Войти
Электроэнергия передается по таким воздушным линиям, а также по подземным высоковольтным линиям кабели электроэнергетика охватывает поколение, передачу, распределение и продажу из электроэнергия населению и промышленности. Коммерческое распределение электроэнергии началось в 1882 году, когда было произведено электричество для электрического освещения. В 1880-х и 1890-х годах растущие проблемы экономики и безопасности привели к регулированию отрасли. То, что когда-то было дорогостоящей новинкой, ограниченной наиболее густонаселенными районами, надежная и экономичная электроэнергия стала важным аспектом нормальной работы всех элементов развитой экономики.
К середине 20 века электроэнергия рассматривалась как «естественная монополия », эффективная только при участии ограниченного числа организаций на рынке; в некоторых сферах вертикально-интегрированные компании обеспечивают все стадии от генерации до розницы, и только государственный надзор регулирует норму прибыли и структуру затрат.
С 1990-х годов многие регионы разделили производство и распределение электроэнергии, чтобы обеспечить более конкурентный рынок электроэнергии. Хотя такими рынками можно злоупотреблять манипулировать, что может отрицательно сказаться на цене и надежности для потребителей, в целом конкурентоспособное производство электроэнергии приводит к значительным улучшениям в эффективности. Однако передача и распределение представляют собой более серьезные проблемы, поскольку возврат инвестиций не так легко найти.
Подстанция Болсвард, Нидерланды 
Линии электропередачи в Румынии, ближайшая из которых Башня с фазовым преобразованием Хотя известно, что электричество вырабатывается в результате химических реакций, происходящих в электролитической ячейке, с тех пор, как Алессандро Вольта разработал гальваническую батарею в 1800 г. его производство было и остается дорогим. В 1831 году Майкл Фарадей изобрел машину, которая вырабатывала электричество за счет вращательного движения, но потребовалось почти 50 лет, чтобы технология достигла коммерчески жизнеспособной стадии. В 1878 году в Соединенных Штатах Томас Эдисон разработал и продал коммерчески жизнеспособную замену газового освещения и отопления с использованием генерируемой и распределенной электроэнергии постоянного тока.
Роберт Хаммонд в декабре 1881 года продемонстрировал новый электрический свет в Сассексе городе Брайтоне в Великобритании в течение испытательного срока. Последующий успех этой установки позволил Хаммонду поставить это предприятие как на коммерческую, так и на юридическую основу, поскольку ряд владельцев магазинов хотели использовать новый электрический свет. Так была основана компания Hammond Electricity Supply Co.
В начале 1882 года Эдисон открыл первую в мире паровую электростанцию на Holborn Viaduct в Лондоне, где он заключил соглашение с City Corporation сроком на три месяца обеспечить уличное освещение. Со временем он снабдил электричеством ряд местных потребителей. Источник питания - постоянный ток (DC). В то время как Годалминг и Схема виадука Холборна 1882 г. закрылись через несколько лет, Схема Брайтона продолжалась, и в 1887 г. поставки стали доступны в течение 24 часов в сутки.
Позднее, в сентябре 1882 года, Эдисон открыл Электростанцию Перл-Стрит в Нью-Йорке, и снова это был источник постоянного тока. Именно по этой причине генерация находилась рядом или на территории потребителя, поскольку у Эдисона не было средств преобразования напряжения. Напряжение, выбранное для любой электрической системы, - это компромисс. Для заданного количества передаваемой мощности увеличение напряжения уменьшает ток и, следовательно, уменьшает требуемую толщину провода. К сожалению, это также увеличивает опасность от прямого контакта и увеличивает требуемую толщину изоляции . Кроме того, некоторые типы нагрузок было трудно или невозможно заставить работать с более высокими напряжениями. В итоге система Эдисона требовала, чтобы электростанции находились в пределах мили от потребителей. Хотя это могло сработать в городских центрах, оно не могло бы экономично снабжать пригороды электроэнергией.
С середины до конца 1880-х годов были введены системы переменного тока (AC) в Европе и Энергия переменного тока в США имела преимущество в том, что трансформаторы, установленные на электростанциях, могли использоваться для повышения напряжения от генераторов, а трансформаторы на местных подстанциях могли снизить напряжение питания нагрузки. Повышение напряжения уменьшало ток в линиях передачи и распределения и, следовательно, уменьшало размер проводов и потери при распределении. Это сделало более экономичным распределять мощность на большие расстояния. Генераторы (например, участки гидроэлектростанций ) могут быть расположены далеко от нагрузок. Переменный ток и постоянный ток какое-то время конкурировали, в период, называемый войной токов. Система постоянного тока могла претендовать на несколько большую безопасность, но эта разница была недостаточной, чтобы подавить огромные технические и экономические преимущества переменного тока, которые в конечном итоге победили.
Линия высокого напряжения в Монреале, Квебек, Канада Система питания переменного тока, используемая сегодня, быстро развивалась при поддержке таких промышленников, как Джордж Вестингауз с Михаилом Доливо-Добровольским, Галилео Феррарис, Себастьян Зиани де Ферранти, Люсьен Голар, Джон Диксон Гиббс, Карл Вильгельм Сименс, Уильям Стэнли-младший, Никола Тесла и другие внесли свой вклад в эту область.
Силовая электроника - это применение твердотельной электроники для управления и преобразования электроэнергии. Силовая электроника началась с разработки в 1902 г. ртутного дугового выпрямителя , который использовался для преобразования переменного тока в постоянный. Начиная с 1920-х годов, продолжались исследования по применению тиратронов и ртутных дуговых вентилей с сетевым управлением для передачи электроэнергии. Электроды для калибровки сделали их пригодными для передачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC). В 1933 году были изобретены селеновые выпрямители. Технология транзисторов восходит к 1947 году, когда был изобретен транзистор с точечным контактом, за которым последовал транзистор с биполярным переходом (BJT) в 1948 году. К 1950-м годам стали доступны более мощные полупроводниковые диоды, которые начали заменять электронные лампы. В 1956 году был представлен кремниевый управляемый выпрямитель (SCR), расширивший диапазон приложений силовой электроники.
Прорыв в силовой электронике произошел с изобретением MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) в 1959 году. Поколения полевых МОП-транзисторов позволили разработчикам мощности достичь уровней производительности и плотности, недоступных для биполярных транзисторов. В 1969 году Hitachi представила первый вертикальный силовой полевой МОП-транзистор , который позже будет известен как VMOS (полевой МОП-транзистор с V-образной канавкой). С тех пор силовой полевой МОП-транзистор стал наиболее распространенным силовым устройством в мире из-за его низкой мощности привода затвора, высокой скорости переключения, простой расширенной возможности параллельного подключения, широкой полосы пропускания, прочности, легкости привод, простое смещение, простота применения и простота ремонта.
В то время как HVDC все чаще используется для передачи большого количества электроэнергии на большие расстояния или для подключения соседних асинхронных систем питания, большая часть производства, передачи, распределения и розничной продажи электроэнергии осуществляется с использованием переменного тока.
Электроэнергетика обычно разделяется на четыре процесса. Это производство электроэнергии, например электростанция, передача электроэнергии, распределение электроэнергии и розничная торговля электроэнергией. Во многих странах электроэнергетические компании владеют всей инфраструктурой от генерирующих станций до инфраструктуры передачи и распределения. По этой причине электроэнергетика рассматривается как естественная монополия. Отрасль, как правило, строго регулируется, часто с контролем цен, и часто принадлежит и управляется государством. Однако современной тенденцией является усиление дерегулирования, по крайней мере, в двух последних процессах.
Характер и состояние рыночной реформы рынка электроэнергии часто определяет, могут ли электрические компании участвовать только в некоторых из этих процессов, без необходимости владеть всей инфраструктурой или выбирать, какие компоненты инфраструктуры им покровительствовать. В странах, где предоставление электроэнергии не регулируется, конечные пользователи электроэнергии могут выбрать более дорогостоящую зеленую электроэнергию.
Athlone Power Station в Кейптауне, Южная Африка Все формы производства электроэнергии имеют положительные и отрицательные стороны. Технология, вероятно, со временем объявит наиболее предпочтительные формы, но в рыночной экономике варианты с меньшими общими затратами обычно будут выбраны выше других источников. Пока не ясно, какая форма может лучше всего удовлетворить необходимые потребности в энергии или какой процесс может лучше всего удовлетворить потребность в электроэнергии. Есть признаки того, что возобновляемая энергия и распределенная генерация становятся более жизнеспособными с экономической точки зрения. Разнообразное сочетание источников генерации снижает риски скачков цен на электроэнергию.
500 кВ Трехфазная электроэнергия Линии электропередачи на плотине Гранд-Кули ; показаны четыре схемы; две дополнительные цепи закрыты деревьями справа; вся генерирующая мощность плотины в размере 7079 МВт обеспечивается этими шестью цепями. Передача электроэнергии - это основной поток электроэнергии от генерирующей площадки, такой как электростанция, на электрическую подстанцию . Взаимосвязанные линии, которые способствуют этому движению, известны как сеть передачи. Это отличается от местной проводки между высоковольтными подстанциями и потребителями, которая обычно упоминается как распределение электроэнергии. Комбинированная сеть передачи и распределения известна как «электросеть » в Северной Америке или просто «сеть». В Соединенном Королевстве, Индии, Малайзии и Новой Зеландии сеть известна как Национальная сеть.
A глобальная синхронная сеть, также известная как «межсоединение» в Северной Америке, напрямую соединяет множество генераторов, вырабатывающих переменный ток с той же относительной частотой, многочисленных потребителей. Например, в Северной Америке существует четыре основных межсоединения (Western Interconnection, Eastern Interconnection, Quebec Interconnection и Совет по надежности электроснабжения Сетка Техас (ERCOT)). В Европе одна большая сеть соединяет большую часть континентальной Европы.
Исторически линии передачи и распределения принадлежали одной и той же компании, но начиная с 1990-х годов многие страны либерализовали регулирование рынок электроэнергии способами, которые привели к отделению бизнеса по передаче электроэнергии от бизнеса по распределению.
Распределительный трансформатор на опоре 50 кВА Электроэнергия распределение - заключительный этап поставки электроэнергии ; он передает электроэнергию от системы передачи отдельным потребителям. Распределительные подстанции подключаются к системе передачи и понижают напряжение передачи до среднего напряжения в диапазоне от 2 кВ до 35 кВ с использованием трансформаторов. Линии первичного распределения передают эту мощность среднего напряжения к распределительным трансформаторам, расположенным рядом с помещениями потребителя. Распределительные трансформаторы снова понижают напряжение до напряжения использования, используемого в освещении, промышленном оборудовании или бытовой технике. Часто несколько потребителей получают питание от одного трансформатора по вторичным распределительным линиям. Коммерческие и бытовые потребители подключаются к вторичным распределительным линиям через сервисные линии. Потребители, которым требуется гораздо больший объем электроэнергии, могут быть подключены непосредственно к уровню первичного распределения или субпередачи уровня.
Розничная продажа электроэнергии является последней продажей электроэнергия от поколения до конечного потребителя.
Организация электроэнергетического сектора страны или региона зависит от экономической системы страны. В некоторых местах производство, передача и распределение электроэнергии осуществляется контролируемой государством организацией. В других регионах есть частные или принадлежащие инвесторам коммунальные предприятия, городские или муниципальные компании, кооперативные компании, принадлежащие их собственным клиентам, или комбинации. Генерация, передача и распределение могут предлагаться одной компанией, или разные организации могут предоставлять каждую из этих частей системы.
Не у всех есть доступ к электросети. Около 840 миллионов человек (в основном в Африке) не имели доступа в 2017 году по сравнению с 1,2 миллиардами в 2010 году.
бизнес-модель, лежащая в основе электроэнергетической компании. изменились с годами, что сыграло жизненно важную роль в превращении электроэнергетики в то, чем она является сегодня; от генерации, передачи, распределения до конечной местной розничной торговли. Это заметно после реформы электроэнергетической отрасли в Англии и Уэльсе в 1990 году. В некоторых странах действуют оптовые рынки электроэнергии, на которых производители и розничные торговцы торгуют электроэнергией аналогичным образом. на делится и валютой. По мере продолжения дерегулирования коммунальные предприятия вынуждены продавать свои активы, поскольку рынок энергии следует за рынком газа, используя фьючерсы и спотовые рынки и другие финансовые договоренности. Даже глобализация с иностранными закупками имеет место. Одна из таких покупок произошла, когда UK National Grid, крупнейшая частная электроэнергетическая компания в мире, купила электрическую систему Новой Англии за 3,2 миллиарда долларов. В период с 1995 по 1997 год семь из 12 региональных электроэнергетических компаний (РЭК) в Англии и Уэльсе были куплены энергетическими компаниями США. На внутреннем рынке местные электроэнергетические и газовые компании объединили свои операции, поскольку они увидели преимущества совместной принадлежности, особенно с учетом снижения стоимости совместного учета. Технологический прогресс будет иметь место на конкурентных оптовых рынках электроэнергии, такие примеры, которые уже используются, включают топливные элементы, используемые в космическом полете ; авиационные газовые турбины, используемые в реактивных самолетах ; солнечная энергетика и фотоэлектрические системы; оффшорные ветряные электростанции; и достижения в области связи, порожденные цифровым миром, в частности, с микропроцессорами, которые помогают в мониторинге и диспетчеризации.
Ожидается, что спрос на электроэнергию будет расти в будущем. Информационная революция сильно зависит от электроэнергии. Другие области роста включают появление новых технологий, не связанных с электричеством, разработки в области кондиционирования помещений, промышленных процессов и транспорта (например, гибридных транспортных средств, локомотивов ).
Энергетический портал 