- HVDC İletimi: Yeni Yenilenebilir Enerji Çağına Giden Bir Elektrik Otoyolu
- HVDC İletim Sistemlerinde Gerilim Besleme Dönüştürücüleri (VSC) Teknolojisi
- Yenilenebilir Enerji İletimi için Ultra HVDC (UHVDC) Altyapısındaki Gelişmeler
Verimli ve esnek bir elektrik iletim sistemine duyulan ihtiyaç, günümüzün sanayileşmiş ekonomilerinde sürekli olarak hissedilmektedir. Uygulanabilir bir enerji yönetimi mekanizması olarak ortaya çıkan yüksek gerilim doğru akım (HVDC) iletim sistemleri ile politika yapıcılar ve ticari kuruluşlar için bir dizi seçenek bulunmaktadır.
HVDC teknolojisinin gelişimi, alternatif akım (AC) iletim sistemlerine göre çok katlı faydalar sağladığı için elektriğin uzun mesafelerde iletilme biçiminde büyük bir değişikliği müjdeliyor. HVDC iletim sistemleri, uzun mesafeler için baş üstü ve kısa mesafeler için yer altında veya su altında kullanıldığında daha düşük emisyon ve maliyet tasarrufu açısından avantajlar sunar.
HVDC iletim sistemleri, elektriğin kat ettiği mesafeden bağımsız olarak maksimum geçici verimlilik ve daha düşük güç kayıpları sunarak, adalar ve hatta kıtalar gibi uzun mesafelerde güç aktarımı için önemli bir potansiyel yaratmaktadır. HVDC teknolojilerindeki gelişmeler, 2018 yılında yaklaşık 7,4 milyar ABD doları değerinde olan HVDC iletim sistemi pazarının olumlu gelecek beklentilerini ifade eden yenilenebilir elektrik sistemleri için yol açmaktadır.
HVDC İletimi: Yeni Yenilenebilir Enerji Çağına Giden Bir Elektrik Otoyolu
HVDC iletim sistemleri, yenilenebilir kaynaklara dayalı yeni enerji sisteminin geliştirildiği ve uygulandığı temel olarak ortaya çıkmaktadır. Güneş ve rüzgar enerjisi projeleri gibi yenilenebilir enerji sistemleri genellikle oldukça uçucudur ve uzak bölgelerde bulunur. Sürekli gelişen HVDC teknolojisi, gücü maksimum verimlilikle taşıyabilen ve minimum kayıpla güç sağlayabilen uzun mesafeli HVDC iletim hatları ile yeni enerji ekonomisinde zemin kazanıyor.
HVDC hatları, yenilenebilir enerji üretim sistemlerinin geleceğini üç şekilde hızlandıran "elektrik süper otoyolları" haline geliyor - mevcut enerji santrallerini birbirine bağlamak, yeni güneş enerjisi istasyonları geliştirmek ve açık deniz rüzgar enerjisi projelerini entegre etmek. Güç yarı iletkenleri, yüksek gerilim kabloları ve dönüştürücüler, modern doğru akım (DC) iletim sistemine farklı özellikler getiren HVDC teknolojisinin temel bileşenleri arasındadır.
Daha verimli çalışmak için farklı güç sistemlerini birbirine bağladığından, HVDC iletim sistemlerinin konuşlandırılmasıyla yeni güç istasyonları inşa etme ihtiyaçları ertelenebilir. Yeni güç sistemi, HVDC iletim hatları aracılığıyla geleneksel güç sistemlerindeki termal üretim sistemlerinin yerini alan büyük hidroelektrik kaynaklardan daha fazla ekonomik ve çevresel kazanımlar sağlayabilir.
HVDC iletimi, yeni yenilenebilir enerji ekonomisinin zorluklarını ele alacak kadar güvenilir ve esnek olan birbirine bağlı şebekeler sunmak için yenilenebilir güç kaynaklarının büyük ölçekli entegrasyonu için güç süper otobanı haline geldi. HVDC iletim ızgaraları, HVDC güç süper otoyolları arasında yük dengeleme ve güneş enerjisi projeleri ve açık deniz rüzgar enerjisi istasyonlarında hatların ve dönüştürücü istasyonların paylaşımını sağlar. Bu nedenle, HVDC iletim sistemlerinin konuşlandırılması, bu tür güç ağlarında artıklık ve güvenilirlik sağlamanın ekonomik olarak uygun bir yolu olarak kabul edilir.
Ek olarak, HVDC iletim sistemleri, mevcut geçiş hakkı zorluklarına da uygulanabilir çözümler sunar. Tepeye yerleştirilmiş bir HVDC iletim sistemi, çift devreli bir AC iletim hattından daha güvenilir olabilir. Bir HVDC altyapısı, yer altı ve deniz altı uygulamalarında yalıtımlı HVDC kabloları kullanarak elektrik geçiş verimliliğini artırabilir ve bu da yol hakkı izin süreçlerini hızlandırabilir. Ayrıca, HVDC iletim sistemleri mevcut AC hatlarının yanına veya üzerine kurulabilir ve bu da yol hakkı arazi kullanımı ihtiyacını azaltır.
HVDC İletim Sistemlerinde Gerilim Besleme Dönüştürücüleri (VSC) Teknolojisi
HVDC iletim sistemleri, çalışmak için seri kapasitörler, şönt bankları veya filtrelerden reaktif güç gerektiren akım kaynaklı, hat değiştirmeli dönüştürücüler (LCC) kullanır. Bununla birlikte, geleneksel bir HVDC iletim sistemi, AC ağına dinamik voltaj desteği sunmakta ve sistem voltajını istenen tolerans dahilinde kabul edilebilir bir aralıkta kontrol etmekte başarısız olur. Sonuç olarak, voltaj besleme dönüştürücüleri, geleneksel HVDC iletim sistemlerinde, yalnızca AC şebekesine dinamik voltaj regülasyonu sağlamak için değil, aynı zamanda sistemdeki güç akışını kontrol etmek için de kullanılır.
VSC teknolojisine dayalı HVDC iletim sistemleri, komütasyon arızası olmaksızın hem aktif hem de reaktif gücün bağımsız kontrolünü sağlayabilir. VSC tabanlı HVDC iletiminde IGBT vanalarının anahtarlanması, sistemin sabit DC voltajı ile dönüştürücü AC çıkış voltajının faz açısını ve genliğini ayarlamasına izin veren bir darbe genişlik modülasyonunu (PWM) takip eder.
Ek olarak, VSC tabanlı HVDC iletim sistemleri, dijital sinyal işlemcileri ve mikro denetleyicilerden oluşan iki bağımsız kontrol ve koruma sisteminden oluşur ve yüksek güvenilirlik sağlamak için yedeklilik sunar. Bu özellikler, son kullanıcıların HVDC iletim sistemlerindeki LCC teknolojisine karşı VSC teknolojisine olan eğilimlerine atfedilir.
VSC tabanlı HVDC sistemleri, pazarın gelir payının% 55'inden fazlasıyla HVDC iletim sistemi pazarında popülerlik kazanmaktadır. VSC tabanlı iletim teknolojisi, daha yüksek oranlı iletim uygulamaları için nispeten daha maliyetli bir seçenek olmasına rağmen, geleneksel HVDC iletim sistemleri için çağ oluşturmuştur.
HVDC iletim sistemi pazarındaki lider şirketler, dünya çapında uygulanan yenilenebilir enerji projelerinde HVDC iletiminin güvenilirliğini artırmak için VSC teknolojisinin benimsenmesini artırıyor. Örneğin, önde gelen Japon elektrik üretim sistemleri üreticisi Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation, Mart 2019'da Japon anakarasını (Honshu) kuzeydeki Hokkaido adasına bağlayan VSC tabanlı bir HVDC iletim bağlantısının kurulduğunu duyurdu. bunun, her zaman 600 MW ara bağlantı kapasitesi sağlayan Japonya'nın ilk VSC tabanlı HVDC sistemi olduğunu duyurdu.
Nisan 2019'da, güç, ağır elektrikli ekipman ve otomasyon teknolojisi segmentlerinde faaliyet gösteren bir İsviçre-İsveç çokuluslu şirketi olan ABB Group, VSC'yi sunmak için bir Japon çokuluslu holding şirketi olan Hitachi, Ltd. ile bir ortak girişim kurduğunu duyurdu. Japonya'daki Higashi-Shimizu trafo merkezi için HVSC iletim sistemi. Şirket, VSC tabanlı HVDC iletim sistemlerinin iki VSC dönüştürücüsü (her biri 300.000 kW) içereceğini ve Hitachi dönüştürücü transformatörleri ve Kontrol ve Koruma Sistemine sahip bir ABB HVDC dönüştürücüsünden oluşan sistemi Hitachi'nin inşa edeceğini duyurdu.
Yenilenebilir Enerji İletimi için Ultra HVDC (UHVDC) Altyapısındaki Gelişmeler
Bir UHVDC iletim sisteminin geliştirilmesi, HVDC iletim teknolojisindeki en son gelişmelerden biridir ve en az 800 kV DC voltaj iletimini sağlar; geleneksel bir HVDC iletim sistemi genellikle 100 kV ile 600 kV arasındaki voltajları kullanır. Yeni küresel enerji ekonomisi kademeli olarak kıta ölçeğindeki elektrik şebekelerine doğru ilerledikçe, UHVDC iletim sistemlerinin dünya çapında büyük önem kazanması muhtemeldir.
Gelişmiş ülkeler büyük miktarlarda yenilenebilir enerji ürettikleri için gelişmiş bölgeler, UHVDC iletim sistemleri için en uygun pazarlar arasındadır. Kuzey Amerika ve Avrupa, HVDC iletim sistemleri için en büyük pazarlar arasındadır, çünkü bu bölgelerdeki yönetim organları, iklim hedeflerini karşılamak için HVDC altyapılarını geliştirmek için yoğun bir şekilde yatırım yapmaktadır.
Birleşik Krallık, HVDC iletim sistemlerini uygulamaya koyan önde gelen Avrupa ülkeleri arasındadır. Birleşik Krallık, HVDC bağlantılarını Norveç, İrlanda, Fransa ve Hollanda dahil olmak üzere birçok komşu ülke ile paylaşmaktadır. Ek olarak, Amerika Birleşik Devletleri temiz enerji üretimine yönelik yatırımları artırmaktadır ve ülkede HVDC iletiminin benimsenmesi hızlı bir şekilde artmaktadır. ABD'de sürekli genişleyen eyaletler arası elektrik otoban sistemleri ağı, küresel pazarın yaklaşık dörtte biri gelir payıyla Kuzey Amerika'yı HVDC iletim sistemi için en büyük pazar haline getiriyor.
Bununla birlikte, hidroelektrik santrallerinin ve rüzgar enerjisi projelerinin gelişmesiyle birlikte, yenilenebilir enerji üretiminde umut verici büyüme gösteren birçok yükselen ekonomi görülmektedir. Gelişmekte olan ülkeler büyük ölçekli güneş ve rüzgar enerjisi projelerine ev sahipliği yapmaktadır ve bu ülkelerdeki sürekli artan enerji talebini karşılamak için UHVDC iletim sistemleri benimsenmektedir.
Çin, UHVDC iletim sistemini ilk benimseyen dünyanın önde gelen ülkelerinden biri oldu. 2010 yılında, ABB Grubu tarafından Şangay ile Xiangjiaba arasında, 6,4 GW güç oranı ve toplam uzunluğu yaklaşık 1.907 km olan dünyanın ilk UHVDC iletim hattı inşa edildi. Ülke, 2017 yılına kadar ülkede en az 21 yeni UHVDC iletim hattı geliştirmek için 400 milyar yuan (57 milyar ABD Doları) yatırım yaptı.
Bir Amerikan çokuluslu holdingi olan General Electric Company (GE), 2017 yılında Hindistan'ın Chhattisgarh kentinde iki aşamalı HVDC güç iletim sisteminin ilk 1.500 MW aşamasını devreye aldı. şirket - projeye 6,300 crore INR'den fazla yatırım yaptı. Enerji Bakanlığı, Aralık 2018'de proje kapasitesinin 5.200 crore INR'nin üzerinde yatırımla 6.000 MW'a yükseltildiğini duyurdu. GE, bunun şirketin Hindistan'da ve dünyada 1.287 olan ilk UHVDC projesi olduğunu açıkladı. 3.000 MW'a kadar iletim gücüne sahip km enerji otobanı.
Çin ve Hindistan gibi gelişmekte olan ekonomilerde UHVDC iletim sistemlerinin artan şekilde benimsenmesiyle birlikte, Asya Pasifik bölgesi (Japonya hariç) HVDC iletim sistemleri için yüksek büyüme gösteren bir pazar olarak ortaya çıkmaktadır. Elektrik iletimi ve dağıtımı (T&D) sektöründeki gelecekteki eğilimler, yenilenebilir enerji kaynaklarının karışımından oldukça etkilenmektedir.
T&D sektöründeki artan yatırımlar, önümüzdeki yıllarda yenilenebilir enerji üretimini destekleyecektir. Bu, sonuç olarak, HVDC iletim sistemlerinin yeni enerji üretimi zorluklarını yönetmek ve önümüzdeki yıllarda yenilenebilir kaynakları entegre etmek için esnek ve ekonomik bir çözüm olarak küresel olarak benimsenmesini tetikleyecektir.