HVDC

HVDC (anglicky high-voltage direct current, stejnosměrný proud o vysokém napětí) je dálkový přenos elektřiny pomocí elektrické přenosové soustavy používající stejnosměrný proud (na rozdíl od běžnějšího střídavého proudu).[1]

Většina HVDC vedení používá stejnosměrné napětí mezi 100 kV a 800 kV. V roce 2019 bylo v Číně dokončeno 3300 km dlouhé vedení s napětím 1100 kV a kapacitou 12 GW.[2][3] Tento projekt položil základy pro mezikontinentální přepravu elektrické energie, která by mohla pomoci řešit problémy s nepravidelnými dodávkami z větrných a fotovoltaických elektráren.[4]

Současná HVDC technologie byla vyvinuta v 30. letech 20. století ve Švédsku a Německu. Prvními komerčními instalacemi bylo v roce 1951 spojení mezi Moskvou a Kaširou a v roce 1954 pak 100 kV spojení mezi Švédskem a ostrovem Gotland o kapacitě 20 MW.[5]

Výhody

V závislosti na použitém napětí a technologii jsou ztráty na HVDC linkách kolem 3,5 %, což je zhruba polovina oproti střídavému napětí (6,7 %) při použití stejného napětí. Rozdíl je způsoben tím, že stejnosměrné vedení přenáší jen činný výkon, zatímco střídavé přenáší obě složky: činný i jalový výkon. Výhodou je, že HVDC umožňuje přenos mezi nesesynchronizovanými systémy, což zabraňuje řetězovým výpadkům dodávek elektřiny. Stejnosměrný přenos netrpí skin efektem, kdy je elektrický proud vytlačován k povrchu vodiče, čímž se zvyšuje odpor vodiče (místo toho proudí celým průřezem vodiče a tím jsou omezeny i ztráty ohříváním vodiče).[6] Elektrická kapacita musí být u stejnosměrného proudu překonávána jen jednou (při zapnutí napájení nebo změně napětí), zatímco u střídavého neustále, což limituje délku elektrického vedení.[7]

Nevýhody

Nevýhodou HVDC jsou v konverzi, vypínání, ovládání, dostupnosti a údržbě. Konverze probíhá v měnírnách, které obsahují střídače, jež jsou velké a nákladné. U kratších vedení mohou být ztráty při konverzi vyšší než u střídavých napětí.[8] Náklady na konvertory nemusí být kompenzovány snížením nákladů na výstavbu HVDC vedení a nižšími ztrátami. Dostupnost HVDC je nižší, protože jsou takové přenosové soustavy konstrukčně složitější, takže obsahují více prvků, které mohou selhat.[9] Mechanické odpínače a jističe mají u stejnosměrného proudu větší problémy s elektrickým obloukem, které je nutné řešit hybridními zařízeními, které kombinují polovodičové a mechanické prvky.[10][11] Provozování HVDC vyžaduje mít v záloze mnoho specializovaných zařízení, protože HVDC je méně standardizováno a rychleji se vyvíjí. Řízení víceuzlových HVDC vedení vyžaduje robusní vzájemnou komunikaci mezi měnírnami kvůli regulaci. Víceuzlová HVDC vedení jsou tak velmi vzácná – v roce 2012 byla v provozu jen dvě: Hydro Québec – New England mezi Radisson, Sandy Pond a Nicolet[12] a spojení Sardinie–Itálie, které bylo v roce 1989 rozšířeno o ostrov Korsika.[13]

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku High-voltage direct current na anglické Wikipedii.

  1. ↑ Arrillaga, Jos; High Voltage Direct Current Transmission, second edition, Institution of Electrical Engineers, ISBN 0-85296-9414, 1998.
  2. ↑ Changji-Guquan ±1,100 kV UHV DC Transmission Project Starts Power Transmission [online]. SGCC [cit. 2020-01-26]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 27 January 2020. 
  3. ↑ ABB wins orders of over $300 million for world's first 1,100 kV UHVDC power link in China [online]. 2016-07-19 [cit. 2017-03-13]. Dostupné online. 
  4. ↑ The Future of Power Is Transcontinental, Submarine Supergrids. Bloomberg.com. 2021-06-09. Dostupné online [cit. 2021-09-06]. (anglicky) 
  5. ↑ HINGORANI, N.G. High-voltage DC transmission: a power electronics workhorse. IEEE Spectrum. 1996, s. 63–72. DOI 10.1109/6.486634. 
  6. ↑ An In-depth Comparison of HVDC and HVAC [online]. [cit. 2024-03-10]. Dostupné online. 
  7. ↑ Donald G. Fink, H. Wayne Beatty, Standard Handbook for Electrical Engineers 11th Edition, McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X, pages 15-57 and 15-58
  8. ↑ GHAZAL, Falahi. Design, Modeling and Control of Modular Multilevel Converter based HVDC Systems. - NCSU Digital Repository. www.lib.ncsu.edu. 5 December 2014. Dostupné online [cit. 2016-04-17]. 
  9. ↑ HVDC Classic reliability and availability [online]. ABB [cit. 2019-06-14]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne March 30, 2010. 
  10. ↑ ABB solves 100-year-old electrical puzzle – new technology to enable future DC grid [online]. ABB, 7 November 2012 [cit. 2012-11-11]. Dostupné online. 
  11. ↑ CALLAVIK, Magnus; BLOMBERG, Anders; HÄFNER, Jürgen; JACOBSON, Björn. The Hybrid HVDC Breaker: An innovation breakthrough for reliable HVDC grids. [s.l.]: ABB Grid Systems, November 2012. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 3 February 2013. 
  12. ↑ The HVDC Transmission Québec–New England [online]. ABB Asea Brown Boveri [cit. 2008-12-12]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne March 5, 2011. 
  13. ↑ The Corsican tapping: from design to commissioning tests of the third terminal of the Sardinia-Corsica-Italy HVDC Billon, V.C.; Taisne, J.P.; Arcidiacono, V.; Mazzoldi, F.; Power Delivery, IEEE Transactions on Volume 4, Issue 1, Jan. 1989 Page(s):794–799

Související články

Externí odkazy