a poskytují příležitost integrovat zdroje větrné energie. Vedení vysokého napětí HVDC zabírají menší plochy než přenosové linky HVAC. Na rozdíl od střídavého napětí stejnosměrné napětí nemění směr několikrát za sekundu a proud prochází celým vodičem, nejen po jeho povrchu. Je však třeba poznamenat, že současné přenosové systémy jsou především systémy střídavého proudu a v současné době se vyvíjí úsilí o rozšíření a modernizaci těchto systémů na systémy stejnosměrné. Přenosové systémy HVDC Zvláště vhodné pro aplikace, kde se síť rozvodné sítě rozprostírá na velké vzdálenosti. V současné době přenosové linky HVDC Jsou široce používány v podmořských systémech, kde spojují zemi s pobřežními větrnými elektrárnami nebo přenášejí energii do oblastí, kde nelze instalovat nadzemní přenosová vedení. Pro uspokojení rostoucí poptávky po elektřině se zvažuje i možnost použití HVDC kabelů pro přenos energie v pozemních systémech.

V článku publikovaném v informačním zdroji Inženýrství360, jsou diskutovány výhody a nevýhody HVDC a HVAC energetických systémů.

Hlavní výhody přenosových systémů HVDC jsou nižší kapitálové náklady a schopnost přenášet značné množství energie na velké vzdálenosti. Energetické ztráty jsou pouze asi 3 % na každých 1000 km v závislosti na konstrukci systému a úrovni napětí. Zdroje výroby energie umístěné ve vzdálených lokalitách mohou také využívat přenosové systémy HVDC.

Hlavní oblasti, ve kterých jsou přenosové soustavy HVDC Ukázalo se, že je účinnější než přenosové systémy HVAC:

• Přenos energie na velké vzdálenosti z koncového bodu do koncového bodu, například v odlehlých oblastech, bez mezilehlých větví.
• Námořní kabely pro přenos energie vyznačující se velkými hodnotami kapacity, které vedou k dodatečným ztrátám střídavého proudu. Například 600 km dlouhý kabel Nor Ned spojující Nizozemsko a Norsko a 250 km kabel v Baltském moři spojující Německo a Švédsko.
• Posílení přenosové sítě v těch energetických soustavách a v těch případech, kde je obtížné přidat další vodiče, nebo může být poměrně nákladné budovat nové přenosové soustavy a stabilizovat takové nesynchronizované rozvody střídavého proudu.
• Vytváření propojení mezi elektrárnami umístěnými v odlehlých oblastech a centry spotřeby elektrické energie nebo distribučními systémy elektrické energie. Příkladem takového spojení je přenosový systém Nelson River Bipole DC (Kanada).

Přenosové systémy HVDC mohou stabilizovat rozsáhlý střídavý napájecí systém bez zvýšení kapacity zkratového proudu a nemají více fází jako systémy HVACa také vyžadují méně vodičů.

V systémech HVDC neexistuje žádný jev povrchového efektu (efekt kůže), který by poškozoval sítě HVAC, kde je proud ve vodiči rozložen tak, že hustota proudu je největší v blízkosti povrchu vodiče a exponenciálně klesá přes vrstvy blíže středu vodiče. V důsledku toho v systémech HVDC Lze použít tenčí vodiče a takové systémy mohou podporovat přenos elektřiny mezi různými zeměmi pracujícími na různých frekvencích a napětích.

Délka podmořských linií HVAC omezena, protože celá kapacita vodičů s proudem může být zcela využita k napájení nabíjecího proudu. Žádná taková omezení však neexistují v případě stejnosměrných přenosových kabelů, které jsou také schopny přenášet větší výkon na každém jednotlivém vedení, protože při určitém jmenovitém výkonu je konstantní napětí stejnosměrného vedení menší než maximální napětí střídavého proudu. čára.

Stejnosměrné napětí má neustále vyšší hodnotu, takže kabely pro přenos energie mohou mít jádra stejné velikosti. Izolace žil proudových kabelů pro vedení HVDC umožňuje přenášet o 100 % více energie, než dovoluje střídavé napětí v oblastech, které spotřebovávají velké množství elektřiny, což také pomáhá snižovat náklady na přenos.

Přenosové systémy HVDC zlepšit stabilitu energetického systému tím, že zabrání šíření kaskádových poruch z jedné části velkého energetického systému do druhého, a podporovat přenos energie v nesynchronizovaných střídavých distribučních systémech.

Další významnou výhodou systémů HVDC je, že změny zatížení neovlivňují negativně synchronizaci. Schéma a měřítko toku energie propojovacími systémy HVDC mohou být přímo změněny ve prospěch AC systémů na obou koncích takového spojovacího systému. Mnoho energetických společností zvažuje široké využití pouze systémů HVDC, vzhledem k jejich výhodám z hlediska stability.

Nevýhody přenosových systémů HVDC, se týkají především jejich správy, přepínání, konverze a obecné údržby. Vyžadují statické měniče, které jsou poměrně drahé a mají omezenou schopnost přetížení. Při přenosu elektřiny na krátké vzdálenosti mohou být energetické ztráty v takových měničích větší než v systémech HVAC. Náklady na tyto měniče nemohou být kompenzovány nižšími ztrátami výkonu a sníženými náklady na návrh přenosového vedení.