În 1919, inginerul Mihail Dolivo-Dobrovolsky a scris o lucrare, „Cu privire la limitele aplicabilității curentului alternativ cu trei faze de transmitere a energiei electrice la distanță.“ După câteva investigații, el a dovedit că transmiterea de mare putere și distanța foarte lung va inversa tranziția de la AC DC. [30]
Se crede că sunt plecat de zile, când era vorba de modul în care să fie rețele electrice din lume - rețele de curent (așa-numitul „război de curenți sau tensiuni“, care a avut loc la rândul său, de 19-20 secole) sau alternativ. În prezent, cele mai multe rețele - o rețea de tensiune alternativă, cu o frecvență de 50/60 Hz. Cu toate acestea, evoluțiile recente din sectorul energetic arată că dezbaterea vechi poate merge înapoi.
În prezent, există procese care pot Oust monopol AC
1) Dezvoltarea sistemelor de curent continuu de înaltă tensiune (sisteme LUT / HVDC) în sistemele de transmisie continuă cu următoarele avantaje: [1]
- Nu există pierderi cauzate de radiații, astfel încât radiază unde electromagnetice numai conductor cu curent alternativ.
- Rețeaua nu este putere reactivă (parazitare) și, prin urmare, pentru a combate costurile, adică nici un factor de putere și necesitatea de a îmbunătăți.
- Economii pe stalpi de linie de transport materiale, fire.
Principalul avantaj al HVDC - este abilitatea de a transfera mai multă putere pe distanțe lungi, cu costuri mai reduse de capital și pierderi mai mici decât liniile de HVAC [1]. În funcție de nivelul de tensiune și de caracteristicile constructive ale pierderii este de aproximativ 3% până la 1 km [1]. HVDC permite o utilizare mai eficientă a surselor de energie la distanță de centrele de încărcare.
Exemple cheie în cazul în care utilizarea HVDC este mai eficientă decât HVAC:
- cabluri subacvatice (de exemplu, 250 km de cablu Baltic între Suedia și Germania [1], 600 km de cablu NorNed între Norvegia și Olanda, ligament 290 km Basslink între continentul australian și Tasmania [1]). Linia AC cabluri submarine ineficiente din cauza pierderilor curenților turbionari în apă sărată.
- Haul linie de putere puternice, cum ar fi „sfârșitul punct - punct final“, fără ramuri intermediare, de exemplu, în zone izolate (neocupate).
- Creșterea capacității rețelei de energie existente, în situațiile în care fire suplimentare pentru a instala dificilă sau costisitoare.
- Puterea de transmisie și de stabilizare între sistemele de distribuție de joasă tensiune de curent alternativ (nesincronizate de transmisie și de stabilizare între sistemele de distribuție nesincronizate AC).
- Conectarea generarea de energie electrică de la distanță la rețeaua principală, de exemplu: Nelson River DC Sistem de transmisie.
- AC Stabilizarea predominantă de rețea datorită faptului că HVDC nu contribuie la curentul de scurtcircuit global al sistemului (predominant AC un stabilizator de putere-grilă, fără a crește potențial scurt circuit de curent).
- Preț tăiat liniile electrice. HVDC necesită mai puține conductoare ca nu este nevoie de a sprijini sistemele multi-fază. De asemenea, din cauza lipsei de efect a pielii poate fi folosit conductori mai subtiri.
- Facilitarea transferului (schimb) de energie între țări (regiuni, rețele) care utilizează frecvențe diferite rețele industriale.
- Sincronizarea rețelelor de tensiune de curent alternativ, pentru a dezvolta surse de energie regenerabile [1].
Avantajele și dezavantajele diferitelor surse HVDC [2]:
A. Beneficiile HVDC
- Cea mai mare putere de transmisie pentru una din secțiunea conductorului transversală (nu radiații, nici un efect de piele și colab.).
- O linie simplă de proiectare (fara compensatoarelor reactive et al.).
- pot fi utilizate de întoarcere prin pământ (OLVZ). Se înțelege că mai puține pierderi și curenți Foucault al. Ca în HVAC liniile utilizate, de asemenea, OLVZ / SWER.
- În cazul fiecărui conductor OLVZ poate funcționa ca un circuit independent.
- Fără curent de încărcare, adică de curent alternativ care vine pe linia de reîncărcare capacitances (nr curent de încărcare. curent suplimentar trebuie să curgă în cablu pentru a încărca capacitatea de cablu). Acest lucru este important mai ales în cabluri subterane / subacvatice. Prin urmare, linia de transmisie HVDC subacvatic a fost folosit timp de mai multe decenii.
- Nici un efect de piele.
- Cablurile pot funcționa la un gradient de tensiune mai mare (deoarece nu există curenți turbionari).
- Factorul de putere este întotdeauna egală cu o singură linie: puterea reactivă nu este prezent, linia nu necesită compensare reactivă.
- Mai puțin de descărcare corona și interferențe radio, mai ales pe vreme rea, conductorul cu același diametru ca tensiunea RMS în HVAC.
- nu este necesară funcționarea sincronă.
- Prin urmare, distanța linie nu este limitată de cerințele de stabilitate.
- Poate conecta sistemele de tensiune alternativă, cu frecvențe diferite.
- curentul de defect scăzut în linie cu un curent (curent scăzut scurtcircuit pe linia de curent continuu) constantă.
- Nu contribuie la curentul de scurtcircuit al liniei de curent alternativ (nu contribuie la curent de scurtcircuit al unui sistem A.C).
- Fluxurile de control al puterii efectuate cu ușurință / controlate (puterea Tie-line este ușor de controlat).
B. Dezavantajele HVDC
- Convertoare rutier.
- Interfață Convertoare cu HVAC se confruntă cu problema de putere reactivă.
- Convertoare genera sunt necesare filtre armonice.
- MultiTerminal (o rețea cu o multitudine de utilizatori) nu este ușor de a construi un sistem (MultiTerminal sau operare de rețea nu este ușor) [2].
distanțe lungi este imposibil de atins punct de vedere tehnic pentru linii HVAC fără stații intermediare de compensare a puterii reactive. Și componente reactive de frecvență intermediară cauzează probleme de stabilitate linie de curent alternativ. Pe de cealaltă linie de transmisie HVDC mână nu are nici o problema de stabilitate din cauza lipsei de frecvență, și, prin urmare, nu există nici o limită pe lungimea liniei. Prețul pe unitatea de lungime pentru linia HVDC este mai mică decât pentru HVAC pentru aceeași putere și fiabilitate. Cu toate acestea, prețul echipamentelor terminale (echipament end-station) Linia HVDC este semnificativ mai mare decât HVAC. Cel mai mare avantaj de cost Linia HVDC se realizează la distanțe de peste 500-800 km. impact linii HVDC mai puțin pe om și natură ca un întreg, face HVDC mai „prietenos“ pentru mediu [2].
Avantaje HVDC [9]:
DC de înaltă tensiune și un sistem foarte ridicat DC - este o tehnologie avansată, perfect adaptate pentru integrarea diferitelor surse de energie, cum ar fi energia solară și eoliană, în rețeaua locală. Acest lucru este deosebit de important pentru proiectele offshore la scară largă de ferme eoliene, sau pe scară largă SES. HVDC au numeroase avantaje față de linia de transmisie HVAC convenționale. Un avantaj major al HVDC - o pierdere mică de transfer de energie, în comparație cu pierderi mari în liniile HVAC.
Regula principală practică este după cum urmează: pentru fiecare 1000 km DC pierdere linie este mai mică de 3% (de exemplu, linia de 5000 MW, 800 kV). De obicei, pierderea de linii DC 30-40% mai mică decât pierderea de linii de curent alternativ, cu aceleași nivele de tensiune. Prin urmare, pentru mare putere de linie de transmisie de lungime DC (LUT) sunt singura soluție acceptabilă, atât din punct de tehnică și punct de vedere economic. Confirmarea poate fi spicuite din datele experimentale prezentate mai jos, și obținute în HVAC și sistemul de transmisie HVDC pentru Nelson River Bipole [1, 2]. Dintr-o comparație a graficelor de costuri pentru construcția liniilor de transport și LUT standardul, se observă că pornind de la o distanță de 450 mile LPT mai profitabile, precum și cu o creștere suplimentară a distanței crește profit.
Avantaje HVDC [12]:
Particularitatea sistemului ABB HVDC Light - pentru a stabiliza liniile de tensiune de curent alternativ, precum și posibilitatea de a utiliza pentru a comunica cu surse izolate de la distanță pentru a genera în cazul în care construcția de noi linii aeriene EHV prea scumpe. Este important pentru centralele electrice eoliene, deoarece acestea sunt mult mai îndepărtate, iar diferența de viteză a vântului poate duce la fluctuații semnificative de tensiune.
Sistemul Doar HVDC este favorabil pentru cabluri submarine subterane. Iată câteva exemple de proiecte finalizate:
- Cea mai lungă cablu subteran (70 kilometri Gotland HVDC Light) de energie eoliană (Suedia).
- Mult cablu subteran (59 Terranora interconectorul km și 180 km Murraylink) între cele două rețele (Australia) [12] și alții.
Notă: HVDC au multe caracteristici care continuă să fie studiate și de multe ori nu poate fi atribuit doar avantajele sau dezavantajele numai, de exemplu, descărcarea corona nu duce doar la pierderi și zgomotul de radio, dar, de asemenea, produce ozon.
Astfel, avantajul HVDC pentru submarină și aplicații subterane din cauza absenței curenților turbionari, și avantaje pe distanțe lungi - dimensiuni reduse, din cauza distanței mai mici dintre fire și nici un efect de piele (nu este nevoie să împartă conductorilor în mai multe mai mici, care rulează întregul volum al firului, independent de secțiune transversală) și a factorului de putere probleme.
dezavantaje HVDC asociate cu utilizarea de traductoare sofisticate (convertoare), necesitatea inspecției și întreținerii [1].
De la începutul liniei de curent continuu din anii 1880 până la mijlocul secolului 20, în multe țări, au existat mai multe încercări de a construi sisteme de TPL (Italia, Elveția, Germania, și altele.). Numai atunci a început o dezvoltare semnificativă a sistemelor de curent continuu. După primul război mondial URSS au fost comandate de transport LUT linie MW LUT Kașira-Bucuresti 30 (1951), 750 mW opera Donbass (1964), și altele. Deoarece numărul de linii de transmisie LUT a crescut și continuă să crească în lume.
Mai jos este o hartă a liniilor Europa HVDC (multe dintre care servesc instalațiilor de energie din surse regenerabile cum ar fi energia eoliană și hidro), precum și proiectat HVDC China [4,5].
2) Energia regenerabilă ca „industria locomotiva“ trage dezvoltarea de sisteme / linii de curent continuu (LUT / HVDC), datorită avantajelor pe care le
În legătură cu trecerea consumului de vârf de hidrocarburi, ca urmare a creșterii prețurilor la petrol și gaze crește brusc rolul energiei din surse regenerabile, precum și toate industriile conexe, inclusiv construirea de TPL. linie de curent alternativ AC eficient în sistemele cu mașină de generare de tensiune sinusoidală, de exemplu DES, TES, energia nucleară etc. Iar pentru astfel de surse de energie regenerabile, cum ar fi WEC și SES este mai eficient în LUT.
Acest lucru se datorează faptului că:
- date RES singură nu poate genera o tensiune de curent alternativ cu o frecvență fixă și tensiune (ca în ES generatoare convenționale). Acest lucru se datorează instabilității surselor alternative de energie (soare, vânt) și stocarea energiei profitabile problemă reală. Prin urmare, pentru RES sunt necesare convertoare de impulsuri, care sunt mai ușor de a lucra cu LPT. In schimb, abur, motorină, gaze și altele. Generatoare convenționale actuatoare ES inițial produc tensiune de curent alternativ cu ușurință fix ( „stabilitate de tensiune, o frecvență stabilă“).
Se pare că eficacitatea unei linii de transport de curent alternativ așa cum este „legat“ la petrol, gaze, etc .. NRSE. Excepțiile sunt surse hidroelectrice (RES), dar el nu poate lucra în jurul valorii de ceas și, prin urmare, de asemenea, necesitatea de asociere în rețea (în centrale hidroelectrice cu o operațiune rezervor de stocare la puterea nominală este produsă intermitent, deoarece apa se acumulează în timpul perioadelor de sarcină redusă). BSE lucrează la cursuri de apă nu sunt adecvate pentru dezvoltarea capacității de mare - a se vedea mai jos ..
Luați în considerare o situație comună cu o centrală electrică centralizată în regiune, atunci când centrala - este un singur centru, hrănire întreaga regiune înconjurătoare. În acest caz, rețelele electrice, nici asociatii nu sunt necesare sau sunt necesare numai pentru operația de urgență. Ar putea fi să fuzioneze unitățile ES - ES RES, în mare măsură dispersate pe o suprafață mare, astfel încât problema de unificare a zeci, sute, și unități mai mult ES într-o singură rețea este extrem de important (WPP SES, etc.). Și în cazul combinării UTT compară favorabil cu liniile electrice de curent alternativ pentru simplitate și eficiență.
Motivele pentru necesitatea de a se uni CE privind sursele regenerabile de energie și a rentabilității HVDC pentru aceste scopuri:
- parcul eolian Park (centrale electrice eoliene / parcuri eoliene) și puterea SES este inițial extrem de dispersat pe o suprafață mare pe zona de câteva zeci sau sute de metri pătrați. km. Exemple sunt off-shore, minerit, parc plat WPP - o medie de 3-30 energiei eoliene individuale 1-6 MW fiecare pe teritoriul 10-300 de metri pătrați. km [7].
- Park ES RES impun asociațiilor la rețeaua națională ca sursă de energie nu este stabilă și de energie electrică ieftină bateria nu a fost încă dezvoltată.
- Park ES adesea îndepărtate și dispersate, ca legat de resursele de soare și de vânt, deci ai nevoie de o mulțime de linii lungi de transmisie, care este mai potrivit pentru tehnologia HVDC.
- Pentru a combina mai multe terminale (sursă și țintă) HVDC mult mai favorabile (a se vedea avantajele de mai sus). Principalul motiv - nu necesită sincronizare, terminalele sunt conectate în paralel.
- Aceasta simplifică construcția sistemului „putere de rețea“, atunci când se utilizează linii HVDC. Astfel parcurile ES poate furniza energie la rețea, de a primi energie de la baterii în rețea, transmite / retransmite fluxurilor de energie.
- Atunci când se utilizează linii HVDC care simplifică construcția sistemului „United Power Grid“, la un număr mare de mici ES privați / consumatori.
- Atunci când se utilizează construcția simplificată a rețelei HVDC „Internet de putere“, care constă din mai multe plante mici și mari „sursă“, „client“, „bateria“, precum și combinații ale acestora.
- Chiar și acum, când cele mai multe dintre cele mai importante rețele de coloana vertebrală - HVAC, din cauza HVDC profitabilității utilizat pentru interfațare sisteme HVAC interfață de rețea HVAC cu CE privind sursele de energie regenerabile.
