MVDC: Efektiivsete ja jätkusuutliku elektrivõrgu tulevik

Globaalne energiaalas on käimas põhjalik teisendus "täiesti elektriseeritud ühiskonnale", mis on iseloomustatud laialdaselt levinud süsiniku-neutraalse energiaga ja tööstuse, transporti ning elamispinna koormuste elektriseerimisega.

Tänapäeva tingimustes, kus vabandatavate metallide hinnad on kõrge ja kriitiliste mineraalide konfliktid esilekerkivad, võivad keskvoolulised otsespannundusüsteemid (MVDC) mittekaheks traditsiooniliste vaikevooluliste võrkude piirangute. MVDC märkimisväärselt suurendab edastamisvõimet ja tõhusust, võimaldab kaasaegsete DC-põhiste energiaallikate ja -koormuste sügavamat integreerimist, vähendab sõltuvust kriitilistest mineraalidest ning toetab madala süsinikdioksiidi heitmete üleminekut.

Kuigi kõrgevoolulisi otsespannundusüsteeme (HVDC) kasutatakse pikadistantsilisel, massilisel energiakandmiseks ja madalavoolulisi otsespannundusüsteeme (LVDC) kasutatakse lõppkasutajate seadmete jaoks, täidab MVDC (1,5 kV kuni 100 kV) olulist lõiku keskmise mahu energiakandmise ja ressursside integreerimise osas.

Põhiline rõhk:

Suurenev nõudlus:
Transporti ja tööstuse elektriseerimine koos uute tihedate koormustega, nagu andmekeskused, on eeldatavasti suurendama kogu elektrienergia nõudlust drastiliselt.

Otsespannundusüsteemide levik:
Kaasaegsete energiasüsteemide põhiosad – näiteks päikeseenergia, akupuhver, LED-valgustid, enamik elektronilisi seadmeid ja EV-laadimisjaamad – on loomulikult DC-põhised. Tavalistes vaikevoolulistes võrkudes see nõuab ebatauluset AC-DC-teisendust kasutuskohas.

Topelt eelis: Võime ja tõhusus:
MVDC-süsteemid saavad edastada umbes kaks korda rohkem võrdsete AC-infrastruktuuride energiat, pakkudes võimalust uuendada olemasolevaid koridore ja vähendada uue ehituse vajadust. Energia kadud MVDC-s on ka väiksemad kui AC-süsteemides.

Parandatud integreerimine:
MVDC pakub luontselt tõhusat liidest DC-põhiste tehnoloogiatega, sealhulgas päikeseenergia parkide, akupuhverite, andmekeskuste, tööstuslike elektrolüsaatorite ja megawatti suuruse EV-laadimisjaamade jaoks.

Parandatud paindlikkus ja kontroll:
Energiaelektronika teisendijad MVDC-süsteemide keskel võimaldavad aktiivset võrgu haldust, lubades täpset võimu ja pingete kontrolli. See aitab võrkude segmentide siduda ja parandab võrgukvaliteeti ja stabiilsust paralleelses AC-võrgus.

Parandatud infrastruktuuri jätkusuutlikkus:
Võrdse edastamisvõime korral nõuavad MVDC-kabelid ja -jooned umbes poolikut kogusest kuparist, alumiinist ja terasest AC-süsteemide suhtes. Samuti nõuab MVDC energia teisendamise seadme materjali palju vähem kui tavalised AC-transformaatorid (nt ~1 500 tonni vs ~25 000 tonni GVA kohta).

MVDC rakendused valmis turu kasvu jõudluseks

Olulisemad kasvu mootorid hõlmavad:

• Akupuhverite energiasüsteeme (BESS)

• Andmekeskusi

• Tööstuslikke elektrolüsaatoreid

• Megawatti suuruse EV-laadimist

• Taastuvenergia integreerimist

Olulised takistused jätkuvad

Hoolimki oma potentsiaalist, MVDC laialdasemat kasutamist takistavad kriitilised väljakutsed:

• Energiateisendijate ja komponentide kõrge algne hind

• Lahendamata tehnilised küsimused veapäringus, lõkke kaotamises ja korroosioonis

• Kiirendatud vananemise risk muudetud AC-infrastruktuuris DC-koormuse all

Standardiseerimise vajadus on kiireloomuline

Kõige olulisem takistus on MVDC-tehnoloogia, süsteemi disaini ja operatsiooni kõrvaldavaid üldisi standarde. See lõhe takistab sidusa toimimist, usaldusväärsust ja majanduslikku viisakust. On vaja viivitamatuid jõupingutusi, et defineerida standardiseeritud terminoloogia, pingetasemed, seadmete reitingud ja kaitsemeetodid.

Järeldus

MVDC-tehnoloogia on valmis saama tuleviku täiesti elektriseeritud ühiskonna aluspunkiks, pakkudes olulisi keskkonnakaitsva, majanduslikku ja operatsioonilist eelist. Kuigi siirdumine süsinikdioksiidi vabale energiasüsteemile esitab tohutuid väljakutseid, pakub MVDC tõhusama, paindlikuma, vastupidavama ja jätkusuutlikuma lahenduse tulevastele võrkudele.