Ragioni per l'uso della corrente alternata per la trasmissione di energia elettrica a lunga distanza

Fattore storico di sviluppo

I primi sistemi elettrici erano dominati dalla corrente alternata: nei primi giorni dello sviluppo dei sistemi elettrici, la tecnologia degli alternatori e dei trasformatori era relativamente matura e facile da produrre. 

Il sistema AC può facilmente cambiare il livello di tensione attraverso i trasformatori per ottenere la trasmissione ad alta tensione e ridurre le perdite sulla linea, quindi la trasmissione in corrente alternata è stata ampiamente utilizzata nei primi tempi e ha formato un grande sistema di rete elettrica.

Considerazioni tecniche

Vantaggi dei trasformatori nei sistemi AC

La trasmissione in corrente alternata può essere facilmente alzata e abbassata utilizzando trasformatori. Al termine della generazione di energia, la tensione di uscita del generatore viene aumentata per ridurre la corrente e diminuire le perdite di potenza sulla linea. Al termine dell'energia, la tensione viene ridotta a un livello adatto all'utente attraverso un trasformatore. La tecnologia attuale dei trasformatori DC è relativamente complessa e costosa, e risulta difficile regolare la tensione in modo così flessibile come i trasformatori AC nella trasmissione a lunga distanza.

Compensazione del potere reattivo

La compensazione del potere reattivo può essere eseguita comodamente nel sistema AC. Il potere reattivo è l'energia necessaria per mantenere i campi elettrici e magnetici in un sistema di potenza, ma non svolge lavoro esterno. Nella trasmissione a lunga distanza, si genera una grande quantità di potere reattivo a causa degli effetti di induttanza e capacità della linea. 

Installando dispositivi di compensazione del potere reattivo nelle sottostazioni, si può migliorare il fattore di potenza del sistema e ridurre le perdite sulla linea e le fluttuazioni di tensione. In contrasto, il controllo del potere reattivo nei sistemi HVDC è relativamente complesso e richiede equipaggiamenti specializzati per la compensazione.

Interconnessione della rete

La maggior parte dei sistemi elettrici esistenti sono reti elettriche AC, e l'interconnessione tra sistemi AC è relativamente facile. Attraverso trasformatori e apparati di commutazione, è possibile realizzare la connessione e lo scambio di potenza tra reti elettriche AC in diverse regioni e a diversi livelli di tensione, migliorando la affidabilità e la stabilità delle reti elettriche.

L'interconnessione tra il sistema di trasmissione DC e il sistema AC deve essere convertita attraverso la stazione di conversione, il che è difficile e costoso. Nelle grandi reti elettriche, l'interconnessione dei sistemi AC rende più flessibile l'allocazione di potenza e la condivisione delle risorse.

Aspetto del costo economico

Costo dell'equipaggiamento

Attualmente, l'equipaggiamento per la trasmissione AC come trasformatori, interruttori, disgiuntori e altre tecnologie sono mature, e il costo di produzione è relativamente basso. L'equipaggiamento della stazione di conversione nel sistema di trasmissione DC è complesso, includendo valvole di conversione, filtri DC, reattori di piana d'onda, ecc., e il costo è elevato.

Ad esempio, il costo di costruzione di una stazione di conversione HVDC può essere di diverse volte o più rispetto a quella di una sottostazione AC equivalente.

Costo di manutenzione

Dopo un lungo sviluppo e applicazione dell'equipaggiamento per la trasmissione AC, la tecnologia di manutenzione è relativamente matura e il costo di manutenzione è basso. I requisiti di manutenzione dell'equipaggiamento del sistema di trasmissione DC sono elevati, richiedono tecnici specializzati e attrezzature di test specifiche, e il costo di manutenzione è alto.

Applicazione

• Trasmissione a lunga distanza e ad alta capacità: per le esigenze di trasmissione a lunga distanza (più di alcune centinaia di chilometri) e ad alta capacità, la perdita di linea della trasmissione HVDC è relativamente bassa. Poiché la trasmissione DC non ha gli effetti di induttanza e capacità della trasmissione AC, non c'è il problema del potere reattivo.

• Trasmissione via cavo sottomarino: nella trasmissione via cavo sottomarino, poiché la corrente capacitiva del cavo AC causerà molte perdite e aumento di tensione, mentre il cavo DC non ha questo problema, la trasmissione via cavo sottomarino ad alta tensione DC ha un grande vantaggio.