- Penghantaran HVDC: Lebuhraya Lebuhraya ke Era Baru Boleh Diperbaharui
- Teknologi Penukar Bekalan Voltan (VSC) dalam Sistem Penghantaran HVDC
- Kemajuan dalam Infrastruktur Ultra HVDC (UHVDC) Penting untuk Penghantaran Tenaga Boleh Diperbaharui
Keperluan untuk sistem penghantaran elektrik yang cekap dan fleksibel telah dirasakan secara konsisten dalam ekonomi perindustrian masa kini. Terdapat sejumlah pilihan yang tersedia untuk pembuat kebijakan dan entiti komersial, dengan sistem transmisi arus terus voltan tinggi (HVDC) muncul sebagai mekanisme pengurusan tenaga yang layak.
Perkembangan teknologi HVDC menandakan perubahan laut dalam cara penghantaran elektrik jarak jauh, kerana ia menawarkan faedah berlipat ganda daripada sistem penghantaran arus bolak-balik (AC). Sistem transmisi HVDC menawarkan kelebihan dari segi pelepasan yang lebih rendah dan penjimatan kos, ketika digunakan overhead untuk jarak jauh dan bawah tanah atau bawah air untuk jarak pendek.
Dengan menawarkan kecekapan sementara maksimum dan kehilangan kuasa yang lebih rendah, tanpa menghiraukan jarak perjalanan elektrik, sistem transmisi HVDC menciptakan potensi yang signifikan untuk penghantaran daya pada jarak jauh, seperti pulau, dan bahkan benua. Kemajuan dalam teknologi HVDC membuka jalan bagi sistem elektrik yang boleh diperbaharui, menandakan prospek positif masa depan pasar sistem transmisi HVDC, yang bernilai hampir US $ 7,4 miliar pada tahun 2018.
Penghantaran HVDC: Lebuhraya Lebuhraya ke Era Baru Boleh Diperbaharui
Sistem transmisi HVDC muncul sebagai landasan di mana sistem tenaga baru berdasarkan sumber yang diperbaharui sedang dikembangkan dan dilaksanakan. Sistem tenaga boleh diperbaharui, seperti projek tenaga suria dan angin, sering kali sangat tidak stabil dan terletak di kawasan terpencil. Teknologi HVDC yang terus berkembang mendapat tempat dalam ekonomi tenaga baru dengan saluran penghantaran HVDC jarak jauh yang dapat mengangkut kuasa dengan kecekapan maksimum dan kerugian minimum kuasa.
Talian HVDC menjadi "lebuh raya super elektrik", yang mempercepat masa depan sistem penjanaan tenaga boleh diperbaharui dengan tiga cara - saling menghubungkan loji kuasa yang ada, membangun stesen tenaga solar baru, dan mengintegrasikan projek tenaga angin luar pesisir. Semikonduktor kuasa, kabel voltan tinggi, dan penukar adalah antara komponen penting dalam teknologi HVDC, yang membawa ciri yang berbeza pada sistem penghantaran arus terus moden (DC).
Keperluan untuk membina stesen janakuasa baru dapat ditangguhkan dengan penyebaran sistem transmisi HVDC, kerana ia menghubungkan sistem kuasa yang berlainan untuk beroperasi dengan lebih efisien. Sistem kuasa baru dapat memperoleh keuntungan ekonomi dan persekitaran yang lebih besar yang berasal dari sumber hidroelektrik yang besar, yang menggantikan sistem penjanaan haba dalam sistem tenaga tradisional melalui saluran penghantaran HVDC.
Transmisi HVDC telah menjadi kuasa besar untuk penyatuan sumber daya tenaga boleh diperbaharui secara besar-besaran untuk menawarkan grid yang saling berkaitan, yang cukup dipercayai dan fleksibel untuk menangani cabaran ekonomi tenaga boleh diperbaharui yang baru. Grid penghantaran HVDC membolehkan pengimbangan beban antara lebuh raya kuasa HVDC dan perkongsian talian dan stesen penukar dalam projek solar dan stesen janakuasa angin luar pesisir. Dengan demikian, penyebaran sistem transmisi HVDC dianggap sebagai cara yang ekonomik untuk menyediakan kelebihan dan kebolehpercayaan dalam rangkaian kuasa tersebut.
Selain itu, sistem transmisi HVDC juga menawarkan penyelesaian yang layak untuk menghadapi tantangan hak jalan yang ada. Satu sistem transmisi HVDC yang disebarkan secara overhead dapat terbukti lebih dipercayai daripada saluran transmisi AC litar ganda. Infrastruktur HVDC dapat meningkatkan kecekapan sementara elektrik dengan menggunakan kabel HVDC bertebat pada aplikasi bawah tanah dan dasar laut, yang dapat mempercepat proses perizinan hak. Lebih-lebih lagi, sistem transmisi HVDC juga dapat dipasang berdekatan dengan atau pada saluran AC yang ada, yang mengurangkan keperluan untuk penggunaan tanah yang tepat.
Teknologi Penukar Bekalan Voltan (VSC) dalam Sistem Penghantaran HVDC
Sistem transmisi HVDC menggunakan penukar sumber arus, talian-berubah-ubah (LCC), yang memerlukan daya reaktif dari kapasitor siri, bank shunt, atau penapis untuk beroperasi. Walau bagaimanapun, sistem penghantaran HVDC konvensional gagal menawarkan sokongan voltan dinamik ke rangkaian AC dan mengawal voltan sistem di bawah julat yang boleh diterima, dalam toleransi yang diinginkan. Akibatnya, penukar bekalan voltan digunakan dalam sistem transmisi HVDC konvensional, tidak hanya untuk memberikan regulasi voltan dinamik ke rangkaian AC tetapi juga untuk mengawal aliran daya dalam sistem.
Sistem penghantaran HVDC berdasarkan teknologi VSC dapat menawarkan kawalan bebas terhadap daya aktif dan reaktif tanpa kegagalan peralihan. Peralihan injap IGBT dalam transmisi HVDC berasaskan VSC mengikuti modulasi lebar nadi (PWM), yang membolehkan sistem menyesuaikan sudut fasa dan amplitud voltan keluaran AC penukar dengan voltan DC tetap.
Di samping itu, sistem penghantaran HVDC berasaskan VSC terdiri daripada dua sistem kawalan dan perlindungan bebas, yang terdiri daripada pemproses isyarat digital dan mikrokontroler, dan menawarkan kelebihan untuk memastikan kebolehpercayaan yang tinggi. Ciri-ciri tersebut disebabkan oleh kecenderungan pengguna akhir terhadap teknologi VSC berbanding teknologi LCC dalam sistem transmisi HVDC.
Sistem HVDC berasaskan VSC semakin popular di pasaran sistem transmisi HVDC, dengan lebih dari 55% bahagian pendapatan dari pasaran. Teknologi transmisi berasaskan VSC telah berkembang untuk sistem transmisi HVDC konvensional, walaupun merupakan pilihan yang agak mahal untuk aplikasi transmisi dengan nilai lebih tinggi.
Syarikat terkemuka di pasar sistem transmisi HVDC mendorong penggunaan teknologi VSC untuk meningkatkan kebolehpercayaan transmisi HVDC dalam projek tenaga boleh diperbaharui yang dilaksanakan di seluruh dunia. Sebagai contoh, Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation - pengeluar sistem penjanaan kuasa Jepun yang terkemuka - mengumumkan pemasangan pautan penghantaran HVDC berasaskan VSC yang menghubungkan daratan Jepun (Honshu) ke pulau utara Hokkaido, pada bulan Mac 2019. Syarikat itu mengumumkan bahawa ini adalah sistem HVDC berasaskan VSC pertama di Jepun yang memastikan kapasiti sambungan 600 MW setiap masa.
Pada bulan April 2019, ABB Group - sebuah syarikat multinasional Switzerland-Sweden yang beroperasi dalam segmen kuasa, peralatan elektrik berat, dan automasi - mengumumkan bahawa ia telah menjalin usaha sama dengan Hitachi, Ltd. - sebuah syarikat konglomerat multinasional Jepun - untuk menyampaikan VSC - sistem penghantaran HVSC berdasarkan pencawang Higashi-Shimizu di Jepun. Syarikat itu mengumumkan bahawa sistem transmisi HVDC berasaskan VSC akan merangkumi dua penukar VSC (masing-masing 300,000 kW), dan Hitachi akan membina sistem tersebut, yang akan terdiri daripada transformer penukar Hitachi dan penukar ABB HVDC dengan Sistem Kawalan dan Perlindungan.
Kemajuan dalam Infrastruktur Ultra HVDC (UHVDC) Penting untuk Penghantaran Tenaga Boleh Diperbaharui
Perkembangan sistem penghantaran UHVDC adalah salah satu kemajuan terbaru dalam teknologi transmisi HVDC, yang memungkinkan penghantaran voltan DC sekurang-kurangnya 800 kV; sistem penghantaran HVDC konvensional secara amnya menggunakan voltan antara 100 kV hingga 600 kV. Oleh kerana ekonomi tenaga global baru secara beransur-ansur bergerak menuju grid kuasa berskala benua, sistem penghantaran UHVDC cenderung mendapat kepentingan besar di seluruh dunia.
Wilayah maju adalah antara pasaran yang paling baik untuk sistem penghantaran UHVDC, kerana negara maju menghasilkan sejumlah besar tenaga boleh diperbaharui. Amerika Utara dan Eropah adalah antara pasar terbesar untuk sistem transmisi HVDC, kerana badan-badan penguasa di wilayah-wilayah ini banyak berinvestasi untuk mengembangkan infrastruktur HVDC untuk memenuhi tujuan iklim mereka.
United Kingdom adalah antara negara Eropah terkemuka yang telah melaksanakan sistem penghantaran HVDC. Inggeris berkongsi hubungan HVDC dengan beberapa negara jiran, termasuk Norway, Ireland, Perancis, dan Belanda. Selain itu, Amerika Serikat telah meningkatkan investasi dalam penjanaan energi bersih, dan penggunaan transmisi HVDC meningkat dengan cepat di negara ini. Rangkaian sistem lebuh raya elektrik antara negeri yang terus berkembang di AS menjadikan Amerika Utara sebagai pasaran terbesar untuk sistem penghantaran HVDC, dengan bahagian pendapatan hampir satu perempat dari pasaran global.
Namun, sejumlah besar negara berkembang telah menunjukkan pertumbuhan yang menjanjikan dalam penjanaan tenaga terbarukan dengan pengembangan stesen tenaga hidro dan projek tenaga angin. Negara-negara membangun merupakan rumah bagi projek tenaga suria dan tenaga angin, dan sistem transmisi UHVDC diadopsi untuk memenuhi permintaan listrik yang terus meningkat di negara-negara ini.
China menjadi salah satu negara terkemuka di dunia yang pertama kali menggunakan sistem transmisi UHVDC. Pada tahun 2010, saluran transmisi UHVDC pertama di dunia dibina oleh ABB Group antara Shanghai dan Xiangjiaba di China dengan nilai kuasa 6.4 GW dan panjang keseluruhan sekitar 1,907 km. Menjelang 2017, negara ini melabur lebih dari 400 bilion yuan (AS $ 57 bilion) untuk mengembangkan sekurang-kurangnya 21 saluran penghantaran UHVDC baru di negara ini.
General Electric Company (GE) - konglomerat multinasional Amerika - mengadopsi fasa 1.500 MW pertama sistem penghantaran kuasa HVDC dua fasa di Chhattisgarh, India, pada tahun 2017. The Power Grid Corporation of India Limited - sebuah utiliti elektrik milik negara India syarikat - melabur lebih daripada 6,300 juta INR dalam projek tersebut. Kementerian Tenaga elektrik mengumumkan bahawa kapasiti projek itu terus ditingkatkan menjadi 6,000 MW dengan pelaburan lebih dari 5,200 juta INR, pada bulan Disember 2018. GE mengumumkan bahawa ini adalah projek UHVDC pertama syarikat di India dan juga di dunia, yang merupakan 1.287 superhighway tenaga km dengan kuasa penghantaran hingga 3,000 MW
Dengan semakin meningkatnya penggunaan sistem transmisi UHVDC di negara-negara berkembang, seperti China dan India, wilayah Asia Pasifik (tidak termasuk Jepun) muncul sebagai pasar pertumbuhan tinggi untuk sistem transmisi HVDC. Trend masa depan dalam sektor penghantaran & pengedaran elektrik (T&D) sangat dipengaruhi oleh gabungan sumber tenaga yang boleh diperbaharui.
Meningkatkan pelaburan dalam sektor T&D akan meningkatkan penjanaan tenaga boleh diperbaharui pada tahun-tahun mendatang. Oleh itu, ini akan memicu penerapan sistem transmisi HVDC secara global sebagai penyelesaian yang fleksibel dan ekonomik untuk menguruskan cabaran penjanaan tenaga baru dan mengintegrasikan sumber yang boleh diperbaharui pada tahun-tahun mendatang.