電圧変換器 HVDC PLUS

概要
高電圧直流（HVDC）送電システムは、脱炭素化、デジタル化および分散型・インバータベースの電源の増加により、現代の電力システムで重要性を増しています。Siemens EnergyのHVDC PLUS®はMMCベースのVSCを採用したHVDCソリューションで、長距離送電の高効率化、再生可能エネルギーの統合、および高度な系統安定化機能を提供します。

主要提案
HVDC PLUS®は大容量の電力を長距離にわたり高効率で伝送し、再エネ統合を支援するとともに、系統安定性を向上させる高度な制御機能を提供します。FACTSや蓄電ソリューションを補完し、系統の近代化とレジリエンスを支援します。

ユースケースと主な用途

• DCケーブルや架空DC線を用いたポイント・ツー・ポイントの長距離送電。
• 遠隔の再生可能発電（洋上/陸上風力発電所）や遠隔負荷をAC系統に接続。
• 再エネの統合促進およびエネルギー取引の実現。
• 都市中心部への給電や大規模インターコネクタとしての組み込み型HVDCリンク。
• 非同期系や異周波数系の接続、連鎖的な大規模停電に対するファイアウォール機能。
• 複数の発電サイトから複数の負荷センターへ分配するマルチターミナルHVDC。

HVDC PLUS®の構成
対称モノポール
対称モノポールは地に対して等しく逆の電位を持つ完全絶縁のDC導体を使用し、接地帰還電流を低減し標準的なAC変圧器の使用を可能にします。DC極-地故障時のAC系統からの故障電流の流入を抑制し、実績あるスケーラビリティを提供します。

• 2つのコンバータステーションを用いるポイント・ツー・ポイント送電に適合。
• 海底/地下ケーブルや架空DC線で適用可能。

バイポール
バイポールは対称モノポールに比べ容量と柔軟性が向上します。主な種類は以下の通りです：

• 金属リターン付きバイポール（DMR） — 絶縁コストを下げるための金属導体によるリターン。
• 電極付きバイポール — 保守/故障時の非対称モードで使用する地/海電極。
• リジッドバイポール — 通常のリターン経路を持たない反対極性の2本導体；長距離ケーブル伝送でコスト効率が高い。

各バイポール設計には専用のDC開閉装置が組み込まれ、冗長性を高め一極故障時の継続運転を可能にします。

特別な適用分野

• マルチターミナルHVDC — 複数のコンバータステーションを統合し柔軟な収集・配分を実現（例：複数の洋上風力発電所から複数の負荷センターへ）。
• バック・トゥ・バックHVDC — 異なる周波数のACを変換するために近接配置された2台のコンバータステーション（DC送電線なし）。

HVDC PLUS®の特長と利点

• 有効・無効電力の独立かつ柔軟な制御（四象限運転）。
• 弱いAC系統を支援する精密なAC電圧制御；DC線なしでの単独STATCOM動作が可能。
• 無負荷継続（fault-ride-through）性能および無効電流寄与。
• 系統擾乱や連鎖的ブラックアウトに対するファイアウォールとして機能。
• ハーフブリッジ／フルブリッジの採用や並列コンバータにより、マルチターミナル対応で容量拡張と冗長化が可能。
• 低短絡比下でも堅牢に動作；DCケーブルおよび架空線双方に適応。
• AC送電網の復旧支援やブラックスタート／SRAS対応が可能。

技術的背景
Siemens Energyは2007年にMMC技術を市場投入し、2010年に世界初のMMCベースHVDCを運転開始しました。MMCベースのVSC HVDCは現在業界標準であり、設置面積が小さく、グリッド形成能力があり、従来のLCC（サイリスタ）方式に比べ高調波が少ないという利点があります。

実績と経験
Siemens Energyは50年以上のHVDC技術の実績を持ち、25カ国以上で約60件のHVDCプロジェクトを実施しています。ポートフォリオには多数のLCCベースのClassic®プロジェクトおよび多くのHVDC PLUS®プロジェクトが含まれます。

追加資料
HVDC PLUS®の機能、構成および導入事例を詳述した製品パンフレットおよびリファレンスフライヤー（PDF）が利用可能です。

技術仕様

• プラットフォーム：HVDC PLUS®（MMCベースのVSC技術）。
• コンバータ技術：モジュラー・マルチレベル・コンバータ（MMC）、ハーフブリッジおよびフルブリッジのオプション；IGBTベースのVSCによりgrid-forming／grid-followingを実現。
• 構成オプション：対称モノポール、バイポール（DMR、電極、リジッド）、マルチターミナル、バック・トゥ・バック。
• 機能：有効/無効電力制御、STATCOM運転、fault-ride-through、低SCR運転、ブラックスタート／SRAS支援。
• 用途：長距離送電（海底/地下/架空）、再エネ統合、インターコネクタ、都市部給電、非同期接続、マルチターミナルネットワーク。
• 運用上の利点：長距離での送電損失低減、系統安定性向上、対称モノポールでの地絡電流低減、並列コンバータとDC開閉装置による容量拡張と冗長化。
• 実績あるプロジェクト実装：数十年にわたるHVDCプロジェクト納入実績と世界各地での複数のHVDC PLUS®導入。