隨著社會尋求節約能源和減少其對環境和氣候的影響的方法,人們的注意力轉向將消費者與可再生能源(如海上風電場和遠程太陽能發電廠)連接起來所需的電力傳輸。畢竟,長距離鏈路上的功率損耗可能很大。出于這個原因,全球的傳輸系統運營商越來越多地采用VSC HVDC傳輸系統,這些系統能夠最大限度地減少這些損失。
高壓直流系統支持海上風電場,但電壓穩定性是一個問題
HVDC 1系統的市場將在未來幾年強勁增長。預計2018年將超過70億美元,預計到2025 年將增長60%以上,達到約115億美元。預計增長的主要原因不僅是電動汽車和數據中心的電力需求增加,還有可再生能源的增長。由于大型風電場和太陽能發電廠通常距離消費者很遠,因此它們需要傳輸鏈路,其損耗比傳統的交流傳輸技術低得多。2這些高壓直流傳輸系統(HVDC)中的轉換器提供恒定的DC電壓,因此被稱為電壓源轉換器(VSC)。在長距離上,VSC HVDC系統具有比AC傳輸系統低得多的損耗。這使得能夠通過海底電纜和長距離陸地鏈路從遠程設施有效地遠距離傳輸電能。VSC高壓直流輸電技術特別適用于海上風電場等可再生能源,因為其換流站足夠緊湊,可安裝在海上平臺上。此外,該技術允許網格與不同步的電壓互連,并且能夠比AC系統更好地控制。此外, HVDC系統面臨的一個關鍵挑戰是實現穩定的電壓。在長距離傳輸電力期間電壓變得不穩定,從而產生諸如配電系統和消費者設備損壞等問題的可能性。解決這些問題需要具有高電流能力的電力電容器,使其能夠承受大的電壓波動。由于這種電力電容器用于工業電力基礎設施和鐵路運輸應用,因此它們還需要高水平的耐用性和可靠性。
具有高電流能力的緊湊,耐用的電力電容器是HVDC解決方案的關鍵組件
TDK的電力電容器是位于HVDC鏈路兩端的換流站中的關鍵部件,它將交流電(AC)轉換為直流電流進行傳輸,然后再轉換回另一端的交流電,以便將電能反饋到網格。在為長距離傳輸準備電源的站中,電容器組用于穩定轉換的DC電壓。在HVDC鏈路末端的站中,它們確保交流輸出電壓適合饋入電網。隨著可再生能源在全世界的使用持續增長,這些電容器同樣將繼續有助于降低傳輸功率損耗并有助于節省能源。 至于技術特性,采用TDK專有扁平繞組技術的功率薄膜電容器3允許實現約95%的體積填充因子4。同時,它們的最大電容超過10,000微法。五因此,電容器具有非常高的能量密度,并且具有緊湊的尺寸,可以小至350mm×600mm×160mm。相對于它們的高電流能力而言,這是非常緊湊的,使它們能夠在海上換流站的受限空間中展現出卓越的優勢,在那里它們控制電壓波動。此外,它們是自我修復的,因此即使過電壓導致電容器內的電擊穿,絕緣也會在幾微秒內恢復,從而防止短路。由于其溫度和電氣特性的長期穩定性,它們可提供長達40年的極其可靠的使用壽命。
TDK電容器安裝在歐洲,美國和中國的許多高壓直流輸電項目中,TDK已成為高壓直流輸電系統的主要供應商。其中一個例子是北京和張北之間的高壓直流輸電項目,這是一個位于中國首都西北約250公里的城市。新電網由中國國家電網公司(SGCC)設計,該公司是世界領先的電力公司之一。它將為2022年北京冬季奧運會提供遠程風能,光伏和水力能源的清潔能源發揮關鍵作用。HVDC電網具有世界上最高的電壓等級(550 kV)和最大的傳輸容量。電容器是轉換器站中的關鍵部件,其將在每個HVDC鏈路開始時饋入的AC電流轉換為準備用于長途傳輸的DC電流。它們還安裝在轉換器站中,將DC電流轉換回另一端的AC。 |