在当今的工业化经济体中，始终都需要高效，灵活的输电系统。决策者和商业实体可以使用多种选择，高压直流（HVDC）传输系统正在成为一种可行的能源管理机制。
高压直流输电技术的发展预示着长距离输电方式将发生巨大变化，因为它比交流（AC）输电系统具有多重优势。高压直流输电系统在长距离高架空部署和短距离地下或水下部署时，具有降低排放和节省成本的优势。
通过提供最大的瞬态效率和较低的功率损耗，无论电能行进的距离如何，HVDC输电系统都为在远距离（例如，岛屿甚至大陆）上输电创造了巨大的潜力。高压直流输电技术的进步为可再生电力系统铺平了道路，预示着高压直流输电系统市场的积极前景，该市场在2018年价值近74亿美元。
高压直流输电：可再生能源新时代的电力高速公路
高压直流输电系统正在成为发展和实施基于可再生能源的新能源系统的基石。可再生能源系统（例如太阳能和风能项目）通常高度不稳定，并位于偏远地区。不断发展的HVDC技术通过长距离HVDC输电线路在新能源经济中取得了进展，该输电线路可以以最大的效率和最小的功率传输功率。
高压直流输电线路正在成为“电力高速公路”，它通过三种方式加快了可再生能源发电系统的未来：互连现有发电厂，开发新的太阳能电站以及整合海上风能项目。功率半导体，高压电缆和转换器是HVDC技术的关键组件，它们为现代直流（DC）传输系统带来了独特的功能。
高压直流输电系统的部署可以推迟建设新电站的需要，因为高压直流输电系统将不同的电力系统互连起来，从而可以更高效地运行。新的电力系统可以从大型水力发电资源中获得更大的经济和环境收益，这些水电资源通过HVDC输电线路取代了传统电力系统中的热力发电系统。
高压直流输电已成为大规模集成可再生能源以提供互连电网的电力高速公路，互连电网可靠且灵活，足以应对新的可再生能源经济的挑战。高压直流输电电网可实现高压直流输电高速公路之间的负载平衡，以及太阳能项目和海上风力发电站中线路和换流站的共享。因此，HVDC输电系统的部署被认为是在这种电力网络中提供冗余和可靠性的经济可行的方式。
此外，高压直流输电系统还为解决现有的通行权挑战提供了可行的解决方案。事实证明，部署在头顶的HVDC输电系统比双回路AC输电线路更可靠。高压直流输电基础设施可以通过在地下和海底应用中使用绝缘的高压直流输电电缆来提高电力瞬变效率，这可以加快通行许可流程。此外，还可以在现有的交流线路附近或附近安装高压直流输电系统，从而减少了对路权土地使用的需求。
高压直流输电系统中的电压转换器（VSC）技术
高压直流输电系统采用电流源，线路换向转换器（LCC），需要来自串联电容器，并联组或滤波器的无功功率才能运行。但是，常规的HVDC输电系统不能为AC网络提供动态电压支持，并且不能将系统电压控制在期望范围内的可接受范围内。因此，在传统的HVDC输电系统中使用了电压转换器，不仅可以为AC网络提供动态电压调节，还可以控制系统中的功率流。
基于VSC技术的HVDC输电系统可以提供有功和无功的独立控制，而不会出现换向故障。在基于VSC的HVDC传输中，IGBT阀的切换遵循脉冲宽度调制（PWM），这使系统可以在恒定DC电压下调节转换器AC输出电压的相角和幅度。
此外，基于VSC的HVDC传输系统包括两个独立的控制和保护系统，其中包括数字信号处理器和微控制器，并提供冗余以确保高可靠性。此类功能归因于最终用户倾向于HSC输电系统中的LCC技术而不是VSC技术。
基于VSC的HVDC系统在HVDC传输系统市场中越来越受欢迎，其市场份额超过55％。尽管对于较高额定值的输电应用来说，基于VSC的输电技术是相对昂贵的选择，但对于传统的HVDC输电系统而言，它已经成熟。
高压直流输电系统市场的领先公司正在推动VSC技术的采用，以提高全球实施的可再生能源项目中高压直流输电的可靠性。例如，日本领先的发电系统制造商东芝能源系统与解决方案公司于2019年3月宣布安装基于VSC的HVDC输电线路，该线路将日本大陆（本州）连接到北海道北部岛屿。宣布这是日本首个基于VSC的HVDC系统，该系统可始终确保600 MW的互连能力。
2019年4月，ABB集团-瑞士瑞典跨国公司在电力，重型电气设备和自动化技术领域开展业务-宣布已与日本跨国集团日立公司成立合资企业，以交付VSC日本东清水变电站的基于HVSC的传输系统。该公司宣布，基于VSC的HVDC传输系统将包括两个VSC转换器（每个300,000 kW），日立将构建该系统，其中将包括Hitachi转换器变压器和带有控制和保护系统的ABB HVDC转换器。
超高压直流（UHVDC）基础设施在可再生能源传输方面的进步
特高压直流输电系统的开发是高压直流输电技术的最新进展之一，该技术允许至少800 kV的直流电压输电；传统的HVDC传输系统通常使用100 kV至600 kV之间的电压。随着新的全球能源经济逐渐走向大陆范围的电网，特高压直流输电系统可能在世界范围内变得极为重要。
发达地区是特高压直流输电系统最有利的市场之一，因为发达国家正在产生大量可再生能源。北美和欧洲是高压直流输电系统的最大市场，这些地区的管理机构正在大力投资以开发高压直流输电基础设施，以满足其气候目标。
英国是实施高压直流输电系统的主要欧洲国家之一。英国与包括挪威，爱尔兰，法国和荷兰在内的几个邻国共享高压直流输电线路。此外，美国一直在增加对清洁能源发电的投资，高压直流输电在该国的采用正在迅速增加。美国不断扩展的州际电力高速公路系统网络使北美成为高压直流输电系统的最大市场，占全球市场份额的近四分之一。
但是，随着水力发电站和风力发电项目的发展，越来越多的新兴经济体在可再生能源发电方面显示出令人鼓舞的增长。发展中国家是大型太阳能和风能项目的所在地，并且正在采用特高压直流输电系统来满足这些国家不断增长的电力需求。
中国成为世界上率先采用特高压直流输电系统的领先国家之一。2010年，ABB集团在中国上海和向家坝之间建造了世界上第一条特高压直流输电线路，额定功率为6.4吉瓦，总长度约为1,907公里。到2017年，中国已投资超过4000亿元人民币（570亿美元），在中国至少发展了21条新的特高压直流输电线路。
美国跨国企业集团通用电气公司（GE）于2017年在印度恰蒂斯加尔邦（Chhattisgarh）投入了两阶段HVDC输电系统的第一期1,500 MW阶段。印度电网公司有限公司（一家印度国有电力公司）公司–在该项目中投资了630亿印度卢比。电力部宣布，2018年12月，该项目的产能进一步升级至6,000 MW，投资额超过520亿印度卢比。GE宣布，这是该公司在印度乃至世界上的第一个特高压直流项目，即1,287公里的能源高速公路，传输功率高达3,000 MW。
随着在中国和印度等新兴经济体中特高压直流输电系统的日益普及，亚太地区（日本除外）正成为高压直流输电系统的高增长市场。电力传输和分配（T&D）部门的未来趋势在很大程度上受到可再生能源组合的影响。
在未来几年中，对研发部门的投资增加将促进可再生能源发电。因此，这将触发HVDC输电系统在全球范围内的应用，将其作为灵活而经济的解决方案来应对新的发电挑战并在未来几年中整合可再生能源。