MVDC: Бъдещето на ефективни и устойчиви електрически мрежи

Глобалният енергиен пейзаж преминава през фундаментална трансформация към „полностью електрифицирано общество“, характеризирано от широко разпространена карбон-нейтрална енергия и електрификация на индустрията, транспорта и домакинските потребители.

В съвременния контекст на високи цени на медта, конфликти за стратегически минерали и претоварени AC електропроводни мрежи, системите MVDC (Medium-Voltage Direct Current) могат да преодолеят много ограничения на традиционните AC мрежи. MVDC значително подобрява капацитета и ефективността на предаването, позволява дълбока интеграция на съвременни DC източници и потребители на енергия, намалява зависимостта от стратегически минерали и подкрепя нискокарбоновите преходи.

Докато HVDC (High-Voltage DC) се използва за дългобразмерно, масово предаване на енергия, а LVDC (Low-Voltage DC) обслужва крайните потребителски устройства, MVDC (1.5 kV до 100 kV) запълва важна празнина в средномащабното разпределение на енергия и интеграция на ресурси.

Основни акценти:

Експоненциално нарастващ спорад:
Електрификацията на транспорта и индустрията, съчетана с възхода на нови високоплотности потребители като данъчни центрове, очаква да увеличи драматично обща потребността в електроенергия.

Разпространение на DC технологии:
Основните компоненти на модерните енергийни системи – като слънчеви панели, батерии за съхранение, LED осветление, повечето електронни устройства и зарядни станции за ЕВ – са по природа DC-основани. В традиционните AC мрежи, това изисква неефективно преобразуване AC-DC в точката на употреба.

Двойна предимство: Капацитет & Ефективност:
Системите MVDC могат да предават приблизително два пъти повече мощност от еквивалентната AC инфраструктура, предлагайки път за обновяване на съществуващите коридори и намаляване на нуждата от нови строежи. Загубите на енергия в MVDC са също по-ниски от тези в AC системи.

Подобряване на интеграцията:
MVDC предоставя естествено ефективен интерфейс за DC-основни технологии, включително слънчеви ферми, батерии за съхранение, данъчни центрове, индустриални електролизери и мегаватови зарядни станции за ЕВ.

Подобряване на гъвкавостта & контрол:
Преобразувачите на електроенергия в сърцевината на системите MVDC позволяват активно управление на мрежата, което дава възможност за точен контрол на потока на мощността и напрежението. Това облекчава свързването на сегменти от мрежата и подобрява качеството и стабилността на енергията в паралелните AC мрежи.

Подобряване на устойчивостта на инфраструктурата:
За същия капацитет на предаване, кабелите и линиите MVDC изискват приблизително половината мед, алуминий и стомана от AC системите. Подобно, оборудването за преобразуване на мощността в MVDC изисква значително по-малко материали от традиционните AC трансформатори (например ~1,500 тона vs. ~25,000 тона за GVA).

Приложенията на MVDC готови да стимулират растежа на пазара

Основните фактори за растеж включват:

• Системи за съхранение на енергия в батерии (BESS)

• Данъчни центрове

• Индустриални електролизери

• Зареждане на ЕВ на мегаватови нива

• Интеграция на възобновяема енергия

Основните бариери все още съществуват

Въпреки потенциала си, широкото приемане на MVDC среща критични предизвикателства:

• Високи начинателни разходи за преобразуватели на мощността и компоненти

• Нерешени технически проблеми в управлението на дефектите, подаването на дъга и корозията

• Риск от ускорено стареене на модернизирания AC инфраструктура при DC натоварване

Стандартизирането е спешно необходимо

Най-значителната пречка е липсата на комплексни стандарти за технологията MVDC, дизайн на системите и операции. Тази празнина затруднява взаимодействието, надеждността и икономическата жизнеспособност. Споредните усилия са необходими за определяне на стандартизирана терминология, ниво на напрежение, класификация на оборудването и защитни схеми.

Заключение

Технологията MVDC е готова да стане основен елемент на бъдещото полностью електрифицирано общество, предлагайки значителни екологични, икономически и операционни предимства. Въпреки че преходът към декарбонизирана енергийна система представлява огромни предизвикателства, MVDC предоставя по-ефективно, гъвкаво, устойчиво и устойчиво решение за мрежите на утре.