Μεταφορά ενέργειας με υψηλή συνεχή τάση

Abstract

Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η θεωρητική ανάλυση της διάρθρωσης και της λειτουργίας των HVDC συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και ο προσδιορισμός των πλεονεκτημάτων, των μειονεκτημάτων και των εφαρμογών τους. Περιβαλλοντικοί περιορισμοί αναμένεται να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στο μέλλον στην ανάπτυξη των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, η διασύνδεση μεγάλων αιολικών πάρκων με ασθενείς AC ζεύξεις, όταν δεν υπάρχει επαρκής εφεδρεία ισχύος από συμβατικές πηγές, αυξάνει το ενδεχόμενο δημιουργίας σοβαρών προβλημάτων στην ασφάλεια ενός συστήματος συνολικά. Στο μέλλον, ολοένα και μεγαλύτερο μέρος της εγκαταστημένης ισχύος θα συνδέεται απευθείας στη διανομή (κατανεμημένη παραγωγή), γεγονός που απαιτεί νέες εφαρμογές ηλεκτρονικών ισχύος, προκειμένου να ελεγχθεί η ροή του φορτίου, να μειωθούν οι απώλειες και να αποφευχθούν η συμφόρηση στις γραμμές μεταφοράς (line congestion), οι κυκλικές ροές (loop flows) και τα προβλήματα ευστάθειας τάσης. Τα συστήματα Συνεχούς Ρεύματος Υψηλής Τάσεως (High Voltage Direct Current – HVDC), οι Μετατροπείς Πηγής Τάσης (Voltage-Sourced Converters – VSC) και τα Ευέλικτα Συστήματα Μεταφοράς Εναλλασσόμενου Ρεύματος (Flexible AC Transmission Systems – FACTS) αυξάνουν την ικανότητα μεταφοράς και την ευστάθεια του συστήματος και βοηθούν στην αποφυγή διαδοχικών διαταραχών. Έως σήμερα, οι VSC για εφαρμογές HVDC και FACTS βασίζονται κυρίως σε μετατροπείς δύο ή τριών επιπέδων. Οι VSC, πολλαπλών επιπέδων, παρέχουν πλεονεκτήματα σε ότι αφορά τη δυναμική απόδοση του συστήματος και την επίδραση των αρμονικών. Για αυτούς τους λόγους, αναπτύχθηκε μια νέα τεχνολογία Αρθρωτού Πολυεπίπεδου Μετατροπέα (Modular Multilevel Converter – MMC), η οποία αναφέρεται ως HVDC και SVC, και παρέχει σημαντικά πλεονεκτήματα για τις εφαρμογές υψηλής τάσης.