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什麼是高壓直流輸電?

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什麼是高壓直流輸電(HVDC)?
高壓直流輸電HVDC(High Voltage Direct Current)是ABB 50多年前開發的一項技術,旨在提長距離輸電的效率。
背景和技術
發電廠產生的電是交流電(Alternating Current);大多數輸電線路,無論是高壓、中壓還是低壓配電網,傳輸的都是以每秒50或60個週期進行振盪的交流電;而交流電一路傳輸到家庭用戶、工廠和辦公室。
直流電不產生振盪,因此直流輸電的電能損失較少。在直流輸電系統中,交流電在換流站被轉換為直流電,然後通過架空線纜傳輸至接收點。在接收點,另一個換流站將直流電轉換為交流電並接入交流電網。
ABB在1954年建成了世界上第一條HVDC輸電線路,並承建了全球一半以上的HVDC專案。1997年ABB建成首條HVDC Light(輕型高壓直流)輸電線路,採用地下或海底線路輸電,讓交流電網的供電品質改善成為可能。
HVDC與增效節能
HVDC是一項極具吸引力的技術,因為在輸電過程中,HVDC技術的電能損耗低於傳統交流輸電技術的損耗,同時HVDC需要的傳輸線纜更少,能減少占地。由於交流和直流電間的轉化需要特殊的設備,因此HVDC一般在遠距離輸電時才體現出經濟效益,特別是600公里(373英里)以上的架空線路和50公里以上的海底電纜。
例如,一條輸電容量600萬千瓦的線路,如果採用傳統800千伏交流輸電技術,1500公里輸電距離的電能損耗約為7%;如果採用800千伏直流輸電線路,則電能損耗可降至5%;即便採用電壓相對較低的500千伏直流輸電線路,損耗也僅為6%。
有別於煤炭、石油和天然氣等可直接運輸的能源,水力、風能、太陽能和潮汐能等新興可再生能源只能以電力的形式輸送;此外,大型再生能源所在地都離城市和工業區等用電中心相當遠,因此,隨著人類開發利用的再生能源越來越多,遠距離輸電的市場需求也越來越大。
HVDC的另一優勢是它可以連接不同的交流電網並提高效率。HVDC還能夠補償潮流的波動,這使它成為連接風電場和電網的理想技術,可以避免風電場不均勻的電力輸出而影響電網可靠性。
高壓直流輸電
全球HVDC供電市場預計在2013年將達到165億5,610萬美元的市場規模。
(保守預測全球DC配電網路收益從2013年的年度28億美元,到2025年將成長到241億美元。)

高壓直流輸電用於加拿大納爾遜河水電站

高壓…

HVDC高壓直流供電-最新節能趨勢

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1. 高壓直流供電(higher voltage Direct Current) - 最新節能趨勢
高壓直流供電(higher voltage Direct Current) - 最新節能趨勢現今絕大部分的資料中心與IDC機房使用交流電源(Alternating Current),供應電力給直流運算的ICT設備(Information and Communications Technology Equipment),如圖一所示,從AC UPS一次側端起算整個電力供應的能源效率僅有48%與使用高效率電力設備的68%, 其中AC UPS的兩次AC/DC轉換與伺服器中電源供應單元(Power Supply Unit)的AC/DC轉換,共計三次的交/直流轉換與PDU的降壓變壓器所產生的能源效率損失,造成整個交流供電機房的效率低落。從能源損耗的角度而言,據EPRI統計(直流電源白皮書_June2006),一個10 MW的IDC機房,會有高達2-3 MW的能源耗損在轉換電力上,換算為台灣營業用電計價,每年會有超過7千萬台幣(營業用電NT$4.5每度平均)以上價值的能源損耗在交直流電源的轉換,所以如何減少或降低不必要的電源轉換,為今日IDC機房設計與運營者必須面對的重要課題。

圖一: 資料來源Intel Data Center Energy Efficiency Research

傳統AC UPS除能耗高之外,尚存在著以下多項問題
·         並聯冗餘系統多為1+1或2+1,各單機的負載率多低過50%,UPS實際效率會低於滿載使用效率 ·         並聯冗餘系統複雜,電壓、頻率、相位與相序之同步要求,致使AC UPS擴充容量的高風險與可用性降低 ·         各UPS設備商的產品更新換代,亦使得前後代UPS無法並聯擴充與設備故障無法更換 ·         UPS並聯卡、靜態轉換開關與輸出切換開關等單一故障點與不可維護性 ·         直接建置與維護成本高、間接成本高20%以上(發電機容量、諧波抑制設備等) hvDC(higher voltage Direct Current) - 高壓直流供電,源於相較電信通訊所用的48V DC,hvDC定義為使用在ICT設備,其直流電壓高於200V DC至600V DC的電壓區間。自2006年3月在瑞典Gnesta…