直流送電
HVDC整流器とインバータを流れる電流フローの可制御性、それらの非同期ネットワークの接続における適用事例、それらの効率的な海底ケーブルにおける適用事例、これらはHVDCケーブルがしばしば国境を越えた電力流通に利用されることを示す(北米では、HVDC接続がカナダとアメリカ合衆国の大半を、国境を横断したいくつかの電気的地域に分割しているが、これらの接続目的は依然非同期交流電力網を他の所に接続するためのものである)。
洋上風力発電所もまた海底ケーブルを必要とし、それらの発電機は非同期となっている。非常に長距離な2点間の接続、例えばシベリアやカナダ、北スカンジナビアの離れた地域周辺においては、HVDCの低減した配線コストがこれを通例の選択肢に導いている。他の事例はこの記事中に述べられている。
また、HVDCが表皮効果に影響されないことから薄い導体が用いられうる。 異なる電圧や周波数を用いる異なる国間での送電の促進。 再生可能エネルギー源により発生した交流の同期。
長距離の海底高圧線は高い静電容量を持っており、これは絶縁体と導体シースの比較的薄い層で導体が囲まれているためである。この構造は長い同軸状のコンデンサとなっている。交流がケーブル伝送で用いられる場合、この静電容量は負荷と並列に生じる。ケーブルにおけるコンデンサを充電するため、負荷電流を余計に流す必要があり、これはケーブルの静電容量に対する追加損失となる。加えて、ケーブル絶縁体の素材には誘電体損失要素があり、これは電力を消費する。
けれども、直流を使用した場合、ケーブルに最初に通電するか、電圧を変化させたときのみケーブルのコンデンサは充電される。定常状態での追加的電流は不要である。長距離の交流海底ケーブルにとっては、全ての導体の電流通過静電容量は充電電流のみを供給するのに使われうる。これは交流ケーブルの長さを制限している。直流ケーブルはそのような制限がない。しかし、誘電体を流れ続ける直流漏えい電流もあるが、これはケーブル定格に比べればとても小さい値をとる。
長距離送電においては、HVDCシステムはより安価であり、電気的な損失が低い。短距離送電においては、直流連系の他の利点は有用である一方で、交流システムとくらべ直流変換装置のコストが高くつくことが確実となるだろう。
HVDC送電の近代的な形式なものは、アセア社で1930年代のスウェーデンにおいて大規模に開発された技術を使用している。初期の商業的導入は1951年のモスクワとカシーラ間、および1954年のゴトランドとスウェーデン本土間の10-20 MWシステムを含む。
世界における最長距離のHVDC連系は現在、コンゴ民主共和国における、インガ・ダムからシャバ銅山を接続するインガ-シャバ間1,700 km / 600 MW連系である。
プロジェクトについての名目上の設置根拠は、戦時下においては、埋設ケーブルは爆撃目標としてそれほど目立たないだろうということだった。設備はソビエト連邦に持ち去られ、そこで運用に供された。
1954年の商用サービスにおける完全にスタティックな水銀整流器の導入が、現代的なHVDC送電の始まりとされる。HVDC接続はアセア社により、スウェーデンとゴトランド島の間に建設された。水銀整流器は1975年までに設計されたシステムでは普及していたが、これ以降、HVDCシステムは半導体素子のみを使用するようになった。1975年から2000年まで、サイリスタ制御器を使用した相整流変換器 (LCC:line-commutated converters) の信頼性が向上した。Vijay Soodといった専門家によれば、LCCの座を大幅に奪い取ってきた自己整流変換器の後に次いで、キャパシタ整流変換器 (CCC:capacitor commutative converters) が発端となり、次の25年は強制整流変換器が主要なものとなるだろうとしている。半導体整流器を使用しているため、数百のHVDC海底ケーブルが敷設され、通例高い信頼性のもとに稼働している。
多数の研究がHVDCに基づく超広域スーパーグリッドの潜在的利益を強調している。それらが地理的に分散している風力発電所や多くの太陽光発電所の出力を平均、平滑することによって、間欠性の影響を緩和できるためである。
Czischの研究では、ヨーロッパ周縁部をカバーする電力網は、今日的な相場に近い100 %の再生可能エネルギー(風力70 %、バイオマス30 %)をもたらすことができる、と結論付けており、提案、そして、多くの国境線を越えるエネルギー輸送に内在する政治的なリスク に関する技術的な実現の可能性に関する討論があった。
グリーンスーパーハイウェイのようなものの構築は、米国風力エネルギー協会と太陽エネルギー産業協会によって発表された白書に支持されている。
2009年1月には、洋上風力発電と欧州全域の越境相互連系を支援する12億ユーロの一部として、アイルランド、英国、オランダ、ドイツ、デンマーク、スウェーデンの間のHVDC連系の開発に30億ユーロを援助することを、欧州委員会が提案した。一方、最近設立された地中海の連合体は、北部アフリカからのヨーロッパへの太陽エネルギーを集約を大規模に輸入するために、地中海ソーラープランを承認した。