Системы передачи энергии нового поколения

Классическая передача энергии в магистральных сетях осуществляется с помощью переменного тока: его удобно преобразовывать, а наиболее распространенные синхронные электрогенераторы выдают именно переменный ток. Но, при передаче на большие расстояния переменного тока неизбежно появляются значительные потери из-за реактивных эффектов и внутренней емкости линии электропередачи.

Постоянный ток снимает эту проблему. На входе ток выпрямляют на преобразовательной станции, передают по линии в виде постоянного, а на другом конце снова превращают в переменный для местной сети. Потери на самой линии оказываются заметно ниже, и чем длиннее маршрут, тем ощутимее выигрыш, особенно при передаче больших объемов мощности. Экономический эффект становится значимым на расстоянии 600-1000 километров для воздушных линий, и до 50 километров – для подводных кабелей. Для возобновляемых источников энергии, таких как морские ветрогенераторные парки, это особенно важно. Кроме того, использование линий постоянного тока для энергоснабжения мегаполисов дает возможность избежать строительства воздушных линий, неприемлемых в условиях плотной городской застройки.

Быстрый рост спроса на энергию со стороны центров обработки данных (ЦОД) создал новое рыночное окно для передачи энергии с помощью постоянного тока. Как показала практика, строительство ЦОД оправдано, в первую очередь, рядом с потребителями услуг – так обеспечивается минимальная задержка сигнала и стабильность связи. Но, для реализации этих преимуществ необходимо надежное обеспечение энергией, и линии постоянного тока становятся оптимальным инструментом для передачи мощности туда, где она наиболее востребована. Например, в Китае около половины новых мощностей по передаче энергии это линии постоянного тока.

Кроме того, технологии активно используется непосредственно внутри центров обработки данных для задач искусственного интеллекта. Только одна серверная стойка с графическими ускорителями для обучения ИИ потребляет сотни киловатт, и как ожидается, к концу десятилетия мы перейдем к мегаваттным стойкам. При использовании традиционных методов передачи энергии только провода для питания такой стойки будут весить до 200 килограммов.

Решением этой проблемы стал подъем постоянного напряжения питания с 54 до 800 вольт. Это дает возможность на 50% снизить расход меди для проводов и увеличить КПД энергоснабжения. Кроме того, важной особенностью подобных ЦОД являются быстрые значительные изменения в потреблении мощности: до 70% в доли секунды. Надежно справляться с такими перепадами может только технология передачи энергии на основе высоковольтного постоянного тока.

Мировой рынок в 2025 году оценивается в диапазоне $15 млрд, а ежегодные темпы роста ожидаются на уровне 10 процентов.

Доля сегмента передачи энергии непосредственно внутри центров обработки данных для ИИ составляет в настоящее время около 10%, а темпы роста существенно выше среднерыночных. Кроме т ого, быстрый рост показывает сегмент подводных линий передачи электроэнергии, что связано с развитием зеленой генерации.

Главные факторы, создающие угрозу для роста рынка это малое число поставщиков оборудования (три ведущие компании), недостаток мощностей производства кабелей постоянного тока (очередь до 5 лет) и удорожание сырья, такого как медь и электротехническая сталь.

Для России развитие технологий передачи энергии с помощью высоковольтных линий постоянного тока это потенциальный источник устойчивых, долгосрочных государственных конкурентных преимуществ.Значительные энергоресурсы в восточной части страны могут быть надежно и экономично связаны с новыми центрами обработки данных ИИ в центральной части нашей страны. Накопленный производственный и научный потенциал, стабильный доступ к источникам стратегического сырья позволяет уверенно решить эту задачу.