Интеллектуальная распределительная сеть постоянного тока

Преимущества локальной сети тока постоянного напряжения

На заре человеческих открытий в области электричества и первых попыток его бытового применения разгорелся жаркий спор о том, какой ток лучше использовать для удовлетворения человеческих потребностей: постоянный или переменный? В 1878 году Томас Эдисон основал компанию Эдисон Электрик Лайт (Сегодня это Дженерал Электрик), а в 1880 разработал и запатентовал “технологию трех проводов” для передачи электроэнергии постоянного напряжения. С помощью нулевого провода и проводов +100 и -100 вольт удалось передать электричество на расстояния до 1,5 километров.

Именно ограниченность расстояний и было главным минусом постоянного тока. Напряжение переменного тока довольно просто изменялось при помощи изобретенного в 1876 году Павлом Николаевичем Яблочковым трансформатора. Это давало возможность передавать ток на сотни километров, как по магистральным линиям высокого напряжения, так и создавать линии меньшего напряжения для поставки электроэнергии непосредственно потребителям.

Однако на тот момент (да и сейчас) никто не оспаривал факт, что передача электроэнергии током постоянного напряжения несет ряд преимуществ. При передаче на переменном токе мы сталкиваемся с проблемой - реактивной мощностью, которая составляет существенную часть потерь в линии электропередач. С реактивной мощностью же связано и неэффективное использование сечения проводника, а соответственно и ограничение по передаче всей необходимой активной мощности.

При передаче на постоянном токе понятие "реактивная мощность" отсутствует вообще, проводник используется на все 100 % активной мощности. Постоянный ток не подвержен поверхностному эффекту (скинн- эффекту), т.е. сечение проводника используется полностью. Следовательно, при одном и том же сечении проводника на постоянном токе можно передать больше мощности. На постоянном токе нет "злобных" гармоник, которые имеются на переменном. Трёхфазное переменное питание требует четырех проводников, а постоянный ток обходится двумя. При этом, в напряжении 400В, постоянный ток в 2 раза безопаснее, чем переменный ток промышленной частоты (50 Гц). Тем не менее, магистральная передача электроэнергии переменным током пока остаётся наиболее надежным и эффективным способом, а вот локальная – распределительная передача электроэнергии, стала более эффективна постоянным.

Таким образом, без модернизации трансформаторов и кабельных трасс распределительных сетей – где именно и существуют максимальные потери, благодаря использованию тока постоянного напряжения 400В а не 220В переменного, по проводнику того же сечения возможно передать в 2-4 раза больше электроэнергии без потерь. 400В постоянного тока, абсолютно соответствует всем нормативам распределительных сетей, и не требуют замены или модернизации как кабельных трасс так и автоматики защиты. Помимо модернизации существующих сетей, строительство новых распределительных сетей существенно удешевиться, за счёт снижения подводимых мощностей и кабельных трасс.

 Применение распределенной сети постоянного тока, позволит сразу увеличить пропускную способность существующих распределительных сетей до 4 раз, и увеличить до 7 раз мощности для потребителя, без строительства новых генерирующих станций и магистральных трасс. При этом суммарные потери в сетях снизятся на 50%-80%, а стоимость внедрения данной технологи в среднем дешевле в 3-4 раза, и быстрее в 10, потому что не нужно строить новые сети и генерирующие мощности.

Так как сеть работает по принципу двойного преобразования, где входное напряжение преобразуется в постоянный ток, а потом обратно в переменный, потребитель и сеть будут защищены от любых гармоник и помех. Более того, для внешней сети наша система является линейным потребителем - будут отсутствовать реактивные потери, перекосы фаз, гармоники и прочие наводки. Потребитель же, получит стабилизированное напряжение с возможностью перекоса фаз до 100%.

Данная топология позволит избежать возможности кражи электроэнергии, превышения установленной мощности потребителя, а при необходимости и самого потребления электроэнергии.

Учет потребления электроэнергии может вестись традиционными средствами учета в точке генерации, или непосредственно самим инвертором и автоматически передаваться в управляющий центр.