- HVDC送電：再生可能エネルギーの新時代への電力スーパーハイウェイ
- HVDC送電システムにおける電圧供給コンバーター（VSC）技術
- 再生可能エネルギー送電に顕著なウルトラHVDC（UHVDC）インフラストラクチャの進歩
効率的で柔軟な送電システムの必要性は、今日の工業化された経済において一貫して感じられてきました。政策立案者や営利団体が利用できるオプションは多数あり、エネルギー管理の実行可能なメカニズムとして高電圧直流（HVDC）送電システムが登場しています。
HVDC技術の開発は、交流（AC）送電システムに比べて何倍もの利点を提供するため、電気が長距離を送電する方法に大きな変化をもたらします。HVDC送電システムは、長距離の場合は頭上に、短距離の場合は地下または水中に配置すると、排出量の削減とコスト削減の点で利点があります。
HVDC送電システムは、電力の移動距離に関係なく、最大の過渡効率と低い電力損失を提供することにより、島や大陸などの長距離での送電の大きな可能性を生み出しています。HVDC技術の進歩は、再生可能電力システムへの道を開いており、2018年に約74億米ドルと評価されたHVDC送電システム市場の前向きな将来の見通しを示しています。
HVDC送電：再生可能エネルギーの新時代への電力スーパーハイウェイ
HVDC送電システムは、再生可能エネルギー源に基づく新エネルギーシステムが開発および実装されている基盤として浮上しています。太陽光発電や風力発電のプロジェクトなどの再生可能エネルギーシステムは、揮発性が高く、遠隔地にあることがよくあります。進化し続けるHVDC技術は、最大の効率で電力を輸送し、損失を最小限に抑えることができる長距離HVDC送電線により、新しいエネルギー経済の基盤を築いています。
HVDC送電線は「電力スーパーハイウェイ」になりつつあり、既存の発電所の相互接続、新しい太陽光発電所の開発、洋上風力エネルギープロジェクトの統合という3つの方法で再生可能エネルギー発電システムの未来を促進しています。パワー半導体、高電圧ケーブル、およびコンバーターは、HVDCテクノロジーの主要コンポーネントであり、最新の直流（DC）送電システムに明確な機能をもたらします。
新しい発電所を建設する必要性は、HVDC送電システムの導入により延期することができます。これは、さまざまな電力システムを相互接続してより効率的に運用できるためです。新しい電力システムは、HVDC送電線を介して従来の電力システムの火力発電システムに取って代わる、大規模な水力発電資源から得られるより大きな経済的および環境的利益を達成することができます。
HVDC送電は、再生可能エネルギー資源を大規模に統合して相互接続されたグリッドを提供するための電力スーパーハイウェイになりました。グリッドは、新しい再生可能エネルギー経済の課題に対処するのに十分な信頼性と柔軟性を備えています。 HVDC送電網は、HVDC電力超高速道路間の負荷分散と、太陽光発電プロジェクトおよび洋上風力発電所における送電線と変換所の共有を可能にします。それにより、HVDC送電システムの展開は、そのような電力ネットワークに冗長性と信頼性を提供する経済的に実行可能な方法と見なされます。
さらに、HVDC送電システムは、既存の公道用地の課題に対する実行可能なソリューションも提供します。オーバーヘッドで展開された1つのHVDC送電システムは、二重回路AC送電線よりも信頼性が高いことが証明できます。HVDCインフラストラクチャは、地下および海中のアプリケーションで絶縁されたHVDCケーブルを使用することにより、電力の過渡効率を向上させることができます。これにより、公道用地許可プロセスを加速できます。さらに、HVDC送電システムは、既存のAC送電線に隣接して、またはその上に設置することもできるため、通行権のある土地利用の必要性が少なくなります。
HVDC送電システムにおける電圧供給コンバーター（VSC）技術
HVDC送電システムは、電流源のライン転流コンバーター（LCC）を採用しており、動作するには直列コンデンサー、シャントバンク、またはフィルターからの無効電力が必要です。ただし、従来のHVDC送電システムは、ACネットワークに動的な電圧サポートを提供できず、システム電圧を許容範囲内の許容範囲内で制御できません。その結果、電圧供給コンバーターは、ACネットワークに動的な電圧調整を提供するだけでなく、システム内の電力の流れを制御するために、従来のHVDC送電システムで使用されます。
VSC技術に基づくHVDC送電システムは、転流障害なしに有効電力と無効電力の両方を独立して制御できます。VSCベースのHVDC送電におけるIGBTバルブの切り替えは、パルス幅変調（PWM）に従います。これにより、システムは、一定のDC電圧でコンバーターのAC出力電圧の位相角と振幅を調整できます。
さらに、VSCベースのHVDC送電システムは、デジタルシグナルプロセッサとマイクロコントローラで構成される2つの独立した制御および保護システムで構成され、高い信頼性を確保するための冗長性を提供します。このような機能は、HVDC送電システムのLCC技術よりもVSC技術に対するエンドユーザーの傾向に起因しています。
VSCベースのHVDCシステムは、HVDC送電システム市場で人気が高まっており、市場の収益シェアの55％以上を占めています。 VSCベースの送電技術は、より高い定格の送電アプリケーションでは比較的コストのかかるオプションであるにもかかわらず、従来のHVDC送電システムでは成熟しました。
HVDC送電システム市場の大手企業は、世界中で実施されている再生可能エネルギープロジェクトにおけるHVDC送電の信頼性を高めるために、VSC技術の採用を後押ししています。たとえば、日本の大手発電システムメーカーである東芝エナジーシステムズアンドソリューションズコーポレーションは、2019年3月に日本本州（本州）と北海道北部の島を結ぶVSCベースのHVDC送電リンクの設置を発表しました。これは、常に600MWの相互接続容量を保証する日本初のVSCベースのHVDCシステムであると発表しました。
2019年4月、電力、重電機器、自動化技術の各セグメントで事業を展開するスイスとスウェーデンの多国籍企業であるABBグループは、日本の多国籍コングロマリット企業である日立製作所との合弁会社を設立し、VSCを提供すると発表しました。日本の東清水変電所向けのHVSC送電システム。同社は、VSCベースのHVDC送電システムに2つのVSCコンバーター（それぞれ300,000 kW）が含まれることを発表し、日立は、日立コンバーター変圧器と制御および保護システムを備えたABBHVDCコンバーターで構成されるシステムを構築します。
再生可能エネルギー送電に顕著なウルトラHVDC（UHVDC）インフラストラクチャの進歩
UHVDC送電システムの開発は、HVDC送電技術の最新の進歩の1つであり、少なくとも800kVのDC電圧送電を可能にします。従来のHVDC送電システムは、一般に100 kV〜600kVの電圧を使用します。新しい世界のエネルギー経済が徐々に大陸規模の電力網に移行するにつれて、UHVDC送電システムは世界中で非常に重要になる可能性があります。
先進国は大量の再生可能エネルギーを生成しているため、先進地域はUHVDC送電システムにとって最も有利な市場の1つです。北米とヨーロッパは、HVDC送電システムの最大の市場のひとつです。これらの地域の統治機関は、気候目標を達成するためにHVDCインフラストラクチャの開発に多額の投資を行っています。
英国は、HVDC送電システムを導入したヨーロッパの主要国の1つです。英国は、ノルウェー、アイルランド、フランス、オランダなど、いくつかの近隣諸国とHVDCリンクを共有しています。さらに、米国はクリーンエネルギー生成への投資を後押ししており、HVDC送電の採用は国内で急速に増加しています。米国で拡大を続ける州間高速道路システムのネットワークにより、北米はHVDC送電システムの最大の市場となり、世界市場のほぼ4分の1の収益シェアを占めています。
しかし、水力発電所や風力発電プロジェクトの開発により、ますます多くの新興経済国が再生可能エネルギー発電の有望な成長を示しています。発展途上国は大規模な太陽光および風力エネルギープロジェクトの本拠地であり、UHVDC送電システムはこれらの国々で増え続ける電力需要を満たすために採用されています。
中国は、UHVDC送電システムを最初に採用した世界有数の国の1つになりました。2010年、世界初のUHVDC送電線が、ABBグループによって上海と中国の向家壩の間に建設されました。電力定格は6.4 GW、全長は約1,907kmです。2017年までに、国は4,000億元（570億米ドル）以上を投資して、国内で少なくとも21の新しいUHVDC送電線を開発しました。
米国の多国籍コングロマリットであるGeneralElectric Company（GE）は、2017年にインドのチャッティースガルで2相HVDC送電システムの最初の1,500MWフェーズを委託しました。PowerGridCorporationofIndia Limited –インドの国営電力会社会社–プロジェクトに6,300クローレ以上のINRを投資しました。電力省は、2018年12月に5,200クローレINRを超える投資でプロジェクト容量をさらに6,000 MWにアップグレードしたと発表しました。GEは、これがインドおよび世界で最初のUHVDCプロジェクトである1,287であると発表しました。最大3,000MWの送信電力を備えたkmエネルギー超高速道路。
中国やインドなどの新興国でのUHVDC送電システムの採用が増えるにつれ、アジア太平洋地域（日本を除く）はHVDC送電システムの高成長市場として台頭しています。送電・配電（T&D）セクターの将来の傾向は、再生可能エネルギー源の組み合わせに大きく影響されます。
T&Dセクターへの投資の増加は、今後数年間で再生可能エネルギーの生成を強化するでしょう。その結果、これは、今後数年間で新しいエネルギー生成の課題を管理し、再生可能エネルギー源を統合するための柔軟で経済的なソリューションとして、HVDC送電システムの世界的な採用を誘発します。