旅行汽车网因此，您拥有了一辆很棒的汽车，特斯拉Model S / 3 / X。您可以在晚上将其插入车库中，或者将其插入具有城市Supercharger的本地车库中，或者您的公司开明了，并在停车库中配有充电器以及自行车架和LRT班车。
但是电从哪里来呢？它越来越多地是由风，日光或水产生的，它来自很远的地方，并经过高压直流（HVDC）传输线到达您。这是我在进行中的系列中探索的网格创新的主要趋势之一。它以``未来是电力的7个理由''开始，并在HVDC，清洁技术区块链以及风能和太阳能可以发挥作用的新兴辅助市场上具有并行线程。
那么，什么是HVDC，它与普通输电有何不同？
这部分是托马斯·爱迪生与尼古拉·特斯拉的故事。爱迪生致力于直流电，但特斯拉喜欢交流电。交流电的升压和降压比较容易，并且直流电无法可靠地转换，因此它成为电力的传输和分配标准。爱迪生做了一些丑陋的尝试来赢得比赛，但失败了。然后他无论如何从经济上获胜。
当今，大多数长距离传输都是使用高压交流电构建的，但是它也有一些有趣的局限性。
◊限制为765千伏（kV），足以煎鸡蛋。由于交流电的特性，此后，由于电磁场与绝缘体相互作用并对其加热而导致的电压损失使交流电变得不经济。
◊大部分的传输是通过高架线路进行的，部分原因是埋线和维护地下线路的费用较高，而且还因为地下的热量积累问题更加严重，并且它们拥有更多的电荷，这限制了它们可以传输电的距离约为80公里。保持更多的充电点（电容）意味着必须将更多的能量推入线路中才能将其反转。架空的高压交流电线路与大地之间的距离很远，这是因为单个线路的电磁场相互作用，从而降低了总容量。水下交流输电比地下输电面临更严峻的挑战。
◊您不能使电线比它们更粗，从而获得更大的吞吐量，因为交流电倾向于在金属导体的表面附近流动，因此，使电线较粗会增加重量，并且传输容量也不大。
the挑战的最后一点是频率很难改变，因此任何交流电传输都必须在以相同频率运行的两个电网之间。
要解决很多工程上的折衷，但是交流电显然可以经济地长距离传输，因此，在大多数情况下，这些都不是断路器。
直到1954年，这套妥协才是真正的选择。那年，可靠地改变直流电压上下波动的问题就解决了。ABB是该领域的主要参与者，它在瑞典大陆和一个岛之间建造了一条淹没96公里的高压直流输电线路。
直流电没有交流电传输的大部分限制。
◊虽然它的最大电压约为800 kV，与AC并无不同，但其构造方式实际上可以使AC电压提高一倍。
◊与地下管线相比，地下管线和水下管线不会失去传输效率。直流电不会与其他电线，地面或水相互作用而产生电磁场。
because电线可以任意粗，因为直流电不会沿着表面流动。
◊直流电没有频率，因此很容易将两个不同频率的电网连接起来，并在转换回交流电时使用电子设备来匹配频率。因此，有时将HVDC称为异步传输。
但是直流电仍然有两个局限性，至少直到最近才阻止它接管世界。
首先是电压转换器比简单的物理交流电压转换器贵很多。直流转换器本质上是电子的，正如我在《 7个理由》文章中指出的那样，电子产品的性能优于物理产品。在这种情况下也是如此，因为直流变压器的成本直线下降。如果环顾四周，几乎所有可见的电气设备都在内部运行于直流电，并且电源模块将交流电从插头转换为直流电。通过电子设备可以很便宜地做到这一点，对于传输级变压器也是如此。
第二个问题是用于高压直流电的断路器无效。断路器是保护电气系统免受过电流影响的组件。如果您的房屋较旧，则可能有保险丝盒。如果您的房屋较新，则可能有电子断路器，通常是面板中有一两排黑色开关。直流机械断路器太慢，而半导体断路器足够快，但功率损耗为30％。这很难克服，但是最近它被新一代混合动力断路器所舔。
为什么这又很重要？
高压直流输电线路总是输送更多的电力，而与电力行进的距离无关。但这很重要的一个重要原因是，在较长距离下以及在水下和地下很短距离内，它都便宜。
“在一定的距离内，即所谓的“收支平衡距离”（约600 – 800 km），高压直流输电替代方案将始终提供最低的成本。
“海底电缆（通常约为50 km）的收支平衡距离要比架空线传输的收支平衡距离小得多。”
该图很有趣。DC端子总是比AC端子贵，这仅仅是因为它们必须具有转换DC电压以及将DC转换为AC的组件。但是直流电压转换和断路器的价格一直在下降。收支平衡价格继续下降。
目前，在现代电网中，地上传输的传输损耗为7％到15％。使用直流传输时，它们要低得多，如果您在水下或地下运行电缆，它们将保持较低的状态。
敏捷因素
最后一点值得一提，因为它与将HVDC用于可再生能源直接相关。成功使用可再生能源的关键要素是大陆规模的电网。能源必须从北部，南部，沙漠中生物量低的地区的低碳水流，穿过赤道的阳光充足的地区，离岸的风或平原地区的风向大型城市和工业区流动。在美国，最好的风和太阳资源距离大多数人还有很长的路要走。
在交流电的作用下，这意味着巨大的铁塔和线路将长距离行进。这意味着许多人抗议是因为他们讨厌改变，他们不想破坏自己的观点，他们认为自己的土地在某种程度上是特殊的，不应在其上面建塔，或者是因为他们对电磁波有非理性的恐惧光谱。过去，我写过很多有关NIMBY的文章-实际上，链接的文章是我有史以来第二篇有关CleanTechnica的文章，并且发表在将近4年前。我所说的大部分内容也适用于传输项目。
高压直流输电技术有望在许多地方规避这一问题。在无法克服因大型金属塔而引起的当地愤怒的情况下，可以将线路埋线几英里。它的价格更高，但是却可以避免许多问题。
使用HVDC所做的最后一件有趣的事情是，您可以将其串连到现有的交流电塔架路径上，从而有效地使现有的，可以接受的输电线路向人口稠密的地区提供更多的电力。这通常也避免了NIMBY的投诉。
群岛因素
造成差异的另一个地方是散布在岛屿上的种群。印度尼西亚就是一个很好的例子。它有2.61亿人口，生活在其17,500个岛屿中的6,000个上。这些岛屿中有很多依赖石油和柴油发电。
日本同样面临挑战。尽管大多数人将其视为一个国家，或者如果更多的人将其视为三个或四个大岛，那么它实际上有6,852个岛，其中有430个居住在岛上。日本正在寻找通往亚洲的两条主要高压直流输电线路，以使其能够摆脱在有限地形地区，面临巨大地形挑战的情况下生产和管理自己的所有电力的需求。
许多人认为不列颠群岛是几个大岛，但实际上它有6,000多个岛，其中近200个被永久性占用。丹麦有一个大陆，但也有1,000个岛屿，其中有70个有人居住。此模式在全球范围内重复。
请记住，与交流输电不同，高压直流电在浸入水中时不会失去效力。还要记住，与需要电力的人相比，可再生能源在不同的地方（通常在不同的地方）的效率越来越低。请记住，海上风能具有最高的可用容量因子之一，通常为50％，不寻常为60％。
当HVDC用50公里长的线路收回成本时，廉价变压器和有效断路器的HVDC革命似乎开始是一个奇迹。
这就是HVDC，以及为什么您使用的电力将越来越多地通过HVDC传输。它可以在更远的距离上提供更多的电力，在经济上越来越可行，在地下可以更好地工作，在水下可以更好地工作，可以躲避灵巧，并且减少了可再生能源发电的挑战。它是电力领域最重要的创新之一，很快就会出现在您附近的电网中。
以后的文章将研究特定的项目，仔细研究经济学，并更深入地探讨本文涉及的一些因素。导致HVDC传输在AC效率较低的地方变得越来越有竞争力和更有效的一系列创新将使全球可再生能源实现更大的增长。
作为最后一个数据点，中国国家电网公司认真提出了建立全球高压直流输电电网的构想，以在2050年之前将世界上所有的风能和太阳能发电结合在一起。低损耗，长距离移动电力的潜力是巨大的。网格越大，所需的存储空间越少。
与往常一样，我将密切关注评论。如果我犯了错误，请纠正我。如果您知道有趣的高压直流输电项目，请告诉我，尤其是在非英语国家/地区，这些国家对我在互联网上找到它们的能力提出了挑战。
