Ποιοι είναι οι τύποι συστημάτων HVDC;

Τα συστήματα άμεσης (HVDC) υψηλής τάσης (HVDC) ταξινομούνται ευρέως σε διάφορους τύπους, βασισμένα κυρίως στην τεχνολογία μετατροπέα που χρησιμοποιείται για την αλλαγή του εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC) και αντίστροφα. Αυτές οι κατηγορίες δεν είναι αμοιβαία αποκλειστικές και ορισμένα συστήματα ενδέχεται να συνδυάζουν τα χαρακτηριστικά. Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Με βάση την τεχνολογία μετατροπέα:

* Μετατροπέας μετατροπέα (LCC): Αυτή ήταν η πρώτη γενιά συστημάτων HVDC. Χρησιμοποιούν θυρίστορ ως συσκευές μεταγωγής και η διαδικασία μεταγωγής (μεταγωγή) καθορίζεται από την τάση του συστήματος AC. Τα συστήματα LCC-HVDC είναι σχετικά ώριμα και οικονομικά αποδοτικά για μεγάλες αποστάσεις, αλλά έχουν περιορισμούς στον έλεγχο και τον συντελεστή ισχύος. Συχνά χρησιμοποιούνται για μετάδοση ισχύος μεγάλων αποστάσεων.

* Μετατροπέας τάσης (VSC) HVDC: Πρόκειται για μια πιο σύγχρονη τεχνολογία που χρησιμοποιεί διπολικά τρανζίστορ πύλης (IGBTS) ή άλλες συσκευές ημιαγωγών ισχύος. Τα συστήματα VSC-HVDC έχουν σημαντικά καλύτερη δυνατότητα ελέγχου, επιτρέποντας τον ανεξάρτητο έλεγχο της τάσης και του ρεύματος, καθώς και ταχύτερους χρόνους απόκρισης. Είναι καλύτερα κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν πιο δυναμικό έλεγχο, όπως η σύνδεση αδύναμων δικτύων AC ή η ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Υπάρχουν αρκετοί υπο-τύποι στο VSC-HVDC, οι οποίοι αναλύονται παρακάτω.

2. Με βάση τη διαμόρφωση του συστήματος (συχνά σχετίζεται με τον τύπο μετατροπέα):

* HVDC από σημείο σε σημείο: Η απλούστερη διαμόρφωση, η μετάδοση ισχύος μεταξύ δύο σημείων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο οι τεχνολογίες LCC όσο και VSC.

* Πολυ-τερματικό HVDC (MTDC): Επιτρέπει πολλαπλά σημεία σύνδεσης στο πλέγμα DC. Αυτό είναι πιο περίπλοκο και συνήθως χρησιμοποιεί την τεχνολογία VSC λόγω της καλύτερης δυνατότητάς της στον έλεγχο που απαιτείται για τη διαχείριση της ροής ισχύος μεταξύ πολλαπλών σημείων.

* Hybrid HVDC: Συνδυάζει χαρακτηριστικά τεχνολογιών LCC και VSC, ενδεχομένως χρησιμοποιώντας διαφορετικούς τύπους μετατροπέα σε διαφορετικούς τερματικούς σταθμούς μέσα σε ένα μόνο σύστημα. Αυτό επιτρέπει την αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων και των δύο τύπων.

3. Ειδικοί υποτύποι VSC HVDC (συχνά κατηγοριοποιούνται από τις μεθόδους ελέγχου και τις διαμορφώσεις τους):

* Modular Multilevel Converter (MMC): Μια πολύ κοινή τοπολογία VSC που χρησιμοποιείται σε πολλά σύγχρονα συστήματα HVDC. Χρησιμοποιεί μεγάλο αριθμό μικρότερων μονάδων μετατροπέα, παρέχοντας πλεονεκτήματα όσον αφορά τον έλεγχο της στάθμης τάσης και τη μειωμένη αρμονική παραμόρφωση.

* Cascaded H-Bridge: Μια άλλη τοπολογία VSC, που διαθέτει μετατροπείς H-Bridge. Είναι λιγότερο συνηθισμένο από το MMC, αλλά έχει τα δικά της συγκεκριμένα πλεονεκτήματα.

Συνοπτικά: Η επιλογή του συστήματος HVDC εξαρτάται από παράγοντες όπως:

* Απόσταση μετάδοσης: Το LCC-HVDC είναι γενικά πιο οικονομικό για πολύ μεγάλες αποστάσεις.

* Επίπεδο ισχύος: Διαφορετικές τεχνολογίες βελτιστοποιούνται για διάφορα επίπεδα ισχύος.

* Εφαρμογή: Για την ενσωμάτωση του πλέγματος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ή τη σύνδεση ασθενών πλέγματος, προτιμάται το VSC-HVDC.

* Απαιτήσεις ελέγχου: Το VSC-HVDC προσφέρει ανώτερη δυνατότητα ελέγχου.

* Κόστος: Το LCC-HVDC είναι τυπικά λιγότερο δαπανηρό για τη μετάδοση χύδην ισχύος μεγάλων αποστάσεων, ενώ το VSC-HVDC προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία, αλλά μπορεί να έχει υψηλότερο αρχικό κόστος.

Το πεδίο του HVDC εξελίσσεται συνεχώς, με νέες τεχνολογίες και βελτιώσεις να εμφανίζονται συνεχώς. Ως εκ τούτου, αυτή η κατηγοριοποίηση είναι μια γενική επισκόπηση και συγκεκριμένα συστήματα μπορούν να ενσωματώσουν χαρακτηριστικά από πολλαπλές κατηγορίες.