오늘날의 기술로 전기 그리드를 처음부터 시작할 수 있다면 가장 효율적인 선택은 무엇입니까? AC 또는 DC?

최근에는 장거리 전송, 해저 링크 등을위한 HVDC 전송 시스템의 많은 장점에 대해 읽었습니다. AC가 DC를 통해 선택되는 역사적 이유는 주로 변압기의 발명에 의한 것이기 때문에 AC 전압을 쉽게 조작하여 장거리에서 고전압 전송이 가능합니다.

그러나 수은 밸브, 사이리스터, IGBT 및 DC 전송을 가능하게 한 모든 구성 요소가 발명 된 후에 순수한 DC 네트워크를 사용하면 찾을 수있는 모든 AC / DC 정류기를 제거 할 수 있다고 생각했습니다 우리의 전자 기기. 이것은 에너지 효율을 크게 향상시키고 많은 자원을 절약 할 수 있습니다.

우리는 다시 시작할 수있는 기회가 있었다 경우 DC 기반의 전송 시스템은 더 좋을 수 ^{1 개} 선택, 또는 AC는 여전히 정상에 올 것?

^{1 : 더 나은 에너지 효율을 의미 합니다 .}

약간의 역사

이 주제에 대한 제안은 첫 번째 회로 코스 이후 많은 전기 기술자가 배운 것에 반대합니다 .AC는 전력 전송에 더 좋습니다. 결국 1800 년대 후반의 "전류 전쟁"에서 웨 ​​슬링 하우스가 AC와의 싸움을 돕고 결국 DC 제국에 대한 에디슨의 꿈을 물리치게 한 것은 테슬라였습니다.

현재 AC over DC를 사용할 때의 주요 이점은 효율성이었습니다. 특히 그 당시 하나의 DC 전압을 다른 DC 전압으로 변환하는 비용, 어려움 및 비효율 성과 비교할 때, 하나의 AC 전압을 다른 AC 전압으로 변환하는 것이 점점 쉬워졌습니다. 주울의 제 1 법칙 에 따르면 , 송전선로의 열이 전류 제곱에 비례 할 때 낭비되는 전력량. 전송 선로에 알려진 (기본적으로) 고정 저항이 있다고 가정하면 같은 양의 전력을 전송하는 경우 고전압, 저 전류 전송보다 저전압, 고전류 전송에서 더 많은 낭비가 발생합니다. 언급 한 바와 같이, AC 전압 변환의 상대적 용이성과 비교할 때 DC 전압을 라인 손실을 극복하기에 충분히 높은 레벨로 변환하는 것은 매우 비현실적이었다.

참고로, 많은 장소는 20 세기 중반까지 원래 DC 전송 시스템에서 AC로 완전히 전환되지 않았습니다.

당신은 여기 에서 역사에 대한 모든 것을 읽을 수 있습니다 .

현대 전기 디자인을 입력

AC에 자체 문제가 없다고 말하는 것은 아닙니다. 피부 효과는 AC를 DC보다 효율적으로되는 하나의 예이지만, 여전히 위에서 언급 한 라인 손실을 보상하지 않습니다. 또 다른 문제는 높은 전송 전압 레벨에서 발생하는 코로나 방전 입니다. 장거리에서 AC 전원에는 안정성 문제가 있습니다. 이 IEEE 기사 는 몇 가지 다른 거리를 배치하며, 최대 600-700 마일 거리에서 라인 리액턴스를 보상 할 수 있습니다.

수은 아크 밸브, 사이리스터 및 IGBT의 현대적인 구현과 효율적인 DC 전압 변환 수단을 통해 HVDC 전송 은 가능할뿐만 아니라 HVAC 전송에 직면 한 많은 문제를 극복합니다. 전체 전송 거리가 훨씬 길고 언급 된 AC 효과가 극복됩니다. 또한 거리 임계 값을 초과하면 HVDC와 관련된 비용이 HVAC보다 적습니다. 이 비용 차이는 이 문서 에서 자세히 설명되며 여기에는 전력 변전소 비용도 포함됩니다. 이 비용은 Jake 가 그의 답변으로 제공 한 링크 에서도 논의됩니다 .

사실 현재 전기 인프라는 AC 전력 전송을 기반으로합니다. 현대 기술의 대다수는 올바른 작동을 위해 이러한 유형의 전력을 필요로하며 AC를 사용한 적이 없었습니다. 우리가 알고 사랑하는 많은 기술 "고급"이 있을지 의심됩니다. 이론적으로 HVDC 만 사용하는 것이 더 효율적일 수 있지만 비용의 차이를 보완하기 위해 하이브리드 HVAC / HVDC 시스템이 최소한 현재 인간 개발에있어 최고의 솔루션입니다.

구리 및 기타 유용한 금속의 가격이 상승하고 절연 오일에 사용되는 환경 문제로 인해 고전력 AC 변압기는 고체 등가물에 비해 매우 비쌉니다. 권선 비용뿐만 아니라 큰 금속 케이스와 이러한 대형 변압기와 관련된 운송 및 설치 비용입니다.

고전압 DC 전송으로의 전환은 아마도 효율성면에서 세척이 될 것입니다. 그러나 현재 인프라가 아직 없다면 비용이 더 낮을 수 있습니다. 변압기는 여전히 필요하지만 저주파 전력 변압기보다는 반도체 DC-DC 컨버터를 고주파 전력 변압기와 결합하여 동일한 양의 전력 변환 용량으로 훨씬 더 작을 수 있습니다.