Λόγοι χρήσης ηλεκτρικού ρεύματος (AC) για μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις

Ιστορικός παράγοντας ανάπτυξης

Οι πρώιμες συστήματα ενέργειας ήταν κυριαρχημένα από την εναλλασσόμενη ρεύση: Στις πρώιμες ημέρες της ανάπτυξης των συστημάτων ενέργειας, η τεχνολογία των γεννήτριων και μετατροπέων ήταν σχετικά ωριμή και εύκολη να κατασκευαστεί.

Το σύστημα AC μπορεί εύκολα να αλλάξει το επίπεδο τάσης μέσω του μετατροπέα για να επιτευχθεί η μεταφορά υψηλής τάσης, με στόχο τη μείωση των απωλειών στη γραμμή, έτσι λοιπόν η μεταφορά AC έχει ευρεία χρήση από τις πρώιμες ημέρες και δημιούργησε ένα τεράστιο σύστημα ενεργειακής δικτύωσης.

Τεχνικές σκέψεις

Πλεονεκτήματα των μετατροπέων στα συστήματα AC

Η μεταφορά AC μπορεί εύκολα να αυξηθεί και να μειωθεί χρησιμοποιώντας μετατροπείς. Στο πέρασμα της παραγωγής ενέργειας, η εξόδια τάση του γεννήτρια αυξάνεται για να μειωθεί ο ρεύσης και οι απώλειες ενέργειας στη γραμμή. Στο πέρασμα της ενέργειας, η τάση μειώνεται σε επίπεδο κατάλληλο για τον χρήστη μέσω ενός μετατροπέα. Η τεχνολογία των DC μετατροπέων είναι σχετικά περίπλοκη και δαπανηρή, και είναι δύσκολο να προσαρμοστεί η τάση με την ευελιξία των μετατροπέων AC στην μακρινή μεταφορά.

Αντιστάθμιση ανενεργής ενέργειας

Η αντιστάθμιση της ανενεργής ενέργειας μπορεί να γίνει εύκολα σε σύστημα AC. Η ανενεργή ενέργεια είναι η ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων σε ένα σύστημα ενέργειας, αλλά δεν εκτελεί έργο εξωτερικά. Στη μακρινή μεταφορά, παράγεται μεγάλο ποσό ανενεργής ενέργειας λόγω των επιδράσεων της αυξητικότητας και της χωρητικότητας της γραμμής.

Με την εγκατάσταση συσκευών αντιστάθμισης ανενεργής ενέργειας σε υποσταθμούς, μπορεί να βελτιωθεί ο συντελεστής δύναμης του συστήματος, και να μειωθούν οι απώλειες στη γραμμή και οι κυμαίνονται τάση. Σε αντίθεση, η ελεγχος της ανενεργής ενέργειας σε συστήματα HVDC είναι σχετικά περίπλοκος και απαιτεί ειδικά εξοπλισμό για αντιστάθμιση.

Σύνδεση δικτύων

Τα περισσότερα υπάρχοντα συστήματα ενέργειας είναι δίκτυα AC, και η σύνδεση μεταξύ συστημάτων AC είναι σχετικά εύκολη. Μέσω μετατροπέων και στροβίλων, μπορεί να επιτευχθεί η σύνδεση και ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ δικτύων AC σε διαφορετικές περιοχές και διαφορετικά επίπεδα τάσης, ενισχύοντας την αξιοπιστία και σταθερότητα των δικτύων.

Η σύνδεση μεταξύ συστήματος μεταφοράς DC και συστήματος AC απαιτεί μετατροπή μέσω σταθμού μετατροπής, που είναι δύσκολη και δαπανηρή. Σε μεγάλα δίκτυα ενέργειας, η σύνδεση συστημάτων AC κάνει την κατανομή ενέργειας και τη μεταδοσή πόρων πιο ευέλικτη.

Οικονομική πλευρά

Κόστος εξοπλισμού

Σήμερα, ο εξοπλισμός μεταφοράς AC, όπως μετατροπείς, στροβίλια, προστατευτικά, και άλλες τεχνολογίες, είναι ωριμάς, και το κόστος παραγωγής είναι σχετικά χαμηλό. Ο εξοπλισμός σταθμού μετατροπής σε σύστημα μεταφοράς DC είναι περίπλοκος, περιλαμβάνοντας μετατροπείς, φίλτρα DC, αντιδραστικούς, και το κόστος είναι ακριβό.

Για παράδειγμα, το κόστος κατασκευής ενός σταθμού μετατροπής HVDC μπορεί να είναι αρκετές φορές ή περισσότερο από το εξοπλισμό ενός ισοδύναμου υποσταθμού AC.

Κόστος συντήρησης

Μετά από μακροχρόνια ανάπτυξη και εφαρμογή εξοπλισμού μεταφοράς AC, η τεχνολογία συντήρησης είναι ωριμή και το κόστος συντήρησης είναι χαμηλό. Τα απαιτήματα συντήρησης του εξοπλισμού σε σύστημα μεταφοράς DC είναι υψηλά, απαιτούν επαγγελματίες τεχνικούς και ειδικό εξοπλισμό δοκιμών, και το κόστος συντήρησης είναι υψηλό.

Εφαρμογή

• Μεταφορά μεγάλης ικανότητας σε μεγάλες αποστάσεις: Για ανάγκες μεταφοράς μεγάλης ικανότητας (περισσότερες από μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα), οι απώλειες στη γραμμή της μεταφοράς HVDC είναι σχετικά χαμηλές. Διότι η μεταφορά DC δεν έχει τις επιδράσεις αυξητικότητας και χωρητικότητας της μεταφοράς AC, δεν υπάρχει πρόβλημα ανενεργής ενέργειας.

• Μεταφορά με υποθαλάσσια καλώδια: Στη μεταφορά με υποθαλάσσια καλώδια, επειδή η χωρητική ρεύση του καλώδιου AC προκαλεί πολλές απώλειες και αύξηση τάσης, ενώ το καλώδιο DC δεν έχει αυτό το πρόβλημα, έτσι η υψηλή τάση DC μεταφορά με υποθαλάσσια καλώδια έχει μεγάλο πλεονέκτημα.