Электрическая сеть

редактировать
Объединенная для доставки электроэнергии от поставщиков к потребителям Генеральная схема электрических сетей. Напряжения и электрических линий типичны для Германии и других европейских систем.

электрическая сеть, электрическая сеть или электросеть - это взаимосвязанная сеть для поставки электроэнергии от производителей к потребителям. Он состоит из:

Электрические сети различаются по размеру от охвата одного здания до национальных сетей (которые покрывают все страны) в транснациональных сети (которые могут пересекать континенты).

Электростанции, подключенные к сетям, размещенные рядом с энергоресурсами, такими как топлива, или для использования возобновляемых источников энергии, и вдали от густонаселенных областей. Таким образом, сеть передачи большой мощности используется для передачи электроэнергии на большие расстояния, иногда через международные границы, до тех пор, пока она не достигла своего оптового потребителя (обычно организации, владеющей местной распределительной сетью ). Таким образом, электрическая мощность повышается до высокого напряжения для системы передачи электроэнергии. По прибытии на подстанцию ​​мощность будет понижена с уровня напряжения передачи до уровня напряжения распределения. На выходе из подстанции он попадает в распределительную проводку. Наконец, по прибытии на место мощность снова понижается от напряжения до распределения необходимого напряжения (ей).

Хотя электрические сети широко распространены, по состоянию на 2016 год 1,4 миллиарда человек во всем мире не были подключены к электросетям.

Электрические сети могут быть подвержены злонамеренному вторжению или атакам; таким образом, существует потребность в безопасности электрической сети. Кроме того, по мере модернизации сетей внедрения киберугрозы становятся угрозой безопасности. Особые опасения касаются более сложных компьютерных систем, необходимые для управления сетями.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Характеристики
    • 2.1 Поколение
    • 2.2 Передача
    • 2.3 Подстанции
    • 2.4 Напряжение
    • 2.5 Топологии
    • 2.6 Синхронная сеть
    • 2.7 Частота
    • 2.8 Межсоединения
    • 2.9 Хранение
    • 2.10 Спрос
    • 2.11 Производство
    • 2.12 Потери при передаче
    • 2.13 Пропускная способность и гарантированная мощность
    • 2.14 Код сети
  • 3 Отказ
    • 3.1 Отказ
    • 3.2 Отключение
    • 3.3 Сброс нагрузки
    • 3.4 Начало черного
  • 4 Размер
    • 4.1 Широкая синхронная сетка
    • 4.2 Микросеть
    • 4.3 Суперсеть
  • 5 Тенденции
    • 5.1 Рост электрификации
    • 5.2 Реакция на спрос
    • 5.3 Устаревшая инфраструктура
    • 5.4 Распределенная генерация
    • 5.5 Модернизация
    • 5.6 Интеллектуальная сеть
    • 5.7 Энергосистема дезертирство
  • 6 Коммунальные предприятия и олигополия
  • 7 См. также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

История

Раньше электрическая энергия производилась рядом с ним или службой, требующей эту энергию. В 1880-е годы электричество конкурировало с паром, гидравликой и особенно угольным газом. Угольный газ сначала производился на территории заказчика, но позже был преобразован в установку газификации, которые пользовались экономией за счет масштаба. В промышленных странах в городах имелись газовые сети, используемые для освещения. Но газовые лампы давали плохой свет, рассеивали тепло, делали комнаты жаркими и задымленными и выделяющими водород и угарный газ. Они также представляли опасность возникновения пожара. В 1880-х годах электрическое освещение вскоре стало выгоднее газового.

Электроэнергетические компании создали центральные станции, чтобы запустить эффект масштаба, и перешли на централизованное производство, распределение и управление системой системы электроэнергии. После, как война токов была решена в пользу переменного тока, с передачей электроэнергии на большие расстояния стало возможным объединять станции для балансировки нагрузки и улучшения факторов нагрузки.

В Великобритании Чарльз Мерц из консалтингового партнерства Merz McLellan построил Neptune Bank Power Station рядом с Ньюкасл-апон-Тайн в 1901 году, а к 1912 году превратился в крупнейшую интегрированную энергосистему Европы. Мерц был назначен главой парламентского комитета, и его выводы привели к Отчету Уильямсона 1918 года, который, в свою очередь, создал законопроект о поставке электроэнергии 1919 года. Этот закон первым шагом на пути к интегрированной электроэнергетической системе. Закон об электроэнергии (поставке) 1926 года привел к Национальной сети. Центральное управление электроснабжения стандартизировало электроснабжение страны и создало первую синхронизированную сеть переменного тока, работающую на 132 кВ и 50 Гц. Она начала работать как национальная система, National Grid, в 1938 году.

В рамках работы в 1920-х годах коммунальные предприятия, сформированные совместные предприятия, совместно использовать покрытие пиковой нагрузки и резервное питание. В 1934 году с принятием Закона о холдинговых компаниях коммунального обслуживания (США) электроэнергетические компании были признаны общественными благами важности, и им были даны ограничения ограничения и регулирующий надзор за их деятельностью. Закон об энергетической политике 1992 г. требовал от операторов линий электропередач предоставить услуги открытого доступа к их сетям и привел к реструктуризации работы электроэнергетической отрасли с использованием конкуренции в производстве электроэнергии. Электроэнергетические компании больше не строились как вертикальные монополии, где генерация, передача и распределение осуществлялись одной компанией. Теперь три этапа можно разделить между производителями, чтобы обеспечить справедливую доступность для передачи высокого напряжения. Закон об энергетической политике 2005 г. разрешил стимулы и гарантии по кредитам для производства альтернативной энергии и передовых инновационных технологий, позволяющих избежать выбросов парниковых газов.

Во Франции электрификация началась в 1900-х годах, с 700 коммунами в 1919 году и 36 528 в 1938 году. В то же время близлежащие сети начали соединяться между собой: Париж в 1907 году на 12 кВ, Пиренеи в 1923 году на 150 кВ и, наконец, почти вся страна в 1938 году была соединена между собой на 220 кВ. К 1946 году сетка стала самой плотной в мире. В том же году это государство национализировало отрасль, объединив частные компании в Électricité de France. Частота была стандартизирована на 50 Гц, и сеть на 225 кВ заменяет 110 и 120. С 1956 года рабочее напряжение стандартизировано на 220/380 В, заменяя предыдущие 127/220 В. В 1970-х годах сеть 400 кВ, новая Европейский стандарт.

В Китае электричество началась в 1950-х годах. В августе 1961 года электрификация участка Баоцзи-Фэнчжоу железной дороги Баочэн была завершена и сдана в эксплуатацию, став первой электрифицированной железной дорогой в Китае. С 1958 по 1998 год протяженность электрифицированной железной дороги Китая составляла 10 000 километров. По состоянию на конец 2017 года это число достигло 87 тысяч километров. В существующей системе электрификации железных дорог Государственная электросетевая корпорация Китая является важным поставщиком электроэнергии. В 2019 году он завершил проект электроснабжения важных электрифицированных железных дорог Китая в своих отчетах, таких как Jingtong Railway, Haoji Railway, высокоскоростная железная дорога Чжэнчжоу - Ваньчжоу и так далее, гарантию электроснабжения 110 тяговых станций, общая протяженность строительства линии электропередачи достигла 6 586 километров.

Характеристики

Генерация

Турбогенератор Схема электроэнергетической системы, выработки выделена красным

Производство электроэнергии - это процесски электроэнергии из источников первичной энергии. Для коммунальных предприятий в электроэнергетике это этап перед его поставкой (передача, распределение и т. Д.) конечным пользователям или его хранилищу (используя, например, метод перекачиваемого хранилища ).

Электричество не является свободно доступным в природе, поэтому оно должно быть «произведено» (то есть преобразованием других форм энергии в электричество). Производство осуществляется на электростанциях (также называемых «электростанциями»). Электроэнергия чаще всего вырабатывается на электростанции электромеханическими генераторами, в основном приводимыми в действии тепловыми двигателями, работающими на сжигании или ядерной энергии. деление, но также и другие методы, такие как кинетическая энергия текущая вода и ветра. Другие источники включают солнечную фотогальванику и геотермальную энергию.

Передача

500 кВ Трехфазная электроэнергия Линии передачи на плотине Гранд-Кули ; показаны четыре схемы; две дополнительные цепи закрыты деревьями справа; всярующая мощность плотины 7079 МВт обеспечивается этим шестью цепями.

Передача электроэнергии - это основной объем электрической энергии из генерирующей площадки, такой как электростанция, к электрической подстанции. Взаимосвязанные линии, которые способствуют этому движению, известны сети передачи. Это отличается от местной проводки между высоковольтными подстанциями и потребителями, которые обычно включаются как распределение электроэнергии. Комбинированная сеть передачи и распределения является частью поставок электроэнергии, известной как «электросеть » в Северной Америки или просто «сеть». В Соединенном Королевстве, Индии, Танзании, Мьянме, Малайзии и Новой Зеландии сеть известна как National Grid.

Эффективная передача включает в себя снижение токов повышения напряжения перед передачей и его понижения на подстанции на дальнем конце. Для передачи энергии изменения тока повышение и понижение выполняется с помощью трансформаторов.

A глобальная синхронная сеть, также известная как «межсоединение» в Северной Америке, соединяет многие генераторы, доставляющие мощность переменного тока с той же относительной переменной для многих потребителей. Например, в Северной Америке существует четыре основных межсоединения (Western Interconnection, Eastern Interconnection, Quebec Interconnection и Совет по надежности электроснабжения Сетка Техаса ( ЭРКОТ)). В Европе одна большая сеть соединяет большую часть континентальной Европы.

Исторически линии передачи и распределения одной и той же компании, но начиная с 1990-х годов, многие страны либерализовали регулирование рынок электроэнергии способами, которые приводят к отделению бизнеса по передаче электроэнергии от бизнеса распределения.

Подстанции

Элементы подстанции . A: Основные линии электропередач 'Сторона. B: Вторичные линии питания' Сторона. 1. Линии первичного электропередачи. 2. Провод заземления. 3. Воздушные линии. 4. Трансформатор для электрического напряжения. 5. Разъединительный выключатель. 6. Автоматический выключатель. 7. Трансформатор тока. 8. Грозозащитный разрядник. 9. Главный трансформатор. 10. Здание управления. 11. Ограждение. 12. Вторичные линии электропередачи Электрическая подстанция 50 Гц в Мельбурне, Австралия. Здесь показаны три из пяти трансформаторов 220 кВ / 66 кВ, а также противопожарные барьеры высоковольтных трансформаторов, каждый мощностью 150 МВА. Эта подстанция построена с использованием стальных решетчатых конструкций для поддержки проводов и устройств напряженной шины. Подстанция от 115 кВ до 41,6 / 12,47 кВ, 5 МВА, 60 Гц с переключателем цепи, регуляторами, устройствами повторного включения и зданием управления в Уоррен, Миннесота. На данной подстанции показаны элементы низкопрофильной конструкции; устройство устанавливается на отдельных колоннах.

Подстанция является частью электрической системы поколения, передачи и распределения. Подстанции преобразуют напряжение с высокого на низкое или наоборот, или выполняют любые из нескольких других важных функций, таких как размыкание цепи. Между генерирующей станцией и потребителем электроэнергия может протекать через несколько подстанций с разными уровнями напряжения. Подстанция источника напряжения в себя трансформаторы для изменений уровней напряжения между высокимими передачи и более низкими напряжениями распределения или при соединении двух разных напряжений передачи.

Крупному промышленному или коммерческому заказчику. Обычно подстанции не обслуживаются, и используется для удаленного наблюдения SCADA.

Слово «подстанция» пришло из дней до того, как распределительная система стала сетью. По мере того как центральные генерирующие станции становились больше, меньшие генерирующие станции были преобразованы в распределительные станции, получая электроэнергию от более крупной электростанции вместо своих собственных генераторов. Первые подстанции были подключены только к одной электростанции, где размещались генераторы, и являлись дочерними предприятиями этой электростанции.

Станция 220 кВ / 110 кВ / 20 кВ в Германии

Напряжение

Сети предназначены для снабжения потребителей электроэнергией при в основном постоянном напряжении. Это должно быть достигнуто с изменяющимся спросом, переменными реактивными нагрузками и даже нелинейными нагрузками, при этом вырабатывается генератор и распределительным и передающим оборудованием, которое не является абсолютно надежным. Часто в сети используются переключатели ответвлений на трансформаторах рядом с потребителями, чтобы регулировать напряжение и поддерживать его в пределах спецификации.

Топологии

Сети передачи сложны с избыточными путями. Например, посмотрите карту высоковольтной сети электропередачи США (справа).

Сетевая диаграмма системы передачи высокого напряжения, показывающая взаимосвязь между различными уровнями напряжения. На этой схеме изображена электрическая структура сети, а не ее физическая география.

Структура или «топология » сети может изменяться в зависимости от ограничений бюджета, требований к надежности системы и нагрузки и характеристик генерации. Физическая планировка часто определяется доступной землей и ее геологическим строением. Распределительные сети делятся на два типа: радиальные и сетевые.

Самая простая топология распределительной или передающей сети - это радиальная структура. Это форма дерева, где мощность от большого источника излучается в линии с все более низким напряжением, пока не будут достигнуты цели дома и предприятия назначения. Однако единичные отказы могут уничтожить целые ветви дерева.

Большинство передающих сетей обеспечивают надежность, которую обеспечивают более сложные ячеистые сети. Стоимость ячеистой топологии ограничивает их применение в передающих и распределительных сетях среднего напряжения. Избыточность позволяет произойти сбоям линии, и питание просто перенаправляется, пока рабочие ремонтируют поврежденную и деактивированную линию.

Другие используемые топологии - это системы с замкнутым контуром, используемым в Европе, и сети с замкнутыми кольцами.

В Северной Америке сетка тенденцию следовать классической схеме с радиальной подачей. Подстанция получает питание от сети электропередач, мощность снижается с помощью трансформатора и направляется на шину , от которых фидеры расходуются во всех направлениях по сельской местности. Эти фидеры несут трехфазное питание и, как правило, проходят по основным улицам возле подстанции. По мере увеличения расстояния от подстанции разветвление продолжается, поскольку меньшие отводы расширяются, чтобы покрыть области, пропущенные фидерами. Эта древовидная структура вырастает за пределы подстанции, но по соображениям надежности обычно содержит как минимум одно неиспользуемое резервное соединение с соседней подстанцией. Это соединение может быть включено в случае аварии, так что часть обслуживаемой территории подстанции может альтернативно питаться от подстанции.

Синхронная сеть

Синхронная сеть или «межсоединение» - это группа распределительных зон, каждая из которых работает с трехфазным переменным током (AC) частоты синхронизированы (так что пики работают практически одновременно). Это позволяет передавать электроэнергию переменного тока по всей территории, подключая большое количество генераторов и потребителей электроэнергии и потенциально обеспечивая более эффективные рынки электроэнергии и резервное производство.

Большой отказ в одной части сети - если его быстро не компенсировать - может привести к изменению маршрута тока от оставшихся генераторов к потребителям по линиям электропередачи недостаточной мощности, что приведет к дальнейшим отказам. Таким образом, одним из недостатков широко подключенной сети является возможность каскадного отказа и широко распространенного отключения электроэнергии. Центральный орган обычно назначается для облегчения связи и разработки протоколов для поддержания стабильной сети. Например, North American Electric Reliability Corporation получила обязательные полномочия в США в 2006 году и имеет консультативные полномочия в соответствующих частях Канады и Мексики. Правительство США также определило Коридоры передачи электроэнергии национального интереса, где, по его мнению, возникли узкие места в передаче электроэнергии.

Некоторые районы, например сельские общины на Аляске, не работают в большой сети, вместо этого полагаясь на местные дизельные генераторы.

Частота

В синхронной сети все генераторы должны работать с одинаковой частотой и должны оставаться почти в фазе друг с другом и с сетью. Для вращающихся генераторов местный регулятор регулирует крутящий момент, поддерживая постоянную скорость при изменении нагрузки. Контроль падающей скорости обеспечивает распределение нагрузки между несколькими параллельными генераторами пропорционально их номинальной мощности. Производство и потребление должны быть сбалансированы по всей сети, потому что энергия потребляется по мере ее производства. Энергия мгновенно сохраняется за счет кинетической энергии вращения генераторов.

Небольшие отклонения от номинальной частоты системы очень важны для регулирования отдельных генераторов и оценки равновесия сети в целом. Когда сеть сильно загружена, частота снижается, и регуляторы регулируют свои генераторы так, чтобы на выходе было больше мощности (регулировка спада скорости ). Когда сеть слабо загружена, частота сети превышает номинальную, и это принимается системами автоматического управления генерацией в сети как указание на то, что генераторы должны снизитьсвою мощность.

Кроме того, часто имеется центральное управление, которое может использовать параметры систем AGC в течение нескольких минут или дольше для дальнейших региональных сетевых потоков и рабочих частот сети. Для целей хронометража номинальная частота изменяться в краткосрочной перспективе, но ее можно отрегулировать, чтобы часы, работающие от сети, не набирали или не теряли значительное время в течение всего 24-часового периода.

Вся синхронная сеть работает с одной и той же контрольной, соседние сети не будут синхронизированы, даже если они работают с одной и той же номинальной отметки. Высоковольтные линии постоянного тока или трансформаторы основных блоков переключатели для соединения двух соединительных сетей переменного тока, которые не синхронизированы друг с другом. Это обеспечивает преимущество без необходимости сравнения еще более широкой области. Например, сравните глобальную синхронную сеточную карту Европы с картой линий HVDC.

Межсоединения

Электроэнергетические сети между регионами многократно повторяются между собой для повышения экономии и надежности. Электрические соединители масштаба эффект, позволяя приобретать энергию из эффективных источников. Коммунальные предприятия могут обеспечивать электроэнергию из резервов генераторов из другого региона, чтобы обеспечить бесперебойную и надежную подачу электроэнергии и диверсифицировать свои нагрузки. Межсетевое соединение также позволяет регионам получать доступ к дешевой энергии в больших объемах, получая электроэнергию из разных источников. Например, один регион может дать дешевую гидроэлектроэнергию в сезон половодья, но в периоды маловодья другой регион может более дешевую энергию за счет ветра, что позволяет обоим регионам получать доступ к более дешевым источникам энергии друг от друга в разное время года. Соседние коммунальные предприятия также поддерживают другие общие частоту системы, а также управляет связями между регионами энергоснабжения.

Уровень межсетевого взаимодействия (EIL) сети - это отношение общей мощности межсоединения к сети, деленное на установленная производственная мощность сети. В ЕС он поставил цель достичь 10% национальных сетей к 2020 году и 15% к 2030 году.

Хранение

Упрощенная электрическая сеть с накоплением энергии. Упрощенный поток энергии в сети и без идеализированного накопления энергии в течение одного дня.

Сетевое накопление энергии (также называемое крупномасштабным накоплением энергии) - это набор методов, используемых для накопления электрической энергии в большом масштабе в пределах электросеть. Электроэнергия накапливается во время производства (особенно от электростанций с прерывистым режимом работы, таких как возобновляемые источники электроэнергии, такие как энергия ветра, энергия приливов, солнечная энергия ) потребление энергии и возвращается в сеть.

По состоянию на 2017 год самой крупной формы накопления энергии в сети плотина гидроэлектроэнергия, с использованием традиционной гидроэлектроэнергии, так и гидроаккумулирующей гидроэлектроэнергии.

Развитие аккумуляторов в коммерчески жизнеспособные проекты для хранения энергии во время пикового производства и высвобождения во время пикового спроса.

Две альтернативы хранению в сети - это использование пиковых электростанций для заполнения пробелов в поставках и реакции спроса для переключения нагрузки на другое время.

Большинство глобальных синхронных сетей европейских стран различных европейских операторов передачи. Континентальная сеть передачи электроэнергии в США составляет около 300 000 км (186 411 миль) линий, эксплуатируемых примерно 500 компаний. Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения (NERC) контролирует все из них. Высоковольтные соединения постоянного тока в Западной Европе: красный - соединительной линии, зеленый - в стадии строительства, синий - Предлагается. Необычно для национальной сети, разные регионы японской сети работают на совершенно разных частотах.

Спрос

Потребление или нагрузка в электрической сети - это общая электрическая мощность, отводимая пользователям сети.

График зависимости спроса от времени называется кривой спроса.

Базовая нагрузка - это минимальная нагрузка на сеть за любой заданный период, пиковая нагрузка - максимальная нагрузка. Исторически базовая нагрузка обычно удовлетворялась относительно дешевым в эксплуатации оборудования, которое работало непрерывно в течение недель или месяцев, но в глобальном масштабе это все реже. Дополнительные требования к пиковой нагрузке иногда производятся дорогостоящими установочными нагрузками, которые предоставляют собой генераторы, оптимизированные для быстрого ввода в эксплуатацию, но они также становятся менее распространенными.

Производство

Сумма выходной мощности генераторов в сети - это выработка в сети, обычно измеряемая в гигаваттах (ГВт). Общая произведенная энергия является интегралом выходной мощности, измеряется в гигаватт-час (ГВтч).

Потери при передаче

Можно было бы ожидать, что спрос и производство могут быть равными, однако на практике мощность теряется в линиях передачи и трансформаторах в сети передачи, поэтому спрос плюс потери равного производства. В тех случаях, когда электроэнергия экспортируется или импортируется в соседние сети.

Мощность и гарантированная мощность

Сумма максимальной выходной мощности (паспортная мощность ) генераторов, подключенных к электрической сети, может считаться мощностью сетка.

Практически они никогда не заканчиваются полностью. Как правило, некоторые из них продолжают работать с более низкой мощностью (вращающийся резерв ), чтобы справиться с отказом, а также с изменением спроса. Кроме того, генераторы могут быть отключены для обслуживания или по другим причинам, например, из-за наличия энергозатрат (топливо, вода, ветер, солнце и т. Д.) или из-за ограничений загрязнения.

Постоянная мощность - это максимальная выходная мощность в сети, которая доступна в течение заданного периода времени, и гораздо более полезным показателем.

Код сети

Поведение оборудования, подключенного к сети, определяется кодом сети, который является спецификацией, обычно предоставляемой оператором сети. Это обеспечивает стабильность сети и, в частности, определяет правильное поведение в нестандартных сценариях.

Отказ

Понижение напряжения

Понижение напряжения около Токийской башни в Токио, Япония

Понижение напряжения является преднамеренным или непреднамеренное падение напряжения в системе электрического источника питания. Преднамеренные отключения используются для снижения нагрузки в аварийной ситуации. Снижение длится минуты или часы, в отличие от кратковременного провала напряжения (или провала). Термин "потемнение" происходит от затемнения, высокого при освещении лампами накаливания при падении напряжения. снижение напряжения может быть следствием нарушения электросети или может быть вызвано попыткой снизить напряжение и предотвратить отключение электроэнергии, известное как отключение электроэнергии..

Отключение электроэнергии

Отключение электроэнергии (также называемое отключением электроэнергии, отключением электроэнергии, отключением электроэнергии, отключением питания или отключением электроэнергии) - это потеря электроэнергии в конкретном районе.

Сбои в подаче электроэнергии могут быть вызваны неисправностями на электростанциях, повреждением линий электропередачи, подстанций или других частей система распределения, короткое замыкание, каскадный отказ, предохранитель или автоматический выключатель и человеческая ошибка.

Сбои в подаче электроэнергии особенно важны на объектах, где окружающая среда и общественная безопасность находятся под угрозой. Такие учреждения, как больницы, очистные сооружения, шахты, убежища и т.п., обычно имеют резервные источники питания, такие как резервные генераторы, который автоматически запустится при потере электроэнергии. Другие критически важные системы, такие как телекоммуникации, также должны иметь аварийное питание. аккумуляторная телефонная станция обычно имеет массивы свинцово-кислотных аккумуляторов для резервного питания, а также розетку для подключения генератора во время длительных периодов простоя.

Отключение нагрузки

Производство электроэнергии и системы передачи не всегда соответствуют требованиям пиковой нагрузки - наибольшему объему электроэнергии, необходимому для всех потребителей коммунальных услуг в данном регионе. В этой ситуации должен быть снижен, либо отключение питания некоторых устройств, либо уменьшение напряжения питания (отключение ), чтобы предотвратить неконтролируемые сбои в обслуживании, такие как отключение электроэнергии (обширные отключения электроэнергии) или повреждение оборудования. Коммунальные предприятия могут вводить отключение нагрузки в обслуживаемых условиях посредством целевых отключений, постоянных отключений или по соглашениям с конкретными промышленными потребителями с интенсивным использованием для отключения оборудования во время общесистемного пикового спроса.

Черный старт

Городской горизонт в сумерках только очень мало оконного офисного здания освещено Торонто во время обесточивания на северо-востоке 2003 года, который потребовал пуска генерирующих станций с черного.

Черный старт - это процесс восстановления электрического электростанция или часть электрической сети для работы, не полагаясь на внешнюю сеть передачи электроэнергии для восстановления после полного или частичного останова.

Обычно электроэнергия, используемая на станции, вырабатывается собственными генераторами станции. Если все основные генераторы станции отключены, электроэнергия для работы станции через линию электропередачи станции. Однако во время перебоев в работе сети внешнее электроснабжение недоступно. При отсутствии сетевого питания выполнить так называемый черный запуск, чтобы запустить энергосистему в работу.

Для обеспечения пуска с чистого листа некоторые электростанции имеют небольшие дизельные генераторы, обычно называемые дизель-генераторы с запуском черного хода (BSDG), которые можно использовать для запуска более крупных генераторов (из нескольких мегаватт мощность), которые, в свою очередь, могут быть использованы для запуска генераторов главной электростанции. Генерирующим станциям, использующим паровые турбины, требуется мощность до 10% от их мощности для насосов питательной воды котла, нагнетателей воздуха для горения котла и для подготовки топлива. Обеспечение такой большой резервной мощности на каждой станции неэкономично. Часто гидроэлектростанции используются в качестве источников аварийного запуска для соединений сетей. Гидроэлектростанции требуется очень небольшая начальная мощность для запуска (ровно столько, чтобы открыть впускные ворота и обеспечить ток возбуждения на обмотки возбуждения генератора), и она может очень быстро подключить большой блок питания, чтобы обеспечить запуск ископаемого топлива или атомных станций. Некоторые типы турбины внутреннего сгорания могут быть сконфигурированы для запуска с нуля, что обеспечивает другой вариант в местах, где нет подходящих гидроэлектростанций. В 2017 году предприятие в Южной Калифорнии использует аккумуляторную систему хранения энергии для обеспечения пуска с нуля, запускающего газовую турбину комбинированного цикла из состояния простоя.

Размер

Широкая региональная синхронная сеть

Синхронные сети Европы Два основных и три второстепенных соединения в Северной Америке Основные WASG по всему миру

Глобальная синхронная сеть ( также называемая «межсоединением» в Северная Америка ) - это электрическая сеть регионального или более крупного масштаба, работающая на синхронизированной частоте и электрически связанная вместе в нормальных условиях системы. Они также известны как синхронные зоны, самая большая из которых - синхронная сеть континентальной Европы (ENTSO-E) с генерацией 667 гигаватт (ГВт), и самый широкий обслуживаемый регион. система IPS / UPS, обслуживающая страны бывшего Советского Союза. Синхронные сети с большой мощностью облегчают торговлю на рынке электроэнергии на обширных территориях. В ENTSO-E в 2008 году на Европейской энергетической бирже (EEX) продавалось более 350 000 мегаватт-часов в день.

Каждое из межсоединений в Северной Америке работает с номинальной мощностью 60 Гц, а в Европе - 50 Гц. Соседние межсоединения с одинаковой частотой и стандартами могут быть синхронизированы и напрямую подключены для образования более крупного межсоединения, или они могут совместно использовать мощность без синхронизации через высоковольтные линии постоянного тока линии электропередачи (DC связей), или с преобразователями частоты (VFT), которые позволяют управлять потоком энергии, а также функционально изолируют независимые частоты переменного тока каждой стороны.

Преимущества синхронных зон включают объединение генерации, что приводит к снижению затрат на генерацию; объединение нагрузки, приводящее к значительным уравнивающим эффектам; совместное создание резервов, что приводит к снижению стоимости первичной и вторичной резервной мощности; открытие рынка, что приводит к возможности заключения долгосрочных контрактов и краткосрочных обменов электроэнергией; и взаимная помощь в случае возникновения помех.

Одним из недостатков большой синхронной сети является то, что проблемы в одной части могут иметь последствия для всей сети. Например, в 2018 году Косово потребляло больше электроэнергии, чем генерировало, из ряда с Сербией, что привело к отставанию фазы по всей синхронной сети континентальной Европы позади того, что должно было быть. Частота упала до 49,996 Гц. Это привело к тому, что некоторые виды часов стали медленнее на шесть минут.

Микросеть

Микросеть - это локализованная группа источников электричества и нагрузок, которые обычно работают синхронно с традиционной глобальной синхронной сетью (макрогрид), но может отключаться в «автономном режиме» - и работать автономно в зависимости от физических и / или экономических условий.

Таким образом, микросхема может эффективно объединять различные источники распределенной генерации, особенно возобновляемые источники энергии, и может обеспечивать аварийное питание, переключаясь между автономным и подключенным режимами.

Управление и защита - вызовы для микросетей.

Суперсеть

Единый концептуальный план суперсети, связывающий возобновляемые источники в Северной Африке, Ближнем Востоке и в Европе. (DESERTEC )

Суперсеть или суперсеть - это глобальная передающая сеть, которая предназначена для использования больших объемов электроэнергии на больших расстояниях.>энергетический переход, сглаживая локальные колебания энергия ветра и солнечной энергии. В этом контексте они считаются ключевыми технологиями смягчения глобального потепления В суперсетях обычно используется высоковольтный постоянный ток (HVDC) для передачи электроэнергии на больших расстояниях. Последнее поколение линий электропередач HVDC может передать энергию с потерями всего 1,6% на 1000 км.

Тенденции.

Рост электрификации

Число людей, имеющих доступ к электросети, растет. Около 840 миллионов человек (в основном в Африке) не имели доступа к электросети в 2017 году по сравнению с 1,2 миллиардами в 2010 году.

Ответ спроса

Ответ спроса - это сеть m метод управления, при котором розничных или оптовых клиентов запрашивают или стимулируют в электронном или ручном режиме для снижения их нагрузки. В настоящее время операторы передающих сетей используют реакцию на спрос, чтобы запросить снижение нагрузки у потребителей энергии, таких как промышленные предприятия. Такие технологии, как интеллектуальный учет, могут побудить потребителей использовать электроэнергию в условиях избытка электроэнергии за счет изменения цен.

Устаревшая инфраструктура

Несмотря на новаторские институциональные механизмы и сетевые конструкции электрической сети, ее инфраструктуры энергоснабжения в странах устаревают. Факторы, способствующие текущему состоянию электросети и его последствия, включают:

Распределенная генерация n

Время все взаимосвязано и открытая аналогичная происходит в свободной рыночной экономике, начинает иметь смысл разрешать и даже распределенную генерацию (DG). Генераторы меньшего размера, обычно не принадлежащие коммунальному предприятию, могут быть подключены к сети, чтобы удовлетворить потребность в электроэнергии. Меньший по размеру генерирующий объект может быть домовладельцем, у которого есть избыток энергии от солнечной панели или ветряной турбины. Это может быть небольшой офис с дизельным генератором. Эти ресурсы могут быть введены в эксплуатацию либо по требованию коммунального предприятия, либо владельцем генерации с целью продажи электроэнергии. Многим небольшим производителемм разрешено продавать электроэнергию обратно в сеть по той же цене, которую они заплатили бы при ее покупке.

По мере продвижения 21 века электроэнергетическая отрасль стремится использовать преимущества новых подходов для удовлетворения растущего энергии на энергию. Энергетические компании вынуждены свои классические топологии с учетом распределенного поколения. По мере того как генерация становится все более распространенной из солнечных и ветряных генераторов на крыше, между распределенными и передающими сетями будут продолжать стираться. В июле 2017 года генеральный директор Mercedes-Benz сказал, что энергетическая отрасль должна лучше работать с компаниями из других секторов, чтобы сформировать «общую экосистему», интегрировать центральные и распределенные энергоресурсы (DER), чтобы дать клиентам то, что они хотят. Электрическая сеть изначально была построена таким образом, чтобы электричество передавалось от поставщиков электроэнергии к потребителям. Однако с введением DER должна передаваться мощность по электрической сети в обоих направлениях, так как у потребителей могут быть источники энергии, такие как солнечные панели.

Модернизация

Тридцать семь штатов плюс округия предприняла некоторые действия по модернизации сетей в первом квартале 2017 года, по данным Центра технологий чистой энергии Северной Каролины. Соединенные Штаты сделали это, чтобы сделать электрические системы «более устойчивыми и интерактивными». Наиболее распространенными средствами развертывания расширенной инфраструктуры инфраструктуры »(это было сделано в 19 штатах), развертывание интеллектуальной сети и« меняющиеся во времени ставки для бытовых потребителей ».

Законодательно, за первый квартал года 82 соответствующие законопроекта были внесены в различные части США. На конец квартала большая часть счетов оставалась неоплаченной. Например, законодатели на Гавайях внесли законопроект, предусматривающий создание хранилища энергии. В Калифорнии сенат штата принял законопроект, который «создаст новую программу скидок на накопители энергии».

В августе 2018 года Advanced Energy Economy (AEE) и Citizens for Responsible Forum по энергетическим решениям (Форум CRES) опубликовал программный документ, в котором дается пять рекомендаций по путям модернизации энергосистемы США. Эти рекомендациианы упростить процесс получения федеральных разрешений на перспективные энергетические проекты; побуждать проектировщиков сетей рассматривать альтернативы инвестициям в передачу; позволяют накоплению энергии и энергоэффективности конкурировать с дополнительным производством энергии; увеличивают потребителям автономные источники электроэнергии; и потребителям получить выгоду от программного обеспечения для вычислений.

Интеллектуальная сеть

Интеллектуальная сеть станет усовершенствованием электрической сети 20-го века, использующей двустороннюю коммуникацию и распределенные так называемые интеллектуальные устройства. Двусторонние потоки электроэнергии и информации могут улучшить сеть доставки. Исследования в основном используются на трех системах сети - системе инфраструктуры, системе управления и системе защиты.

Система инфраструктуры - это энергетическая, информационная и коммуникационная инфраструктура, лежащая в основе интеллектуальной сети, которая поддерживает:

  • Расширенные производство электроэнергии, доставка и потребление
  • Расширенные измерения, мониторинг и управление информацией
  • Передовые коммуникационные технологии

Интеллектуальная сеть позволяет электроэнергетика для наблюдения и управления частями системы с более высоким разрешением во времени и пространстве. Одна из целей интеллектуальной сети - обмен информацией в реальном времени, чтобы сделать максимально эффективную работу. Это позволит управлять во всех временных масштабах, высокочастотных коммутационных устройств в микросекундном масштабе, до изменений мощности ветра и солнца в минутном масштабе, до будущих выбросов углерода, генерируемого производством электроэнергии в десятилетнем масштабе.

Система управления - это подсистема интеллектуальной сети, которая предоставляет расширенные услуги управления и контроля. В большинстве случаев используется оптимизация, машинного обучения и теории игр.. Ожидается, что в рамках развитой инфраструктуры интеллектуальной сети появятся все больше и больше новых служб и приложений управления, которые в итоге произведут революцию в повседневной жизни потребителей.

Система защиты интеллектуальной сети обеспечивает анализ надежности сети, защиту от сбоев, а также услуги безопасности и защиты конфиденциальности. Хотя коммуникационная инфраструктура интеллектуальной сети обеспечивает дополнительные механизмы защиты и безопасности, она также представляет собой риск атакующих и внутренних сбоев. В отчете о кибербезопасности технологий интеллектуальных сетей, впервые выпущенном в 2010 году, а затем обновленном в 2014 году, Национальный институт стандартов и технологий США указывает, что возможность собирать больше данных об использовании энергии от потребителей интеллектуальные счетчики также имеет серьезные проблемы с конфиденциальностью данных, поскольку информация, хранящаяся в счетчике, которая уязвима для утечки данных, может быть добыта для получения личных данных клиента.

В США Закон об энергетической политике 2005 г. и Раздел XIII Закона об энергетической независимости и безопасности 2007 обеспечение финансирования для поощрения развития интеллектуальных сетей. Цель состоит в том, чтобы прогнозировать свои потребности в использовании коммунального предприятия в некоторых случаях, вовлекать потребителей в тариф по времени использования. Также были выделены средства на помощь более надежных технологий управления энергопотреблением.

Дефект сети

в электроэнергетическом секторе используется электрическое сопротивление распределенной генерации с различными возобновляемые источники энергии и микромасштабные коген Используя автономные системы, в основном используемые солнечной фотоэлектрической технологии.

Институт Скалистых гор предположил, что может иметь место широкомасштабный отказ сети. Это подтверждается исследованиями на Среднеме. Однако в документе указывается, что выход из строя энергосистем может быть менее вероятен в таких странах, как Германия, где потребность в электроэнергии в зимний период повышена.

Коммунальные предприятия и олигополия

Из-за огромных капитальных затрат коммунальные предприятия были вертикально интегрированный бизнес на протяжении 20-го века, владеющий выработкой электроэнергии, линии (передачи), а также управляя счетами (коммерциализация). В настоящее время технический прогресс позволил своим лицам и группам взять на себя функции прерогативой предприятий. К сдвигу добавляется влияние устаревшей инфраструктуры на факторы надежности, безопасности и производительности.

См. Также

Ссылки

На Викискладе есть материалы, относящиеся к Электросетям.

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-18 11:23:49
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте