高壓直流輸電線路與交流線路相比的優勢
已經成為傳統的高壓輸電線路，如今它們總是使用交流電運行。但是你有沒有想過高壓直流輸電線路與交流線路相比有哪些優勢？是的，我們正在談論高壓直流（HVDC 電力傳輸）傳輸線。
當然，為了形成高壓直流線路，首先， 轉換器，這將使交流電變成直流電，直流電變成交流電。這種逆變器和轉換器以及它們的備件都很昂貴，具有過載限制，此外，對於每條線路，設備必須是獨一無二的，毫不誇張。在短距離內，轉換器中的功率損耗使得這種傳輸線通常不經濟。
但是在哪些應用程序中使用它更可取 特區？為什麼高交流電壓有時效率不夠？最後，高壓直流輸電線路是否已經投入使用？我們將嘗試獲得這些問題的答案。
你不必為了例子走得太遠。德國和瑞典這兩個鄰國之間鋪設在波羅的海海底的電纜全長250米，如果電流是交變的，那麼電容電阻會造成很大的損耗。或者在無法安裝中間設備的情況下向偏遠地區供電時。在這裡，高壓直流電也會造成較小的損失。
如果您需要增加現有生產線的容量而不增加額外的生產線怎麼辦？在為彼此不同步的交流配電系統供電的情況下？
同時，對於直流電傳輸的特定功率，在高壓下，需要更小的導線截面，塔可以更低。例如，加拿大雙極尼爾森河輸電線路連接配電網和遠程電站。
可以在不增加短路風險的情況下穩定交流電網。由於超高壓峰值而導致交流線路損耗的電暈放電在直流電中要少得多，因此釋放的有害臭氧也相應減少。同樣，降低構建電力線的成本，例如三相需要三根電線，而 HVDC 只需兩根電線。再次強調，海底電纜的最大好處不僅是材料更少，而且電容損耗也更少。
自1997年AAB 安裝 HVDC Light 線路，功率高達 1.2 GW，電壓高達 500 kV。因此，在英國和愛爾蘭的電網之間建立了 500 兆瓦的標稱電力連接。
這種連接提高了網絡間電力供應的安全性和可靠性。網絡中的一條電纜自西向東延伸262公里，71%的電纜在海底。
再次記住，如果使用交流電流為電纜電容充電，將會產生不必要的功率損耗，而且由於電流持續施加，損耗可以忽略不計。此外，交流介電損耗也不容忽視。
一般來說，用直流電，可以通過同一根電線傳輸更多的功率，因為相同功率下的電壓峰值，但交流電更高，另外，絕緣層必須更厚，截面更大，導體之間的距離更大等。考慮到所有這些因素，直流輸電線路的走廊提供了更密集的電能傳輸。
不會在它們周圍創建永久高壓線 低頻交變磁場作為典型的交流傳輸線。一些科學家談到這種可變磁場對人類健康、對植物、對動物的危害。反過來，直流電只會在導體和地面之間的空間中產生恆定（不變）的電場梯度，這對人、動物和植物的健康是安全的。
直流電有助於交流系統的穩定性。由於高壓和直流電，可以在彼此不同步的交流系統之間傳輸電力。這可以防止級聯損壞擴散。在非嚴重故障的情況下，能量只是簡單地移入或移出系統。
這進一步促進了高壓直流電網的採用，從而奠定了新的基礎。
法國和西班牙之間高壓直流 (HVDC) 輸電線路的西門子換流站
現代 HVDC 線路示意圖
能量流由控制系統或轉換站調節。流量與連接到線路的系統的操作模式無關。
與交流線路相比，直流線路上的互連具有任意小的傳輸容量，並且消除了薄弱環節的問題。線路本身的設計可以考慮能量流的優化。
此外，為單個能源系統的運行同步多個不同控制系統的困難也消失了。包括快速應急控制器 直流電線 提高整個網絡的可靠性和穩定性。功率流控制可以減少平行線路中的振盪。
這些優勢將有助於更快地採用高壓直流交互，以便將大型電力系統分解成多個相互同步的部分。
例如，印度已經建成了幾個區域系統，這些系統通過高壓直流線路相互連接。還有一個由特殊中心控制的轉換器鏈。
在中國也是一樣。 2010年，ABB在中國建成世界第一條800kV特高壓直流輸電，2018年全長3400公里、裝機容量12GW的1100kV中東—皖南特高壓直流輸電線路竣工。
截至 2020 年，至少完成了 13 個建設工地。中國的超高壓直流線路。 HVDC 線路在很遠的距離內傳輸大量電力，每條線路都連接著多個電源供應商。
通常，高壓直流輸電線路的開發商不會向公眾提供有關其項目成本的信息，因為這是商業機密。但是，項目的具體情況會自行調整，價格取決於：功率、電纜長度、安裝方法、土地成本等。
通過對所有方面進行經濟比較，就建設高壓直流輸電線路的可行性做出決定。例如，在法國和英國之間建造一條容量為 8 GW 的四線輸電線路，加上陸上工程，需要大約 10 億英鎊。
過去重要的高壓直流 (HVDC) 項目清單
1880年代 有一場所謂的電流戰爭 在 DC 支持者（例如 Thomas Edison）和 AC 支持者（例如 Nikola Tesla 和 George Westinghouse）之間。直流持續了 10 年，但電力變壓器的快速發展，需要提高電壓從而限制損耗，導致交流網絡的普及。只是隨著電力電子技術的發展，高壓直流電的使用才成為可能。
高壓直流技術 出現在1930年代。它由瑞典和德國的 ASEA 開發。第一條高壓直流輸電線路於 1951 年在蘇聯建成，位於莫斯科和 Kashira 之間。然後，在 1954 年，在哥得蘭島和瑞典大陸之間修建了另一條線路。
莫斯科 — 卡希拉（蘇聯） — 長度 112 公里，電壓 — 200 kV，功率 — 30 MW，建設年份 — 1951。它被認為是世界上第一台投入運行的全靜態電子高壓直流電。該行當前不存在。
哥特蘭島 1（瑞典） — 長度 98 公里，電壓 — 200 kV，功率 — 20 MW，建設年份 — 1954 年。世界上第一條商用高壓直流輸電線路。 1970 年由 ABB 擴建，1986 年退役。
伏爾加格勒 — 頓巴斯（蘇聯） — 長度 400 公里，電壓 — 800 kV，功率 — 750 MW，建設年份 — 1965。伏爾加格勒 800 kV 直流輸電線的第一階段 — 頓巴斯於 1961 年投入使用，當時在媒體上被稱為蘇聯電氣工程技術發展的一個非常重要的階段。該線路目前已拆除。
在 VEI 實驗室測試直流線路的高壓整流器，1961 年。
高壓直流線路圖伏爾加格勒—頓巴斯
新西蘭島嶼之間的高壓直流輸電 — 長度 611 公里，電壓 — 270 kV，功率 — 600 MW，建設年份 — 1965。自 1992 年以來，重建的 АBB…電壓 350 kV。
自1977年直到現在，所有 HVDC 系統都是使用固態組件構建的，在大多數情況下是晶閘管，自 1990 年代後期開始使用 IGBT 轉換器。
法國和西班牙之間高壓直流 (HVDC) 輸電線路西門子換流站的 IGBT 逆變器
Cahora Bassa（莫桑比克 - 南非） — 長度 1420 公里，電壓 533 kV，功率 — 1920 MW，建設年份 1979。第一台電壓超過 500 kV 的高壓直流輸電。 ABB 維修 2013-2014
Ekibastuz - 坦波夫（蘇聯） — 長度 2414 公里，電壓 — 750 kV，功率 — 6000 MW。該項目始於1981年，建成投產後，將成為世界上最長的輸電線路。由於蘇聯解體，建築工地在 1990 年左右被廢棄，線路從未完工。
Interconnexion France Angleterre（法國 - 英國） — 長度 72 公里，電壓 270 kV，功率 — 2000 MW，建設年份 1986。
葛洲壩 — 上海（中國） — 1046 公里，500 kV，功率 1200 MW，1989 年。
里漢德里（印度） — 長度 814 公里，電壓 — 500 kV，功率 — 1500 MW，建設年份 — 1990。
波羅的海電纜（德國 - 瑞典） — 長度 252 公里，電壓 — 450 kV，功率 — 600 MW，建設年份 — 1994。
天冠（中國） — 長度 960 公里，電壓 — 500 kV，功率 — 1800 MW，建設年份 — 2001。
Talcher Kolar（印度） — 長度 1450 公里，電壓 — 500 kV，功率 — 2500 MW，建設年份 — 2003。
三峽——常州（中國） — 長度 890 公里，電壓 — 500 kV，功率 — 3000 兆瓦，建設年份 — 2003 年。2004 年和 2006 年。新增從“三峽”高壓直流電站到惠州、上海的線路940公里、1060公里2條。
世界最大的三峽水電站通過高壓直流電線路與常州、廣東、上海相連
向家壩-上海（中國） ——伏龍至鳳霞線。全長1480公里，電壓800kV，功率6400MW，建設年份2010年。
雲南 — 廣東（中國） — 長度 1418 公里，電壓 — 800 kV，功率 — 5000 MW，建設年份 — 2010。