Ранее я уже рассказывал, что ЛЭП переменного тока можно дешево построить, но очень дорого эксплуатировать. Подробнее об этом в статьях:
Я не буду подробно останавливаться на описании всех различий переменного и постоянного тока и почему переменный ток победил, тем боле, что это уже не совсем так. Про это я уже подробно рассказывал в статье:
Как раз в выше указанной статье я анонсировал:
Возможно мы стоим на пороге революции в энергетики, когда переменный ток резко сдаст свои позиции.
Какие же экономические выгоды дает использование постоянного тока и почему нельзя было их использовать раньше?
Чем линии постоянного тока, лучше переменного
Преимущество у них только одно - они позволяют передавать большую мощность ПО ТОЙ ЖЕ линии переменного тока.
Из-за того, что часть времени напряжение равно нулю, и сила тока равна нулю, действующие значения силы тока и напряжения меньше.
Из-за этого мощность, передаваемая по линии переменного тока, в 2 раза меньше, чем передаваемая мощность в той же самой линии, если ее использовать для передачи мощности постоянным током.
Из-за особенностей переменного тока/напряжения, в линиях ограничен и ток (для данного напряжения). Причем он ограничен, как сверху так и снизу, оптимальным уровнем потерь.
Оптимальная работа линий переменного тока достигается при определенной величине тока, а значит и мощности, при заданном напряжении, при котором они имеют минимальные потери. Эта мощность называется натуральной, на которой и работают линии переменного тока.
Но мощность линий постоянного тока ограничена еще и нагревом. То есть,
линии постоянного тока можно эксплуатировать на мощности, которая будет ограничиваться только нагревом. При этом, потери (процент потерь) будет точно такими же как при натуральной мощности переменного тока.
Величина ограничению по нагреву, приблизительно такая же как и ограничение по натуральной мощности.
Вот данные из Википедии:
То есть,
при тех же затратах на строительство и при том же ПРОЦЕНТЕ потерь, линии постоянного тока буду передавать в 2 раза большую мощность.
Недостатки линий постоянного тока
Линия постоянного тока, для данного напряжения, это точно такая же линия как и для переменного тока, с теми же трансформаторами на обоих концах линии.
Единственным отличием является то, что с одного конца на линии стоит диодный мост, а на другом генератор.
Оценим, на сколько это удорожает линию на основе бытовых выпрямителей. Промышленные выпрямителя в пересчете на единицу мощности должны быть еще дешевле.
Недавно я переделывал старый сварочник в пусковое устройство. Для этого я купил силовой диодный мост 200А, 1.6 кВ. то есть такой диодный мост можно ставить в линию мощностью 320 кВт
Стоимость 1466 рублей (17 долларов, цена не изменилась)
Тогда, например, для HVDCлинии HiJinping-Sunan 800 мощностью 7,2 ГВт таких мостов для выпрямления тока нужно 22,5 тысяч на общую суму всего 400 000 долларов!
Сравните со всей стоимостью линии в 3,5 млрд. долларов! Разница в 10 000 раз.
Не сильно дороже должна быть и генерация на силовой электронике.
Преобразование постоянного напряжения в переменное (инвертирование), в целях дальнейшего понижения переменного напряжения путем обычных трансформаторов, требует организации генерации.
Как, например это сделано в современных импульсных блоках питания. Простейшую схему можно посмотреть здесь:
Конкретная реализация в реальных линиях HVDC мне не знакома и информации не нашел. Способов генерации может быть множество.
Например, когда я служил в армии, у нас в части был лётный тренажер. Он был построен на основе реальных авиационных блоков и приборов.
Но в авиации используются вовсе не 220В 50Гц.
Например, как я помню, нужно было 400 Гц. Всего спектра частот и напряжений я не помню.
Но помню, что для преобразования напряжения и частот, в частности, использовались 3 здоровых моторгенераторов, каждый размером с садовую тачку, стоящих в отдельном помещении и страшно гудящих при своей работе.
Но мне мне кажется, что принципиально стоимость должна быть сравнима со стоимость выпрямления.
Для оценки варианта можно оценить стоимость силовых транзисторов. Например, инвертор FMH23N50E 23N50E 23N50 500 В 23A, сварочный полевой транзистор, по цене 0,5 доллара за штуку:
Мощность, которую может преобразовывать такой транзистор (при наличии управляющей схемы) равна: (500 - 30) х 23 ≈ 10 кВт
Тогда таких транзисторов необходимо: 7,2 ГВт / 10кВт = 720 тысяч штук.
При цене $0,5 это дает всего $320 000
То есть, стоимость капитальных затрат на генерацию принципиально не отличается от стоимости выпрямления и много меньше, чем стоимость самой линии.
А вот к каким революционным изменениям может это привести, будет следующая заключительная статья о транспорте энергии.
☢ Алексей
__________________________
Подписывайтесь на канал, впереди много интересного
Ставьте 👍🏻 чтобы мои статьи были у вас в ленте
_________________________
Мои статьи на тему экономики ищите по тегу
#экономика_и_энергетика_беседка
