什麼是高壓直流輸電?

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

高壓直流輸電,是一種使用直流電的輸電系統。在長距配電的情況下,高壓直流輸電會比現行常見的交流電輸電系統更便宜,電力流失也會較少。但在短距情況下,使用交流電的成本會比直流電便宜。
現時的高壓直流輸電方式使用了瑞典ASEA於1930年代開發的技術,早期的系統,包括蘇聯於1951年在莫斯科與卡希拉之間建造的直流輸電系統,及瑞典於1954年在該國內陸與哥德蘭島之間建造的10-20 MW直流輸電系統。現時全球輸電距離最長的高壓直流輸電系統,是位於中華人民共和國境內的向家壩水電站至上海之間的±800kV,6400 MW輸電系統,全長2,071公里。2009年,瑞士ABB集團和西班牙Abengoa集團合作,開始建設連接巴西西北部兩座新水電站和聖保羅的超過2500公里輸電線路。該線路預計將在2012年建成,建成後將成為世界最長的高壓直流輸電系統。
高壓直流輸電的優點
與傳統交流輸電相比高壓直流輸電投資較少,電能損耗較低,因此在長距離的電能輸送方面更有優勢,電源點與負荷中心電輸送效率更高。直流輸電的電能損耗一般為每1000公里為3%,隨着電壓等級和結構的不同而有所差異。
高壓直流輸電優點主要有:
⒈水下長距離輸電。
⒉長距離、大容量、點對點輸電。
⒊非同步、遠距離、不同頻率交流系統的互聯。
⒋三相交流電需要三根互相絕緣的導線傳輸,各導線對地絕緣要按照其交流電峰值(等  於倍有效值)設計。直流電僅需一根導線,且其絕緣僅須按照其有效值設計(直流電峰值等於有效值),且無集膚效應,導線體積、重量和安全距離均比同容量的交流輸電線為低,減少線路佔地與投資。
⒌實現新能源發電點與交流系統的連接。
⒍無功角穩定問題,不需要線路補償。

這個網誌中的熱門文章

HVDC高壓直流供電-最新節能趨勢

公 司 搬 遷 通 知