- HVDC 전송 : 재생 에너지의 새로운 시대로가는 전기 고속도로
- HVDC 전송 시스템의 VSC (Voltage Supply Converters) 기술
- 재생 가능 에너지 전송에 두드러진 UHVDC (Ultra HVDC) 인프라의 발전
효율적이고 유연한 전력 전송 시스템에 대한 필요성 은 오늘날의 산업화 된 경제에서 일관되게 느껴져 왔습니다. 정책 입안자와 상업 기관이 사용할 수있는 옵션이 많이 있으며, 고전압 직류 (HVDC) 전송 시스템 이 실현 가능한 에너지 관리 메커니즘으로 부상하고 있습니다.
HVDC 기술 의 발전은 교류 (AC) 전송 시스템에 비해 여러 가지 이점을 제공하기 때문에 전기가 장거리로 전송되는 방식에 큰 변화를 예고합니다. HVDC 전송 시스템 은 장거리를 위해 오버 헤드를 배치하고 짧은 거리를 지하 또는 수중에 배치 할 때 배출량 감소 및 비용 절감 측면에서 이점을 제공합니다.
전기가 이동하는 거리에 관계없이 최대 과도 효율과 낮은 전력 손실을 제공함으로써 HVDC 전송 시스템은 섬 및 대륙과 같은 장거리에서 전력 전송에 상당한 잠재력을 창출하고 있습니다. HVDC 기술의 발전은 재생 가능 전기 시스템의 길을 닦고 있으며, 2018 년에 거의 74 억 달러에 달하는 HVDC 전송 시스템 시장의 긍정적 인 미래 전망을 의미합니다.
HVDC 전송: 재생 에너지의 새로운 시대로가는 전기 고속도로
HVDC 전송 시스템은 재생 가능 자원을 기반으로 한 새로운 에너지 시스템을 개발하고 구현하는 기반으로 부상하고 있습니다. 태양 광 및 풍력 발전 프로젝트와 같은 재생 가능 에너지 시스템은 종종 매우 휘발성이 높고 외딴 지역에 있습니다. 끊임없이 진화하는 HVDC 기술은 최대 효율로 전력을 전송하고 전력 손실을 최소화 할 수있는 장거리 HVDC 전송 라인을 통해 새로운 에너지 경제에서 자리를 잡고 있습니다.
HVDC 라인은 기존 발전소를 연결하고, 새로운 태양 광 발전소를 개발하고, 해상 풍력 에너지 프로젝트를 통합하는 세 가지 방식으로 재생 가능 발전 시스템의 미래를 가속화하는 "전기 초 고속도로"가되고 있습니다. 전력 반도체, 고전압 케이블 및 변환기는 HVDC 기술의 핵심 구성 요소 중 하나이며, 현대 직류 (DC) 전송 시스템에 뚜렷한 기능을 제공합니다.
보다 효율적으로 작동하기 위해 서로 다른 전력 시스템을 상호 연결하기 때문에 HVDC 전송 시스템의 배치로 새로운 발전소를 건설해야하는 필요성을 연기 할 수 있습니다. 새로운 전력 시스템은 HVDC 송전선을 통해 기존 전력 시스템의 열 발전 시스템을 대체하는 대규모 수력 자원으로부터 더 큰 경제적 및 환경 적 이익을 얻을 수 있습니다.
HVDC 전송은 신 재생 에너지 경제의 과제를 해결할 수있을만큼 안정적이고 유연한 상호 연결된 그리드를 제공하기 위해 재생 가능한 전력 자원의 대규모 통합을위한 전력 고속도로가되었습니다. HVDC 송전 그리드는 HVDC 전력 초 고속도로 간의로드 밸런싱과 태양 광 프로젝트 및 해상 풍력 발전소의 라인 및 컨버터 스테이션 공유를 가능하게합니다. 따라서 HVDC 전송 시스템의 배치는 이러한 전력 네트워크에서 중복성과 신뢰성을 제공하는 경제적으로 실행 가능한 방법으로 간주됩니다.
또한 HVDC 전송 시스템은 기존 통행권 문제에 대한 실행 가능한 솔루션도 제공합니다. 오버 헤드에 배치 된 하나의 HVDC 전송 시스템은 이중 회로 AC 전송 라인보다 더 신뢰할 수 있음을 입증 할 수 있습니다. HVDC 인프라는 지하 및 해저 애플리케이션에서 절연 HVDC 케이블을 사용하여 통행권 허가 프로세스를 가속화함으로써 과도 전력 효율을 개선 할 수 있습니다. 또한 HVDC 전송 시스템은 기존 AC 라인에 인접하거나 위에 설치할 수 있으므로 통행권 토지 사용에 대한 필요성을 줄일 수 있습니다.
HVDC 전송 시스템의 VSC (Voltage Supply Converters) 기술
HVDC 전송 시스템은 작동을 위해 직렬 커패시터, 션트 뱅크 또는 필터의 무효 전력이 필요한 전류 소스, LCC (Line-Commuted Converter)를 사용합니다. 그러나 기존 HVDC 전송 시스템은 AC 네트워크에 동적 전압 지원을 제공하지 못하고 원하는 허용 오차 내에서 허용 가능한 범위 내에서 시스템 전압을 제어하지 못합니다. 결과적으로 전압 공급 변환기는 AC 네트워크에 동적 전압 조정을 제공 할뿐만 아니라 시스템의 전력 흐름을 제어하기 위해 기존 HVDC 전송 시스템에 사용됩니다.
VSC 기술을 기반으로하는 HVDC 전송 시스템은 정류 오류없이 활성 및 무효 전력을 독립적으로 제어 할 수 있습니다. VSC 기반 HVDC 전송에서 IGBT 밸브의 스위칭은 펄스 폭 변조 (PWM)를 따르므로 시스템이 일정한 DC 전압으로 컨버터 AC 출력 전압의 위상 각도와 진폭을 조정할 수 있습니다.
또한 VSC 기반 HVDC 전송 시스템은 디지털 신호 프로세서와 마이크로 컨트롤러로 구성된 두 개의 독립적 인 제어 및 보호 시스템으로 구성되며 높은 신뢰성을 보장하기 위해 중복성을 제공합니다. 이러한 기능은 HVDC 전송 시스템의 LCC 기술보다 VSC 기술에 대한 최종 사용자의 성향에 기인합니다.
VSC 기반 HVDC 시스템은 시장 매출의 55 % 이상을 차지하며 HVDC 전송 시스템 시장에서 인기가 높아지고 있습니다. VSC 기반 전송 기술은 더 높은 등급의 전송 애플리케이션을위한 상대적으로 비용이 많이 드는 옵션 임에도 불구하고 기존 HVDC 전송 시스템에서 사용되었습니다.
HVDC 전송 시스템 시장 의 선도 기업 들은 전 세계적으로 구현 된 재생 에너지 프로젝트에서 HVDC 전송의 신뢰성을 향상시키기 위해 VSC 기술의 채택을 촉진하고 있습니다. 예를 들어, 일본의 발전 시스템을 선도하는 제조업체 인 Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation은 2019 년 3 월에 일본 본토 (혼슈)와 홋카이도 북부 섬을 연결하는 VSC 기반 HVDC 전송 링크 설치를 발표했습니다. 항상 600MW의 상호 연결 용량을 보장하는 일본 최초의 VSC 기반 HVDC 시스템이라고 발표했습니다.
2019 년 4 월, 전력, 중전기 및 자동화 기술 부문에서 운영되는 스위스-스웨덴 다국적 기업인 ABB 그룹은 VSC를 제공하기 위해 일본의 다국적 대기업 인 Hitachi, Ltd.와 합작 투자를 설립했다고 발표했습니다. 일본 히가시-시미즈 변전소를위한 기반 HVSC 전송 시스템. 회사는 VSC 기반 HVDC 전송 시스템에 2 개의 VSC 컨버터 (각각 300,000kW)가 포함될 것이라고 발표했으며 Hitachi는 제어 및 보호 시스템이있는 ABB HVDC 컨버터와 Hitachi 컨버터 변압기로 구성된 시스템을 구축 할 것이라고 발표했습니다.
재생 가능 에너지 전송에 두드러진 UHVDC (Ultra HVDC) 인프라의 발전
UHVDC 전송 시스템의 개발은 최소 800kV의 DC 전압 전송을 허용하는 HVDC 전송 기술의 최신 발전 중 하나입니다. 기존의 HVDC 전송 시스템은 일반적으로 100kV에서 600kV 사이의 전압을 사용합니다. 새로운 글로벌 에너지 경제가 점차 대륙 규모의 전력망으로 이동함에 따라 UHVDC 전송 시스템은 전 세계적으로 매우 중요해질 것입니다.
선진국은 많은 양의 재생 가능 에너지를 생산하기 때문에 선진국은 UHVDC 전송 시스템에 가장 유리한 시장 중 하나입니다. 북미와 유럽은 HVDC 전송 시스템의 가장 큰 시장 중 하나입니다.이 지역의 관리 기관은 기후 목표를 달성하기 위해 HVDC 인프라를 개발하는 데 막대한 투자를하고 있습니다.
영국은 HVDC 전송 시스템을 구현 한 주요 유럽 국가 중 하나입니다. 영국은 노르웨이, 아일랜드, 프랑스 및 네덜란드를 포함한 여러 인접 국가와 HVDC 링크를 공유합니다. 또한 미국은 청정 에너지 생산에 대한 투자를 늘리고 있으며 미국에서 HVDC 전송 채택이 빠른 속도로 증가하고 있습니다. 미국에서 지속적으로 확장되는 주간 전기 고속도로 시스템 네트워크는 북미를 HVDC 전송 시스템의 가장 큰 시장으로 만들고 세계 시장의 거의 1/4 수익을 공유합니다.
그러나 점점 더 많은 신흥 경제국이 수력 발전소 및 풍력 발전 프로젝트의 개발과 함께 신 재생 에너지 발전에서 유망한 성장을 보이고 있습니다. 개발 도상국은 대규모 태양열 및 풍력 에너지 프로젝트의 본거지이며 UHVDC 전송 시스템은 이들 국가에서 지속적으로 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 채택되고 있습니다.
중국은 UHVDC 전송 시스템을 처음 채택한 세계 최고의 국가 중 하나가되었습니다. 2010 년에는 ABB 그룹이 중국 상하이와 샹 자바 사이에 6.4GW의 정격 전력과 약 1,907km의 총 길이로 세계 최초의 UHVDC 송전선을 건설했습니다. 2017 년까지 베트남은 미국에서 최소 21 개의 새로운 UHVDC 송전선을 개발하기 위해 4000 억 위안 (미화 570 억 달러) 이상을 투자했습니다.
미국의 다국적 대기업 인 GE (General Electric Company)는 2017 년 인도 차 티스 가르에서 2 단계 HVDC 송전 시스템의 최초 1,500MW 단계를 시운전했습니다. 인도 국영 전력 회사 인 Power Grid Corporation of India Limited – 회사 – 프로젝트에 6,300 crore INR 이상을 투자했습니다. 전력 부는 2018 년 12 월에 5,200 crore INR 이상의 투자로 프로젝트 용량을 6,000 MW로 추가 업그레이드했다고 발표했습니다. GE는 이것이 회사 최초의 인도 및 세계에서 UHVDC 프로젝트 인 1,287 개라고 발표했습니다. 최대 3,000 MW의 전송 전력을 갖춘 km 에너지 고속도로.
중국 및 인도와 같은 신흥 경제국에서 UHVDC 전송 시스템의 채택이 증가함에 따라 아시아 태평양 지역 (일본 제외)은 HVDC 전송 시스템의 고성장 시장으로 부상하고 있습니다. 전력 송배전 (T & D) 부문의 미래 동향은 재생 가능한 전원의 혼합에 의해 크게 영향을받습니다.
T & D 부문에 대한 투자 증가는 향후 몇 년간 재생 가능 에너지 생산을 강화할 것입니다. 결과적으로 새로운 에너지 생성 문제를 관리하고 재생 가능한 소스를 통합하기위한 유연하고 경제적 인 솔루션으로 HVDC 전송 시스템이 향후 몇 년 동안 전 세계적으로 채택 될 것입니다.