Chuyển đổi chính truyền tải điện từ AC sang DC: Hitachi, NTT và xây dựng để phổ biến năng lượng tái tạo

Chuyển đổi chính truyền tải điện từ AC sang DC: Hitachi, NTT và xây dựng để phổ biến năng lượng tái tạo

    From Chisato Horiuchi in Tokyo, Japan

    Chuyển đổi chính truyền tải điện từ AC sang DC: Hitachi, NTT và xây dựng để phổ biến năng lượng tái tạo

    Với sự lan rộng của năng lượng tái tạo, sự ra đời của "truyền tải điện một chiều", có ít tổn thất điện năng hơn trong quá trình truyền tải điện, đã lan rộng. Hitachi đã nhận được đơn đặt hàng cho hệ thống truyền tải điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới và NTT đặt mục tiêu xây dựng một hệ thống truyền tải điện DC kết nối các tấm pin mặt trời và pin lưu trữ trong thành phố. Với sự bùng nổ hướng tới hiện thực hóa một xã hội không có carbon, phương thức truyền tải điện, thường được trao đổi trong hơn 100 năm, đã đạt đến một bước ngoặt.
    Ngày 18 tháng Giêng, Phủ Thủ tướng. Thủ tướng Fumio Kishida đã chỉ thị tăng cường lưới điện tại một cuộc họp của các chuyên gia về "chiến lược năng lượng sạch" nhằm tăng trưởng kinh tế thông qua quá trình khử cacbon. Kết nối Hokkaido và Honshu bằng cáp truyền tải điện dưới đáy biển và cung cấp điện từ năng lượng tái tạo đến Tokyo. Đó là một trong những lưới điện quy mô lớn mới mà chính phủ đang hướng tới. Việc áp dụng truyền tải điện một chiều hứa hẹn cho điều này.

    Có hai phương thức truyền tải điện năng là dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. Dòng điện một chiều truyền tải điện năng trong khi duy trì hiệu điện thế không đổi, còn dòng điện xoay chiều thay đổi hiệu điện thế một cách đều đặn. Ở điện áp cao, ít tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải dòng điện một chiều và nó thích hợp cho việc truyền tải đường dài. AC dễ dàng chuyển đổi điện áp và ít trở ngại kỹ thuật.

    Các nhà phát minh Thomas Edison và Nikola Tesla đã tranh cãi gay gắt về hệ thống truyền động vào những năm 1880. Edison đã thúc đẩy phương pháp dòng điện một chiều, nhưng vào thời điểm đó, phương pháp AC do Tesla ủng hộ đã trở nên phổ biến vì thiếu công nghệ dòng điện một chiều và sự dễ dàng trong việc truyền tải điện năng. Ngay cả bây giờ, hầu hết các hệ thống truyền tải điện ở Nhật Bản và ở nước ngoài đều là loại xoay chiều.

    Tuy nhiên, do những cải tiến về hiệu suất của chất bán dẫn điều khiển công suất, công nghệ "truyền tải dòng điện một chiều cao áp (HVDC)" gửi điện bằng dòng điện một chiều điện áp cao đã hoàn thiện và việc truyền tải điện ổn định đã trở nên khả thi ngay cả với dòng điện một chiều. .. Ngoài ra, xu hướng toàn cầu đối với quá trình khử cacbon là một trong những lý do tại sao dòng điện một chiều đang thu hút sự chú ý.
    Châu Âu đi trước sự ra đời của truyền tải điện một chiều. Hitachi Energy, một công ty con của Hitachi, đã nhận được đơn đặt hàng hệ thống truyền tải điện cho trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới ở Vương quốc Anh và Biển Bắc. Nó sẽ được xây dựng với công nghệ HVDC với mục đích bắt đầu hoạt động vào năm 2023 với một số cơ sở. Anh ấy đã làm việc trên một hệ thống truyền tải điện DC kết nối Đức và Na Uy, và bắt đầu hoạt động vào năm 2009.

    Hệ thống truyền tải điện một chiều bao gồm bộ chuyển đổi nguồn, cáp, thiết bị điều khiển / bảo vệ, v.v. Trong trường hợp sản xuất điện gió ngoài khơi, đầu tiên, bộ chuyển đổi trên đại dương chuyển đổi năng lượng điện từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Đây là một cơ chế truyền dòng điện một chiều qua cáp ngầm đến đất liền, sau đó quay trở lại dòng điện xoay chiều trên đất liền và đưa đến các ngôi nhà, nhà máy, tòa nhà, v.v.

    Theo Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO), điều kiện để dòng điện một chiều tiết kiệm chi phí hơn dòng điện xoay chiều là 800 km trở lên đối với đường dây tải điện trên không và 50 km trở lên đối với cáp ngầm. Dòng điện một chiều dự kiến ​​sẽ được sử dụng trong sản xuất điện gió ở xa khu vực nhu cầu. So với dòng điện xoay chiều thì tổn thất điện năng ít hơn, trong trường hợp cáp thì không cần xây dựng tháp thép nên có thể giảm được chi phí và thời gian xây dựng hệ thống truyền tải điện.

    Tập đoàn Hitachi hiện có công nghệ truyền tải điện một chiều 800 kilovolt có khả năng truyền tải khoảng cách xa trên phạm vi 2000 km. Ví dụ, có thể hình dung rằng việc truyền tải điện sẽ được thực hiện ở nước ngoài để kết nối một nhà máy điện năng lượng tái tạo ở xa với khu vực có nhu cầu. Atsushi Nishioka, chủ tịch Hitachi HVDC Technologies (Chiyoda, Tokyo), một công ty con của Hitachi, Ltd., chuyên xử lý việc truyền tải dòng điện một chiều, cho biết, "Năng lượng tái tạo ở xa (trong tương lai) nói chung sẽ được gửi bằng dòng điện một chiều."

    Tập đoàn Giải pháp & Hệ thống Năng lượng Toshiba (Thành phố Kawasaki) cũng đã xây dựng một hệ thống truyền dẫn DC sử dụng cáp ngầm giữa Ý và Montenegro, đi vào hoạt động từ năm 2019. Điện năng được tạo ra từ việc phát điện bằng thủy điện ở phía bán đảo Balkan sẽ được gửi đến Ý bằng một tuyến cáp dài khoảng 400 km. Tại Nhật Bản, công ty đã xây dựng hệ thống truyền tải điện trực tiếp giữa tỉnh Nagano và tỉnh Gifu vào năm 2009.
    Hệ thống truyền dẫn DC giữa Ý và Montenegro do Toshiba Energy Systems xây dựng
    Sự lan tỏa của truyền tải điện một chiều có thể là một cơ hội kinh doanh mới cho người Nhật, những người có thế mạnh về công nghệ truyền tải điện. Theo một cuộc khảo sát do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Châu Âu thực hiện đối với các bộ chuyển đổi để truyền tải điện một chiều từ tàu ngầm được sử dụng từ năm 2000 và đang trong quá trình xây dựng, Hitachi có thị phần lớn nhất và Toshiba cũng đứng thứ tư.

    NEDO đã và đang phát triển một hệ thống kết nối nhiều nguồn điện gió ngoài khơi trong nước với truyền tải điện một chiều từ năm 2015. Trong mô phỏng trên máy tính, người ta đã xác nhận rằng chi phí truyền tải / xây dựng có thể giảm 30% so với truyền dẫn AC bằng cách triệt tiêu suy hao đường truyền. Từ năm 2020, chúng tôi cũng bắt đầu mô phỏng một hệ thống truyền tải điện có thể cung cấp năng lượng điện từ đất liền ra biển. Từ năm 2012 trở đi, tôi muốn xác minh bằng máy thực tế.

    NTT đặt mục tiêu giới thiệu nó trong thành phố thay vì truyền tải điện quy mô lớn. Một công ty con, NTT Anoden Energy (Chiyoda, Tokyo), phối hợp với Thành phố Chiba, đã trình diễn "phân phối DC" gửi điện từ các tấm pin mặt trời và pin lưu trữ trong tòa nhà của chính NTT đến các trường trung học cơ sở gần đó. Hiện tại, chúng tôi đang tiến hành nghiên cứu hướng tới thiết lập công nghệ truyền tải điện trên quy mô vài km.

    Từ năm 2020, chúng tôi sẽ bắt đầu trình diễn một hệ thống truyền tải điện DC nhỏ cho mỗi huyện và hướng tới việc đưa hệ thống này vào sử dụng thực tế bằng cách lắp đặt các đường dây tải điện trong tương lai. Vì phương pháp DC có ít rủi ro mất điện hơn, nên khả năng khôi phục cơ sở hạ tầng địa phương có thể được nâng cao bằng cách sử dụng các cơ sở cung cấp điện của NTT trong trường hợp có thiên tai.

    Junichi Ogasawara, Giám đốc nghiên cứu của Viện Kinh tế Năng lượng, Nhật Bản (Tokyo, Chuo) cho biết “Nếu lượng năng lượng tái tạo tăng lên thì lượng điện phát ra sẽ không ổn định và nguy cơ mất điện sẽ có thể ập đến . " Tuy nhiên, nếu khoảng cách truyền tải điện ngắn, thì dòng điện xoay chiều có lợi hơn, vì vậy việc truyền tải điện một chiều với khoảng cách ngắn trên đất liền như NTT đang hướng tới, có khả năng tác động mạnh mẽ hơn đến công tác phòng chống thiên tai.
    ■ Châu Âu, nhu cầu cao do quá trình khử cacbon Nhật Bản tụt hậu trong việc phát triển hệ thống
    Theo Hội đồng Năng lượng Gió Toàn cầu (GWEC), lượng điện gió ngoài khơi mới được đưa vào sử dụng sẽ vào khoảng 40 gigawatt (1 tỷ gigawatt) trong 30 năm, gấp hơn 6 lần so với 20 năm (khoảng 6 gigawatt). Nhu cầu truyền tải điện một chiều dự kiến ​​sẽ tăng tương ứng.

    Hệ thống truyền tải điện DC vẫn chỉ được lắp đặt ở một vài nơi ở Nhật Bản, nhưng có khoảng 100 nơi ở nước ngoài, chẳng hạn như Châu Âu, bao gồm cả quy mô nhỏ và mất điện. Ở châu Âu, nơi động lực khử cacbon tăng nhanh, việc xây dựng năng lượng gió ngoài khơi đã dẫn đầu, và nhu cầu truyền tải điện một chiều cũng cao.

    Liên quan đến đường dây tải điện ở Nhật Bản, đã chỉ ra rằng có sự chậm trễ trong việc bảo trì và rà soát hoạt động để mở rộng hệ thống truyền tải điện. Ở một số khu vực, nguồn điện mặt trời mới không thể truyền tải, và một số doanh nghiệp do dự phát triển các nhà máy điện.

    Một công ty điện lực lớn của Nhật Bản đang nỗ lực quản lý linh hoạt dung lượng miễn phí của các đường dây tải điện. Tuy nhiên, việc mở rộng vật lý các đường truyền đòi hỏi đầu tư lớn và thời gian, khó đáp ứng nhu cầu truyền tải ngày càng tăng do sự gia tăng của năng lượng tái tạo.

    Nếu việc phát triển công nghệ và duy trì công nghệ truyền tải điện một chiều của Nhật Bản bị trì hoãn, nó có thể là một trở ngại cho việc giới thiệu năng lượng gió ngoài khơi. Nếu điều đó xảy ra, đó là vũ điệu thứ hai của ánh sáng mặt trời.

    Đổi mới công nghệ và ứng dụng thực tế hơn nữa, bao gồm truyền tải điện một chiều, là điều không thể thiếu để đạt được mục tiêu phát thải khí nóng lên toàn cầu gần như bằng không trong 50 năm do chính phủ Nhật Bản đặt ra. Cũng cần phải phát triển một hệ thống tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng các hệ thống truyền tải điện.

    Zalo
    Hotline