Subestación compacta HVDC PLUS®

Resumen
Los sistemas de transmisión en corriente continua de alta tensión (HVDC) son cada vez más esenciales en los sistemas eléctricos modernos debido a la descarbonización, la digitalización y el crecimiento de recursos distribuidos y basados en inversores. HVDC PLUS® de Siemens Energy es una solución HVDC VSC basada en MMC que permite una transmisión eficiente a larga distancia, integración de renovables y funciones avanzadas de estabilización de la red.

Propuesta clave
HVDC PLUS® transmite grandes cantidades de energía a largas distancias con alta eficiencia, facilita la integración de renovables y ofrece funciones de control avanzadas que mejoran la estabilidad de la red. Complementa soluciones FACTS y de almacenamiento y apoya la modernización y resiliencia de la red.

Casos de uso y aplicaciones principales

• Transmisión punto a punto de larga distancia mediante cables DC o líneas aéreas DC.
• Conexión de generación renovable remota (parques eólicos offshore/onshore) o cargas remotas a redes AC.
• Facilitar la integración de renovables y el comercio de energía transfronterizo.
• Enlaces HVDC integrados para alimentación de centros urbanos e interconectores de gran escala.
• Conexión de redes asincrónicas o con diferentes frecuencias y actuación como cortafuegos frente a apagones en cascada.
• HVDC multiterminal para la recogida de energía desde múltiples sitios y distribución a varios centros de carga.

Configuraciones HVDC PLUS®
Monopolo simétrico
El monopolo simétrico usa conductores DC totalmente aislados que operan a tensiones iguales y opuestas respecto a tierra, reduciendo las corrientes de retorno por tierra y permitiendo el uso de transformadores AC estándar. Limita la entrada de corrientes de fallo polo-a-tierra desde redes AC y presenta escalabilidad demostrada.

• Adecuado para transmisión HVDC punto a punto con dos estaciones convertidoras.
• Aplicable con cables DC submarinos/subterráneos o líneas aéreas DC.

Bipolo
El bipolo ofrece mayor capacidad y flexibilidad frente al monopolo simétrico. Principales variantes:

• Bipolo con retorno metálico (DMR) — conductor metálico usado como camino de retorno para reducir requisitos de aislamiento.
• Bipolo con electrodo — electrodos tierra/mar usados durante operación monopolo asimétrica (mantenimiento/fallos).
• Bipolo rígido — dos conductores con polaridades opuestas sin camino de retorno normal; eficiente en costes para transmisión por cable a larga distancia.

Cada diseño de bipolo incluye equipos de conmutación DC dedicados para mejorar la redundancia y permitir la operación continua si un polo falla.

Ámbitos de aplicación especiales

• HVDC multiterminal — integración flexible de más de dos estaciones convertidoras para recogida y distribución (p. ej. varias granjas offshore a varios centros de carga).
• HVDC back-to-back — estaciones convertidoras próximas para conversión de frecuencia o interconexión asincrónica sin línea de transmisión DC.

Características y beneficios de HVDC PLUS®

• Control independiente y flexible de potencia activa y reactiva (operación en cuatro cuadrantes).
• Control preciso de tensión AC para apoyar redes AC débiles; puede operar como STATCOM independiente sin línea DC.
• Capacidad fiable de sostenimiento ante fallos con contribución de corriente reactiva.
• Actúa como cortafuegos frente a perturbaciones del sistema y apagones en cascada.
• Soporta sistemas multiterminal con convertidores half-bridge y full-bridge y convertidores en paralelo para capacidad escalable y redundancia.
• Rendimiento robusto en condiciones de bajo SCR; adecuado para cables DC y líneas aéreas.
• Facilita la restauración de la red AC y capacidades de black-start / SRAS.

Antecedentes tecnológicos
Siemens Energy introdujo la tecnología MMC en el mercado en 2007 y puso en servicio el primer HVDC basado en MMC en 2010. El VSC HVDC basado en MMC es hoy estándar industrial, ofreciendo una huella compacta, capacidades grid-forming y menos armónicos que los enfoques LCC tradicionales.

Referencias y experiencia
Siemens Energy es pionera en tecnología HVDC con más de 50 años de experiencia y casi 60 proyectos HVDC en más de 25 países, incluidos numerosos proyectos Classic® (LCC) y una cartera significativa de implementaciones HVDC PLUS®.

Materiales adicionales
Hay disponibles folletos de producto y flyers de referencia (PDF) que describen en detalle las características, configuraciones y referencias de HVDC PLUS®.

Especificaciones técnicas

• Plataforma: HVDC PLUS® (tecnología VSC basada en MMC).
• Tecnologías de convertidor: Convertidor modular multinivel (MMC) con opciones half-bridge y full-bridge; VSC basado en IGBT para modos grid-forming y grid-following.
• Opciones de configuración: Monopolo simétrico, Bipolo (DMR, electrodo, rígido), Multiterminal, Back-to-back.
• Capacidades: Control de potencia activa/reactiva, operación STATCOM, fault-ride-through, operación en bajo SCR, soporte black-start / SRAS.
• Aplicaciones: Transmisión a larga distancia (submarina/subterránea/aérea), integración renovable, interconectores, alimentación de centros urbanos, enlaces asincrónicos, redes multiterminales.
• Beneficios operativos: Reducción de pérdidas en largas distancias, mayor estabilidad de la red, mitigación de corrientes de retorno por tierra (monopolo simétrico), capacidad escalable y redundancia mediante convertidores en paralelo y equipos DC.
• Papel probado en proyectos: Décadas de entrega de proyectos HVDC y múltiples despliegues de HVDC PLUS® en todo el mundo.