Tương lai nằm ở việc truyền tải điện bằng dòng điện một chiều? Quần đảo thế giới và mạng lưới của nó

Ngày nay, hầu hết các đường dây điện cao áp đều dựa trên dòng điện xoay chiều. Tuy nhiên, sự phát triển của các nguồn năng lượng mới, các nhà máy điện mặt trời và điện gió, nằm xa các khu định cư và các hộ tiêu thụ công nghiệp, đòi hỏi phải có mạng lưới truyền tải, đôi khi thậm chí ở quy mô lục địa. Và hóa ra ở đây, HVDC tốt hơn HVAC.

đường dây DC điện áp cao (viết tắt của dòng điện một chiều điện áp cao) có khả năng mang một lượng lớn năng lượng tốt hơn so với HVAC (viết tắt của dòng điện xoay chiều cao áp) cho khoảng cách xa. Có lẽ một lập luận quan trọng hơn là chi phí thấp hơn của một giải pháp như vậy trong khoảng cách dài. Điều này có nghĩa là nó rất hữu ích cho cung cấp điện trên một khoảng cách xa từ các địa điểm năng lượng tái tạo kết nối các hòn đảo với đất liền và thậm chí có khả năng thậm chí là các lục địa khác nhau với nhau.

Đường dây HVAC yêu cầu xây dựng các tháp và đường sức kéo khổng lồ. Điều này thường gây ra phản đối từ cư dân địa phương. HVDC có thể được đặt ở bất kỳ khoảng cách dài nào dưới lòng đất, không có nguy cơ thất thoát năng lượng lớnnhư trường hợp của các mạng AC ẩn. Đây là một giải pháp đắt tiền hơn một chút, nhưng nó là một cách để tránh nhiều vấn đề mà mạng truyền dẫn gặp phải. Tất nhiên, để truyền từ Vùng Columbia Các đường truyền hiện có và được xã hội chấp nhận với giá treo cao có thể được điều chỉnh. Điều này có nghĩa là bạn có thể gửi nhiều năng lượng hơn qua các đường giống nhau.

Có rất nhiều vấn đề với việc truyền tải điện xoay chiều mà các kỹ sư điện đều biết. Chúng bao gồm, trong số những người khác tạo ra trường điện từkết quả là các đường thẳng cao so với mặt đất và cách xa nhau. Ngoài ra còn có các tổn thất nhiệt trong môi trường đất và nước và nhiều khó khăn khác đã học cách đối phó với thời gian, nhưng vẫn tiếp tục gây gánh nặng kinh tế năng lượng. Mạng AC đòi hỏi nhiều thỏa hiệp kỹ thuật, nhưng sử dụng AC chắc chắn có hiệu quả về chi phí cho việc truyền tải. điện đường dàivì vậy trong hầu hết các tình huống, đây không phải là những vấn đề nan giải. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn không thể sử dụng giải pháp tốt hơn.

Sẽ có một mạng lưới năng lượng toàn cầu?

Năm 1954, ABB đã xây dựng một đường dây tải điện một chiều dài 96 km chìm giữa đất liền Thụy Điển và hòn đảo (1). Độ bám đường như thế nào cho phép bạn nhận được gấp đôi điện áp Có chuyện gì vậy Dòng điện xoay chiều. Đường dây DC trên mặt đất và dưới mặt đất không bị giảm hiệu suất truyền tải so với đường dây trên không. Dòng điện một chiều không tạo ra trường điện từ có thể ảnh hưởng đến các vật dẫn khác, đất hoặc nước. Độ dày của ruột dẫn có thể là bất kỳ, vì dòng điện một chiều không có xu hướng chạy qua bề mặt của vật dẫn. DC không có tần số, vì vậy việc kết nối hai mạng có tần số khác nhau và chuyển đổi chúng trở lại thành AC sẽ dễ dàng hơn.

tuy nhiên D.C. Anh ta vẫn còn hai hạn chế khiến anh ta không thể tiếp quản thế giới, ít nhất là cho đến gần đây. Đầu tiên, bộ chuyển đổi điện áp đắt hơn nhiều so với bộ chuyển đổi AC vật lý đơn giản. Tuy nhiên, giá thành của máy biến áp một chiều (2) đang giảm nhanh chóng. Việc giảm chi phí cũng bị ảnh hưởng bởi thực tế là số lượng thiết bị sử dụng dòng điện một chiều ở phía các máy thu mục tiêu năng lượng ngày càng tăng.

2. Biến áp một chiều Siemens

Vấn đề thứ hai là bộ ngắt mạch DC điện áp cao (cầu chì) không hiệu quả. Cầu dao là linh kiện bảo vệ hệ thống điện không bị quá tải. Bộ ngắt mạch cơ khí DC họ đã quá chậm. Mặt khác, mặc dù các công tắc điện tử có tốc độ tương đối nhanh, nhưng cho đến nay, hoạt động của chúng có liên quan đến tỷ lệ cao lên đến 30 phần trăm. mất điện. Điều này rất khó khắc phục nhưng gần đây đã đạt được với một thế hệ bộ ngắt mạch lai mới.

Nếu các báo cáo gần đây là đáng tin cậy, chúng tôi đang trên đường vượt qua những thách thức kỹ thuật đã gây khó khăn cho các giải pháp HVDC. Vì vậy, đã đến lúc chuyển sang những lợi ích chắc chắn. Phân tích cho thấy rằng ở một khoảng cách nhất định, sau khi vượt qua cái gọi là.điểm cân bằng»(Khoảng 600-800 km), giải pháp thay thế HVDC, mặc dù chi phí ban đầu cao hơn chi phí khởi động của lắp đặt AC, luôn dẫn đến chi phí mạng truyền dẫn tổng thể thấp hơn. Khoảng cách hòa vốn đối với cáp ngầm ngắn hơn nhiều (thường khoảng 50 km) so với đường dây trên không (3).

3. So sánh mức đầu tư và chi phí truyền tải điện giữa HVAC và HVDC.

Thiết bị đầu cuối DC chúng sẽ luôn đắt hơn thiết bị đầu cuối AC, đơn giản vì chúng phải có các thành phần để chuyển đổi điện áp DC cũng như chuyển đổi DC sang AC. Nhưng bộ chuyển đổi điện áp DC và bộ ngắt mạch rẻ hơn. Tài khoản này ngày càng sinh lời nhiều hơn.

Hiện tại, tổn thất đường truyền trong các mạng hiện đại nằm trong khoảng 7%. lên đến 15 phần trăm để truyền tải trên cạn dựa trên dòng điện xoay chiều. Trong trường hợp truyền một chiều, chúng thấp hơn nhiều và vẫn ở mức thấp ngay cả khi cáp được đặt dưới nước hoặc ngầm.

Vì vậy, HVDC có ý nghĩa đối với các dải đất dài hơn. Một nơi khác mà điều này sẽ hoạt động là dân số rải rác trên các hòn đảo. Indonesia là một ví dụ điển hình. Dân số là 261 triệu người sống trên khoảng sáu nghìn hòn đảo. Nhiều hòn đảo trong số này hiện đang phụ thuộc vào dầu và nhiên liệu diesel. Một vấn đề tương tự đang phải đối mặt với Nhật Bản, quốc gia có 6 hòn đảo, 852 trong số đó có người sinh sống.

Nhật Bản đang xem xét xây dựng hai đường dây tải điện cao thế lớn một chiều với lục địa Châu Á.điều này sẽ làm cho nó có thể thoát khỏi nhu cầu độc lập sản xuất và quản lý tất cả điện năng của họ trong một khu vực địa lý hạn chế với những khó khăn địa hình đáng kể. Các quốc gia như Anh, Đan Mạch và nhiều quốc gia khác cũng được sắp xếp theo cách tương tự.

Theo truyền thống, Trung Quốc nghĩ trên quy mô vượt trội hơn các nước khác. Công ty vận hành lưới điện quốc doanh của đất nước đã đưa ra ý tưởng xây dựng lưới điện một chiều cao áp toàn cầu sẽ kết nối tất cả các nhà máy điện gió và năng lượng mặt trời trên thế giới vào năm 2050. Một giải pháp như vậy, cộng với các kỹ thuật lưới điện thông minh giúp phân bổ và phân phối điện năng động từ những nơi sản xuất với số lượng lớn đến những nơi cần thiết vào lúc này, có thể giúp bạn có thể đọc "Kỹ thuật viên trẻ" dưới ánh sáng của đèn được cấp nguồn. bằng năng lượng được tạo ra bởi các cối xay gió nằm ở đâu đó ở Nam Thái Bình Dương. Rốt cuộc, toàn bộ thế giới là một loại quần đảo.