تيار مستمر عالي الجهد

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 17 صور
الموسوعة الحرة

خطوط نقل التيار المستمر عالي الجهد لمسافات طويلة تنقل الطاقة الكهرومائية من نهر نيلسون في كندا إلى محطة التحويل هذه حيث يتم تحويلها إلى تيار متردد لاستخدامها في شبكة جنوب مانيتوبا

يستخدم نظام التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) التيار المستمر ( DC ) والجهود العالية (التي تتراوح حاليًا بين 100 كيلو فولت و800 كيلو فولت) لنقل الطاقة الكهربائية . وهو يختلف عن أنظمة نقل التيار المتردد (AC) الأكثر شيوعًا . [ 1 ]  

تُستخدم خطوط نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) على نطاق واسع لنقل الطاقة لمسافات طويلة، نظرًا لأنها تتطلب عددًا أقل من الموصلات وتُقلل من فقد الطاقة مقارنةً بخطوط التيار المتردد المكافئة. كما تُتيح خطوط HVDC نقل الطاقة بين أنظمة نقل التيار المتردد غير المتزامنة . وبما أن تدفق الطاقة عبر وصلة HVDC يُمكن التحكم فيه بشكل مستقل عن زاوية الطور بين المصدر والحمل، فإنه يُمكنه تثبيت الشبكة ضد الاضطرابات الناتجة عن التغيرات السريعة في الطاقة. كما تُتيح خطوط HVDC نقل الطاقة بين أنظمة الشبكات التي تعمل بترددات مختلفة، مثل 50 و60  هرتز. وهذا يُحسّن استقرار كل شبكة وكفاءتها الاقتصادية، من خلال السماح بتبادل الطاقة بين الشبكات التي كانت غير متوافقة سابقًا.

تعتمد تقنية نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC ) الحديثة على تكنولوجيا طُوّرت على نطاق واسع في ثلاثينيات القرن العشرين في السويد ( ASEA ) وألمانيا . وشملت المنشآت التجارية المبكرة خطًا في الاتحاد السوفيتي عام 1951 بين موسكو وكاشيرا ، ونظامًا بقدرة 20 ميغاواط وجهد 100 كيلوفولت بين غوتلاند والبر الرئيسي للسويد عام 1954. [ 2 ] أما أطول خط نقل تيار مستمر عالي الجهد في العالم فهو خط تشوندونغ-جنوب آنهوي في الصين ، وهو خط فائق الجهد بجهد ±1100 كيلوفولت، ويبلغ طوله أكثر من 3000 كيلومتر (1900 ميل) . [ 3 ]     

أبراج خط الربط الكهربائي للتيار المستمر في المحيط الهادئ ، وهو أطول خط نقل كهربائي عالي الجهد للتيار المستمر في الولايات المتحدة.
وصلات التيار المستمر عالي الجهد في أوروبا
  الروابط الموجودة
  قيد الإنشاء
  مقترح
تنقل العديد من خطوط نقل التيار المستمر عالية الجهد هذه الطاقة من مصادر متجددة مثل الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح. للاطلاع على الأسماء، انظر أيضًا النسخة المشروحة.

نقل الجهد العالي

يُستخدم الجهد العالي لنقل الطاقة الكهربائية لتقليل فقد الطاقة الناتج عن مقاومة الأسلاك. فعند نقل كمية معينة من الطاقة ، يؤدي مضاعفة الجهد إلى توصيل نفس الطاقة بنصف التيار فقط.

قوة=(الجهد االكهربى)⋅(حاضِر)=(2⋅الجهد االكهربى)⋅(12⋅حاضِر){\displaystyle {\text{power}}=({\text{voltage}})\cdot ({\text{current}})=(2\cdot {\text{voltage}})\cdot ({\tfrac {1}{2}}\cdot {\text{current}})}

بما أن الطاقة المفقودة على شكل حرارة في الأسلاك تتناسب طرديًا مع مربع التيار(الطاقة المفقودة على شكل حرارة=حاضِر2⋅مقاومة⋅وقت)،{\textstyle ({\text{الطاقة المفقودة على شكل حرارة}}={\text{التيار}}^{2}\cdot {\text{المقاومة}}\cdot {\text{الزمن}}),}يؤدي استخدام نصف التيار عند ضعف الجهد إلى تقليل خسائر الخط بمعامل 4. [ أ ] في حين أنه يمكن أيضًا تقليل الطاقة المفقودة في النقل عن طريق تقليل المقاومة عن طريق زيادة حجم الموصل، إلا أن الموصلات الأكبر حجمًا تكون أثقل وأكثر تكلفة.

لا يمكن استخدام الجهد العالي بسهولة للإضاءة أو المحركات، لذا يجب خفض جهد النقل للأجهزة المستخدمة في النهاية. تُستخدم المحولات لتغيير مستويات الجهد في دوائر نقل التيار المتردد ، لكنها لا تستطيع تمرير التيار المستمر. تُسهّل المحولات تغيير جهد التيار المتردد، كما أن مولدات التيار المتردد أكثر كفاءة من تلك التي تستخدم التيار المستمر. أدت هذه المزايا إلى استبدال أنظمة نقل التيار المستمر ذات الجهد المنخفض بأنظمة التيار المتردد مع مطلع القرن العشرين. [ 4 ]

أصبح التحويل العملي للتيار بين التيار المتردد والتيار المستمر ممكناً مع تطوير أجهزة إلكترونيات الطاقة مثل صمامات قوس الزئبق ، وبدءاً من سبعينيات القرن الماضي، أجهزة أشباه الموصلات للطاقة بما في ذلك الثايرستورات ، والثايرستورات المتكاملة ذات البوابة المبدلة (IGCTs)، والثايرستورات التي يتم التحكم فيها بواسطة MOS (MCTs)، والترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBT). [ 5 ]

تاريخ

الأنظمة الكهروميكانيكية

مخطط تخطيطي لنظام نقل التيار المستمر عالي الجهد في ثوري
HVDC في عام 1971: قام صمام القوس الزئبقي هذا بقدرة 150  كيلو فولت بتحويل جهد التيار المتردد للطاقة الكهرومائية لنقله إلى المدن البعيدة من مولدات مانيتوبا هيدرو .
أبراج كابل البلطيق عالي الجهد لنقل التيار المستمر في السويد

أُجريت أول تجربة لنقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة باستخدام التيار المستمر عام 1882 في خط نقل الطاقة بين ميسباخ وميونيخ ، الذي يبلغ طوله 57 كيلومترًا ، ولكن  لم تُنقل سوى 1.5 كيلوواط. [ 6 ] طوّر المهندس السويسري رينيه ثوري [ 7 ] طريقةً مبكرةً لنقل الطاقة بالتيار المستمر عالي الجهد ، وطُبّق نظامه، المعروف بنظام ثوري، عمليًا بحلول عام 1889 في إيطاليا بواسطة شركة أكويدوتو دي فيراري-غالييرا. استخدم هذا النظام مجموعات مولدات كهربائية موصولة على التوالي لرفع الجهد. عُزلت كل مجموعة عن الأرض الكهربائية ، ودُوّرت بواسطة أعمدة معزولة من محرك رئيسي . شُغّل خط النقل بتيار ثابت ، بجهد يصل إلى 5000 فولت عبر كل آلة، وكانت بعض الآلات مزودة بمبدلين مزدوجين لخفض الجهد على كل مبدل. نقل هذا النظام 630  كيلوواط بجهد 14  كيلوفولت تيار مستمر لمسافة 120 كيلومترًا (75 ميلًا) . [ ٨ ] [ ٩ ] نقل نظام موتييه-ليون ٨٦٠٠ كيلوواط من الطاقة الكهرومائية لمسافة ٢٠٠ كيلومتر (١٢٠ ميلًا) ، بما في ذلك ١٠ كيلومترات (٦.٢ ميلًا) من الكابلات الأرضية . استخدم هذا النظام ثمانية مولدات موصولة على التوالي مع مبدلات مزدوجة لجهد إجمالي قدره ١٥٠ كيلوفولت بين القطبين الموجب والسالب، وعمل من حوالي عام ١٩٠٦ حتى عام ١٩٣٦. كان هناك خمسة عشر نظامًا من أنظمة ثوري قيد التشغيل بحلول عام ١٩١٣. [ ١٠ ] عملت أنظمة ثوري الأخرى التي تعمل بجهد يصل إلى ١٠٠ كيلوفولت تيار مستمر حتى ثلاثينيات القرن العشرين، لكن الآلات الدوارة تطلبت صيانة مكثفة وتسببت في فقد كبير للطاقة.      

تم اختبار العديد من الأجهزة الكهروميكانيكية الأخرى خلال النصف الأول من القرن العشرين، ولكن بنجاح تجاري محدود. [ 11 ] تمثلت إحدى التقنيات التي جُرِّبت لتحويل التيار المستمر من جهد نقل عالٍ إلى جهد استخدام منخفض في شحن بطاريات موصولة على التوالي ، ثم إعادة توصيلها على التوازي لتغذية أحمال التوزيع. [ 12 ] على الرغم من تجربة تركيبتين تجاريتين على الأقل في مطلع القرن العشرين، إلا أن هذه التقنية لم تكن مفيدة بشكل عام نظرًا لسعة البطاريات المحدودة، وصعوبة التبديل بين التوصيل على التوالي والتوازي، وانخفاض كفاءة الطاقة المتأصلة في دورة شحن/تفريغ البطارية. [ ب ]

صمامات قوس الزئبق

طُرح صمام قوس الزئبق المُتحكم به بالشبكة لأول مرة عام 1914، [ 13 ] وأصبح متاحًا خلال الفترة من 1920 إلى 1940 لوظائف التقويم والعكس المرتبطة بنقل التيار المستمر. ابتداءً من عام 1932، اختبرت شركة جنرال إلكتريك صمامات بخار الزئبق وخط نقل تيار مستمر بجهد 12 كيلوفولت، والذي استُخدم أيضًا لتحويل توليد 40 هرتز لتلبية أحمال 60 هرتز، في ميكانيكفيل، نيويورك . في عام 1941، صُمم كابل مدفون بطول 115 كيلومترًا (71 ميلًا) بقدرة 60 ميغاواط، وجهد ±200 كيلوفولت ، يُعرف باسم مشروع إلبه ، لمدينة برلين باستخدام صمامات قوس الزئبق، ولكن نظرًا لانهيار الحكومة الألمانية عام 1945 ، لم يُستكمل المشروع. [ 14 ] كان المبرر المعلن للمشروع هو أنه خلال الحرب، سيكون الكابل المدفون أقل وضوحًا كهدف للقصف. نُقلت المعدات إلى الاتحاد السوفيتي ووُضعت في الخدمة هناك كنظام موسكو-كاشيرا لنقل التيار المستمر عالي الجهد. [ 15 ] شكّل نظام موسكو-كاشيرا، بالإضافة إلى الربط الذي أنجزه فريق أونو لام في شركة ASEA عام 1954 بين البر الرئيسي للسويد وجزيرة غوتلاند ، بداية العصر الحديث لنقل التيار المستمر عالي الجهد. [ 6 ]       

كانت صمامات القوس الزئبقي شائعة في الأنظمة المصممة حتى عام 1972، وكان آخر نظام نقل تيار مستمر عالي الجهد يعمل بقوس زئبقي ( نظام نيلسون ريفر ثنائي القطب 1 في مانيتوبا ، كندا) قد دخل الخدمة على مراحل بين عامي 1972 و1977. [ 16 ] ومنذ ذلك الحين، تم إيقاف تشغيل جميع أنظمة القوس الزئبقي أو تحويلها لاستخدام أجهزة الحالة الصلبة. وكان آخر نظام نقل تيار مستمر عالي الجهد يستخدم صمامات القوس الزئبقي هو وصلة نقل التيار المستمر بين جزيرتي نيوزيلندا الشمالية والجنوبية، والتي استخدمتها في أحد قطبيها. تم إيقاف تشغيل صمامات القوس الزئبقي في 1 أغسطس 2012، قبل تشغيل محولات الثايرستور البديلة.

صمامات الثايرستور

بدأ تطوير صمامات الثايرستور لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد في أواخر الستينيات. وكان أول نظام كامل لنقل التيار المستمر عالي الجهد يعتمد على الثايرستور هو نظام إيل ريفر في كندا، والذي بنته شركة جنرال إلكتريك ودخل الخدمة في عام 1972. [ 17 ]

منذ عام 1977، تستخدم أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) الجديدة أجهزة الحالة الصلبة ، وفي معظم الحالات الثايرستورات . ومثل صمامات قوس الزئبق، تتطلب الثايرستورات توصيلها بدائرة تيار متردد خارجية في تطبيقات HVDC لتشغيلها وإيقافها. يُعرف نظام HVDC الذي يستخدم الثايرستورات أيضًا باسم نظام HVDC ذي محول التبديل الخطي (LCC).

في 15 مارس 1979، تم تشغيل خط نقل تيار مستمر قائم على الثايرستور بقدرة 1920 ميغاواط  بين كابورا باسا وجوهانسبرغ ( 1410 كم؛ 880 ميل ). وقد بُنيت معدات التحويل عام 1974 من قِبل شركة Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AG (AEG) ، وكانت شركتا براون، بوفيري وشركاه (BBC) وسيمنز شريكتين في المشروع. وقد تسببت الحرب الأهلية في موزمبيق في انقطاع الخدمة لعدة سنوات . [ 18 ] وكان جهد النقل البالغ ±533 كيلوفولت الأعلى في العالم آنذاك. [ 6 ]   

محولات ذات تبديل مكثف

تُعاني محولات التبديل الخطي من بعض القيود في استخدامها لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد. ويعود ذلك إلى حاجتها لفترة من الجهد العكسي لإتمام عملية الإيقاف. ومن بين المحاولات لمعالجة هذه القيود، محول التبديل المكثفي (CCC). يحتوي هذا المحول على مكثفات متصلة على التوالي بوصلات خط التيار المتردد. إلا أن استخدام محول التبديل المكثفي ظل محدودًا نظرًا لظهور محولات مصدر الجهد (VSCs) التي تعالج مشاكل الإيقاف بشكل مباشر.

محولات مصدر الجهد

استُخدمت محولات مصدر الجهد (VSCs) على نطاق واسع في محركات القيادة منذ ثمانينيات القرن الماضي، وبدأت بالظهور في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) عام 1997 مع مشروع هيلسيون-غرانغسبيرغ التجريبي في السويد. وبحلول نهاية عام 2011، استحوذت هذه التقنية على نسبة كبيرة من سوق أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد.

أدى تطوير ترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs) عالية القدرة، وثايرستورات إيقاف البوابة (GTOs)، وثايرستورات البوابة المتكاملة (IGCTs)، إلى جعل أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) أكثر اقتصادية وموثوقية. ويعود ذلك إلى أن ترانزستورات IGBTs الحديثة تتضمن آلية حماية من قصر الدائرة، حيث يتم توصيلها ميكانيكيًا في حال تعطلها. ولذلك، تُصمم محطات تحويل VSC HVDC الحديثة بأنظمة احتياطية كافية لضمان التشغيل طوال عمرها الافتراضي. تُطلق شركة هيتاشي إنرجي (التي كانت تُعرف سابقًا باسم هيتاشي إيه بي بي باور جريدز، ثم إيه بي بي ) على هذا المفهوم اسم HVDC Light ، [ 19 ] بينما تُطلق سيمنز على مفهوم مشابه اسم HVDC PLUS ( نظام ربط الطاقة العالمي )، وبالمثل، تُطلق جنرال إلكتريك فيرنوفا ( التي أصبحت لاحقًا جزءًا من جنرال إلكتريك ) على منتجها القائم على هذه التقنية اسم HVDC MaxSine. إضافةً إلى ذلك، تُطلق توشيبا على منتجها اسم تقنية HVDC-VSC MMC *1 [ 20 ] ، بينما تُطلق ميتسوبيشي إلكتريك على منتجها اسم HVDC Diamond [ 21 ] . وقد وسّعت الشركتان نطاق استخدام تقنية HVDC ليشمل وحدات صغيرة تصل إلى بضع عشرات من الميغاواط وخطوط نقل هوائية قصيرة لا تتجاوز بضعة عشرات من الكيلومترات. توجد عدة أنواع مختلفة من تقنية VSC: تستخدم معظم المنشآت التي بُنيت حتى عام 2012 تعديل عرض النبضة في دائرة تُعتبر بمثابة محرك فائق الجهد العالي. أما المنشآت الأحدث، بما في ذلك HVDC PLUS وHVDC MaxSine، فتعتمد على أنواع مختلفة من محول يُسمى محول متعدد المستويات معياري (MMC).

تتميز محولات الطاقة متعددة المستويات بميزة تقليل أو إزالة معدات ترشيح التوافقيات تمامًا. وللمقارنة، تغطي مرشحات التوافقيات للتيار المتردد في محطات محولات الطاقة التقليدية ذات التبديل الخطي ما يقارب نصف مساحة المحطة.

مع مرور الوقت، من المحتمل أن تحل أنظمة محولات مصدر الجهد محل جميع الأنظمة البسيطة القائمة على الثايرستور المثبتة، بما في ذلك تطبيقات نقل الطاقة بالتيار المستمر ذات أعلى قدرة. [ 5 ]

مقارنة مع مكيف الهواء

المزايا

تتميز أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد لمسافات طويلة، والتي تعمل بنظام نقطة إلى نقطة، بانخفاض تكلفة الاستثمار الإجمالية وخسائر الطاقة مقارنةً بأنظمة نقل التيار المتردد المكافئة. ورغم ارتفاع تكلفة معدات تحويل التيار المستمر عالي الجهد في المحطات الطرفية، إلا أن التكاليف الإجمالية لخطوط نقل التيار المستمر لمسافات طويلة أقل من تكاليف خطوط التيار المتردد لنفس المسافة. كما يتطلب نظام التيار المستمر عالي الجهد كمية أقل من الموصلات لكل وحدة مسافة مقارنةً بخطوط التيار المتردد، لعدم الحاجة إلى دعم ثلاثة أطوار ، ولعدم وجود تأثير التغلغل السطحي . وتستخدم أنظمة التيار المتردد جهد ذروة أعلى لنفس القدرة، مما يزيد من تكاليف العوازل.

اعتمادًا على مستوى الجهد وتفاصيل الإنشاء، تُقدّر خسائر نقل التيار المستمر عالي الجهد بنسبة 3.5% لكل 1000 كيلومتر (620 ميلًا) ، أي أقل بنحو 50% من خطوط التيار المتردد (6.7%) عند نفس الجهد. [ 22 ] ويعود ذلك إلى أن التيار المستمر ينقل القدرة الفعالة فقط، وبالتالي يُسبب خسائر أقل من التيار المتردد الذي ينقل القدرة الفعالة وغير الفعالة . بعبارة أخرى، يؤدي نقل الطاقة الكهربائية المترددة لمسافات طويلة حتمًا إلى فرق في الطور بين الجهد والتيار. وبسبب هذا الفرق في الطور، تنخفض القدرة الفعالة (التيار × الجهد)، حيث يرمز × إلى حاصل الضرب الاتجاهي . وبما أن قدرة التيار المستمر ليس لها طور، فلا يمكن أن يحدث فرق في الطور في حالة التيار المستمر.    

بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) مفيدًا بشكل خاص للكابلات البحرية . ففي حالة الكابلات البحرية التي تعمل بالتيار المتردد، يتسبب الحث والسعة مع مياه البحر المحيطة في خسائر أكبر من المعتاد، وهو ما لا يحدث في نظام HVDC، ولذلك يمكن أن تكون كابلات HVDC البحرية أطول بكثير. [ 23 ]

قد يُختار نقل الطاقة عبر التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) لمزايا تقنية أخرى. إذ يُمكنه نقل الطاقة بين شبكات التيار المتردد المنفصلة. كما يُمكن التحكم تلقائيًا في تدفق الطاقة عبر HVDC بين أنظمة التيار المتردد المنفصلة لدعم أيٍّ من الشبكتين أثناء الظروف العابرة، دون خطر انهيار نظام الطاقة الرئيسي في إحدى الشبكتين مما قد يؤدي إلى انهيار الشبكة الأخرى. وتُعدّ ميزة التحكم هذه مفيدة أيضًا عند الحاجة إلى التحكم في تجارة الطاقة.

تشمل التطبيقات المحددة التي توفر فيها تقنية نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) فوائد ما يلي:

  • مخططات نقل الكابلات تحت سطح البحر (على سبيل المثال، كابل نورث سي لينك بطول 720 كم (450 ميل) ، وكابل نورنيد بطول 580 كم (360 ميل) بين النرويج وهولندا ، [ 24 ] وكابل سابي الإيطالي بطول 420 كم (260 ميل) بين سردينيا والبر الرئيسي، [ 25 ] وكابل باسلينك بطول 290 كم (180 ميل) بين البر الرئيسي الأسترالي وتسمانيا ، وكابل البلطيق بطول 250 كم (160 ميل) بين السويد وألمانيا [ 26 ] ) .          
  • نقل الطاقة بكميات كبيرة لمسافات طويلة من نقطة إلى نقطة دون وصلات وسيطة، وعادة ما يكون ذلك لربط محطة توليد طاقة بعيدة بالشبكة الرئيسية (مثل نظام نقل التيار المستمر لنهر نيلسون في كندا ).
  • زيادة سعة خط نقل موجود في الحالات التي يكون فيها تركيب أسلاك إضافية صعباً أو مكلفاً.
  • نقل الطاقة وتحقيق الاستقرار بين شبكات التيار المتردد غير المتزامنة، مع كون المثال المتطرف هو القدرة على نقل الطاقة بين الدول التي تستخدم التيار المتردد بترددات مختلفة.
  • تثبيت شبكة طاقة تعمل بالتيار المتردد بشكل أساسي، دون زيادة تيار قصر الدائرة المحتمل .
  • دمج مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح، في شبكة النقل الرئيسية. وقد تم اقتراح خطوط نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) الهوائية لمشاريع دمج طاقة الرياح البرية، وكابلات التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) للمشاريع البحرية، في أمريكا الشمالية وأوروبا لأسباب فنية واقتصادية. وتُعد شبكات التيار المستمر المزودة بمحولات جهد متعددة (VSCs) أحد الحلول التقنية لتجميع طاقة الرياح البحرية ونقلها إلى مراكز الأحمال الواقعة على اليابسة. [ 27 ]

أنظمة الكابلات

تتميز كابلات الجهد العالي الطويلة، سواءً كانت تحت سطح البحر أو تحت الأرض، بسعة كهربائية عالية مقارنةً بخطوط النقل الهوائية، وذلك لأن الموصلات الحية داخل الكابل محاطة بطبقة عازلة رقيقة نسبيًا ( المادة العازلة ) وغلاف معدني. ويشبه شكلها شكل مكثف محوري طويل . تزداد السعة الكلية مع طول الكابل، وتكون هذه السعة في دائرة موازية للحمل. عند استخدام التيار المتردد لنقل الطاقة عبر الكابل، يجب أن يمر تيار إضافي في الكابل لشحن هذه السعة. بمعنى آخر، تتسبب هذه السعة في إزاحة طورية بين الجهد والتيار، وبالتالي انخفاض في القدرة المنقولة، وهي حاصل ضرب متجهي للجهد والتيار. كما تحدث خسائر إضافية في الطاقة نتيجةً لفقدان الطاقة في المادة العازلة للكابل. بالنسبة لكابل تيار متردد طويل بما فيه الكفاية، ستكون هناك حاجة إلى كامل قدرة الموصل على حمل التيار لتوفير تيار الشحن فقط. تحد هذه المشكلة المتعلقة بسعة الكابل من طول كابلات الطاقة ذات التيار المتردد وقدرتها على نقل الطاقة. [ 28 ]

مع ذلك، عند استخدام التيار المستمر، لا تُشحن سعة الكابل إلا عند تشغيله لأول مرة أو عند تغير مستوى الجهد؛ فلا حاجة إلى تيار إضافي. وتقتصر قدرة كابلات التيار المستمر على ارتفاع درجة حرارتها وقانون أوم . ورغم مرور بعض تيار التسريب عبر العازل الكهربائي ، فإن هذا التأثير موجود أيضًا في أنظمة التيار المتردد، وهو ضئيل مقارنةً بالتيار المقنن للكابل.

أنظمة الخطوط الهوائية

تستخدم خطوط نقل الطاقة الكهربائية ثلاثية الأطوار ذات الجهد العالي التيار المتردد لتوزيع الطاقة عبر مسافات طويلة بين محطات توليد الكهرباء والمستهلكين. تقع الخطوط الظاهرة في الصورة في شرق ولاية يوتا .

ينطبق تأثير السعة الكهربائية للكابلات الطويلة تحت الأرض أو تحت سطح البحر في تطبيقات نقل التيار المتردد على خطوط نقل التيار المتردد الهوائية أيضًا، وإن كان بدرجة أقل بكثير. مع ذلك، بالنسبة لخط نقل تيار متردد هوائي طويل، قد يكون التيار المتدفق لشحن سعة الخط كبيرًا، مما يقلل من قدرة الخط على نقل تيار مفيد إلى الحمل في الطرف البعيد. ومن العوامل الأخرى التي تقلل من قدرة خطوط التيار المتردد على نقل التيار المفيد ظاهرة التأثير السطحي ، التي تُسبب توزيعًا غير منتظم للتيار على مساحة المقطع العرضي للموصل. لا تعاني موصلات خطوط النقل التي تعمل بالتيار المستمر من أي من هذين القيدين. لذلك، ولنفس خسائر الموصل (أو تأثير التسخين)، يمكن لموصل معين أن ينقل طاقة أكبر إلى الحمل عند تشغيله بالتيار المستمر عالي الجهد مقارنةً بالتيار المتردد. [ 29 ]

أخيرًا، اعتمادًا على الظروف البيئية وأداء عزل خطوط النقل الهوائية العاملة بنظام التيار المستمر عالي الجهد (HVDC)، قد يكون من الممكن لخط نقل معين أن يعمل بجهد HVDC ثابت يُقارب جهد الذروة للتيار المتردد الذي صُمم وعُزل من أجله. تُحدد القدرة المُوَصَّلة في نظام التيار المتردد بالقيمة الفعّالة (RMS) لجهد التيار المتردد، ولكن RMS لا يُمثل سوى 71% تقريبًا من جهد الذروة. لذلك، إذا كان بإمكان خط HVDC العمل باستمرار بجهد HVDC يُساوي جهد الذروة لخط التيار المتردد المُكافئ، فعند تيار مُحدد (حيث يكون تيار HVDC مساويًا لتيار RMS في خط التيار المتردد)، تكون قدرة نقل الطاقة عند التشغيل بنظام HVDC أعلى بنسبة 40% تقريبًا من القدرة عند التشغيل بنظام التيار المتردد.

الاتصالات غير المتزامنة

قاعة الصمامات في محطة محول هينداي، وهي جزء من نظام نقل التيار المستمر لنهر نيلسون في كندا

بما أن تقنية نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) تسمح بنقل الطاقة بين أنظمة توزيع التيار المتردد غير المتزامنة، فإنها تُسهم في تعزيز استقرار النظام، وذلك بمنع انتشار الأعطال المتتالية من جزء إلى آخر في شبكة نقل الطاقة الأوسع. فالتغيرات في الأحمال التي قد تؤدي إلى عدم تزامن أجزاء من شبكة التيار المتردد وانفصالها، لا تؤثر بالمثل على وصلة التيار المستمر، بل إن تدفق الطاقة عبرها يُسهم في استقرار شبكة التيار المتردد. ويمكن التحكم مباشرةً في مقدار واتجاه تدفق الطاقة عبر وصلة التيار المستمر وتغييرهما حسب الحاجة لدعم شبكات التيار المتردد عند طرفي الوصلة. [ 30 ]

العيوب

تكمن عيوب نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد في التحويل، والتبديل، والتحكم، والتوافر، والصيانة.

تُعدّ أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) أقل موثوقية وأقل توافرًا من أنظمة التيار المتردد (AC)، ويعود ذلك أساسًا إلى معدات التحويل الإضافية. تتمتع الأنظمة أحادية القطب بتوافر يصل إلى 98.5% تقريبًا، مع كون حوالي ثلث وقت التوقف غير مُجدول بسبب الأعطال. توفر الأنظمة ثنائية القطب المقاومة للأعطال توافرًا عاليًا لـ 50% من سعة الربط، لكن توافر السعة الكاملة يتراوح بين 97% و98%. [ 31 ]

تُعدّ محطات التحويل المطلوبة مكلفة وذات قدرة محدودة على تحمل الأحمال الزائدة. عند مسافات نقل أقصر، قد تكون الخسائر في محطات التحويل أكبر منها في خط نقل التيار المتردد لنفس المسافة. [ 32 ] وقد لا تُعوّض تكلفة المحولات بانخفاض تكلفة إنشاء الخطوط وفقدان الطاقة في خطوط النقل.

يتطلب تشغيل نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد الاحتفاظ بالعديد من قطع الغيار، وغالبًا ما تكون مخصصة لنظام واحد فقط، لأن أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد أقل توحيدًا من أنظمة التيار المتردد وتتغير التكنولوجيا بسرعة أكبر.

على عكس أنظمة التيار المتردد، يُعدّ تصميم أنظمة متعددة الأطراف أمرًا معقدًا (خاصةً مع محولات التبديل الخطي)، وكذلك توسيع المخططات الحالية لتشمل هذه الأنظمة. يتطلب التحكم في تدفق الطاقة في نظام تيار مستمر متعدد الأطراف اتصالًا جيدًا بين جميع الأطراف؛ إذ يجب تنظيم تدفق الطاقة بشكل فعّال بواسطة نظام التحكم في المحول بدلًا من الاعتماد على خصائص المعاوقة وزاوية الطور المتأصلة في خط نقل التيار المتردد. [ 33 ] ولذلك، تُعدّ الأنظمة متعددة الأطراف نادرة. اعتبارًا من عام 2012اثنان فقط قيد الخدمة: خط نقل الطاقة بين كيبيك ونيو إنجلاند بين راديسون ونيكوليت وساندي بوند [ 34 ] وخط سردينيا - البر الرئيسي لإيطاليا الذي تم تعديله في عام 1989 لتزويد جزيرة كورسيكا بالطاقة أيضًا . [ 35 ]

قاطع دائرة التيار المستمر عالي الجهد

تُعدّ قواطع دوائر التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) صعبة التصنيع بسبب ظاهرة التقوس الكهربائي : ففي حالة التيار المتردد، ينعكس الجهد الكهربائي، ويعبر عند هذه النقطة الصفر عشرات المرات في الثانية. وينطفئ قوس التيار المتردد تلقائيًا عند إحدى نقاط عبور الصفر هذه، لأنه لا يمكن أن يتشكل قوس كهربائي في منطقة لا يوجد بها فرق جهد. أما التيار المستمر، فلا يعبر الصفر أبدًا ولا ينطفئ تلقائيًا، لذا فإن مسافة القوس الكهربائي ومدته أكبر بكثير في حالة التيار المستمر مقارنةً بالتيار المتردد ذي الجهد نفسه. وهذا يعني ضرورة تضمين آلية في قاطع الدائرة لإجبار التيار على التوقف وإخماد القوس الكهربائي، وإلا فإن التقوس الكهربائي وتآكل نقاط التلامس سيكونان كبيرين جدًا بحيث لا يسمحان بالتبديل الموثوق.

في نوفمبر 2012، أعلنت شركة ABB عن أول قاطع دائرة فائق السرعة لشبكات نقل التيار المستمر عالي الجهد. [ 36 ] [ 37 ] تُعد قواطع الدائرة الميكانيكية بطيئة للغاية للاستخدام في شبكات نقل التيار المستمر عالي الجهد، على الرغم من استخدامها لسنوات في تطبيقات أخرى. في المقابل، تتميز قواطع أشباه الموصلات بسرعة كافية، ولكنها ذات مقاومة عالية أثناء التوصيل، مما يؤدي إلى هدر الطاقة وتوليد الحرارة في التشغيل العادي. يجمع قاطع ABB بين قواطع أشباه الموصلات والقواطع الميكانيكية لإنتاج قاطع هجين يتميز بسرعة قطع عالية ومقاومة منخفضة في التشغيل العادي.

التكاليف

بينما تختلف تكاليف إنشاء خطوط نقل الطاقة عالية الجهد بالتيار المستمر اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على تفاصيل المشروع، فقد قدم بعض الممارسين بعض المعلومات:

أُعلن في أبريل 2010 عن خط نقل طاقة بقدرة 2000  ميغاواط وطول 64 كيلومتراً (40 ميلاً) بين إسبانيا وفرنسا، وقُدّرت تكلفته بـ 700 مليون يورو. ويشمل هذا المبلغ تكلفة نفق عبر جبال البرانس. [ 38 ]   

عملية التحويل

محول

في قلب محطة تحويل التيار المستمر عالي الجهد ، يُطلق على الجهاز المسؤول عن تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر اسم المحول . تتميز جميع محولات التيار المستمر عالي الجهد تقريبًا بقدرتها على التحويل من التيار المتردد إلى التيار المستمر ( التقويم ) ومن التيار المستمر إلى التيار المتردد ( العكس )، على الرغم من أن العديد من أنظمة التيار المستمر عالي الجهد مُحسَّنة لتدفق الطاقة في اتجاه واحد فقط. وبغض النظر عن تصميم المحول نفسه، تُسمى المحطة التي تعمل (في وقت معين) بتدفق الطاقة من التيار المتردد إلى التيار المستمر بالمقوم، بينما تُسمى المحطة التي تعمل بتدفق الطاقة من التيار المستمر إلى التيار المتردد بالعاكس .

استخدمت أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) المبكرة التحويل الكهروميكانيكي ( نظام ثوري )، لكن جميع أنظمة HVDC التي بُنيت منذ أربعينيات القرن العشرين تستخدم محولات إلكترونية. وتنقسم المحولات الإلكترونية لأنظمة HVDC إلى فئتين رئيسيتين:

  • محولات تبديل الخط
  • محولات مصدر الجهد

محولات تبديل الخط

تعتمد معظم أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد العاملة اليوم على محولات تبديل الخط (LCCs).

يستخدم تصميم LCC الأساسي مقومًا جسريًا ثلاثي الأطوار يُعرف باسم جسر النبضات الست ، ويحتوي على ستة مفاتيح إلكترونية، يربط كل منها طورًا واحدًا من الأطوار الثلاثة بأحد خطي التيار المستمر. يُشار عادةً إلى عنصر التبديل الكامل باسم صمام ، بغض النظر عن تصميمه. ومع ذلك، نظرًا لتغير الطور كل 60 درجة فقط، ينتج تشوه توافقي كبير عند كل من طرفي التيار المستمر والتيار المتردد عند استخدام هذا الترتيب.

مقوم جسري ذو اثنتي عشرة نبضة

يستخدم أحد التحسينات على هذا الترتيب 12 صمامًا في جسر ذي 12 نبضة . يُقسّم التيار المتردد إلى مصدرين منفصلين ثلاثيي الأطوار قبل التحويل. تُهيأ إحدى مجموعتي المصادر بملف ثانوي على شكل نجمة (واي)، والأخرى بملف ثانوي على شكل دلتا، مما يُنشئ فرق طور قدره 30 درجة بين مجموعتي الأطوار الثلاثة. مع وجود 12 صمامًا تربط كل مجموعة من مجموعتي الأطوار الثلاثة بخطي التيار المستمر، يحدث تغيير في الطور كل 30 درجة، مما يقلل التوافقيات بشكل ملحوظ. لهذا السبب، أصبح نظام الـ 12 نبضة معيارًا في معظم أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد ذات المحولات الخطية التي بُنيت منذ سبعينيات القرن الماضي.

في محولات التيار المستمر ذات التبديل الخطي، لا يملك المحول سوى درجة حرية واحدة ، وهي زاوية القدح ، التي تمثل التأخير الزمني بين وصول الجهد عبر الصمام إلى قيمة موجبة (عندها يبدأ الصمام بالتوصيل إذا كان مصنوعًا من ثنائيات) وتشغيل الثايرستورات. يصبح جهد خرج التيار المستمر للمحول أقل إيجابية تدريجيًا مع زيادة زاوية القدح: فزوايا القدح التي تصل إلى 90 درجة تُقابل عملية التقويم وتنتج عنها جهود تيار مستمر موجبة، بينما زوايا القدح التي تزيد عن 90 درجة تُقابل عملية الانعكاس وتنتج عنها جهود تيار مستمر سالبة. الحد العملي الأعلى لزاوية القدح هو حوالي 150-160 درجة، لأنه فوق هذه القيمة، لن يكون للصمام وقت إيقاف كافٍ. 

استخدمت أنظمة نقل التيار المستمر ذات الجهد المنخفض المبكرة صمامات قوس الزئبق ، التي تميزت بمتانتها ولكنها تطلبت صيانة مكثفة. ولهذا السبب، تم بناء العديد من أنظمة نقل التيار المستمر ذات الجهد العالي التي تعمل بقوس الزئبق مع مفاتيح تحويل جانبية عبر كل جسر من جسور النبضات الست، بحيث يمكن تشغيل نظام نقل التيار المستمر ذي الجهد العالي في وضع النبضات الست لفترات صيانة قصيرة. تم إيقاف تشغيل آخر نظام لقوس الزئبق، في وصلة نقل التيار المستمر ذات الجهد العالي بين الجزر ، في 1 أغسطس 2012. [ 39 ]

استُخدم صمام الثايرستور لأول مرة في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) عام 1972. الثايرستور عبارة عن جهاز شبه موصل ذو حالة صلبة ، يشبه الصمام الثنائي ، ولكنه مزود بطرف تحكم إضافي يُستخدم لتشغيل الجهاز في لحظة معينة خلال دورة التيار المتردد. ولأن الفولتية في أنظمة HVDC، والتي تصل إلى 800 كيلوفولت في بعض الحالات، تتجاوز بكثير فولتية انهيار الثايرستورات المستخدمة، تُصنع صمامات الثايرستور في أنظمة HVDC باستخدام أعداد كبيرة من الثايرستورات الموصولة على التوالي. يلزم توصيل مكونات سلبية إضافية، مثل مكثفات التدريج والمقاومات ، بالتوازي مع كل ثايرستور لضمان توزيع الجهد عبر الصمام بالتساوي بين الثايرستورات. يُعرف الثايرستور مع دوائر التدريج الخاصة به والمعدات المساعدة الأخرى باسم " مستوى الثايرستور" . 

مجموعات صمامات الثايرستور للقطب الثاني من خط نقل التيار المستمر عالي الجهد بين جزيرتي نيوزيلندا الشمالية والجنوبية . الرجل في الأسفل يوضح حجم الصمامات.

تحتوي كل صمامات الثايرستور عادةً على عشرات أو مئات من مستويات الثايرستور، يعمل كل منها بجهد عالٍ مختلف بالنسبة للأرض. لذا، لا يمكن إرسال معلومات تشغيل الثايرستورات ببساطة عبر وصلة سلكية ، بل يجب عزلها. يمكن أن تكون طريقة العزل مغناطيسية، ولكنها عادةً ما تكون بصرية. تُستخدم طريقتان بصريتان: التشغيل البصري غير المباشر والتشغيل البصري المباشر. في طريقة التشغيل البصري غير المباشر، تُرسل إلكترونيات التحكم ذات الجهد المنخفض نبضات ضوئية عبر الألياف الضوئية إلى إلكترونيات التحكم ذات الجهد العالي ، والتي تستمد طاقتها من الجهد عبر كل ثايرستور. أما طريقة التشغيل البصري المباشر البديلة، فتستغني عن معظم إلكترونيات الجهد العالي، وتستخدم بدلاً من ذلك نبضات ضوئية من إلكترونيات التحكم لتشغيل الثايرستورات المُشغَّلة ضوئيًا (LTTs). 

في محول التيار المستمر ذي التبديل الخطي، لا يمكن للتيار المستمر (عادةً) تغيير اتجاهه؛ إذ يمر عبر محاثة كبيرة ويمكن اعتباره ثابتًا تقريبًا. أما في جانب التيار المتردد، فيعمل المحول تقريبًا كمصدر تيار، حيث يحقن تيارات بتردد الشبكة وتيارات توافقية في شبكة التيار المتردد. ولهذا السبب، يُعتبر محول التيار المستمر ذو التبديل الخطي لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد بمثابة عاكس مصدر تيار .

محولات مصدر الجهد

بما أن الثايرستورات لا يمكن تشغيلها (وليس إيقافها) إلا عن طريق التحكم، فإن نظام التحكم لا يملك سوى درجة حرية واحدة، وهي وقت تشغيل الثايرستور. وهذا يُعدّ قيدًا مهمًا في بعض الحالات.

في بعض أنواع أشباه الموصلات الأخرى، مثل الترانزستور ثنائي القطب ذي البوابة المعزولة (IGBT)، يمكن التحكم في كلٍ من التشغيل والإيقاف، مما يوفر درجة حرية ثانية. ونتيجةً لذلك، يمكن استخدامها في تصنيع محولات ذاتية التبديل . في هذه المحولات، تكون قطبية التيار المستمر ثابتة عادةً، ويمكن اعتبار جهد التيار المستمر ثابتًا نظرًا لتنعيمه بواسطة مكثف كبير . لهذا السبب، يُشار عادةً إلى محول التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) الذي يستخدم ترانزستورات IGBT باسم محول مصدر الجهد . توفر إمكانية التحكم الإضافية العديد من المزايا، ولا سيما القدرة على تشغيل وإيقاف ترانزستورات IGBT عدة مرات في الدورة الواحدة لتحسين أداء التوافقيات. وبفضل خاصية التبديل الذاتي، لم يعد المحول يعتمد على الآلات المتزامنة في نظام التيار المتردد لتشغيله. وبالتالي، يمكن لمحول مصدر الجهد تغذية شبكة تيار متردد تتكون فقط من أحمال سلبية بالطاقة، وهو أمر مستحيل مع محولات التيار المستمر عالية الجهد ذات سعة المكثف المنخفضة (LCC HVDC).

تستخدم أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد القائمة على محولات مصدر الجهد عادةً وصلة النبضات الست لأن المحول ينتج تشويهاً توافقياً أقل بكثير من محول LCC المماثل، وبالتالي فإن وصلة النبضات الاثنتي عشرة غير ضرورية.

معظم أنظمة نقل الطاقة عالية الجهد بالتيار المستمر (HVDC) التي تم بناؤها حتى عام 2012 كانت تعتمد على محول ثنائي المستوى ، والذي يمكن اعتباره جسرًا سداسي النبضات، حيث استُبدلت الثايرستورات بترانزستورات ثنائية القطب معزولة البوابة (IGBTs) مزودة بثنائيات متوازية عكسية، واستُبدلت مفاعلات تنعيم التيار المستمر بمكثفات تنعيم التيار المستمر. وتستمد هذه المحولات اسمها من مستويي الجهد المنفصلين عند مخرج التيار المتردد لكل طور، واللذين يتوافقان مع الجهد الكهربائي لطرفي التيار المستمر الموجب والسالب. ويُستخدم تعديل عرض النبضة (PWM) عادةً لتحسين التشوه التوافقي للمحول.

تم بناء بعض أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) باستخدام محولات ثلاثية المستويات ، ولكن اليوم، تُبنى معظم أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد الجديدة (VSC HVDC) باستخدام نوع من المحولات متعددة المستويات ، وأكثرها شيوعًا هو المحول متعدد المستويات المعياري (MMC)، حيث يتكون كل صمام من عدد من الوحدات الفرعية المستقلة للمحول، تحتوي كل منها على مكثف تخزين خاص بها. تقوم ترانزستورات IGBT في كل وحدة فرعية إما بتجاوز المكثف أو توصيله بالدائرة، مما يسمح للصمام بتوليد جهد متدرج بمستويات منخفضة جدًا من التشوه التوافقي.

محولات الطاقة

محول أحادي الطور بثلاثة ملفات. تظهر على اليسار جلبات ملفات الصمامات الطويلة، التي تبرز من خلال جدار قاعة الصمامات . تبرز جلبة ملف الخط عموديًا لأعلى في منتصف اليمين.

في جانب التيار المتردد لكل محول، تقوم المحولات - غالبًا ما تكون مجموعة من ثلاثة محولات أحادية الطور - بعزل المحطة عن مصدر التيار المتردد لتوفير أرضي محلي ولتحقيق جهد التيار المستمر الصحيح.

تُعدّ محولات التحويل لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) ذات التيار المستمر منخفض الجهد (LCC) متخصصة للغاية نظرًا لمستويات التيارات التوافقية العالية التي تمر عبرها، ولأن عزل الملف الثانوي يتعرض لجهد مستمر دائم، مما يؤثر على تصميم الهيكل العازل داخل الخزان. [ د ] في أنظمة LCC، يجب أن توفر المحولات أيضًا إزاحة الطور البالغة 30 درجة اللازمة لإلغاء التوافقيات.

عادةً ما تكون محولات التحويل لأنظمة VSC HVDC أبسط وأكثر تقليدية في التصميم من تلك الخاصة بأنظمة LCC HVDC.

القدرة التفاعلية

من أبرز عيوب أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد التي تستخدم محولات التبديل الخطي، هو استهلاك هذه المحولات للطاقة التفاعلية . يتأخر التيار المتردد المتدفق إلى المحول من نظام التيار المتردد عن جهد التيار المتردد، بحيث يمتص المحول الطاقة التفاعلية بغض النظر عن اتجاه تدفق الطاقة الفعالة، متصرفًا بذلك كما لو كان مفاعلًا متوازيًا . تبلغ الطاقة التفاعلية الممتصة 0.5 ميغا فار/ميغاواط على الأقل في الظروف المثالية، وقد تتجاوز هذه القيمة عند تشغيل المحول بزاوية إطلاق أو إطفاء أعلى من المعتاد، أو عند انخفاض جهد التيار المستمر.

على الرغم من أن بعض القدرة التفاعلية في محطات تحويل التيار المستمر عالي الجهد المتصلة مباشرة بمحطات الطاقة قد تُوفرها المولدات نفسها، إلا أنه في معظم الحالات، يجب توفير القدرة التفاعلية المستهلكة من قِبل المحول بواسطة مجموعات من المكثفات المتوازية المتصلة بأطراف التيار المتردد للمحول. عادةً ما تُوصل المكثفات المتوازية مباشرةً بجهد الشبكة، ولكن في بعض الحالات قد تُوصل بجهد أقل عبر ملف ثانوي على محول التيار المستمر. ولأن القدرة التفاعلية المستهلكة تعتمد على القدرة الفعالة المنقولة، فعادةً ما يلزم تقسيم المكثفات المتوازية إلى عدد من المجموعات القابلة للتبديل (عادةً أربع مجموعات لكل محول) لمنع توليد فائض من القدرة التفاعلية عند انخفاض القدرة المنقولة. تُزود المكثفات المتوازية دائمًا تقريبًا بمفاعلات ضبط، وعند الضرورة، بمقاومات تخميد لتؤدي دورًا مزدوجًا كمرشحات توافقية .

من ناحية أخرى، يمكن لـ VSCs إما إنتاج أو استهلاك الطاقة التفاعلية عند الطلب، مما يؤدي عادةً إلى عدم الحاجة إلى مكثفات تحويل منفصلة (بخلاف تلك المطلوبة فقط للترشيح).

التوافقيات والترشيح

جميع محولات الطاقة الإلكترونية تولد درجة معينة من التشوه التوافقي على أنظمة التيار المتردد والتيار المستمر التي تتصل بها، ومحولات التيار المستمر عالي الجهد ليست استثناءً.

مع محولات التيار المتردد متعددة القنوات (MMCs) المطورة حديثًا، قد تكون مستويات التشوه التوافقي ضئيلة للغاية، ولكن مع محولات التيار المتردد ذات التبديل الخطي وأنواع محولات الجهد ذات التبديل الثابت (VSCs) الأبسط، قد ينتج تشوه توافقي كبير على جانبي التيار المتردد والتيار المستمر للمحول. ونتيجة لذلك، تكاد تكون مرشحات التوافقيات ضرورية دائمًا عند أطراف التيار المتردد لهذه المحولات، وفي أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد التي تستخدم خطوطًا هوائية، قد تكون مطلوبة أيضًا على جانب التيار المستمر.

مرشحات لمحولات التبديل الخطي

الوحدة الأساسية لمحول التيار المستمر عالي الجهد ذي التبديل الخطي هي جسر الست نبضات . ينتج عن هذا الترتيب مستويات عالية جدًا من التشوه التوافقي. ونظرًا لتكلفة توفير مرشحات توافقية قادرة على كبح هذه التوافقيات، يُستخدم عادةً نوع بديل يُعرف بجسر الاثني عشر نبضة ، ويتكون من جسرين من ست نبضات موصولين على التوالي مع فرق طور 30 ​​درجة بينهما. لا تزال مهمة كبح التوافقيات الناتجة عن هذا الترتيب صعبة، ولكنها قابلة للإدارة. عادةً ما تتضمن محولات التيار المستمر عالي الجهد ذات التبديل الخطي مجموعات من مرشحات التوافقيات المصممة للتعامل مع التوافقيات الحادية عشرة والثالثة عشرة على جانب التيار المتردد، والتوافقية الثانية عشرة على جانب التيار المستمر. في بعض الأحيان، تُضاف مرشحات تمرير الترددات العالية للتعامل مع التوافقيات الثالثة والعشرين والخامسة والعشرين والخامسة والثلاثين والسابعة والثلاثين... على جانب التيار المتردد، والرابعة والعشرين والسادسة والثلاثين... على جانب التيار المستمر. في بعض الأحيان، توفر مرشحات التيار المتردد التخميد عند التوافقيات غير المميزة ذات الرتبة المنخفضة مثل التوافقيات الثالثة أو الخامسة.

تُعدّ مهمة تصميم مرشحات التوافقيات للتيار المتردد لمحطات تحويل التيار المستمر عالي الجهد مهمة معقدة وتتطلب موارد حاسوبية كبيرة، إذ بالإضافة إلى ضمان عدم تسبب المحول في مستوى غير مقبول من تشوه الجهد على نظام التيار المتردد، يجب ضمان عدم حدوث رنين لمرشحات التوافقيات مع أي مكون آخر في نظام التيار المتردد. ويتطلب تصميم مرشحات التيار المتردد معرفة تفصيلية بمقاومة التوافقيات لنظام التيار المتردد، ضمن نطاق واسع من الترددات. [ 40 ]

لا تُستخدم مرشحات التيار المستمر إلا في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد التي تستخدم خطوطًا هوائية. ولا يُمثل تشوه الجهد مشكلة بحد ذاته، نظرًا لأن المستهلكين لا يتصلون مباشرةً بأطراف التيار المستمر في النظام، لذا فإن المعيار التصميمي الرئيسي لمرشحات التيار المستمر هو ضمان عدم تسبب التيارات التوافقية المتدفقة في خطوط التيار المستمر في حدوث تداخل في خطوط الهاتف السلكية المكشوفة المجاورة . [ 41 ] ومع ازدياد استخدام أنظمة الاتصالات المتنقلة الرقمية ، الأقل عرضةً لهذا النوع من التداخل، وأنظمة الاتصالات عبر الألياف الضوئية المحصنة ضده، تتضاءل أهمية مرشحات التيار المستمر في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد.

مرشحات لمحولات الطاقة ذات المصدر الفولتي

قد تُنتج بعض أنواع محولات الجهد مستويات منخفضة للغاية من التشوه التوافقي لدرجة أنها لا تتطلب استخدام مرشحات. مع ذلك، لا تزال أنواع المحولات، مثل محول المستويين المستخدم مع تعديل عرض النبضة (PWM)، تتطلب بعض الترشيح، وإن كان أقل من أنظمة محولات التيار المتردد.

في محولات التيار ثنائية المستوى، ينزاح طيف التوافقيات نحو ترددات أعلى مقارنةً بمحولات التيار ذات التبديل الخطي. وتُعدّ الترددات التوافقية السائدة نطاقات جانبية لتردد تعديل عرض النبضة (PWM) ومضاعفاته. في تطبيقات نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC)، يتراوح تردد تعديل عرض النبضة عادةً بين 1 و2  كيلوهرتز. [ 42 ] تسمح الترددات الأعلى بتصغير حجم معدات الترشيح.

التكوينات

أحادي القطب

مخطط كتلي لنظام أحادي القطب مع عودة أرضية

في تكوين أحادي القطب، يُوصل أحد طرفي المقوم بالأرض باستخدام قطب كهربائي . أما الطرف الآخر، ذو الجهد العالي بالنسبة للأرض، فيُوصل بخط نقل. وبدون وجود موصل إرجاع معدني، يتدفق تيار الإرجاع في الأرض (أو الماء) بين محطتين. يُعد هذا الترتيب نوعًا من أنظمة الإرجاع الأرضي أحادية السلك .

تقع الأقطاب الكهربائية عادةً على بُعد عشرات الكيلومترات من المحطات، وتُربط بها عبر خط نقل كهربائي متوسط ​​الجهد . ويعتمد تصميم الأقطاب نفسها على موقعها، سواءً على اليابسة أو على الشاطئ أو في البحر. في حالة التكوين أحادي القطب مع عودة التيار إلى الأرض، يكون تدفق التيار الأرضي أحادي الاتجاه، مما يعني أن تصميم أحد الأقطاب (الكاثود ) قد يكون بسيطًا نسبيًا، بينما يُعد تصميم قطب الأنود معقدًا للغاية نظرًا لمشاكل التآكل المرتبطة بالكيمياء الكهربائية . [ 43 ]

بالنسبة لنقل البيانات لمسافات طويلة، يمكن أن يكون استخدام وصلة أرضية أرخص بكثير من البدائل التي تستخدم موصلًا محايدًا مخصصًا، ولكنه قد يؤدي إلى مشاكل مثل:

  • التآكل الكهروكيميائي للأجسام المعدنية المدفونة لفترات طويلة مثل خطوط الأنابيب
  • قد تؤدي الأقطاب الكهربائية الأرضية المغمورة في مياه البحر إلى إنتاج الكلور أو التأثير على التركيب الكيميائي للماء بطريقة أخرى
  • قد يؤدي مسار التيار غير المتوازن إلى مجال مغناطيسي صافٍ، والذي يمكن أن يؤثر على البوصلات الملاحية المغناطيسية للسفن التي تمر فوق كابل تحت الماء.

يمكن التخلص من هذه التأثيرات بتركيب موصل إرجاع معدني بين طرفي خط النقل أحادي القطب. ولأن أحد طرفي المحولات موصول بالأرض، فلا حاجة لعزل موصل الإرجاع لكامل جهد النقل، مما يجعله أقل تكلفة من موصل الجهد العالي. ويعتمد قرار استخدام موصل الإرجاع المعدني من عدمه على عوامل اقتصادية وتقنية وبيئية. [ 44 ]

تحمل أنظمة أحادية القطب الحديثة للخطوط الهوائية النقية عادةً 2  جيجاواط. أما إذا تم استخدام كابلات تحت الأرض أو تحت الماء، فإن القيمة النموذجية هي 1  جيجاواط. [ 45 ]

تُصمَّم معظم أنظمة النقل أحادية القطب لتستوعب التوسع المستقبلي إلى أنظمة ثنائية القطب. وقد تُصمَّم أبراج خطوط النقل لحمل موصلين، حتى لو استُخدم أحدهما فقط في البداية لنظام النقل أحادي القطب. أما الموصل الثاني، فيكون إما غير مستخدم، أو يُستخدم كخط قطب كهربائي ، أو يُوصَّل بالتوازي مع الموصل الأول (كما هو الحال في كابل البلطيق ).

أحادي القطب المتناظر

يتمثل البديل في استخدام موصلين عاليي الجهد، يعملان بنصف جهد التيار المستمر تقريبًا، مع محول واحد فقط في كل طرف. في هذا الترتيب، المعروف باسم أحادي القطب المتناظر ، يتم تأريض المحولات فقط عبر مقاومة عالية، ولا يوجد تيار أرضي. يُعد ترتيب أحادي القطب المتناظر غير شائع مع المحولات ذات التبديل الخطي ( يُعدّ موصل NorNed مثالًا نادرًا)، ولكنه شائع جدًا مع المحولات ذات مصدر الجهد عند استخدام الكابلات.

ثنائي القطب

مخطط كتلي لنظام ثنائي القطب مزود أيضًا بدائرة عودة أرضية

في نظام النقل ثنائي القطب، يُستخدم زوج من الموصلات، كل منهما ذو جهد عالٍ بالنسبة للأرض، بقطبية معاكسة. ولأن هذه الموصلات يجب أن تكون معزولة لتحمل الجهد الكامل، فإن تكلفة خط النقل أعلى من تكلفة خط النقل أحادي القطب المزود بموصل إرجاع. مع ذلك، يتميز نظام النقل ثنائي القطب بعدة مزايا تجعله خيارًا جذابًا.

  • في ظل الحمل الطبيعي، يكون تدفق التيار الأرضي ضئيلاً، كما هو الحال في نقل الطاقة أحادي القطب مع عودة أرضية معدنية. وهذا يقلل من فقدان العودة الأرضية والتأثيرات البيئية.
  • عندما يحدث عطل في خط، مع وجود موصل عودة أرضي معدني أو أقطاب عودة أرضية مثبتة في كل طرف من أطراف الخط، يمكن أن يستمر تدفق ما يقرب من نصف الطاقة المقدرة باستخدام الأرض كمسار عودة، ويعمل في وضع أحادي القطب.
  • يمكن نقل الموصل الثاني على مجموعة مستقلة من أبراج النقل، بحيث يمكن الاستمرار في نقل بعض الطاقة حتى في حالة تلف أحد الخطوط.
  • بما أنه بالنسبة لتصنيف الطاقة الإجمالي المحدد، فإن كل موصل في الخط ثنائي القطب يحمل نصف التيار فقط الذي تحمله الخطوط أحادية القطب، فإن تكلفة الموصل الثاني تنخفض مقارنة بالخط أحادي القطب من نفس التصنيف.

يمكن للأنظمة ثنائية القطب نقل ما يصل إلى 4  جيجاواط بجهد ±660  كيلوفولت باستخدام محول واحد لكل قطب، كما هو الحال في مشروع نينغدونغ-شاندونغ في الصين. وبقدرة 2  جيجاواط لكل محول ذي 12 نبضة، كانت المحولات المستخدمة في ذلك المشروع، اعتبارًا من عام 2010،[ 46 ] ويمكن تحقيق قدرات أعلى من خلال توصيل محولين أو أكثر من محولات الاثني عشر نبضة على التوالي في كل قطب، كما هو الحال في مشروع شيانغجيابا-شنغهاي  ±800 كيلوفولت في الصين، والذي يستخدم جسرين من محولات الاثني عشر نبضة في كل قطب، كل منهما مصنف عند 400 كيلوفولت تيار مستمر و1.6 جيجاواط. [ 47 ]  

يمكن ترقية تركيبات الكابلات البحرية التي تم تشغيلها في البداية ككابل أحادي القطب باستخدام كابلات إضافية وتشغيلها ككابل ثنائي القطب.

مخطط توضيحي لنظام نقل تيار مستمر عالي الجهد ثنائي القطب، بين محطتين A وB. يُمثل AC شبكة التيار المتردد، وCON صمام التحويل ( مقوم أو عاكس) ، وTR محول الطاقة ، وDCTL موصل خط نقل التيار المستمر، وDCL محث مرشح التيار المستمر ، وBS مفتاح التجاوز، وPM شبكات تصحيح معامل القدرة ومرشح التوافقيات المطلوبة عند طرفي الوصلة. قد يكون خط نقل التيار المستمر قصيرًا جدًا في وصلة ثنائية الاتجاه، أو يمتد لمئات الكيلومترات (مم) فوق الأرض أو تحتها أو تحت الماء. يمكن استبدال أحد موصلات خط التيار المستمر بوصلات أرضية .

يمكن تطبيق نظام ثنائي القطب بحيث يمكن تغيير قطبية أحد القطبين أو كليهما. يسمح هذا النظام بالتشغيل كقطبين أحاديين متوازيين، بحيث إذا تعطل أحد الموصلات، يستمر النقل بسعة منخفضة. قد تزداد الخسائر إذا لم تُصمم أقطاب التأريض والخطوط لتحمل التيار الإضافي في هذا الوضع. لتقليل الخسائر في هذه الحالة، يمكن تركيب محطات تحويل وسيطة، حيث يمكن فصل أجزاء الخطوط أو ربطها بالتوازي. تم تطبيق هذا التكوين في محطة إنغا-شابا لنقل التيار المستمر عالي الجهد .

متتاليًا

محطة التوصيل المباشر ( B2B ) هي محطة تقع فيها محولات الطاقة في نفس المنطقة، وعادةً في نفس المبنى. ويُحرص على أن يكون طول خط التيار المستمر قصيرًا قدر الإمكان. تُستخدم محطات التوصيل المباشر ذات الجهد العالي للتيار المستمر لربط شبكات الكهرباء ذات الترددات المختلفة (كما هو الحال في اليابان وأمريكا الجنوبية ؛ وخط الربط البيني لدول مجلس التعاون الخليجي بين المملكة العربية السعودية (60  هرتز) وبقية دول مجلس التعاون الخليجي (50  هرتز) الذي اكتمل في عام 2009) أو لربط شبكتين لهما نفس التردد الاسمي ولكن بدون علاقة طور ثابتة (كما كان الحال حتى عامي 1995/1996 في إتزنريشت ، ودورنروهر ، وفيينا ، ومشروع فيبورغ للتيار المستمر عالي الجهد ).

يمكن اختيار جهد التيار المستمر في الدائرة الوسيطة بحرية في محطات التوصيل المباشر نظرًا لقصر طول الموصل. وعادةً ما يُختار جهد التيار المستمر بأقل قيمة ممكنة، وذلك لإنشاء قاعة صمامات  صغيرة وتقليل عدد الثايرستورات الموصولة على التوالي في كل صمام. ولهذا السبب، تُستخدم في محطات التوصيل المباشر ذات الجهد العالي للتيار المستمر صمامات ذات أعلى تصنيف تيار متاح (يصل في بعض الحالات إلى 4500 أمبير).

أنظمة متعددة الأطراف

يتكون التكوين الأكثر شيوعًا لوصلة التيار المستمر عالي الجهد من محطتي تحويل متصلتين بخط طاقة علوي أو كابل بحري.

تُعدّ وصلات نقل التيار المستمر عالي الجهد متعددة الأطراف، التي تربط أكثر من نقطتين، نادرة. يمكن أن يكون تكوين الأطراف المتعددة متسلسلًا أو متوازيًا أو هجينًا (مزيج من التسلسل والتوازي). يُستخدم التكوين المتوازي عادةً للمحطات ذات السعة الكبيرة، بينما يُستخدم التكوين التسلسلي للمحطات ذات السعة المنخفضة. ومن الأمثلة على ذلك نظام نقل الطاقة بين كيبيك ونيو إنجلاند  بقدرة 2000 ميغاواط، والذي افتُتح عام 1992. [ 48 ] عند افتتاحه عام 1992، كان أكبر نظام نقل تيار مستمر عالي الجهد متعدد الأطراف في العالم. [ 48 ]

يصعب تحقيق أنظمة متعددة الأطراف باستخدام محولات التبديل الخطي، لأن عكس الطاقة يتم بعكس قطبية جهد التيار المستمر، مما يؤثر على جميع المحولات المتصلة بالنظام. أما مع محولات مصدر الجهد، فيتم عكس الطاقة بعكس اتجاه التيار، مما يجعل التحكم في الأنظمة متعددة الأطراف الموصولة على التوازي أسهل بكثير.

في إطار سعيها لتحقيق الأهداف البيئية، تعمل الصين على توسيع شبكتها الكهربائية لمواكبة الطلب المتزايد على الطاقة. وقد بدأت شركة شبكة الطاقة الجنوبية الصينية مشروعًا تجريبيًا لنقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) بثلاثة أطراف في عام 2011. صُمم المشروع بقدرات ±160  كيلوفولت وبقدرات تتراوح بين 200  و100  و50  ميغاواط، وسيُستخدم لنقل طاقة الرياح المولدة في جزيرة ناناو إلى شبكة الكهرباء في مقاطعة قوانغدونغ عبر 32 كيلومترًا (20 ميلًا) من كابلات HVDC البرية والبحرية والهوائية. وقد بدأ تشغيل هذا المشروع في 19 ديسمبر 2013. [ 49 ]  

في الهند، تم تشغيل مشروع شمال شرق أغرا متعدد المحطات في الفترة 2015-2016. تبلغ قدرته 6000  ميغاواط، وينقل الطاقة عبر  خط ثنائي القطب بجهد ±800 كيلوفولت من محطتي تحويل في بيسواناث تشاريالي وأليبوردوار ، شرقاً، إلى محطة تحويل في أغرا ، على مسافة 1728 كيلومتراً (1074 ميلاً) . [ 48 ] [ 50 ] [ 51 ]  

ترتيبات أخرى

كان خط نقل الطاقة كروس-سكاجيراك يتألف منذ عام 1993 من ثلاثة أقطاب، حيث كان يتم توصيل قطبين منها بالتوازي، بينما كان القطب الثالث يستخدم قطبية معاكسة مع جهد نقل أعلى. انتهى هذا التكوين في عام 2014 عندما أُعيد بناء القطبين 1 و2 للعمل بنظام ثنائي القطب، وأصبح القطب 3 (LCC) يعمل بنظام ثنائي القطب مع قطب جديد 4 (VSC). يُعد هذا أول خط نقل طاقة عالي الجهد للتيار المستمر (HVDC) حيث يتعاون قطبا LCC وVSC في نظام ثنائي القطب.

كان نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد بين جزر نيوزيلندا، بعد تحديث سعته عام ١٩٩٢، ترتيبًا مشابهًا ، حيث تم توصيل المحولين الأصليين (باستخدام صمامات قوس الزئبق) بالتوازي لتغذية نفس القطب، وتم تركيب محول ثالث جديد (ثايرستور) بقطبية معاكسة وجهد تشغيل أعلى. انتهى هذا التكوين عام ٢٠١٢ عندما تم استبدال المحولين القديمين بمحول ثايرستور جديد واحد.

يهدف نظام حاصل على براءة اختراع عام 2004 [ 52 ] إلى تحويل خطوط نقل التيار المتردد الحالية إلى خطوط نقل التيار المستمر عالي الجهد. يعمل اثنان من موصلات الدائرة الثلاثة كقطبين ثنائيين، بينما يُستخدم الموصل الثالث كقطب أحادي موازٍ، مزود بصمامات عكسية (أو صمامات موازية موصلة بقطبية معكوسة). يسمح هذا النظام بنقل تيارات أعلى عبر الموصلات ثنائية القطب، والاستفادة الكاملة من الموصل الثالث المُركّب لنقل الطاقة. يمكن تدوير تيارات عالية عبر موصلات الخط حتى في حالة انخفاض الطلب على الطاقة، وذلك لإزالة الجليد. اعتبارًا من عام 2012،لا توجد تحويلات ثلاثية الأقطاب قيد التشغيل، على الرغم من تحويل خط نقل في الهند إلى خط نقل ثنائي الأقطاب عالي الجهد للتيار المستمر ( HVDC Sileru-Barsoor ).

تفريغ كورونا

التفريغ الإكليلي هو تكوّن أيونات في سائل (مثل الهواء ) بفعل مجال كهربائي قوي . تُنتزع الإلكترونات من الهواء المتعادل، وتنجذب الأيونات الموجبة أو الإلكترونات إلى الموصل، بينما تنجرف الجسيمات المشحونة. يمكن أن يتسبب هذا التأثير في فقدان كبير للطاقة، وإحداث تداخل صوتي وتداخل بترددات الراديو، وتوليد مركبات سامة مثل أكاسيد النيتروجين والأوزون، بالإضافة إلى حدوث شرارة كهربائية.

يمكن لخطوط نقل التيار المتردد والتيار المستمر توليد هالات كهربائية، في الحالة الأولى على شكل جسيمات متذبذبة، وفي الحالة الثانية على شكل رياح ثابتة. وبسبب الشحنة الفضائية المتكونة حول الموصلات، قد يكون لنظام نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) نصف الفقد لكل وحدة طول تقريبًا مقارنةً بنظام نقل التيار المتردد عالي الجهد الذي يحمل نفس كمية الطاقة. في النقل أحادي القطب، يؤدي اختيار قطبية الموصل المُشحون إلى درجة من التحكم في تفريغ الهالة الكهربائية. وعلى وجه الخصوص، يمكن التحكم في قطبية الأيونات المنبعثة، مما قد يكون له تأثير بيئي على تكوين الأوزون. تولد الهالات السالبة كمية أوزون أكبر بكثير من الهالات الموجبة ، وتولدها في مناطق أبعد باتجاه الريح من خط الطاقة، مما يخلق احتمالية حدوث آثار صحية. سيؤدي استخدام جهد موجب إلى تقليل تأثيرات الأوزون لخطوط نقل التيار المستمر عالي الجهد أحادية القطب.

التطبيقات

ملخص

إن إمكانية التحكم في تدفق التيار عبر مقومات ومحولات التيار المستمر عالي الجهد، واستخدامها في ربط الشبكات غير المتزامنة، وتطبيقاتها في الكابلات البحرية عالية الكفاءة، تجعل وصلات التيار المستمر عالي الجهد شائعة الاستخدام عند الحدود الوطنية أو الإقليمية لتبادل الطاقة (في أمريكا الشمالية، تقسم وصلات التيار المستمر عالي الجهد جزءًا كبيرًا من كندا والولايات المتحدة إلى عدة مناطق كهربائية تعبر الحدود الوطنية، على الرغم من أن الغرض من هذه الوصلات لا يزال ربط شبكات التيار المتردد غير المتزامنة ببعضها البعض). كما تتطلب مزارع الرياح البحرية كابلات تحت سطح البحر، وتكون توربيناتها غير متزامنة. في وصلات المسافات الطويلة جدًا بين موقعين، مثل نقل الطاقة من محطة توليد طاقة كهرومائية كبيرة في موقع ناءٍ إلى منطقة حضرية، يمكن استخدام أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد بشكل مناسب؛ وقد تم بناء العديد من هذه المشاريع. بالنسبة للوصلات البينية إلى سيبيريا وكندا والهند وشمال الدول الاسكندنافية ، فإن انخفاض تكاليف خطوط التيار المستمر عالي الجهد يجعله مناسبًا أيضًا، انظر قائمة مشاريع التيار المستمر عالي الجهد . وقد تم ذكر تطبيقات أخرى في هذا المقال.

وصلات شبكة التيار المتردد

لا يمكن لخطوط نقل التيار المتردد ربط سوى شبكات التيار المتردد المتزامنة التي تعمل بنفس التردد، مع وجود قيود على فرق الطور المسموح به بين طرفي الخط. وتعتمد العديد من المناطق الراغبة في تبادل الطاقة على شبكات غير متزامنة. فشبكات الطاقة في المملكة المتحدة وشمال أوروبا وأوروبا القارية غير موحدة في شبكة متزامنة واحدة. أما اليابان ، فتستخدم شبكات بتردد 50  هرتز و60  هرتز. بينما تعمل أمريكا الشمالية القارية بتردد 60  هرتز في جميع أنحائها، إلا أنها مقسمة إلى مناطق غير متزامنة: الشرق ، والغرب ، وتكساس ، وكيبيك ، وألاسكا . وتعمل البرازيل وباراغواي ، اللتان تتشاركان محطة إيتايبو الكهرومائية الضخمة ، بتردد 60  هرتز و50  هرتز على التوالي. ومع ذلك، تتيح أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) إمكانية ربط شبكات التيار المتردد غير المتزامنة، كما توفر إمكانية التحكم في جهد التيار المتردد وتدفق الطاقة التفاعلية.

قد يصبح المولد المتصل بخط نقل تيار متردد طويل غير مستقر ويفقد تزامنه مع نظام طاقة تيار متردد بعيد. وقد يجعل خط نقل التيار المستمر عالي الجهد استخدام مواقع التوليد البعيدة مجديًا اقتصاديًا. ويمكن لمزارع الرياح الواقعة في عرض البحر استخدام أنظمة التيار المستمر عالي الجهد لجمع الطاقة من مولدات متعددة غير متزامنة لنقلها إلى الشاطئ عبر كابل تحت الماء. [ 53 ]

عمومًا، يربط خط نقل الطاقة عالي الجهد بالتيار المستمر منطقتين من شبكة توزيع الطاقة تعملان بالتيار المتردد. وتُضيف الآلات اللازمة لتحويل الطاقة بين التيار المتردد والتيار المستمر تكلفة كبيرة في نقل الطاقة. يُعرف التحويل من التيار المتردد إلى التيار المستمر بالتقويم ، ومن التيار المستمر إلى التيار المتردد بالانعكاس . عند تجاوز مسافة معينة لتحقيق نقطة التعادل (حوالي 50 كيلومترًا للكابلات البحرية، وربما 600-800 كيلومتر للكابلات الهوائية)، تتجاوز التكلفة المنخفضة للموصلات الكهربائية لخط نقل الطاقة عالي الجهد بالتيار المستمر تكلفة الإلكترونيات.    

تُتيح إلكترونيات التحويل أيضًا فرصةً لإدارة شبكة الطاقة بكفاءة من خلال التحكم في مقدار واتجاه تدفق الطاقة. ومن المزايا الإضافية لوجود وصلات نقل التيار المستمر عالي الجهد، إمكانية زيادة استقرار شبكة النقل.

طرق سريعة للطاقة المتجددة

يتقاطع خطان لنقل التيار المستمر عالي الجهد بالقرب من وينغ، داكوتا الشمالية .

أبرزت العديد من الدراسات الفوائد المحتملة لشبكات الطاقة فائقة السرعة واسعة النطاق القائمة على تقنية نقل التيار المستمر عالي الجهد، إذ يمكنها التخفيف من آثار انقطاع التيار الكهربائي عن طريق حساب متوسطات إنتاج عدد كبير من مزارع الرياح أو الطاقة الشمسية الموزعة جغرافيًا وتنعيمها. [ 54 ] وخلصت دراسة تشيش إلى أن شبكة تغطي أطراف أوروبا يمكن أن توفر طاقة متجددة بنسبة 100% (70% طاقة رياح، 30% طاقة حيوية) بأسعار قريبة من أسعار اليوم. وقد دار نقاش حول الجدوى التقنية لهذا المقترح [ 55 ] والمخاطر السياسية المصاحبة لنقل الطاقة عبر عدد كبير من الحدود الدولية. [ 56 ]

يدعو تقرير صادر عن الجمعية الأمريكية لطاقة الرياح وجمعية صناعات الطاقة الشمسية عام 2009 إلى إنشاء خطوط نقل طاقة كهربائية فائقة السرعة صديقة للبيئة. [ 57 ] وتعمل شركة "كلين لاين إنرجي بارتنرز" على تطوير أربعة خطوط نقل طاقة كهربائية عالية الجهد بالتيار المستمر في الولايات المتحدة لنقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة. [ 58 ]

في يناير/كانون الثاني 2009، اقترحت المفوضية الأوروبية تخصيص 300  مليون يورو لدعم تطوير وصلات نقل التيار المستمر عالي الجهد بين أيرلندا وبريطانيا وهولندا وألمانيا والدنمارك والسويد، وذلك ضمن  حزمة أوسع بقيمة 1.2 مليار يورو لدعم وصلات مزارع الرياح البحرية وخطوط الربط البيني العابرة للحدود في جميع أنحاء أوروبا. وفي الوقت نفسه، تبنى اتحاد البحر الأبيض المتوسط، الذي تأسس حديثًا ، خطة البحر الأبيض المتوسط ​​للطاقة الشمسية لاستيراد كميات كبيرة من الطاقة الشمسية المركزة إلى أوروبا من شمال إفريقيا والشرق الأوسط. [ 59 ] وفي عام 2020، تم اقتراح خط الربط البيني عالي الجهد بين اليابان وتايوان والفلبين. ويهدف هذا الخط إلى تسهيل تجارة الطاقة المتجددة عبر الحدود مع إندونيسيا وأستراليا، استعدادًا لشبكة الطاقة الفائقة المستقبلية في منطقة آسيا والمحيط الهادئ. [ 60 ]

التطورات في تقنية نقل التيار المستمر فائق الجهد العالي

تُعتبر تقنية نقل التيار المستمر فائق الجهد (UHVDC) أحدث التقنيات الرائدة في مجال نقل التيار المستمر عالي الجهد. ويُعرَّف UHVDC بأنه نقل جهد تيار مستمر يزيد عن 800  كيلوفولت (بينما يتراوح جهد HVDC عادةً بين 100 و800  كيلوفولت).

إحدى مشكلات شبكات نقل الطاقة فائقة الجهد العالي الحالية هي أنها - رغم كونها أقل من نقل التيار المتردد أو نقل التيار المستمر عند الفولتية المنخفضة - لا تزال تعاني من فقد الطاقة مع زيادة طولها. يبلغ الفقد النموذجي لخطوط 800 كيلوفولت 2.6% على امتداد 800 كيلومتر (500 ميل) . [ 61 ] يؤدي رفع جهد النقل على هذه الخطوط إلى تقليل فقد الطاقة، ولكن حتى وقت قريب، كانت الموصلات البينية اللازمة لربط الأجزاء باهظة التكلفة. مع ذلك، ومع التقدم في التصنيع، أصبح بناء خطوط نقل الطاقة فائقة الجهد العالي أكثر جدوى.  

في عام 2010، أنشأت شركة ABB أول خط نقل طاقة فائق الجهد العالي (UHVDC) في العالم بقدرة 800  كيلوفولت في الصين. وفي عام 2018، اكتمل خط نقل الطاقة فائق الجهد العالي بين تشوندونغ ووانان بقدرة 1100 كيلوفولت، وطول 3400 كيلومتر (2100 ميل) ، وسعة 12 جيجاواط. وبحلول عام 2020، تم إنجاز ما لا يقل عن ثلاثة عشر خط نقل طاقة فائق الجهد العالي في الصين .  

على الرغم من أن معظم عمليات نشر تقنية نقل الطاقة بالتيار المستمر فائق الجهد العالي (UHVDC) تتركز في الصين، فقد تم نشرها أيضًا في أمريكا الجنوبية وأجزاء أخرى من آسيا. ففي الهند، كان من المتوقع إنجاز خط نقل الطاقة بين رايغار وبوغالور ، بطول 1830 كيلومترًا (1140 ميلًا) وبجهد 800 كيلوفولت وقدرة 6 جيجاواط، في عام 2019. [ 62 ] وفي البرازيل، تم إنجاز خط شينغو-إستريتو، الذي يمتد على مسافة 2076 كيلومترًا (1290 ميلًا) بجهد 800 كيلوفولت وقدرة 4 جيجاواط، في عام 2017، وخط شينغو-ريو ، الذي يمتد على مسافة 2543 كيلومترًا (1580 ميلًا) بجهد 800 كيلوفولت وقدرة 4 جيجاواط، في عام 2019، وكلاهما لنقل الطاقة من سد بيلو مونتي . وحتى عام 2020، لم يكن هناك أي خط نقل طاقة بالتيار المستمر فائق الجهد العالي (≥ 800 كيلوفولت) في أوروبا أو أمريكا الشمالية.      

تم إنجاز خط نقل كهربائي بجهد 1100  كيلوفولت في الصين عام 2019، يمتد لمسافة 3300 كيلومتر (2100 ميل) بقدرة 12 جيجاواط. [ 63 ] [ 64 ] وبهذا الحجم، أصبح الربط بين القارات ممكناً، مما قد يساعد في التعامل مع تقلبات طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية . [ 65 ]   

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ للحصول على اشتقاق أكثر تفصيلاً، انظر كابل الطاقة للغواصة §  الجهد العالي أو التيار العالي .
  2. ↑ تتضمن محطة تخزين الطاقة الحديثة بالبطاريات محولات ومحولات لتحويل الطاقة من التيار المتردد إلى أشكال التيار المستمر عند الفولتية المناسبة.
  3. ↑ قد تظل هناك حاجة إلى وحدة إلكترونية صغيرة للمراقبة لحماية الصمام
  4. ↑ يتطلب جانب الصمام عزلًا أكثر صلابة.

مراجع

  1. ↑ أريلاغا، جوس؛ نقل التيار المستمر عالي الجهد، الطبعة الثانية، معهد المهندسين الكهربائيين، رقم ISBN 0 85296 941 4، 1998.
  2. ^ هينجوراني، ن.ج (1996). “ناقل الحركة DC عالي الجهد: العمود الفقري لإلكترونيات الطاقة”. IEEE الطيف . 33 (4): 63– 72. بيب كود : 1996IEEES..33d..63H . دوى : 10.1109/6.486634 .
  3. ↑ "均为世界之最!"一交一直"两大特高压工程投运_滚动新闻_中国政府网" . www.gov.cn. ​تم الاسترجاع 2025-04-21 .
  4. ↑ هيوز، توماس بارك (1993). شبكات الطاقة: الكهرباء في المجتمع الغربي، 1880-1930. بالتيمور، ماريلاند: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ISBN 978-0-80182-873-7الصفحات 120-121
  5. 1 2 جوس أريلاغا؛ يونغهي هـ. ليو؛ نيفيل ر. واتسون؛ نيكولاس ج. موراي (9 أكتوبر 2009). محولات ذاتية التبديل لتطبيقات الطاقة العالية . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-74682-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أبريل 2011 .
  6. 1 2 3 غوارنييري، م. (2013). "التطور المتناوب لنقل الطاقة بالتيار المستمر". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 7 (3): 60-63 . Bibcode : 2013IIEM....7c..60G . doi : 10.1109/MIE.2013.2272238 . S2CID 23610440 . 
  7. ↑ دونالد بيتي وآخرون، "دليل قياسي لمهندسي الكهرباء، الطبعة الحادية عشرة"، ماكجرو هيل، 1978
  8. ↑ "معلومات عن العوازل من ACW - معلومات مرجعية عن الكتاب - تاريخ الأنظمة والكابلات الكهربائية" .
  9. ↑ آر إم بلاك، تاريخ الأسلاك والكابلات الكهربائية ، بيتر بيرغرينوس، لندن 1983، رقم ISBN 0-86341-001-4الصفحات 94-96
  10. ↑ ألفريد ستيل، نقل الطاقة الكهربائية عبر الخطوط الهوائية ، ماكجرو هيل، 1913، صفحة 145، متاح من أرشيف الإنترنت
  11. ↑ ""صياغة أدوات القوة التنافسية"( ملف PDF) . تمت أرشفة الملف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 26 أغسطس 2005.
  12. ↑ توماس ب. هيوز، شبكات القوة
  13. ↑ ريسيك، هـ.، محولات التيار بقوس الزئبق، بيتمان. 1941، الفصل التاسع.
  14. ↑ ""نقل التيار المستمر عالي الجهد"( ملف PDF) . تمت أرشفة الملف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 8 أبريل 2008.
  15. ↑ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - مركز تاريخ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، مؤرشف في 6 مارس 2006، على موقع Wayback Machine
  16. ↑ كوجل، تي سي جيه، مشروع نهر نيلسون - شركة مانيتوبا هايدرو تستغل موارد الطاقة الكهرومائية شبه القطبية، مراجعة كهربائية، 23 نوفمبر 1973.
  17. ↑ دورف، ريتشارد سي. (1997). دليل الهندسة الكهربائية (مصور) . سلسلة أدلة الهندسة الكهربائية ( الطبعة الثانية). ص 1343. ISBN   978-0-8493-8574-2.
  18. ↑ «شركة سيمنز تُجري صيانة شاملة لـ 15 محولاً كهربائياً في خط نقل التيار المستمر عالي الجهد في كاهورا باسا بموزمبيق» . بيان صحفي . 27 يونيو 2019. تاريخ الاطلاع: 14 ديسمبر 2023 .
  19. ↑ "HVDC Light (VSC)" . هيتاشي للطاقة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مارس 2025 .
  20. ↑ "تتيح تقنية نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) نقل الطاقة لمسافات طويلة وربط الشبكات غير المتزامنة: خدمات المنتجات/الخدمات الفنية | النقل والتوزيع | أنظمة وحلول الطاقة من توشيبا" . www.global.toshiba . تاريخ الوصول: 1 مارس 2026 .
  21. ↑ "أنظمة نقل وتوزيع الطاقة عالية الجهد بالتيار المستمر | أنظمة الطاقة | ميتسوبيشي إلكتريك" . الموقع الإلكتروني العالمي لشركة ميتسوبيشي إلكتريك . تاريخ الوصول: 1 مارس 2026 .
  22. ↑ المفوضية الأوروبية. مركز الأبحاث المشترك. معهد نقل الطاقة (28 أبريل 2017). كابلات الطاقة البحرية عالية الجهد للتيار المستمر في العالم: أحدث المعارف (ملف PDF) . مكتب منشورات الاتحاد الأوروبي. doi : 10.2790/023689 . ISBN 978-92-79-52785-2تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 14 يوليو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2021 .
  23. ↑ المفوضية الأوروبية. مركز الأبحاث المشترك. معهد نقل الطاقة (28 أبريل 2017). كابلات الطاقة البحرية عالية الجهد للتيار المستمر في العالم: أحدث المعارف (ملف PDF) . مكتب منشورات الاتحاد الأوروبي. doi : 10.2790/023689 . ISBN 978-92-79-52785-2تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 14 يوليو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2021 .
  24. ↑ Skog, JE, van Asten, H., Worzyk, T., Andersrød, T., Norned – أطول كابل طاقة في العالم، جلسة CIGRÉ ، باريس، 2010، مرجع الورقة B1-106.
  25. ↑ "SAPEI | المراجع | ABB" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-04-2017 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 03-02-2017 .
  26. ↑ ABB HVDC مؤرشفة بتاريخ 13 أغسطس 2009 على موقع Wayback Machine الإلكتروني
  27. ↑تمت أرشفة هذه الصفحة بتاريخ 4 سبتمبر 2015 على موقع Wayback Machine الإلكتروني .
  28. ↑ دونالد ج. فينك، هـ. واين بيتي، الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، 1978، رقم ISBN 0-07-020974-Xالصفحات 15-57 و15-58
  29. ↑ "مقارنة معمقة بين أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد وأنظمة التكييف والتهوية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 أكتوبر 2025 .
  30. ↑ "ربط البلاد بشبكة نقل التيار المستمر عالي الجهد" .
  31. ↑ "موثوقية وتوافر نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد الكلاسيكي" . شركة ABB . مؤرشف من الأصل في 30 مارس 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يونيو 2019 .
  32. ↑ غزال، فلاحي (5 ديسمبر 2014). "تصميم ونمذجة والتحكم في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد القائمة على محولات متعددة المستويات معيارية. - مستودع جامعة ولاية كارولينا الشمالية الرقمي" . www.lib.ncsu.edu . تاريخ الاسترجاع: 17 أبريل 2016 .
  33. ↑ فينك، دونالد ج.؛ بيتي، هـ. واين (25 أغسطس 2006). الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء . ماكجرو هيل بروفيشنال. الصفحات 14-37 ، المعادلات 14-56. ISBN  978-0-07-144146-9.
  34. ↑ "خط نقل التيار المستمر عالي الجهد بين كيبيك ونيو إنجلاند" . شركة ABB Asea Brown Boveri . مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2008 .
  35. ↑ وصلة كورسيكا: من التصميم إلى اختبارات التشغيل للمحطة الثالثة من خط نقل التيار المستمر عالي الجهد بين سردينيا وكورسيكا وإيطاليا، بقلم: بيلون، في سي؛ تايسن، جيه بي؛ أركيدياكونو، في؛ مازولدي، إف؛ مجلة نقل الطاقة، معاملات IEEE، المجلد 4، العدد 1، يناير 1989، الصفحات: 794-799
  36. ↑ "شركة ABB تحل لغزًا كهربائيًا عمره 100 عام - تقنية جديدة لتمكين شبكة التيار المستمر المستقبلية" . ABB. 7 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 نوفمبر 2012 .
  37. ↑ كالافيك، ماغنوس؛ بلومبيرغ، أندرس؛ هافنر، يورغن؛ جاكوبسون، بيورن (نوفمبر 2012). "قاطع التيار المستمر عالي الجهد الهجين: طفرة ابتكارية لشبكات التيار المستمر عالي الجهد الموثوقة" (ملف PDF) . أنظمة شبكات ABB. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 3 فبراير 2013. تم الاطلاع عليه في 18 نوفمبر 2012 .
  38. ↑ إسبانيا تستثمر بكثافة في تحديث شبكة نقل الطاقة خلال السنوات الخمس المقبلة | سي إس بي توداي . Social.csptoday.com (2010-04-01). تم الاطلاع عليه بتاريخ 2011-04-09.
  39. ↑ "إيقاف تشغيل العمود رقم 1 | ترانسباور" . www.transpower.co.nz . مؤرشف من الأصل بتاريخ 3 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أكتوبر 2025 .
  40. ↑ دليل لتحديد مواصفات وتقييم تصميم مرشحات التيار المتردد لأنظمة HVDC، كتيب CIGRÉ الفني رقم 139، 1999.
  41. ↑ التوافقيات الجانبية للتيار المستمر والترشيح في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد،كتيب CIGRÉ الفني رقم 092، 1995.
  42. ↑ جيداني، أ.ع.؛ عباس، عبد العزيز، ي.م.؛ آدم، غرين، ب.؛ أنايا-لارا، أوليمبو؛ لو، ك.ل. (2013). "التحكم متعدد المهام للتحكم في طاقة وتردد نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد ذي محول الجهد". المجلة الدولية لأنظمة الطاقة الكهربائية . 53 : 684-690 . doi : 10.1016/j.ijepes.2013.05.002 . ISSN 0142-0615 . 
  43. ↑ "الدليل الشامل للأنود مقابل الكاثود في الكيمياء الكهربائية" . 26 نوفمبر 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أكتوبر 2025 .
  44. ↑ مشروع باسلينك، مؤرشف في 13 سبتمبر 2003، على موقع Wayback Machine
  45. ↑ "مقارنة قدرات نقل الطاقة: لماذا تحمل خطوط نقل التيار المستمر عالية الجهد العلوية طاقة أكبر من الكابلات الأرضية" . FieldBoss.com . أبريل 2024.
  46. ↑ ديفيدسون، سي سي؛ بريدي، آر إم؛ كاو، جيه؛ تشو، سي؛ فو، جيه (أكتوبر 2010). صمامات الثايرستور فائقة القدرة لنقل الطاقة بالتيار المستمر عالي الجهد في البلدان النامية . المؤتمر الدولي التاسع لنقل الطاقة بالتيار المتردد/المستمر. لندن: معهد الهندسة والتكنولوجيا . doi : 10.1049/cp.2010.0974 .
  47. ↑ شينغ، ب.؛ دانييلسون، ج.؛ فو، ي.؛ ليو، ز. (24 أكتوبر 2010). تصميم صمام المحول واختبار الصمام لمشروع نقل الطاقة الكهربائية فائق الجهد العالي DC بين شيانغجيابا وشنغهاي ±800 كيلوفولت و6400 ميغاواط . مؤتمر باوركون 2010، هانغتشو، الصين. مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 نوفمبر 2012.
  48. 1 2 3 كومار، أبهاي؛ بيرسون، ألف (يوليو 2014). "من بعيد: نقل الطاقة لمسافات طويلة بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة باستخدام تقنية HVDC" (ملف PDF) . مراجعة ABB . لودفيكا، السويد: ABB: 26-28 . تاريخ الاسترجاع : 31 أكتوبر 2025 .
  49. ↑ نظام نقل التيار المستمر عالي الجهد بثلاثة أطراف بتقنية VSC في الصين. مؤرشف بتاريخ 8 فبراير 2014 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  50. ↑ جاكوبسون، بيورن (4 أكتوبر 2011). التطورات في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد متعددة الأطراف: المحركات، المكونات الأساسية (الكابلات، المنصات البحرية)، أمثلة من الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة، أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد المتصلة بالشبكة، أنظمة نقل التيار المستمر متعددة الأطراف ذات التحكم المنخفض (ملف PDF) . مؤتمر IEEE EPEC 2011. وينيبيغ، مانيتوبا: ABB. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 3 أغسطس 2015.
  51. ↑ "الطريق السريع لنقل الطاقة: مشروع نقل الطاقة فائق الجهد العالي في شمال شرق أغرا يُسجّل العديد من الإنجازات الأولى" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يوليو 2026 .
  52. ↑ "تعديل التيار في خطوط نقل التيار المستمر - بارثولد ليونيل أو" . أبحاث ومجتمعات FPO IP . 30 مارس 2004. تم الاطلاع عليه في 19 يوليو 2018 .
  53. ↑ شولتز، ماتياس، "فشل ألمانيا في مجال طاقة الرياح البحرية في بحر الشمال: هجوم مليء بالمشاكل" ، دير شبيغل ، 4 سبتمبر 2012. "محطات تحويل التيار المستمر عالي الجهد هي سبب أكبر المشاكل". تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 نوفمبر 2012.
  54. ↑ غريغور تشيش (24 أكتوبر 2008). "إمدادات كهرباء منخفضة التكلفة ومتجددة بالكامل لمنطقة إمداد ضخمة - مثال أوروبي/عبر أوروبي -" (ملف PDF) . مؤتمر كلافيرتون للطاقة 2008. جامعة كاسل . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 4 مارس 2009. تاريخ الاطلاع: 16 يوليو 2008 . قُدّمت هذه الورقة البحثية في مؤتمر كلافيرتون للطاقة في باث، بتاريخ 24 أكتوبر 2008. ملخص الورقة البحثية
  55. ↑ خرافة عدم الجدوى التقنية لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد متعددة الأطراف المعقدة والحواجز الأيديولوجية أمام تبادل الطاقة بين الدول – تشيش | مجموعة كلافيرتون . Claverton-energy.com. تاريخ الاطلاع: 9 أبريل 2011.
  56. ↑ الشبكة الأوروبية الفائقة وواردات الطاقة المتجددة - "من السخف الادعاء بأن هذا سيجعل أوروبا أكثر عرضة للخطر" -  ؟ | مجموعة كلافيرتون . Claverton-energy.com. تاريخ الاطلاع: 9 أبريل 2011.
  57. ↑ الطرق السريعة للطاقة الخضراء: بناء مسار نحو مستقبل الطاقة النظيفة في أمريكا. مؤرشف بتاريخ 20 أبريل 2017 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine )، فبراير 2009
  58. ↑ "مشاريع نقل الطاقة بالتيار المستمر عالي الجهد | شركاء كلين لاين للطاقة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2013-12-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2013-11-06 .
  59. ↑ "ديفيد ستراهان "الشبكات الخضراء" مجلة نيو ساينتست 12 مارس 2009" .
  60. ↑ إيتيكي، رودني؛ مانجريكار، مادهاف؛ دي سانتو، سيلفيو جوزيبي؛ ماتشادو، لويس فرناندو م. (نوفمبر 2020). "الجدوى التقنية لربط اليابان-تايوان-الفلبين بشبكة آسيا والمحيط الهادئ الفائقة للتيار المستمر عالي الجهد" . مجلة مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 133 110161. Bibcode : 2020RSERv.13310161I . doi : 10.1016/j.rser.2020.110161 . S2CID 224858553 . 
  61. ↑ "صحيفة حقائق HVDC من سيمنز" (ملف PDF) . مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 30-07-2018.
  62. ↑ "StackPath" . 11 يناير 2017.
  63. ↑ "مشروع نقل الطاقة الكهربائية فائق الجهد العالي بالتيار المستمر بين تشانغجي وغوكوان ±1100 كيلوفولت يبدأ نقل الطاقة" . شركة SGCC . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 يناير 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يناير 2020 .
  64. ↑ «شركة ABB تفوز بطلبيات بقيمة تزيد عن 300 مليون دولار أمريكي لأول خط نقل طاقة فائق الجهد العالي (UHVDC) في العالم بقدرة 1100 كيلوفولت في الصين» . ABB . 19 يوليو 2016. مؤرشف من الأصل في 24 فبراير 2018. تم الاطلاع عليه في 13 مارس 2017 . 
  65. ↑ "مستقبل الطاقة عابر للقارات، وشبكات الطاقة البحرية العملاقة" . Bloomberg.com . 2021-06-09 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-09-06 .