Содержание
Энергосистемы. Влияние электростанций на окружающую среду
Энергосистема
— группа электростанций разных типов, объединённых линиями электропередачи
(сокращённо ЛЭП) и управляемых из одного центра. Попробуем
вообразить, что из нашей жизни исчезла электроэнергия. Что
бы случилось? Везде бы погас свет, остановились трамваи, троллейбусы,
электрички и поезда метро; прекратили работу лифты и эскалаторы, почти все
машины на фабриках и заводах. Также превратились бы
в
груду железа все электробытовые приборы (холодильники, стиральные машины,
электроплиты и другие). «Зависли» компьютеры, замолчали радиоприёмники
и телевизоры. Прекратилась подача воды и тепла в квартиры (ведь насосы
водопровода и котельных тоже приводятся в действие электродвигателями) и так
далее.
К
сожалению, это не просто фантазия. Порой такое случается из-за перебоев в
подаче электроэнергии, чаще всего вследствие аварии. Поэтому главное требование к электроэнергетике —
надёжность электроснабжения.
Для этого все электростанции стараются
«закольцевать» — соединить
линиями электропередачи, чтобы внезапный выход из строя одной из них мог быть
компенсирован другими. Создание энергосистем повышает
надёжность обеспечения потребителей электроэнергией и позволяет передавать её
из района в район.
Электроэнергетика
—
единственная отрасль промышленности, продукцию которой нельзя хранить,
«запасать впрок» (в отличие, например, от топлива, которое в нашей стране
запасать на зиму просто необходимо). Каждую минуту должно производиться ровно
столько электроэнергии, сколько потребляется. Иначе неминуема авария либо
придётся отключать потребителей. Поэтому в энергосистеме обязательно
предусматриваются резервные мощности. Для этого в энергосистему линиями
электропередачи объединяются электростанции разных типов. Так образуется Единая
энергетическая система страны (сокращённо ЕЭС), действующая на большей части её
территории в пределах главной полосы расселения.
Создание
энергосистем имеет большое значение и даёт ряд технических и экономических
преимуществ. Прежде всего они повышают надёжность электроснабжения
потребителей. Обеспечивают повышение экономичности производства и распределения
электроэнергии в целом по энергосистеме. Это происходит за счёт наиболее
рационального распределения нагрузки между электростанциями при наилучшем
использовании энергоресурсов (топлива, водной энергии и так далее). Также они
улучшают качество электроэнергии, то есть обеспечивают поддержание напряжения и
частоты в пределах, нормированных ГОСТ. Так как колебания нагрузки
воспринимаются большим числом агрегатов.
В
России несколько десятков крупных энергосистем, которые, в свою очередь,
слагают районные энергосистемы: Центральную, Уральскую, Сибирскую и другие.
Большая часть районных энергосистем входит
в состав Единой энергосистемы России. Которая работает в параллельном режиме с
энергосистемами Украины, Прибалтики, Беларуси, Азербайджана и Монголии.
Она
контактирует с энергосистемами Казахстана и Финляндии, поставляет
электроэнергию в Норвегию и Китай.
Единая энергетическая
система России — совокупность
производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики,
связанных единым процессом производства и передачи электрической энергии в
условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в
электроэнергетике России.
Основная цель создания и
развития Единой энергетической системы России состоит в обеспечении надёжного и
экономичного электроснабжения потребителей на территории России с максимально
возможной реализацией преимуществ параллельной работы энергосистем. ЕЭС России
охватывает практически всю обжитую территорию страны и является крупнейшим в
мире централизованно управляемым энергообъединением.
Параллельная
работа электростанций в масштабе Единой энергосистемы позволяет
реализовать следующие преимущества.
А это:
·
Снижение
суммарного максимума нагрузки ЕЭС России на пять гигаватт.
·
Сокращение
потребности в установленной мощности электростанций на
десять-двенадцать гигаватт.
·
Оптимизация
распределения нагрузки между электростанциями в целях сокращения расхода
топлива.
·
Применение
высокоэффективного крупноблочного генерирующего оборудования.
·
Поддержание
высокого уровня надёжности и отказоустойчивости энергетических
объединений.
Совместная работа электростанций в
Единой энергосистеме обеспечивает возможность установки на электростанциях
агрегатов наибольшей единичной мощности, которая может быть изготовлена
промышленностью, и укрупнения электростанций. Увеличение единичной мощности
агрегатов и установленной мощности электростанций имеет значительный
экономический эффект.
ЕЭС России
располагается на территории, охватывающей восемь часовых поясов.
Необходимостью
электроснабжения столь протяжённой территории обусловлено широкое применение
дальних электропередач высокого и сверхвысокого напряжения.
Системообразующая электрическая сеть ЕЭС состоит из линий
электропередачи напряжения двести двадцать, триста тридцать, пятьсот и семьсот
пятьдесят киловольт.
Электрическая энергия –
важнейший, универсальный, самый эффективный технически и экономически вид
энергии. Другое его преимущество – экологическая безопасность использования и
передачи электроэнергии по линиям электропередач по сравнению с перевозкой
топлива, перекачкой их по системам трубопроводов. Электричество способствует
развитию природосберегающих технологий во всех отраслях производства. Однако
выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со
значительными отрицательными воздействиями на окружающую среду.
Наиболее отрицательное воздействие на окружающую среду
оказывают тепловые электростанции.
Для начала вспомним, что они собой
представляют. Согласно общепринятому определению, тепловые электростанции – это
электростанции, вырабатывающие электроэнергию посредством преобразования
химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала
электрогенератора. Выработка
электричества в ТЭС происходит при участии множества
последовательных этапов, но общий принцип её работы очень прост. Вначале
топливо сжигается в специальной камере сгорания (так называемом паровом
котле). При этом выделяется большое количество тепла, которое превращает
воду, циркулирующую по специальным системам труб, расположенным внутри котла, в
пар. Постоянно нарастающее давление пара вращает ротор турбины, которая
передаёт энергию вращения на вал генератора, и в результате вырабатывается
электрический ток.
Паровой котёл
Основными видами топлива для тепловой электростанции являются
следующие ресурсы: газ, мазут, уголь, реже
– торф.
Среди данных видов топлива именно уголь является наиболее вредным для
окружающей среды. При его сжигании на ТЭС
образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички
несгоревшего пылевидного топлива, оксид азота и другие вещества. По объёмам выброса вредных веществ в атмосферу предприятия
теплоэнергетики занимают лидирующее место. Это почти тридцать процентов от
общего числа выбросов всех предприятий различных отраслей. А это более шести
миллионов тонн пыли, вредных соединений углерода, азота, серы, ванадия, да
почти всех элементов таблицы Менделеева.
Закисление почвы кислотными дождями – это следствие такого
процесса, как загрязнение воздуха диоксидом серы. Накопление большого
количества углекислого газа в атмосфере приводит к увеличению температуры
воздуха на планете, её среднегодовых показателей, что называется парниковым
эффектом. Плохая экология является причиной скопления в нижних слоях атмосферы
аэрозольных химически вредных частиц и органической пыли.
Это явление получило
название «фотохимический туман». Когда в условиях слабых ветров,
сильной радиации солнца и повышенной концентрации фотооксидантов в воздухе над
городами повисает смог.
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве
источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных
движениях. Гидроэлектростанции обычно строят на реках,
сооружая плотины и водохранилища.
Технологический процесс производства гидроэнергии
экологически безвреден. При нормальном состоянии оборудования
гидроэлектростанций отсутствуют какие-либо вредные выбросы в окружающую среду.
Различают прямое и косвенное воздействие водохранилищ. Прямое воздействие
проявляется прежде всего в постоянном и временном затоплении и подтоплении
земель. Косвенные воздействия водохранилищ на окружающую среду изучены не так
полно, как прямые, но некоторые формы их проявления очевидны и сейчас.
ГЭС
Так обстоит дело, например, с изменением климата,
проявляющимся в зоне влияния водохранилища в повышении влажности воздуха и
образовании довольно частых туманов, уменьшении облачности в дневное время над
акваторией и уменьшении там среднегодовых сумм осадков.
Также в изменении
направления и скорости ветра, уменьшении амплитуды колебания температуры
воздуха в течение суток и года. Нельзя также не отметить влияния создания
водохранилищ на рыбное хозяйство. Здесь следует указать два обстоятельства. С
одной стороны, сооружение плотины ГЭС препятствует проходу рыбы к местам
нерестилищ, а с другой, требования рыбного хозяйства к режиму стока полностью
противоречат задачам регулирования стока, то есть той цели, для которой и создаётся
водохранилище.
Атомная электростанция
(АЭС) – это ядерная установка, использующая для
производства электрической (в некоторых случаях
тепловой) энергии ядерный реактор или реакторы и содержащая комплекс
необходимых сооружений и оборудования. Любая работающая АЭС
оказывает влияние на окружающую среду по трём главным направлениям: газообразные (в том числе
радиоактивные) выбросы в атмосферу; выбросы большого количества тепла; распространение вокруг
АЭС жидких радиоактивных отходов.
АЭС
Но все эти загрязнения окажутся незначительными, если
произойдёт авария на атомной электростанции. Это один из самых опасных факторов
для экологии, человеческой жизни и здоровья. В этом случае выбросы
приравниваются к возникающим при испытании ядерного оружия.
Электроэнергетика России — География — Презентации
Презентация
к уроку в 9 классе
Работа учителя географии и биологии МБОУ СШООЗЗ №2
Г.Липецка
Шалимовой Н.А.
сформировать у учащихся представление об электроэнергетике России как об авангардной отрасли народного хозяйства страны.
обучающая:
- углубить знания учащихся по топливно-энергетическому комплексу России;
- дать представление о роли и значении электроэнергетики для промышленности и населения страны;
развивающая:
- развивать у учащихся умения и навыки работы с картой и тек-стом;
- способствовать развитию аналитического и логического мыш-ления;
воспитательная:
— воспитывать интерес к географии родной страны, её экономи-ке и экологии.
отрасль, которая производит элект-роэнергию на электростанциях и передает ее на расстояние по ли-ниям электропередач (ЛЭП)
авангардная отрасль промышлен-ности, так как без энергии невоз-можна работа ни одного предпри-ятия
Доля различных типов электростанций в про-изводстве энергии
!
ТЭС используют 1/3 всего добываемого в России топлива!
Можно строить в разных районах страны (повсемест-но). Кроме того, ТЭС строят быстро, строительство обхо-дится дешевле, чем строи-тельство ГЭС и АЭС.
Какие преимущества при строительстве имеют ТЭС?
Белгородская ТЭЦ
конденсационные электростанции, обслужива-ющие большие территории называют государ-ственными районными электростанциями (ГРЭС)
теплоэлектроцентраль, разновидность тепло-вых станций, которые кроме электроэнергии вырабатывают тепло
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопрос.
Почему ТЭЦ строят непосредственно в населенных пунктах, а в крупных городах работают несколько ТЭЦ?
t
t
t
t
t
t
t
70 км
50 км
40 км
30 км
20 км
10 км
60 км
Рефтинская ТЭС
Найдите на карте крупнейшие ТЭС.
Костромская
Сургутские
Рефтинская
Красноярская ГЭС
Волховская ГЭС
плотина — основное сооружение гидроузла
на горных реках
на крупных равнинных реках
Саяно-Шушенская ГЭС
Саратовская ГЭС
группа ГЭС, расположенных по течению водного потока на некотором расстоянии друг от друга и связанных между собой общностью водохозяйственного режима
Гидроузел – гидротехнические сооружения, объединенные в единый комплекс
Рассмотрите схему и скажите, сколько ГЭС входит в каскад волжских ГЭС.
Назовите эти ГЭС и найдите их на карте.
1
2
3
4
5
6
7
8
одна из крупнейших ГЭС России
Гидротурбина — лопастный гидравлический двигатель, преобразующий механическую энергию потока воды в энергию вращающегося вала. Диаметр рабочего колеса достигает 10 м
Машинный зал Братской ГЭС
Гидротурбина
Найдите на карте крупнейшие ГЭС.
На каких реках они расположены?
Усть-Илимская
Братская
Красноярская
Саяно-Шушенская
Работают на ядерном топливе (уран, плутоний).
Для производства равного количества энергии на АЭС надо 1 кг ядерного топлива, а на ТЭС — 3000 т каменного угля. На 20-30 т ядерного топлива АЭС может работать несколько лет.
Курская АЭС
Ленинградская АЭС. Блочный щит
управления
Рассмотрите карту.
Где расположены почти все АЭС? Почему?
Энергосистема – группа электростанций разных типов, объединённых линиями электропередач (ЛЭП) высокого напряже-ния (500-800 кВ) и управляемых из одного центра.
Создание энергосистем повышает надёж-ность обеспечения потребителей электро-энергией и позволяет передавать её из рай-она в район.
В России – 73 крупные энергосистемы, которые, в свою очередь, слагают, районные энергосистемы: Центральную, Уральскую, Сибирскую и т. д. Большая часть районных энергосистем вхо-дит в состав Единой Энергосистемы России (ЕЭС) . От неё пока изолирована энергосистема Дальнего Востока.
приливы
солнце
ветер
внутреннее тепло Земли
ветровые волны
С древнейших времен человек использовал силу ветра: сначала в судоходстве, а затем для замены своей мускульной силы.
Первые простейшие ветродвигатели приме-няли в глубокой древности в Китае и в Египте.
Ветряная мельница
Современные вет-ровые установки.
Рассмотрите карту. Назовите основные районы использования ветровой энергии в России.
Энергию ветра рентабельно использовать в районах, где среднегодовая скорость ветра более 3 м/с. В России к зонам ветровой актив-ности относятся острова Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, районы Нижней и Средней Волги и Каспийского моря, побережье Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей.
Кислогубская ПЭС
Схема работы приливной электростанции
Залив Кислая Губа (Кислогубская ПЭС)
Залив Мезенская Губа (Малая Мезенская ПЭС)
Залив Пенжинская Губа (Пенжинская ПЭС)
Тугурский залив (перспективный)
Районы возможного использования приливной энергии
Гелиоустановка фокусирует свет и тепло при помощи линз или зеркал, причем зеркала меняют свое положе-ние в зависимости от расположения.
Солнечная электростанция в Германии
Солнечные батареи
Рассмотрите карту. Назовите основные районы использования солнечной энергии в России.
Южные районы Европейской части России, юг Сибири и Дальнего Востока
Геотермальная энергия , т.е. теплота недр Земли, уже используется в ряде стран, например в Ислан-дии, России, Италии и Новой Зеландии .
Мутновская геотермальная станция
Паужетская геотермальная станция
Рассмотрите карту. Назовите основные районы использования геотермальной энергии в России.
Сегодня на территории Камчатской области действуют три геотермальные электростанции: Паужетская, Верхне-Мутновская и Мутновская ГеоЭС. Суммарная мощность геотермальных электростанций составляет около 80 МВт.
Тип электростанций
Преимущества
ТЭС
Недостатки
ГЭС
АЭС
Альтернативные (ветровые, солнечные, приливные, геотермальные)
Закрепление.
Заполните таблицу, вставив цифру каждого утвержде-ния в соответствующую ячейку.
1. Минимальные затраты на перевозку топлива.
2. Возможность размещения практически в любом месте.
3. Низкая себестоимость электроэнергии.
4. Экологически чистое производство.
5. Работают на невозобновимых ресурсах.
6. Относительно низкая стоимость строительства.
7. Возможность использования различных видов топлива.
Тип электростанций
Преимущества
ТЭС
2, 6,7
ГЭС
Недостатки
3, 8
АЭС
5, 15, 16, 17
1, 2, 7
11, 12, 13, 14, 18,19
Альтернативные (ветровые, солнечные, приливные, геотермальные)
5, 9, 10
3, 4
18, 20
8. Возможность комплексного использования водохранилищ (обеспечение хозяйства водой, разведение рыбы, орошение земель, развитие судоходства).
9. Возникновение экологической катастрофы в случае аварии.
10.Проблема утилизации и захоронения отходов.
11.Затопление плодородных земель и населенных пунктов.
12.Высокая стоимость и продолжительность строительства.
13.Препятствуют естественным миграциям рыб.
14.Заболачивание территорий.
15.Сильное загрязнение атмосферы.
16.Высокие расходы на транспортировку топлива.
17.Высокая себестоимость электроэнергии.
18.Возможность использования на ограниченных территориях.
19.Изменяют режим рек, влияют на климат территории.
20. Небольшая мощность.
Электросетей | Все, что вы хотели знать
Жизнь, какой мы ее знаем, зависит от энергосистемы. Мы считаем само собой разумеющимся тот факт, что когда мы щелкаем выключателем, в комнате становится светлее или закипает чайник. Среди наших домов и предприятий, где мы пользуемся преимуществами электричества, есть электростанции, вырабатывающие это электричество, и сеть высоковольтных линий электропередачи, подстанций и трансформаторов.
Жизнь, какой мы ее знаем, зависит от энергосистемы. Мы считаем само собой разумеющимся тот факт, что когда мы щелкаем выключателем, в комнате становится светлее или закипает чайник. Среди наших домов и предприятий, где мы пользуемся электричеством, есть электростанции, вырабатывающие это электричество, и сеть высоковольтных линий электропередач, подстанций и трансформаторов.
Операторы сетей и электроэнергетики должны убедиться, что наши источники энергии (электростанции всех форм и размеров) могут беспрепятственно удовлетворять наши общие потребности в электроэнергии.
Давайте посмотрим, что на самом деле представляет собой электросеть, как узнать, к какой электросети вы подключены, и какая работа проводится за кулисами, чтобы помочь предотвратить отключения электроэнергии и отключения электроэнергии.
Что такое энергосистема и как она работает?
источник
Электросеть, также известная как электрическая сеть, представляет собой распределительную систему электростанций, подстанций, трансформаторов и линий электропередач, которая помогает соединять источники энергии с людьми, которые используют эту энергию.
Давайте разберем это подробнее.
Что такое электростанция?
Электростанции являются источником нашего электроснабжения. Это места, где энергоресурсы используются для производства электроэнергии.
Существует множество различных типов электростанций. Солнечные панели используют фотогальванические элементы для преобразования солнечного света в электричество. Эти панели могут быть сгруппированы в массивы, часто называемые «фермами», которые затем могут действовать как источник электроэнергии в энергосистему.
Ветряные турбины используют механическую энергию, вырабатываемую вращающимися лопастями ветряной мельницы, и превращают ее в электричество. Эти турбины также часто группируются в фермы, которые служат источником энергии для электрической сети.
Гидроэнергетика вырабатывается плотинами гидроэлектростанций, которые используют поток воды для выработки электроэнергии для электросети. Гидроэнергетика, энергия ветра и солнечная энергия являются важными примерами возобновляемой энергии, и эти возобновляемые источники являются особенно важной частью электросети из-за отсутствия выбросов парниковых газов.
Геотермальные электростанции используют тепло — или тепловую энергию — внутри Земли. Эти электростанции обычно расположены вблизи границ между тектоническими плитами, где тепло Земли поднимается ближе к поверхности. В Соединенных Штатах большая часть геотермальной энергии находится в горном западе.
Электростанции, работающие на угле и природном газе, используют тепло, вырабатываемое при сжигании этих ископаемых видов топлива, для кипячения воды. После нагрева эта вода превращается в пар, который затем проходит через турбину для производства электроэнергии для электросети.
Что такое подстанция?
Подстанции – это части энергосистемы, принимающие электроэнергию одного напряжения и преобразующие ее в электроэнергию другого напряжения.
Необходимо увеличить напряжение вырабатываемой электроэнергии, когда эта энергия должна передаваться на большие расстояния. Это связано с тем, что высоковольтные линии электропередач теряют меньше электроэнергии при передаче, чем низковольтные линии.
Если электростанция не расположена особенно близко к области, которая нуждается в вырабатываемой ею электроэнергии, можно использовать подстанцию для увеличения (или повышения) напряжения и снижения потерь мощности при передаче.
Однако существует не так много применений для высоковольтного электричества, поэтому подстанции также используются для снижения (или понижения) напряжения до уровней, пригодных для промышленных, коммерческих или жилых нужд.
Подстанции могут также действовать как автоматические выключатели для электрической сети и могут помочь предотвратить скачок напряжения, который может повредить инфраструктуру сети.
Что такое трансформатор?
Трансформатор — это оборудование, которое фактически изменяет напряжение электричества — вверх или вниз — как часть энергосистемы. Трансформаторы часто располагаются на подстанциях, где они помогают преобразовывать электроэнергию, поставляемую электростанциями, в напряжение, подходящее для потребителей.
Что такое линии электропередач?
Линии электропередач (иногда называемые распределительными линиями) — это то, как мы передаем электроэнергию от места ее производства (электростанции) к месту ее использования (наши дома и предприятия).
Чаще всего мы видим эти линии электропередач в воздухе — воздушные линии электропередачи являются высоковольтными и используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Линии электропередач также могут быть заглублены, и эти подземные линии, как правило, имеют более низкое напряжение.
Сколько существует различных энергосистем?
источник
Электросети могут сильно различаться по размеру. Некоторые страны работают в рамках единой национальной сети, в то время как в некоторых районах организованы настолько маленькие электрические сети, что их называют микросетями.
Сколько электросетей в США?
В Соединенных Штатах нет единой национальной сети.
Вместо этого у нас есть четыре различных сети: восточная межсистемная связь, западная межсистемная связь, техасская межсистемная связь и межсистемная связь на Аляске.
Как узнать, к какой сети я подключен?
Если вы живете на Аляске или в Техасе, будет очевидно, какая сеть ваша. Что касается других американцев, подумайте об этом так: если вы живете к западу от Скалистых гор, есть большая вероятность, что вы живете в западной межсистемной связи. И наоборот, если вы живете к востоку от Скалистых гор, есть большая вероятность, что вы живете в Восточном соединении.
Почему в Техасе есть собственная электросеть?
Большая часть штата Техас находится в Техасской межсистемной сети, энергосистеме, управляемой Советом по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT).
Во многом это связано с культурными и политическими причинами, которые потенциально можно свести к известному лозунгу «Не шутите с Техасом». Коммунальные предприятия, которые обеспечивают электроэнергию между штатами, подлежат федеральному регулированию, без чего сетевые операторы и коммунальные компании в Техасе предпочли бы жить.
В результате Техас создал собственную независимую энергосистему.
Какие самые большие угрозы для энергосистемы?
источник
Поддерживать свет в рабочем состоянии непросто, и существует ряд сценариев, которые могут угрожать стабильности энергосистемы. Вот основные угрозы надежности сети.
Отключения
Отключение означает событие, при котором блок питания не может удовлетворить потребность в мощности. Когда происходит подобное отключение электроэнергии, свет не включается, ваш телефон не заряжается, а отопление или кондиционер не работают.
Отключения электроэнергии — это крайне разрушительные события, и цель каждого оператора — полностью устранить отключения электроэнергии. Это не всегда возможно — экстремальные погодные условия могут нарушить самые продуманные планы электроэнергетики. Аномальная жара или резкое похолодание могут привести к всплеску потребности в охлаждении или обогреве, соответственно, что, в свою очередь, создаст дополнительную нагрузку на энергосистему.
В то же время экстремальные погодные условия могут повлиять на выработку электроэнергии, как мы видели во время отключения электроэнергии в Техасе в феврале 2021 года, когда, среди прочих причин, низкие температуры привели к отключению электроэнергии от электростанций, работающих на природном газе. В последние годы Калифорния столкнулась с аналогичными проблемами, связанными с отключением электроэнергии из-за погодных условий.
Взлом
Взлом представляет собой новую угрозу стабильности наших энергосистем. По мере того как наши электрические сети становятся все более высокотехнологичными, операторы сетей могут использовать программное обеспечение, чтобы лучше понимать состояние электросети в режиме реального времени и прогнозировать будущие скачки спроса и предложения. Эти достижения являются частью того, что станет известно как интеллектуальная сеть.
Но по мере того, как наши сети становятся умнее, они также становятся более уязвимыми для кибератак.
В мае 2021 года хакеры отключили ключевой трубопровод на юго-востоке США, что привело к нехватке бензина по всему региону. Эксперты опасаются, что наша электросеть также уязвима для кибератак.
Министерство энергетики серьезно относится к этим угрозам, но нет никаких сомнений в том, что хакерские атаки останутся проблемой для системных операторов, особенно по мере того, как мы продолжаем переход на интеллектуальные сети.
Прерывистая энергия
Одним из важнейших требований к любому источнику энергии является его надежность. Операторы сетей должны знать, что они могут рассчитывать на данную электростанцию (или солнечную батарею, ветряную электростанцию или гидроэлектростанцию) для производства предсказуемого количества электроэнергии. Это помогает электроэнергетическим компаниям сопоставлять энергоснабжение со спросом на электроэнергию.
Возобновляемые источники энергии производят гораздо меньше парниковых газов, но, к сожалению, некоторые из этих источников гораздо менее надежны, чем ископаемое топливо.
Например, энергия ветра и солнечная энергия могут обеспечивать электроэнергией сеть только тогда, когда дует ветер и светит солнце.
Эта проблема называется прерывистостью и может стать серьезной головной болью для операторов сети. В особенно ветреные дни сети может быть трудно справиться с избыточным производством электроэнергии, и, конечно же, в дни без ветра нехватка электроэнергии может создать совершенно другую проблему.
Одним из способов решения этой проблемы перебоев в электросетях является инвестирование в накопление энергии. Если электросеть может отводить избыток мощности (скажем, в особенно солнечный и ветреный день) в хранилище, то сеть не будет перегружена. Затем, в пасмурный и безветренный день, когда ветровая и солнечная энергия дают меньше энергии, чем обычно, сетевые операторы могут получать электроэнергию из хранилища для удовлетворения спроса.
Электрические сети — это чудо современности
Электрические сети состоят из множества важных элементов: от электростанций до линий электропередач, от трансформаторов до подстанций.
Каждый компонент играет жизненно важную роль, помогая нашему блоку питания удовлетворять наши потребности в электроэнергии.
Здесь, в континентальной части Соединенных Штатов, есть три основные энергосистемы — Восточная межсистемная связь, Западная межсистемная связь и Техасская межсистемная связь. Электроэнергетические компании всех трех сетей работают круглосуточно, чтобы обеспечить подачу мегаваттной электроэнергии.
Нелегко поддерживать почти идеальный баланс между спросом и предложением, и время от времени могут происходить перебои в подаче электроэнергии. Сетевым операторам также следует опасаться кибератак.
Несмотря на все эти опасения, электричество в Соединенных Штатах доступно почти всегда. Надежное электричество является краеугольным камнем американской экономики и огромным стимулом для нашего образа жизни.
Если вы хотите узнать больше обо всем, что связано с энергией, обязательно загляните в блог Tara Energy. Или, если вы хотите узнать, как сэкономить на счетах за электроэнергию, наслаждаясь надежным электричеством (любезно предоставленным электросетью), ознакомьтесь с предложениями Tara Energy.
Предоставлено вам taranergy.com
Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение
Глоссарий терминов, связанных с электрическими системами | Учебный центр | О Вермонтской электроэнергетической компании
90/10 Нагрузка : Годовой прогноз пикового спроса на электроэнергию (нагрузки) в штате, при котором существует 10-процентная вероятность того, что фактическая пиковая нагрузка системы превысит прогнозируемое значение в любой данный год или, другими словами, ожидается, что в среднем прогноз будет превышен раз в десять лет.
затронутая коммунальная служба : Затронутые коммунальные службы — это те, системы которых вызывают, способствуют или будут испытывать влияние проблемы надежности.
угол : Используется для измерения синхронизма между различными переменными величинами, такими как напряжение или ток. Часто это важный показатель эффективности; измеряется в градусах.
базовая нагрузка : Электростанция базовой нагрузки — это электростанция, которая, как ожидается, будет работать большую часть времени в году.
затемнение : Полная потеря электроэнергии в области; обычно вызвано выходом из строя электрооборудования в энергосистеме.
полуторный выключатель : Конструкция подстанции, обеспечивающая такие преимущества, как гарантия того, что отказ любого автоматического выключателя не приведет к отключению питания более чем на короткое время. Конструкции также позволяют обесточивать части подстанции для технического обслуживания и ремонта, не вызывая перебоев в подаче электроэнергии.
понижение напряжения : Аномально низкое напряжение, которое приводит к ухудшению или прерыванию работы чувствительного к напряжению оборудования, такого как компьютеры, двигатели и некоторые типы освещения.
шина : Также называется «узлом», «станцией» или «подстанцией».
Общая точка подключения двух или более электрических компонентов, таких как трансформатор, генератор.
способность : Способность части оборудования выполнять предназначенную ему функцию, такую как передача тока для проводника или трансформатора, или прерывание тока для выключателя или выключателя, или подача энергии для генератора. Определенные части оборудования могут иметь разные возможности в зависимости от определенных факторов, таких как условия окружающей среды (температура, ветер) и ожидаемое количество времени, в течение которого оборудование будет выполнять намеченную функцию. Как правило, нормальный рейтинг или способность почти непрерывны, а аварийная возможность — это более высокая способность, используемая во время нечастых событий в течение короткого времени, обычно двенадцать часов или меньше.
конденсатор : устройство, сохраняющее электрический заряд и обычно используемое для решения проблем с низким напряжением в энергосистеме.
проводник : часть линии передачи или распределения, по которой фактически передается электричество; другими словами, сам провод. Провод или проводник — это всего лишь часть линии передачи; другие части включают столбы и изоляторы, на которых висит проводник. Проводник должен иметь достаточную мощность, чтобы выдерживать самые высокие требования, которые он может испытать, иначе он может перегреться и выйти из строя.
непредвиденные обстоятельства : Незапланированное событие, приводящее к выходу из строя критического компонента системы, такого как линия электропередачи, трансформатор или генератор.
сходятся : Программы потока энергии используют итеративный математический процесс для решения или сходимости решения неизвестных параметров системы, таких как напряжение и угол. Когда математика не приводит к решению, итерационный процесс «не смог решить» или «не смог сойтись» к решению. Этот результат указывает на падение напряжения или потерю нагрузки.
Информация о критической энергетической инфраструктуре (CEII) : Конкретная инженерная информация, информация об уязвимостях или подробная проектная информация о предлагаемой или существующей инфраструктуре (физической или виртуальной), которая: (1) связана с подробностями о производстве, генерации, передаче или распределении энергии; (2) может быть полезен человеку, планирующему атаку на критическую инфраструктуру; (3) освобождается от обязательного раскрытия информации в соответствии с Законом о свободе информации; и (4) предоставляет стратегическую информацию за пределами расположения критической инфраструктуры.
спрос : Количество электроэнергии, используемой в любой момент одним потребителем или группой потребителей. Общий спрос на данную систему представляет собой сумму всех индивидуальных требований на эту систему, возникающих в один и тот же момент. Пиковый спрос — это самый высокий спрос, возникающий в течение заданного промежутка времени, обычно сезона или года.
Пиковое потребление, которое должна нести система передачи или распределения, устанавливает минимальные требования к ее пропускной способности (см. также определение энергии).
управление спросом (DSM) : Набор мер, используемых для снижения потребления энергии. Энергосбережение — это один из видов DSM.
диспетчеризация : Как глагол: включение или выключение, или установка значения или выхода генератора, батареи конденсаторов, установки реактора или трансформатора. Как существительное: состояние или состояние этих устройств.
распределение : Распределительные линии и распределительные подстанции работают при более низком напряжении, чем питающие их системы передачи. Они передают электроэнергию от системы передачи к местным потребителям. По сравнению с передачей, распределительные линии обычно используют более короткие столбы, имеют более короткие пролеты между столбами и обычно находятся вдоль улиц и дорог или проложены под ними.
Типичное распределительное напряжение составляет 13,8 кВ.
распределительное предприятие : Предприятие в штате Вермонт, которое отвечает за владение, эксплуатацию и техническое обслуживание распределительной части электрической системы в пределах района.
сервитут : Право на использование чужой земли для определенной цели, например, для пересечения земли с линиями электропередачи.
не удалось сходиться : См. сходимость.
неисправность : Неисправность линии, трансформатора или другого электрического компонента. Как только такой компонент выходит из строя (из-за перегрева, короткого замыкания, физической поломки или другой травмы), он автоматически выводится из строя автоматическим выключателем, который быстро отключает компонент. После того, как он был «отключен», он больше не представляет угрозы для безопасности человека, но его потеря может стать тяжелым бременем для оставшейся системы (см.
также определение избыточности ниже).
рынок форвардной мощности : Торговая площадка, управляемая ISO-NE с использованием системы аукционов с целью приобретения достаточной мощности для надежной работы системы в будущем году по конкурентоспособным ценам, где могут участвовать все ресурсы, как новые, так и существующие.
генератор или генератор : устройство, преобразующее механическую энергию двигателя, водяного колеса, ветряной мельницы или другого источника в электрическую энергию.
Индуктор : См. реактор.
киловатт-час (кВтч) : Одна тысяча ватт-часов. Ватт-час — это мера количества электроэнергии, произведенной или потребленной за определенный период времени.
киловольт (кВ) : Одна тысяча вольт. Вольты и киловольты являются мерами напряжения. Ведущее предприятие по распределению — Предприятие, выбранное пострадавшими коммунальными предприятиями для облегчения принятия решений и проведения анализа NTA.
Ведущее распределительное предприятие : Предприятие, выбранное затронутыми коммунальными предприятиями для облегчения принятия решений и проведения анализа NTA.
загрузить : см. спрос.
сброс нагрузки : Преднамеренное отключение питания потребителя или группы потребителей, обычно по соображениям надежности, например, чтобы избежать отключения электроэнергии или повреждения оборудования.
потеря нагрузки : См. отключение.
мегаватт (МВт) : Один миллион ватт. Ватты и мегаватты — это единицы измерения мощности. Чтобы представить это в перспективе, пиковый спрос на электроэнергию для региона Новой Англии приближается к 30 000 МВт или 30 000 000 000 (тридцать миллиардов) ватт.
N-0 или N-1 или N-1-1 : Термин N минус ноль (или один или два) относится к отказу важного оборудования. Хотя эти термины кажутся сложными, на самом деле они довольно просты.
«N» — это общее количество компонентов, от которых зависит правильная работа системы. Число, вычитаемое из N, представляет собой количество компонентов, которые выходят из строя в данном сценарии. Следовательно, N-0 означает, что ни один компонент не вышел из строя и система находится в нормальном состоянии. N-1 означает, что вышел из строя только один компонент. N-1-1 означает, что отказали два компонента, что обычно хуже, чем отказ только одного (см. также определение непредвиденных обстоятельств выше).
альтернатива без передачи (NTA) : Использование решения без передачи, такого как локальная генерация или энергоэффективность, для устранения недостатка надежности передачи.
вне угла : См. фазовращатель.
на единицу (о.е.) : Отношение фактической или измеренной величины к базовому или справочному значению той же величины. Например, напряжение 0,9 о.е. в системе 100 кВ соответствует измерению напряжения 90 кВ.
фазовращатель : Также называется «фазосдвигающий трансформатор» (PST) или «регулятор фазового угла» (PAR). Трансформатор, который регулирует угол между двумя шинами, чтобы изменить количество энергии, протекающей между этими шинами. Некоторые из этих трансформаторов также способны регулировать напряжение. Эти трансформаторы имеют угловую мощность, которая определяет степень, в которой трансформатор может регулировать угол между двумя шинами. Когда угловая мощность достигается до того, как может быть достигнут желаемый поток, констатируется, что трансформатор исчерпал угол или что угловая мощность трансформатора недостаточно велика.
мощность : Количество электроэнергии, которая потребляется (спрос) или поставляется в любой момент времени.
коэффициент мощности : Мера количества реактивной мощности (побочного продукта переменного тока, т. е. переменного тока) по отношению к активной мощности (компонент мощности, который может нагреваться).
объединенная установка или сооружения передачи (PTF) : Вообще говоря, любая установка передачи, работающая на 69 кВ или выше и подключенная к другим линиям передачи или системам передачи, считается PTF. PTF находится в ведении ISO New England, и строительство новых объектов PTF обычно финансируется через ISO на основе распределения нагрузки между ее коммунальными предприятиями-членами.
реактивное усиление : Также называется «реактивной компенсацией». Добавление конденсаторной батареи или шунтирующего реактора для увеличения или уменьшения напряжения.
реактор : Устройство, которое накапливает энергию в виде магнитного поля, а затем использует эту энергию для индукции тока. Обычно используется для решения проблем с высоким напряжением в энергосистеме.
недостаток надежности : Существующее или прогнозируемое в будущем нарушение до или после непредвиденных обстоятельств применимых критериев планирования, проектирования и/или эксплуатации с учетом надежности и доступности отдельных элементов системы.
возобновляемый источник энергии : Любой источник энергии, который не работает на ограниченном топливе, которое в конечном итоге закончится, например, на угле, нефти или природном газе. К возобновляемым источникам энергии относятся солнечные, ветровые и гидрогенераторы, потому что солнечный свет, ветер и проточная вода не иссякнут. Генераторы, которые сжигают сменные виды топлива, также обычно квалифицируются как возобновляемые источники энергии. Примеры включают биодизельные генераторы, работающие на топливе из сельскохозяйственных культур, и генераторы, работающие на древесине.
полоса отвода (полоса) : Длинная полоса собственности, на которой построена линия электропередачи. Он может принадлежать коммунальному предприятию или может быть сервитутом.
кольцевая шина : см. полуторный выключатель, шина, подстанция.
исследования чувствительности : метод анализа, при котором проверяются различные значения определенных ключевых переменных, таких как безвозвратная потеря генерирующих или передающих ресурсов, чтобы увидеть, насколько чувствительны результаты исследования к возможному изменению допущений.
нагрузка на плечи : Уровень нагрузки, который находится в пределах некоторой ширины полосы и превышает 80% уровня пиковой нагрузки.
устойчивое состояние : Относится к периоду времени после прекращения всех кратковременных нарушений в сети и автоматических настроек оборудования.
подстанция : Подстанция представляет собой огороженную территорию, где несколько генераторов, линии передачи и/или распределения соединяются вместе с другим оборудованием для переключения, измерения или регулировки напряжения с помощью трансформаторов.
вспомогательная передача : Линии дополнительной передачи — это линии электропередач, которые обычно работают при напряжении от 34 000 до 70 000 вольт и, как правило, ниже 100 кВ.
термический : Относится к нагреву при протекании тока. Часто используется в сочетании с возможностями, влиянием, анализом.
трансформатор : Устройство, которое обычно преобразует высокое напряжение в более низкое.
Используются разные напряжения, потому что более высокие напряжения лучше подходят для передачи энергии на большие расстояния, а более низкие напряжения лучше подходят для использования электричества в машинах и приборах. Трансформаторы обычно описываются двумя (или более) напряжениями, которые они соединяют, например «115/13,8 кВ», что означает соединение между оборудованием или линиями 115 кВ и 13,8 кВ.
передача : Линии электропередач и подстанции электропередач работают при высоком напряжении и передают большое количество электроэнергии от централизованных электростанций к распределительным линиям и подстанциям более низкого напряжения, которые снабжают местные районы. Линии электропередачи используют столбы или конструкции, имеют длинные пролеты между столбами и обычно проходят по довольно прямым путям на большие расстояния. Типичные напряжения передачи включают 345 кВ и 115 кВ, и, как правило, все выше 100 кВ.
Усиление системы передачи : Оборудование линии передачи или подстанции, добавленное к существующей инфраструктуре передачи.