Việc chuyển đổi điện xoay chiều AC sang DC ngày nay có thể được thực hiện dễ dàng nhờ các bộ chuyển đổi nhưng điện áp làm việc của các bộ chuyển đổi này khoảng 10 – 300V, tức là cấp điện áp dùng để vận hành các thiết bị điện dân dụng.
Để hoàn thành việc chuyển đổi điện xoay chiều cao thế HVAC sang điện 1 chiều cao thế HVDC phải được thực hiện thông qua các trạm chuyển mạch 100kV, 400kV, 500kV, 700kV, 800kV… và hiện nay lớn nhất thế giới là trạm chuyển mạch 1100kV của tập đoàn Siemens sản xuất cho một dự án đường dây HVDC của Trung Quốc, cũng là dự án truyền tải điện HVDC dài nhất thế giới (khoảng 3.300km).
Trạm chuyển mạch AC to DC 1100kV
Tập đoàn Siemens của Đức đã thiết kế hoàn toàn tất cả các thành phần chính cho trạm chuyển đổi 1.100 kV thành công vào năm 2018 dựa trên nhiều năm kinh nghiệm sản xuất máy biến áp HVDC cho nhiều dự án điện HVDC toàn thế giới. Thách thức lớn nhất khi thiết kế và sản xuất trạm này là hệ thống cách nhiệt.
Cả hai ống lót van mà dòng điện chạy qua dài khoảng 19 mét. Tổng thể máy dài 37.5 mét, cao 14.4 mét và rộng 12 mét trong lượng 909 tấn. Hiệu suất thực tế của máy biến áp chuyển đổi đạt trên 99% công suất định mức (587MVA).
Đường dây HVDC Changji và Guquan
- Điện áp truyền tải 1100kV;
- Chiều dài đường dây 3.284km truyền tải điện từ Tây Bắc Tân Cương tự trị tới tỉnh An Huy (miền Đông của Trung Quốc);
- Công suất truyền tải 12GW;
- Đặc biệt đây là đường dây cao thế một chiều HVDC. Dự án được quản lý và vận hành bởi Tập đoàn lưới điện Trung Quốc SGCC.
Bạn xem chi tiết dự án này tại đây: Dự án đường dây 1100kV HVDC dài nhất thế giới.
Vì sao chuyển đổi HVAC sang HVDC là cần thiết?
Việc truyền tải điện xoay chiều ở điện áp cao thế HVAC cho thấy ít bị thất thoát năng lượng hơn điện một chiều cao thế HVDC, nhưng hiệu quả này chỉ đúng nếu đường dây có chiều dài không qua 600km. Đây là mốc khoảng cách mà truyền tải điện HVAC hay HVDC đều như nhau, nhưng nếu đường dây có khoảng cách lớn hơn 600km thì nên chuyển sang hệ thống HVDC.
Các dự án truyền tải điện cao thế của mọi quốc gia có xu hướng đi dọc đất nước của họ và chắc chắn khoảng cách đường dây không thể dưới 600km. Ở khoảng cách này trở đi, HVDC đã cho thấy những ưu điểm vượt trội so với HVAC mà nổi bật hơn cả là hạn chế tổn thất năng lượng, tăng độ ổn định của đường dây và hạn chế nhiễu. Bạn có thể đọc bài so sánh HVAC và HVDC để hiểu rõ hơn vấn đề này.
Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống HVDC có thể lớn hơn HVAC nhưng so về hiệu quả vận hành trong suốt vòng đời tính trên chi phí thì HVDC lại cho thấy sự khả quan đáng kể, rất nhiều nước trên thế giới đã tiến hành chuyển điện lưới cao thế HVAC của họ sang HVDC kể từ đầu những năm 2000. Việt Nam cũng là một trong số nhiều nước đang nghiên cứu nâng cấp đường dây 500kV Bắc – Nam dài 1700km sang hệ thống HVDC. Bạn có thể tìm hiểu tại đây.
Trạm chuyển đổi 1100kV HVDC trên đây là minh chứng cho nỗ lực nghiên cứu và hiện thực hóa hệ thống HVDC toàn cầu để từng bước gây dựng thành công mục tiêu xây dựng hệ thống mạng lưới điện thông minh Smart Grid cũng như tầm nhìn tiết kiệm năng lượng cho toàn nhân loại trong tương lai không xa.
