- Transmisi HVDC: Jalan Tol Listrik Menuju Era Baru Energi Terbarukan
- Teknologi Voltage Supply Converters (VSC) dalam Sistem Transmisi HVDC
- Kemajuan dalam Infrastruktur Ultra HVDC (UHVDC) yang Penting untuk Transmisi Energi Terbarukan
Kebutuhan akan sistem transmisi kelistrikan yang efisien dan fleksibel telah secara konsisten dirasakan di negara-negara industri saat ini. Ada sejumlah opsi yang tersedia bagi pembuat kebijakan dan entitas komersial, dengan sistem transmisi arus searah tegangan tinggi (HVDC) muncul sebagai mekanisme pengelolaan energi yang layak.
Perkembangan teknologi HVDC menandai perubahan besar dalam cara transmisi listrik jarak jauh, karena ia menawarkan manfaat berlipat ganda dibandingkan sistem transmisi arus bolak-balik (AC). Sistem transmisi HVDC menawarkan keuntungan dalam hal emisi yang lebih rendah dan penghematan biaya, saat digunakan di atas kepala untuk jarak jauh dan di bawah tanah atau di bawah air untuk jarak pendek.
Dengan menawarkan efisiensi transien maksimum dan kehilangan daya yang lebih rendah, terlepas dari jarak perjalanan listrik, sistem transmisi HVDC menciptakan potensi yang signifikan untuk transmisi daya jarak jauh, seperti pulau, dan bahkan benua. Kemajuan dalam teknologi HVDC membuka jalan bagi sistem kelistrikan terbarukan, menandakan prospek masa depan yang positif dari pasar sistem transmisi HVDC, yang bernilai hampir US $ 7,4 miliar pada tahun 2018.
Transmisi HVDC: Jalan Tol Listrik Menuju Era Baru Energi Terbarukan
Sistem transmisi HVDC muncul sebagai landasan di mana sistem energi baru berdasarkan sumber terbarukan sedang dikembangkan dan diimplementasikan. Sistem energi terbarukan, seperti proyek tenaga surya dan angin, seringkali sangat tidak stabil dan terletak di daerah terpencil. Teknologi HVDC yang terus berkembang mendapatkan dasar dalam ekonomi energi baru dengan saluran transmisi HVDC jarak jauh yang dapat mengangkut daya dengan efisiensi maksimum dan kehilangan daya minimal.
Jalur HVDC menjadi "jalan raya super listrik", yang mempercepat masa depan sistem pembangkit listrik terbarukan dengan tiga cara — menghubungkan pembangkit listrik yang ada, mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya baru, dan mengintegrasikan proyek energi angin lepas pantai. Semikonduktor daya, kabel tegangan tinggi, dan konverter adalah beberapa komponen utama dari teknologi HVDC, yang menghadirkan fitur berbeda pada sistem transmisi arus searah (DC) modern.
Kebutuhan untuk membangun pembangkit listrik baru dapat ditunda dengan penerapan sistem transmisi HVDC, karena menghubungkan sistem tenaga yang berbeda untuk beroperasi lebih efisien. Sistem tenaga baru dapat mencapai keuntungan ekonomi dan lingkungan yang lebih besar yang berasal dari sumber daya hidroelektrik besar, yang menggantikan sistem pembangkit termal dalam sistem tenaga tradisional melalui jalur transmisi HVDC.
Transmisi HVDC telah menjadi jalan raya super listrik untuk integrasi skala besar sumber daya energi terbarukan untuk menawarkan jaringan yang saling berhubungan, yang dapat diandalkan dan cukup fleksibel untuk mengatasi tantangan ekonomi energi terbarukan yang baru. Jaringan transmisi HVDC memungkinkan penyeimbangan beban antara jalan raya super HVDC dan berbagi saluran dan stasiun konverter dalam proyek tenaga surya dan pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai. Dengan demikian, penyebaran sistem transmisi HVDC dianggap sebagai cara yang ekonomis untuk menyediakan redundansi dan keandalan dalam jaringan listrik tersebut.
Selain itu, sistem transmisi HVDC juga menawarkan solusi yang layak untuk tantangan right-of-way yang ada. Satu sistem transmisi HVDC yang dipasang di atas kepala terbukti lebih andal daripada saluran transmisi AC sirkuit ganda. Infrastruktur HVDC dapat meningkatkan efisiensi transien listrik dengan menggunakan kabel HVDC terisolasi dalam aplikasi bawah tanah dan bawah laut, yang dapat mempercepat proses perizinan right-of-way. Selain itu, sistem transmisi HVDC juga dapat dipasang di dekat atau di jalur AC yang ada, sehingga mengurangi kebutuhan penggunaan lahan di jalan yang benar.
Teknologi Voltage Supply Converters (VSC) dalam Sistem Transmisi HVDC
Sistem transmisi HVDC menggunakan sumber arus, line-commuted converter (LCC), yang membutuhkan daya reaktif dari kapasitor seri, bank shunt, atau filter untuk beroperasi. Namun, sistem transmisi HVDC konvensional gagal menawarkan dukungan tegangan dinamis ke jaringan AC dan mengontrol tegangan sistem di bawah kisaran yang dapat diterima, dalam toleransi yang diinginkan. Akibatnya, konverter suplai tegangan digunakan dalam sistem transmisi HVDC konvensional, tidak hanya untuk menyediakan pengaturan tegangan dinamis ke jaringan AC tetapi juga untuk mengontrol aliran daya dalam sistem.
Sistem transmisi HVDC berdasarkan teknologi VSC dapat menawarkan kontrol independen untuk daya aktif dan reaktif tanpa kegagalan pergantian. Peralihan katup IGBT dalam transmisi HVDC berbasis VSC mengikuti modulasi lebar pulsa (PWM), yang memungkinkan sistem untuk menyesuaikan sudut fasa dan amplitudo tegangan keluaran AC konverter dengan tegangan DC konstan.
Selain itu, sistem transmisi HVDC berbasis VSC terdiri dari dua sistem kontrol dan perlindungan independen, yang terdiri dari prosesor sinyal digital dan mikrokontroler, dan menawarkan redundansi untuk memastikan keandalan yang tinggi. Fitur-fitur tersebut dikaitkan dengan kecenderungan pengguna akhir terhadap teknologi VSC dibandingkan teknologi LCC dalam sistem transmisi HVDC.
Sistem HVDC berbasis VSC semakin populer di pasar sistem transmisi HVDC, dengan lebih dari 55% pangsa pendapatan pasar. Teknologi transmisi berbasis VSC telah dewasa untuk sistem transmisi HVDC konvensional, meskipun merupakan pilihan yang relatif lebih mahal untuk aplikasi transmisi dengan rating yang lebih tinggi.
Perusahaan terkemuka di pasar sistem transmisi HVDC mendorong adopsi teknologi VSC untuk meningkatkan keandalan transmisi HVDC dalam proyek energi terbarukan yang dilaksanakan di seluruh dunia. Misalnya, Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation - produsen sistem pembangkit listrik Jepang terkemuka - mengumumkan pemasangan tautan transmisi HVDC berbasis VSC yang menghubungkan daratan Jepang (Honshu) ke pulau utara Hokkaido, pada Maret 2019. Perusahaan mengumumkan bahwa ini adalah sistem HVDC berbasis VSC pertama di Jepang yang menjamin 600 MW kapasitas interkoneksi setiap saat.
Pada bulan April 2019, ABB Group - sebuah perusahaan multinasional Swiss-Swedia yang beroperasi di segmen listrik, peralatan listrik berat, dan teknologi otomasi - mengumumkan bahwa mereka telah membentuk usaha patungan dengan Hitachi, Ltd. - sebuah perusahaan konglomerat multinasional Jepang - untuk mengirimkan VSC sistem transmisi HVSC berbasis gardu induk Higashi-Shimizu di Jepang. Perusahaan mengumumkan bahwa sistem transmisi HVDC berbasis VSC akan mencakup dua konverter VSC (masing-masing 300.000 kW), dan Hitachi akan membangun sistem, yang akan terdiri dari trafo konverter Hitachi dan konverter ABB HVDC dengan Sistem Kontrol dan Perlindungan.
Kemajuan dalam Infrastruktur Ultra HVDC (UHVDC) yang Penting untuk Transmisi Energi Terbarukan
Pengembangan sistem transmisi UHVDC merupakan salah satu kemajuan terbaru dalam teknologi transmisi HVDC, yang memungkinkan transmisi tegangan DC minimal 800 kV; Sistem transmisi HVDC konvensional umumnya menggunakan tegangan antara 100 kV sampai 600 kV. Ketika ekonomi energi global baru secara bertahap bergerak menuju jaringan listrik skala kontinental, sistem transmisi UHVDC kemungkinan besar menjadi sangat penting di seluruh dunia.
Wilayah maju adalah salah satu pasar yang paling disukai untuk sistem transmisi UHVDC, karena negara maju menghasilkan energi terbarukan dalam jumlah besar. Amerika Utara dan Eropa adalah salah satu pasar terbesar untuk sistem transmisi HVDC, karena badan pengatur di kawasan ini berinvestasi besar-besaran untuk mengembangkan infrastruktur HVDC guna memenuhi tujuan iklim mereka.
Inggris Raya adalah salah satu negara Eropa terkemuka yang telah menerapkan sistem transmisi HVDC. Inggris Raya berbagi hubungan HVDC dengan beberapa negara tetangga, termasuk Norwegia, Irlandia, Prancis, dan Belanda. Selain itu, Amerika Serikat telah meningkatkan investasi dalam pembangkit energi bersih, dan adopsi transmisi HVDC meningkat dengan cepat di negara tersebut. Jaringan sistem jalan raya super kelistrikan antarnegara bagian yang terus berkembang di AS menjadikan Amerika Utara pasar terbesar untuk sistem transmisi HVDC, dengan pangsa pendapatan hampir seperempat dari pasar global.
Namun, sejumlah besar negara berkembang telah menunjukkan pertumbuhan yang menjanjikan dalam pembangkit energi terbarukan dengan pembangunan pembangkit listrik tenaga air dan proyek tenaga angin. Negara berkembang adalah rumah bagi proyek energi surya dan angin skala besar, dan sistem transmisi UHVDC diadopsi untuk memenuhi permintaan daya yang terus meningkat di negara-negara ini.
China menjadi salah satu negara terkemuka di dunia yang pertama kali mengadopsi sistem transmisi UHVDC. Pada tahun 2010, saluran transmisi UHVDC pertama di dunia dibangun oleh ABB Group antara Shanghai dan Xiangjiaba di China dengan peringkat daya 6,4 GW dan total panjang sekitar 1.907 km. Pada 2017, negara tersebut menginvestasikan lebih dari 400 miliar yuan (US $ 57 miliar) untuk mengembangkan setidaknya 21 jalur transmisi UHVDC baru di negara tersebut.
General Electric Company (GE) - konglomerat multinasional Amerika - menugaskan 1.500 MW fase pertama dari sistem transmisi daya HVDC dua fase di Chhattisgarh, India, pada tahun 2017. The Power Grid Corporation of India Limited - perusahaan listrik milik negara India perusahaan - menginvestasikan lebih dari 6.300 crore INR dalam proyek tersebut. Kementerian Tenaga Listrik mengumumkan bahwa kapasitas proyek ditingkatkan lebih lanjut menjadi 6.000 MW dengan investasi lebih dari 5.200 crore INR, pada bulan Desember 2018. GE mengumumkan bahwa ini adalah proyek UHVDC pertama perusahaan di India dan juga di dunia, yaitu 1.287 km jalan raya energi dengan daya pancar hingga 3.000 MW.
Dengan meningkatnya adopsi sistem transmisi UHVDC di negara berkembang, seperti Cina dan India, kawasan Asia Pasifik (tidak termasuk Jepang) muncul sebagai pasar dengan pertumbuhan tinggi untuk sistem transmisi HVDC. Tren masa depan di sektor transmisi & distribusi listrik (T & D) sangat dipengaruhi oleh campuran sumber daya terbarukan.
Meningkatkan investasi di sektor T&D akan mendukung pembangkit energi terbarukan di tahun-tahun mendatang. Akibatnya, hal ini akan memicu adopsi global sistem transmisi HVDC sebagai solusi yang fleksibel dan ekonomis untuk mengelola tantangan pembangkit energi baru dan mengintegrasikan sumber terbarukan di tahun-tahun mendatang.