A глобальная синхронная сеть (также называемая «межсоединением » в Северной Америке ) - это трехфазная электрическая электросеть регионального масштаба или выше, работающая на синхронизированной частоте сети и электрически связанная вместе в нормальных условиях системы. Также известная как синхронные зоны, наиболее мощной является синхронная сеть континентальной Европы (ENTSO-E) с выработкой электроэнергии 667 гигаватт (ГВт), в то время как самый широкий обслуживаемый регион - это регион система IPS / UPS, обслуживающая страны бывшего Советского Союза. Синхронные сети с большой мощностью облегчают торговлю электроэнергией на больших территориях. В ENTSO-E в 2008 году на Европейской энергетической бирже (EEX) было продано более 350 000 мегаватт-часов в день.
Каждое из межсоединений в Северной Америке синхронизировано с номинальным значением 60 Гц, а в Европе - 50 Гц. Соседние межсоединения с одинаковой частотой и стандартами могут быть синхронизированы и напрямую подключены для формирования более крупного межсоединения, или они могут совместно использовать мощность без синхронизации через высоковольтные линии постоянного тока линии электропередачи (DC связей), твердотельные трансформаторы или преобразователи частоты (VFT), которые позволяют контролировать поток 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, приводящее к возможности заключения долгосрочных контрактов и краткосрочных обменов электроэнергией; и взаимопомощь в случае сбоев.
Одним из недостатков большой синхронной сети является то, что проблемы в одной части могут иметь последствия для всей сети.
Глобальные синхронные сети повышают надежность и позволяют объединять ресурсы. Кроме того, они могут выравнивать нагрузку, что снижает требуемую генерирующую мощность, позволяет использовать более экологически чистую энергию; и позволяют более разнообразные схемы производства электроэнергии и позволяют экономить на масштабе.
Глобальные синхронные сети не могут быть сформированы, если две соединяемые сети работают на разных частотах или имеют существенно разные стандарты. Например, в Японии по историческим причинам северная часть страны работает на 50 Гц, а южная часть использует 60 Гц. Это делает невозможным формирование единой синхронной сети, что было проблематично, когда таял завод Фукусима-дайити.
Кроме того, даже если сети имеют совместимые стандарты, режимы отказа могут быть проблематичными. Могут быть достигнуты ограничения по фазе и току, что может привести к массовым отключениям. Иногда проблемы решаются путем добавления линий постоянного тока постоянного тока в сеть, чтобы обеспечить больший контроль во время нештатных событий.
Как было обнаружено в ходе кризиса электроэнергии в Калифорнии, у некоторых рыночных трейдеров могут быть сильные стимулы для создания преднамеренных перегрузок и неэффективного управления генерирующими мощностями в соединительной сети с целью завышения цен. Увеличение пропускной способности и расширение рынка за счет объединения с соседними синхронными сетями затрудняют такие манипуляции.
Вся синхронная сеть работает с одинаковой частотой. Если требуется подключение к соседней сети, работающей на другой частоте, требуется преобразователь частоты. Высоковольтный постоянный ток, полупроводниковый трансформатор или преобразователи переменной частоты Ссылки могут соединять две сети, которые работают на разных частотах или не поддерживают синхронизм.
В синхронной сети все генераторы должны работать на одной и той же частоте 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 гарантирует, что несколько параллельных генераторов распределяют изменения нагрузки 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 показатель того, что генераторы должны снизить свою мощность.
Кроме того, часто имеется центральное управление, которое может изменять параметры систем AGC в течение минуты или дольше для дальнейшей настройки региональных сетевых потоков и рабочей частоты сети.
В целях хронометража в течение дня рабочая частота будет изменяться, чтобы уравновесить отклонения и не допустить, чтобы часы, работающие от сети, набирали или теряли значительное время, обеспечивая ежедневно выполняется 4,32 миллиона циклов в системах с частотой 50 Гц и 5,184 миллиона циклов в системах с частотой 60 Гц.
В редких случаях это может привести к проблемам. В 2018 году Косово потребляло больше электроэнергии, чем генерировало, из-за разногласий с Сербией, что привело к тому, что фаза во всей синхронной сети континентальной Европы отстала от того, что она должны были быть. Частота упала до 49,996 Гц. Со временем это привело к тому, что синхронные электрические часы замедлились на шесть минут, пока разногласия не были устранены.
Высоковольтные линии постоянного тока, сплошные -сигнальные трансформаторы или преобразователи частоты могут использоваться для соединения двух соединительных сетей переменного тока, которые не обязательно синхронизированы друг с другом. Это обеспечивает преимущество соединения без необходимости синхронизации еще более широкой области. Например, сравните глобальную карту синхронной сетки Европы (вверху слева) с картой линий HVDC (внизу справа). Твердотельные трансформаторы имеют большие потери, чем обычные трансформаторы, но в линиях постоянного тока отсутствует реактивное сопротивление, а общие линии HVDC имеют более низкие потери, передавая мощность на большие расстояния в синхронной сети или между ними.
Имя | Покрытие | Генерирующая мощность | Годовая генерация | Год / Ссылки |
---|---|---|---|---|
Континентальная Европа | Управляется ENTSO-E. 24 европейские страны, обслуживающие 450 миллионов | 859 ГВт | 2569 ТВтч | 2017 |
Eastern Interconnection | Восточная часть США (за исключением большей части Техаса) и восточная Канада ( кроме Квебека, Ньюфаундленда и Лабрадора, Новой Шотландии, Нью-Брансуика и PEI) | 610 ГВт | ||
Индийская национальная сеть | Индия обслуживает более миллиарда человек | 370,5 ГВт | 1236 ТВтч | 2017 |
IPS / UPS | 12 стран бывшего Советского Союза, обслуживающих 280 миллионов | 337 ГВт | 1285 ТВтч | 2005 |
Western Interconnection | запад США, запад Канады и северная часть Нижней Калифорнии в Мексике | 265 ГВт | 883 ТВтч | 2015 |
Национальный Объединенная система (SIN) | Сектор электроэнергии в Бразилии | 150,33 ГВт | 410 ТВтч (2007) | 2016 |
Синхронная сеть Северной Европы | Северные страны (Финляндия), Швеция (кроме Готланд ), Норвегия и Восточная Дания), обслуживающая 25 миллионов человек. | 93 ГВт | 390 ТВтч | |
National Grid (Великобритания) | Синхронно Великобритании американская зона, обслуживающая 65 миллионов. Управляется National Grid plc | 83 ГВт (2018) | 336 ТВтч | 2017 |
Национальная сеть Ирана | Иран и Армения, обслуживает 84 миллиона человек | 82 ГВт | 2019 | |
Texas Interconnection | Совет по надежности электроэнергии Техаса обслуживает (ERCOT ) обслуживает 24 миллиона клиентов | 78 ГВт | 352 ТВтч (2016) | 2018 |
Национальный рынок электроэнергии | Австралия Штаты и территории кроме Западной Австралии и Северная территория. (Тасмания является его частью, но не синхронизирована) | 50 ГВт | 196 ТВтч | 2018 |
Квебекское соединение | Квебек | 42 ГВт | 184 ТВтч | |
Аргентинская система межсетевых соединений | Аргентина | 129 ТВтч | 2019 | |
SIEPAC | Центральноамериканская система электрических соединений обслуживает Коста-Рику, Сальвадор, Гватемала, Гондурас, Никарагуа и Панама. | |||
SWMB | Блок Юго-Западного Средиземноморья обслуживает Марокко, Алжир и Тунис. | |||
Южноафриканский энергетический пул | SAPP обслуживает 12 стран на юге Африки. | |||
Ирландская национальная сеть | Ирландия. Управляется EirGrid | |||
State Grid | North China State Grid, управляемым State Grid Corporation of China | |||
China Southern Power Grid | Китайская южная сеть. Управляется Китайская южная энергосистема | |||
Юго-Западная объединенная система | Западная Австралия | 17,3 ТВтч | 2016 | |
Sistema Interconectado Central | Основная чилийская сеть | 12,9 ГВт | 2011 |
Неполная таблица некоторых крупных межсоединений.
Tres Amigas SuperStation предназначена для обеспечения передачи энергии и обмена ею между Eastern Interconnection и Western Interconnection с использованием соединений 30GW HVDC.