デンマーク最大のHVDC「Skagerrak」を見学してきました
久々の欧州電力インフラ見学記です。
今回は大学院のカリキュラムの一環で、デンマーク最大のHVDC「Skagerrak」を見学してきました。
初めて（遠目からですが）実物で見る VSC HVDC は大迫力でした…！
HVDCは過去にスウェーデンとデンマークを結ぶLCC HVDC「Konti-Skan Link」を見学しています。当時のレポートは以下からご覧いただけます。
ノルウェーとデンマークを結ぶ4直流系統「Skagerrak」
Skagerrak はノルウェー Kristiansand とデンマークの Tjele を結ぶHVDCです。4極合計 1.64 GW の送電容量を有しています。
（Pole 1+2: 500 MW、Pole 3: 440 MW、Pole 4: 700 MW）
Skagerrak HVDC の位置関係
Pole 1 ~ 3 は他励式（LCC HVDC）、Pole 4 は自励式（VSC HVDC）です。
各HVDCシステムは日立エナジー（当時はABBの送配電部門）が納品しています。
建設時点で世界最大だった 700MW ±500kVのVSC HVDC (Skagerrak 4)
今でこそヨーロッパ中に沢山の1GW級のVSC HVDCが導入されていますが、Skagerrakの4極目を建設した当時の2014年では700MW ±500kVのVSC HVDCは世界最大規模でした。
また、LCC HVDC の Skagerrak 3 と VSC HVDC の Skagerrak 4 を組み合わせて双極運転を可能にしたハイブリッド構成も世界初の挑戦でした。
Skagerrak HVDCの構成。SK4がVSC-HVDC、SK1-3がLCC-HVDC。
SK3とSK4で双極を組むという世界初の構成となっています。
LCCとVSCで双極構成を組むには、VSCのDCリンクの極性をLCCと協調させる必要があるとのことで、専用の極性切り替え用のスイッチ機構を有しているそうです。
In order to connect SK 4 in a bipolar configuration with SK 3, SK 4 had to be configured as an asymmetrical monopole. This meant that one side of the converter is connected to the DC neutral bus, and the full converter DC voltage appears on the pole side. If nothing else were done, this would have meant that the pole DC pole currents would offset one another for one
power direction but add together in the other power direction.
To eliminate this problem, the SK4 converters were designed with full DC voltage insulation level on both sides, and equipped with fast dc polarity reversing switches for scheduled power direction reversals. [Ref. 2]
ギャラリー
見学で撮影可能だったものを一部ご紹介します
建屋内は撮影NGだったので、日立エナジー社のVSC-HVDCのイメージ写真を引用しておきます。
屋内はこんな感じでMMCのサブモジュールが吊り下がっていました
小噺
最後に、今回の見学で小耳に挟んだ話などを公開可能な範囲で紹介できればと思います。
ノルウェー政府によるHVDC新設の延期
Skagerrak の LCC HVDCをいつリプレイスするか、という議論があるそうです。（Pole 1,2 は 2007年、Pole 3 の最終更新は 2015年です）
ただ、2025年2月にノルウェーの新政権で「2029年までは新設の国際連携線プロジェクトを進めない」という意思決定があったようで、リプレイスのタイミングはだいぶ先になりそうな雰囲気とのこと。
国と国を結ぶ国際連携線ならではの話だなと思いました。
欧州では VSC HVDC がデファクトになりつつある
欧州においては LCC HVDC の新設は2015年のLit-Pol Linkが最後になっていて、昨今のHVDCは全て VSC HVDC が採用されているそうです。
2023年の欧州委員会のWGの資料（Ref. Ares(2023)8179209 - 30/11/2023）を読んでもVSC HVDCの利点を高く評しているようでした。
VSCは電流の向きを変更できるので、ケーブルを採用しやすい（LCCは電流方向は固定、電圧の極性を変えて送電方向を変えるので、ケーブルの絶縁体への負担が大きい）」
VSCは多端子HVDCの構成を組みやすい
モジュラーマルチレベルコンバータ（MMC）方式を採用することで高効率な運転が可能
グリッドフォーミング運転が可能
などなど…
The state-of-the-art HVDC technology mostly concerns point-to-point HVDC links. Europe predominantly adopts the Voltage Source Converter (VSC) HVDC transmission due to its advantages over the Line Commutated Converter (LCC) technology, being the ability to use cables and reverse the power flow by changing the current direction. Also, VSC-HVDC technology is well-suited for multi-terminal HVDC systems, as compared to LCC technology. Components of HVDC systems, including cables, converter stations, and control and protection systems, have evolved to enhance efficiency, capacity, and reliability. These advancements, particularly in Cross-Linked Polyethylene (XLPE) cables and new VSC topologies, in particular the modular multilevel converter (MMC), have enabled extended transmission distances, reduced losses, and smooth integration of renewable energy
WG4: LONG-TERM VIEW FOR HVDC TECHNOLOGY
Ref. Ares(2023)8179209 - 30/11/2023
まだ市場にはLCC HVDCを扱うメーカーもいるので直近は問題なさそうですが、今後LCC HVDC の更新を行う際には、基本的には VSC HVDC にリプレイスする、という話になっていくのかもしれません。
おわりに
大学院で勉強した技術がどう実際に実装・運用されているかを学ぶ良い機会になりました。見学会を企画いただいた皆様に御礼申し上げます。
欧州のHVDC事情についてはNEDO特別講座で詳細な説明を動画にしてくださっているので、こちらも参考になるかなと思います。
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