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高压直流(HVDC)电源的好处

在过去的一个世纪中,交流电([**]C)系统已成为向企业,应用程序和家庭电气传输的全球标准。然而,在过去的几十年中, 高压直流电(HVDC)已经成为交流输电的可行补充,它具有连接异步交流电网并允许长距离输电且损耗最小的能力。

这对于海上风电场之类的应用至关重要,该应用可以在与需要发电的地方相距很远的地方运行。这样,高压直流输电技术正在逐步释放欧洲海上资源的全部潜力,并提高全球能源系统的效率和兼容性。[**]ndreas Berthou解释了这种传输系统的好处。


图1:海上风能

                                                    图1:海上风能

 

交流与直流

由于变压器方便地根据需要提高或降低电压,并且比直流电网更容易中断,因此在过去的一个世纪中,交流输电已成为首选的全球平台。然而,高压[**]C传输具有许多限制,包括较短的距离限制和传输容量,以及不可能连接两个不同频率的[**]C电力网络。

由于多年来的许多创新,HVDC输电现在已准备好取代[**]C输电,而HVDC可以提高距离输电能力,并在这些距离上具有更高的效率。虽然不可能在现有的不同能源基础设施的两个网络之间进行交流传输。这种精确的功率流允许将新能源无缝集成到电网中,而又不会给频率带来波动,HVDC传输可以连接以任何频率或电压运行的网络。这使得来自各种来源的可再生能源可以轻松地集成到现有的电网中,从而促进了向可再生能源的有效过渡。高压直流输电可靠且易于控制,为新的和现有的电网提供即时,精确的潮流控制。高压直流输电可以扩展能源网络,使其更加稳定。

HVDC比[**]C更环保,比[**]C系统更有效地在更大的距离上提供每平方米更多的能量,并且损耗更低,所需空间更少。与交流相比,这种提高的效率减少了HVDC的碳足迹,损耗从[**]C传输中的大约5-10%减少到了HVDC中相同应用的大约2-3%。

 

图2:直流架空线

                                                 图2:直流架空线

 

什么是HVDC?

HVDC由日立[**]BB电网于1920年代首创,并于50年代商业化建立。它通过电流转换器技术将自己与[**]C传输系统区分开,将[**]C转换为DC,从而以较少的传输线更有效地进行长距离传输。高压直流输电也通常用于连接异步交流网络,从而在提高电网容量并提供对功率流的更好控制的同时,稳定周围电网。高压直流输电系统使用大功率半导体阀门,这些阀门由日立[**]BB电网针对其应用进行了专门调整。

 

 

图3:HVDC光阀

                                                图3:HVDC光阀

 

 

HVDC是海底电力传输和长距离电力传输的首选方法,这是因为HVDC具有比[**]C传输更远的距离传输大量电力的功能,并且损耗最小。海上风电变得越来越重要,据WindEurope估计,欧洲的海上风电容量将在30年内达到450GW,而高压直流输电是将偏远海上风电场连接到使用该电力的城市和地区的重要组成部分。为了实现与海上能源的这种整合,日立[**]BB电网设计的混合HVDC断路器最近由KEM[**]实验室进行了测试,这是欧盟资助的“海上网状HVDC输电网络进展”项目的一部分。使用日立[**]BB电网内部开发的优化功率半导体,该断路器通过允许HVDC传输系统即使其中一条线路出现故障也能保持电力流,断开线路上的直流电并隔离故障来克服现有的技术限制。4

另一个重要的发展是HVDCLight®,这是日立[**]BB电网于1997年率先推出的一种电压源转换器解决方案,最近被世界经济论坛誉为过去十年中“最伟大的全球能源创新之一”。HVDC Light提供更安全的电源控制和快速的电源恢复,并允许长距离地下高压输电,从而使向城市地区的可再生能源的过渡更加容易。

 

高压直流输电的未来

交流电在短距离和最终用户之间的能量传输中扮演着重要角色,而高压直流输电技术在我们日益联系的全球能源生态系统中是一种更可行的能量传输解决方案。高压直流输电在长距离的效率将是全球可再生能源解决方案的重要组成部分,它将清洁能源无缝整合到现有的电力基础设施中,并确保可再生能源的可及性和可负担性。


图4:印度东北阿格拉多端链接的HVDC Classic阀门

图4:印度东北阿格拉多端链接的HVDC Classic阀门

通过在可再生能源系统中使用HVDC进行的大规模全球发展,已经显示出了这种潜力。日立[**]BB电网公司正在支持中国在京津冀地区建设张北高压直流电网,这是世界上首例此类电网安装。建成后,该电网有望通过整合远程风能,太阳能和水能为该地区提供稳定的可再生能源,并且可以促进欧洲和美国采用类似的系统。就在上个月,日立[**]BB电网宣布了与英国能源巨头SSE plc旗下的苏格兰和南方电网(SSEN)传输的一项重要项目,以实现欧洲首个多链路VSC HVDC连接。该链接将首次将设得兰群岛与英国的传输系统连接起来,

另一个令人振奋的高压直流输电项目是英国的Dogger银行开发项目,该项目由北海的三个风电场项目组成。该开发项目将成为英国首个将高压直流输电应用于海上风能的应用,预计到2030年竣工时将为450万户家庭提供电力。这些开发不仅代表了高压直流输电在能源行业未来的巨大潜力,而且在其中起着至关重要的作用。致力于减少全球