Передача и производство электроэнергии: Производство, передача и использование электроэнергии

Содержание

Производство, передача и использование электроэнергии

Производство, передача и использование электроэнергии

Подробности
Просмотров: 1267

«Физика — 11 класс»

Производство электроэнергии

Производится электроэнергия на электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов.
Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические.
Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.

На тепловых электростанциях источником энергии является топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы.
Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

Тепловые паротурбинные электростанции — ТЭС наиболее экономичны.

В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару.


В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору.
Вал турбины жестко соединен с валом генератора.
Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов ротора составляет несколько тысяч в минуту.

КПД тепловых двигателей увеличивается с повышением начальной температуры рабочего тела (пара, газа).
Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 550 °С и давление — до 25 МПа.
Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.

Тепловые электростанции — ТЭЦ позволяют значительную часть энергии отработанного пара использовать на промышленных предприятиях и для бытовых нужд.

В результате КПД ТЭЦ достигает 60—70%.
В России ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии и снабжают электроэнергией сотни городов.

На гидроэлектростанциях — ГЭС для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды.

Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами.
Мощность такой станции зависит от создаваемого плотиной напора и массы воды, проходящей через турбину в каждую секунду.

Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Атомные электростанции — АЭС в России дают около 10% электроэнергии.

Использование электроэнергии

Главным потребителем электроэнергии является промышленность — 70% производимой электроэнергии.
Крупным потребителем является также транспорт.

Большая часть используемой электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию, т.к. почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электрическими двигателями.


Передача электроэнергии

Электроэнергию не удается консервировать в болыпих масштабах.
Она должна быть потреблена сразу же после получения.
Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Передача электроэнергии связана с заметными потерями, так как электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля — Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

где
R — сопротивление линии,
U — передаваемое напряжение,
Р — мощность источника тока.

При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной.
Значительно снизить сопротивление линии R практически весьма трудно, поэтому приходится уменьшать силу тока I.

Так как мощность источника тока Р равна произведению силы тока I на напряжение U, то для уменьшения передаваемой мощности нужно повысить передаваемое напряжение в линии передачи.

Для этого на крупных электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы.
Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.

Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Генераторы переменного тока настраивают на напряжения, не превышающие 16—20 кВ. Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов.

Далее для непосредственного использования электроэнергии потребителем необходимо понижать напряжение.

Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

Понижение напряжения (и соответственно увеличение силы тока) осуществляются поэтапно.

При очень высоком напряжении между проводами может начаться разряд, приводящий к потерям энергии.
Допустимая амплитуда переменного напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными.

Электрические станции объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой подключены потребители.

Такое объединение, называемое энергосистемой, дает возможность распределять нагрузки потребления энергии.
Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям.
Сейчас в нашей стране действует Единая энергетическая система европейской части страны.


Использование электроэнергии

Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, в научных учреждениях, так и в быту. Удовлетворить эту потребность можно двумя основными способами.

Первый — строительство новых мощных электростанций: тепловых, гидравлических и атомных.

Однако строительство крупной электростанции требует нескольких лет и больших затрат.
Кроме того, тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ.
Одновременно они наносят большой ущерб равновесию на нашей планете.
Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом.

Второй — эффективное использование электроэнергии: современные люминесцентные лампы, экономия освещения.

Большие надежды возлагаются на получение энергии с помощью управляемых термоядерных реакций.

Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не повышению мощности электростанций.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин



Производство, передача и использование электрической энергии. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Генерирование электрической энергии — Трансформаторы — Производство, передача и использование электрической энергии

2.1. Производство, передача, распределениеэлектрической энергии и тепловой энергии 

Виды работ:

2.1.1. Разработка технических требований к энергетическому оборудованию.

2.1.2. Разработка технических требований по новым энергетическим технологиям.

2.1.3. Разработка проектов модернизации существующего энергетического оборудования.

2.1.4. Проектирование технологической части тепловых электрических станций с любыми типами агрегатов суммарной мощностью свыше 500 МВт, использующих органическое топливо.

2.1.5. Проектирование теплотехнической части тепловых электрических станций с любыми типами агрегатов любой мощности (трубопроводы пара, воды, газа, мазута, газовоздухопроводы всех типов).

2.1.6. Проектирование электротехнической части гидравлических электростанций.

2.1.7. Проектирование оборудования газового хозяйства, мазутного хозяйства, складов твердого топлива, оборудования топливоподачи ТЭС.

2.1.8. Проектирование систем (всех типов) гидросмыва, гидроуборки галерей и узлов пересыпки на топливоподаче.

2.1.9. Проектирование систем водного контроля качества топлива, поступающего на ТЭС.

2.1.10. Проектирование гидромеханического и гидросилового оборудования.

2.1.11. Проектирование технологической части электрических станций с дизельными агрегатами.

2.1.12. Проектирование технологической части электрических станций, использующих нетрадиционные виды энергии (ветровую, солнечную, морских приливов, подземных источников тепла).

2.1.13. Проектирование технологической части электростанций с парогазовыми установками.

2.1.14. Проектирование силовой части электрических распределительных сетей напряжением до 1 кВ включительно (в т.ч. сетей предприятий, городов, поселков).

2.1.15. Проектирование систем КИП, защиты, автоматики, управления и сигнализации на постоянном и переменном токе для электрических распределительных сетей и элементов линий электропередачи.

2.1.16. Проектирование силовой части электрических сетей и элементов электропередачи напряжением до 110 кВ включительно.

2.1.17. Проектирование систем КИП, защиты, автоматики, управления и сигнализации на постоянном и переменном токе для электрических распределительных сетей и элементов линий электропередачи напряжением до 110 кВ включительно.

2.1.18. Проектирование силовой части электрических сетей и элементов линий электропередачи напряжением выше 110 кВ.

2.1.19. Проектирование систем КИП, защиты, автоматики, управления и сигнализации на постоянном и переменном токе для электрических сетей и элементов линий электропередачи напряжением выше 110 кВ.

2.1.20. Проектирование автоматизированных систем управления.

2.1.21. Проектирование теплотехнической и электрической частей АСУ ТП электрических станций, котельных и тепловых сетей.

2.1.22. Проектирование систем пожарной, охранной и охранно — пожарной сигнализации.

2.1.23. Проектирование систем автоматического пожаротушения электротехнических и электротехнологических установок.

2.1.24. Разработка специальных разделов проектов (надежность, безопасность, охрана окружающей среды, охрана труда, технологическое обеспечение).

2.1.25. Разработка специальных разделов проектов по автоматизированным системам электростанций, подстанций, электрических сетей (технико — экономическое обоснование, техническое задание на разработку и проектирование, перечни входящих сигналов и данных, перечни выходных сигналов и документов, описание автоматизированных функций, описание постановок задач, описание алгоритмов, описание организационных структур, эскизы и чертежи форм документов и видеокадров, программы испытаний компонентов, подсистем и систем).

2.1.26. Проектирование систем защиты трубопроводов тепловых сетей от электрохимической коррозии.

2.1.27. Проектирование систем защиты, систем теплоснабжения от повышения давления сверх допустимого и гидравлических ударов.

2.1.28. Проектирование систем обеспылевания различных типов.

2.1.29. Проектирование технологической части электрических сетей постоянного тока.

2.1.30. Проектирование силовой части преобразовательных распределительных устройств (переменного тока в постоянный и обратно, изменение частоты переменного тока).

2.1.31. Проектирование систем КИП, защиты, автоматики, управления и сигнализации преобразовательных распределительных устройств.

2.1.32. Проектирование технологической части районных котельных, водогрейных котлов и других теплообменных аппаратов.

2.1.33. Проектирование систем теплоснабжения.

2.1.34. Проектирование установок и схем всех видов водоподготовки, включая узлы хранения и использования необходимых реагентов.

2.1.35. Проектирование тепловых сетей и насосных станций теплоснабжения.

2.1.36. Проектирование теплообменного оборудования.

2.1.37. Проектирование лабораторий химического контроля за работой теплотехнического оборудования (водной, топливной, газовой, масляной).

2.1.38. Анализ электрических и технологических схем энергоустановок электростанций и сетей в нормальных и ремонтных режимах с разработкой мер по обеспечению надежности и живучести энергоустановок.

2.1.39. Проектирование систем учета расходования и контроля качества электрической и тепловой энергии.

2.1.40. Проведение технического обследования и экспертизы энергетического оборудования и его проектов с выдачей заключений о возможности эксплуатации.

2.1.41. Проведение экспертизы безопасности объектов производства электрической и тепловой энергии, включая экспертизу и техпомощь при проектировании основного и вспомогательного оборудования электростанций на органическом топливе.

2.1.42. Проведение экспертизы проектных решений в электрической и технологической частях электростанций, электрических сетей и энергосистем.

2.1.43. Проведение экспертизы проектов, составление экспертных заключений (с обследованием) по эксплуатации газового, мазутного хозяйств, складов твердого топлива, оборудования топливоподачи.

2.1.44. Проведение экспертизы проектной документации новых и реконструируемых систем контроля и управления, включая АСУ ТП тепловых электрических станций.

2.1.45. Проведение экспертизы проектов и НТД в части надежности энергетического оборудования и установок, их соответствия условиям эксплуатации.

2.1.46. Проведение экспертизы безопасности промышленных производств, объектов, оборудования работ (неподконтрольных Госгортехнадзору России).

2.1.47. Производство электрической и тепловой энергии на тепловых электрических станциях с использованием органического топлива и общей установленной мощностью 1000 МВт и более,

то же, мощностью от 500 до 1000 МВт,

то же, мощностью до 500 МВт.

2.1.48. Производство электрической и тепловой энергии на атомных электрических станциях.

2.1.49. Производство электрической и тепловой энергии на электростанциях, использующих нетрадиционные виды энергии (ветровую, солнечную, морских приливов, подземных источников тепла).

2.1.50. Производство электрической и тепловой энергии на дизельных электростанциях.

2.1.51. Производство электрической и тепловой энергии на электростанциях с парогазовыми установками.

2.1.52. Производство электрической и тепловой энергии на электростанциях с газотурбинными установками.

2.1.53. Производство электрической энергии на гидравлических электрических станциях установленной мощностью 300 МВт и выше,

то же, менее 300 МВт.

2.1.54. Производство тепловой энергии с использованием котельных агрегатов (производительностью более 2,5 т/ч), водогрейных котлов и других теплообменных аппаратов (мощностью более 2 ГКал/ч).

2.1.55. Эксплуатация систем защиты трубопроводов и оборудования тепловых сетей от электрохимической коррозии.

2.1.56. Эксплуатация систем и средств защиты систем теплоснабжения от повышения давления и гидравлических ударов.

2.1.57. Проведение эксплуатационных испытаний тепловых сетей по определению

— тепловых потерь водяными и тепловыми сетями;

— гидравлических потерь в водяных тепловых сетях;

— потенциалов блуждающих токов на трубопроводах тепловых сетей.

2.1.58. Проведение промывки (в том числе гидропневматической) и дезинфекции трубопроводов тепловых сетей.

2.1.59. Эксплуатация установок и схем

— всех видов водоподготовки, включая узлы хранения и использования необходимых реагентов;

— очистка конденсаторов;

— ведения водных режимов котлотурбинного оборудования, тепловых сетей, систем технического водоснабжения, вспомогательных узлов и систем;

— предпусковых и эксплуатационных очисток оборудования;

— консервации оборудования;

— очистка сточных вод.

2.1.60. Аттестация лабораторий химического контроля за работой теплотехнического оборудования (водной, топливной, газовой, масляной).

2.1.61. Эксплуатация оборудования мазутного хозяйства, складов твердого топлива, оборудования топливоподачи ТЭС.

2.1.62. Определение вместимости и градуировка мазутных резервуаров.

2.1.63. Химико — механизированная очистка от отложений мазутных резервуаров.

2.1.64. Разработка нормативно — технических, методических, информационных и справочных материалов по электроэнергетике, электротехническому, электротехнологическому и теплотехническому оборудованию и установкам (правила, нормы, руководства, положения, технические предложения, технические условия, инструкции, методические указания, методики, рекомендации).

2.1.65. Разработка нормативных характеристик энергетического оборудования ТЭС.

2.1.66. Производство расчетов режимов работы энергооборудования.

2.1.67. Разработка ТЭО выбора схем и оборудования новых и существующих ТЭС и тепловых сетей.

2.1.68. Эксплуатация линий электропередачи и силового оборудования подстанций, распределительных устройств (пунктов) напряжением 0,38 — 35 кВ переменного тока.

2.1.69. Эксплуатация линий электропередачи и силового оборудования подстанций, распределительных устройств (пунктов) напряжением 110 — 220 кВ переменного тока.

2.1.70. Эксплуатация линий электропередачи и силового оборудования подстанций, распределительных устройств (пунктов) напряжением 330 кВ и выше переменного тока.

2.1.71. Эксплуатация систем КИП, управления, защиты, автоматики и сигнализации подстанций, преобразовательных подстанций, распределительных устройств (пунктов).

2.1.72. Эксплуатация систем теплоснабжения и теплопотребляющих установок.

2.1.73. Эксплуатация районных котельных (водогрейных котлов).

2.1.74. Эксплуатация средств автоматизированного управления технологическими процессами в электрических и тепловых сетях.

2.1.75. Эксплуатация тепловых сетей и насосных станций теплоснабжения.

2.1.76. Эксплуатация теплообменного оборудования (его узлов и деталей), центральных тепловых пунктов, тепловых пунктов, тепловых узлов.

2. 1.77. Эксплуатация средств учета расхода электрической и тепловой энергии.

2.1.78. Эксплуатация стационарных аккумуляторных батарей.

2.1.79. Проведение ведомственного энергетического надзора за безопасной эксплуатацией и техническим состоянием энергоустановок.

2.1.80. Разработка программных и методических средств подготовки персонала электростанций и сетей.

2.1.81. Подготовка, переподготовка и аттестация электротехнического, электротехнологического и теплотехнического персонала и других специалистов для электроэнергетики учебными комбинатами, курсами повышения квалификации и другими организациями, не входящими в систему государственного образования.

2.1.82. Снабжение потребителей электрической и тепловой энергией.

2.1.83. Работа в Единой энергетической системе России.

2.1.84. Работа на федеральном оптовом рынке электрической мощности и энергии.

2.1.85. Оперативно — диспетчерское управление технологическими процессами в Единой энергетической системе России.

40 Производство, передача и распределение электроэнергии, газа, пара и горячей воды 

40.1      Производство, передача и распределение электроэнергии
40.10     Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.1   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.11  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.12  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.13  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.14  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.2   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.3   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.4   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.41  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.42  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.43  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.44  Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.10.5   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.11     Производство электроэнергии
          Эта группировка включает:
          - эксплуатацию  генерирующих  предприятий   (мощностей),
          производящих    электроэнергию,      включая    тепловые
          электростанции,      гидроэлектростанции,        атомные
          электростанции    и   электростанции,   работающие    на
          возобновляемых источниках энергии
          Эта группировка также включает:
          - деятельность по  оперативно-диспетчерскому  управлению
          технологическими процессами на электростанциях
40.11.1   Производство электроэнергии тепловыми электростанциями
          Эта группировка включает:
          - производство      электроэнергии       паротурбинными,
          газотурбинными, дизельными и  прочими  электростанциями,
          работающими на твердом, жидком и газообразном топливе
40.11.2   Производство электроэнергии гидроэлектростанциями
          Эта группировка включает:
          - производство   электроэнергии   гидроэлектростанциями,
          включая гидроаккумулирующие и  приливные электростанции
40.11.3   Производство электроэнергии атомными электростанциями
40.11.4   Производство электроэнергии прочими  электростанциями  и
          промышленными блок-станциями
          Эта группировка включает:
          - производство     электроэнергии    ветроэлектрическими
          станциями,   солнечными,   геотермальными    и   прочими
          электростанциями и промышленными блок-станциями
40.11.5   Деятельность    по      обеспечению    работоспособности
          электростанций
          Эта группировка включает:
          - монтаж, наладку,  ремонт  и  техническое  обслуживание
          электротехнического  и  теплотехнического  оборудования,
          аппаратуры и средств защиты электростанций
40.11.51  Деятельность по обеспечению  работоспособности  тепловых
          электростанций
40.11.52  Деятельность     по     обеспечению    работоспособности
          гидроэлектростанций
40.11.53  Деятельность по  обеспечению  работоспособности  атомных
          электростанций
40.11.54  Деятельность  по  обеспечению  работоспособности  прочих
          электростанций и промышленных блок-станций
40.12     Передача электроэнергии
          Эта группировка включает:
          - эксплуатацию  передающих   систем,   которые  передают
          электроэнергию от генерирующих предприятий (мощностей) к
          распределительным системам
40.13     Распределение электроэнергии и торговля электроэнергией
40.13.1   Распределение электроэнергии
          Эта группировка включает:
          - распределение электроэнергии по  электрическим  сетям,
          которые доводят  до  конечных  потребителей  (населения,
          промышленных   предприятий   и   т.п.)   электроэнергию,
          поступающую от  генерирующих  мощностей  или  передающих
          систем
40.13.2   Торговля электроэнергией
          Эта группировка включает:
          - продажу электроэнергии потребителям
          - деятельность посредников и агентов, которые организуют
          сделки  по  продаже  электроэнергии,   передаваемой   по
          распределительным системам, управляемым другими лицами
40.13.3   Деятельность    по     обеспечению     работоспособности
          электрических сетей
          Эта группировка включает:
          - монтаж, наладку,  ремонт  и  техническое  обслуживание
          электротехнического оборудования, аппаратуры  и  средств
          защиты электрических сетей
40.2      Производство и распределение газообразного топлива
40.20     Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.20.1   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.20.2   Исключен.  -  Изменение   1/2007  ОКВЭД,  утв.  Приказом
          Ростехрегулирования от 22.11.2007 N 329-ст
(см. текст в предыдущей редакции)
40.21     Производство газа
          Эта группировка включает:
          - производство    искусственного      горючего     газа,
          используемого   для   газоснабжения,   путем   подземной
          газификации   угля,   производство   сланцевого    газа,
          генераторного  газа  и аналогичных искусственных горючих
          газов
          - производство  газообразного   топлива  с  определенной
          удельной теплотой сгорания из горючего  газа  различного
          типа (как природного,  так  и искусственного) путем  его
          очистки, смешивания и других процессов
          Эта группировка не включает:
          - производство коксового газа, см. 23.10
          - производство нефтепродуктов, см. 23.20
          - производство промышленных газов, см. 24.11
          - оптовую торговлю газообразным топливом и продажу  газа
          в контейнерах (см. 51.12, 51.51, 52.48, 52.6)
40.22     Распределение    газообразного     топлива;     торговля
          газообразным топливом, подаваемым  по  распределительным
          сетям
40.22.1   Распределение газообразного топлива
          Эта группировка включает:
          - транспортирование   и    распределение   газообразного
          топлива  всех   видов    по    распределительным   сетям
          газоснабжения    среди      потребителей     (населения,
          промышленных предприятий и т.п.)
          Эта группировка не включает:
          - транспортирование   газа    по  трубопроводам   (кроме
          распределительных), см. 60.30
40.22.2   Торговля   газообразным    топливом,    подаваемым    по
          распределительным сетям
          Эта группировка включает:
          - продажу    потребителям    газа,     подаваемого    по
          распределительным газовым системам
          - деятельность агентов,  которые  организуют  сделки  по
          продаже     газового      топлива,     подаваемого    по
          распределительным системам, управляемым другими лицами
          Эта группировка не включает:
          - оптовую торговлю газообразным топливом и продажу  газа
          в контейнерах (см. 51.12, 51.51, 52.48, 52.6)
40.3      Производство, передача и распределение  пара  и  горячей
          воды (тепловой энергии)
40.30     Производство, передача и распределение  пара  и  горячей
          воды (тепловой энергии)
          Эта группировка включает:
          - торговлю паром и горячей  водой  (тепловой  энергией),
          подаваемым по распределительным сетям
(см. текст в предыдущей редакции)
40.30.1   Производство пара и горячей воды (тепловой энергии)
          Эта группировка включает:
          - производство пара и горячей  воды  (тепловой  энергии)
          электростанциями   и   самостоятельными  котельными  для
          отопления, горячего водоснабжения и других целей
          Эта группировка также включает:
          - производство охлажденной воды или  льда  (натурального
          из воды) для охлаждения
40.30.11  Производство пара  и  горячей  воды  (тепловой  энергии)
          тепловыми электростанциями
40.30.12  Производство пара  и  горячей  воды  (тепловой  энергии)
          атомными электростанциями
40.30.13  Производство пара  и  горячей  воды  (тепловой  энергии)
          прочими   электростанциями   и   промышленными   блок  -
          станциями
40.30.14  Производство пара  и  горячей  воды  (тепловой  энергии)
          котельными
40.30.17  Производство охлажденной  воды или льда (натурального из
          воды) для охлаждения
40.30.2   Передача пара и горячей воды (тепловой энергии)
40.30.3   Распределение пара и горячей воды (тепловой энергии)
          Эта группировка включает:
          - распределение пара и горячей воды  по  тепловым  сетям
          среди потребителей (населения,  промышленных предприятий
          и т.п.)
          - деятельность по оперативно - диспетчерскому управлению
          технологическими процессами в тепловых сетях
40.30.4   Деятельность по обеспечению работоспособности котельных
          Эта группировка включает:
          - монтаж,  наладку,  ремонт  и  техническое обслуживание
          теплотехнического     и     другого     технологического
          оборудования, аппаратуры и средств защиты котельных
40.30.5   Деятельность по обеспечению  работоспособности  тепловых
          сетей
          Эта группировка включает:
          - монтаж,  наладку,  ремонт  и  техническое обслуживание
          теплотехнического     и     другого     технологического
          оборудования, аппаратуры и средств защиты тепловых сетей
40.30.6   Торговля паром и горячей водой (тепловой энергией)
          Эта группировка включает:
          - продажу потребителям пара  и  горячей  воды  (тепловой
          энергии), подаваемых по распределительным тепловым сетям
          - деятельность агентов,  которые  организуют  сделки  по
          продаже  пара  и  горячей   воды   (тепловой   энергии),
          подаваемых   по   распределительным    тепловым   сетям,
          управляемым другими лицами

Реферат Производство, передача и использование электрической энергии


Скачать (380 Kb)


I Введение
II Производство и использование электроэнергии

1. Генерация электроэнергии
1.1 Генератор
2. Использование электроэнергии
III Трансформаторы
1. Назначение
2. Классификация
3. Устройство
4. Характеристики
5. Режимы
5.1 Холостой ход
5.2 Режим короткого замыкания 
5.3 Нагрузочный режим
IV Передача электроэнергии
V ГОЭЛРО
1. История
2. Результаты
VI Список использованной литературы

I. Введение

Электроэнергия, один из самых важных видов энергии, играет огромную роль в современном мире. Она является стержнем экономик государств, определяя их положение на международной арене и уровень развития. Огромные суммы денег вкладываются ежегодно в развитие научных отраслей, связанных с электроэнергией.
Электроэнергия является неотъемлемой частью повседневной жизни, поэтому важно владеть информацией об особенностях её производства и использования.

II. Производство и использование электроэнергии

1. Генерация электроэнергии

Генерация электроэнергии – производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии с помощью специальных технических устройств.
Для генерации электроэнергии используют:
Электрический генератор – электрическую машину, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
Солнечную батарею или фотоэлемент – электронный прибор, который преобразует энергию электромагнитного излучения, в основном светового диапазона, в электрическую энергию.
Химические источники тока – преобразование части химической энергии в электрическую, посредством химической реакции.

Радиоизотопные источники электроэнергии – устройства, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электроэнергию.
Электроэнергия вырабатывается на электростанциях: тепловых, гидравлических, атомных, солнечных, геотермальных, ветряных и других.
Практически на всех электростанциях, имеющих промышленное значение, используется следующая схема: энергия первичного энергоносителя с помощью специального устройства преобразовывается вначале в механическую энергию вращательного движения, которая передается в специальную электрическую машину – генератор, где вырабатывается электрический ток.
Основные три вида электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Ведущую роль в электроэнергетике многих стран играют тепловые электростанции (ТЭС).
Тепловые электростанции требуют огромного количества органического топлива, запасы же его сокращаются, а стоимость постоянно возрастает из-за все усложняющихся условий добычи и дальности перевозок. Коэффициент использования топлива в них довольно низок (не более 40%), а объемы отходов, загрязняющих окружающую среду, велики.
Экономические, технико-экономические и экологические факторы не позволяют считать тепловые электростанции перспективным способом получения электроэнергии.
Гидроэнергетические установки (ГЭС) являются самыми экономичными. Их КПД достигает 93 %, а стоимость одного кВт•ч в 5 раз дешевле, чем при других способах получения электроэнергии. Они используют неисчерпаемый источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работ¬ников, хорошо регулируются. По величине и мощности отдельных гидростанций и агрегатов наша страна занимает ведущее положение в мире.
Но темпы развития сдерживают значительные затраты и сроки строительства, обусловленные удаленностью мест строительства ГЭС от крупных городов, отсутствие дорог, трудные условия строительства, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть построены только в местах наличия соответствующих ресурсов.
Атомные электростанции (АЭС) работают по одному принципу с тепловыми электростанциями, т. е. происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала турбины, которая приводит в действие генератор, где механическая энергия преобразовывается в электрическую.
Главное достоинство АЭС – небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традици-онного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭС незначительно воздействуют на окружающую среду.
Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включения требуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.
Атомная энергетика выросла в одну из ведущих отраслей народного хозяйства и продолжает быстро развиваться, обеспечивая безопасность и экологическую чистоту.

1.1 Генератор

Электрический генератор – это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.
Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.
Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.
Генератор переменного тока – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Генераторы переменного тока, так же как и генераторы постоянного тока, основаны на использовании явления электромагнитной индукции.
Коллектор генератора постоянного тока в генераторе переменного тока заменен контактными кольцами.
В простейшем генераторе переменного тока проводники, выполненные в виде рамки, соединены своими концами с контактными кольцами. Кольца вращаются вместе с рамкой, по их поверхности скользят щетки, соединяющие генератор со внешней цепью.
В электрических машинах переменного тока вращающуюся часть называют ротором, а неподвижную часть – статором.

В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит

При вращении рамки изменяется магнитный поток через нее, поэтому в ней индуцируется ЭДС. Так как с помощью токосъемника (колец и щеток) рамка соединена с внешней электрической цепью, то в рамке и внешней цепи возникает электрический ток.
При равномерном вращении рамки угол поворота изменяется по закону:

Магнитный поток через рамку также изменяется с течение времени, его зависимость определяется функцией:

где S − площадь рамки.
По закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС индукции, возникающая в рамке равна:

где – амплитуда ЭДС индукции.
Другая величина, которой характеризуется генератор, является сила тока, выражающаяся формулой:

где i — сила тока в любой момент времени, Im – амплитуда силы тока (максимальное по модулю значение силы тока), φc — сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
Электрическое напряжение на зажимах генератора меняется по синусодальному или косинусоидальному закону:

или

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый такой генератор представляет собой соединение в одной электрической машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода:

 

2. Использование электроэнергии

Электроснабжение промышленных предприятий. Промышленные предприятия потребляют 30-70% электроэнергии, вырабатываемой в составе электроэнергетической системы. Значительный разброс промышленного потребления определяется индустриальной развитостью и климатическими условиями различных стран.
Электроснабжение электрифицированного транспорта. Выпрямительные подстанции электротранспорта на постоянном токе (городской, промышленный, междугородний) и понижающие ПС междугороднего электрического транспорта на переменном токе питаются электроэнергией от электрических сетей ЭЭС.
Электроснабжение коммунально-бытовых потребителей. К данной группе ПЭ относится широкий круг зданий, расположенных в жилых районах городов и населенных пунктов. Это – жилые здания, здания административно-управленческого назначения, учебные и научные заведения, магазины, здания здравоохранения, культурно-массового назначения, общественного питания и т.п.

III. Трансформаторы

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Схема устройства трансформатора

1 – первичная обмотка трансформатора
2 – магнитопровод
3 – вторичная обмотка трансформатора
Ф – направление магнитного потока
U1 – напряжение на первичной обмотке
U2 – напряжение на вторичной обмотке

Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. П.Н. Яблочков, который применил их для питания электрической «свечи». В 1885 г. венгерские ученые М. Дери, О. Блати, К. Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. В 1889-1891 гг. М.О. Доливо-Добровольский предложил трехфазный трансформатор.

1. Назначение

Трансформаторы широко применяются в различных областях:
Для передачи и распределения электрической энергии
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В.
Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя (преобразовательные трансформаторы).
Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.
Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.
Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. (измерительные трансформаторы)

2. Классификация

Классификация трансформаторов:

  • По назначению: силовые общего(используются в линиях передачи и распределения электроэнергии) и специального применения (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы).
  • По виду охлаждения: с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
  • По числу фаз на первичной стороне: однофазные и трёхфазные.
  • По форме магнитопровода: стержневые, броневые, тороидальные.
  • По числу обмоток на фазу: двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
  • По конструкции обмоток: с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

3. Устройство

Простейший трансформатор (однофазный трансформатор) представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток.

Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора
Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, по которой замыкается основной магнитный поток.
При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки.

а)

б)

Условное обозначение трансформатора:
а) – трансформатор со стальным сердечником, б) – трансформатор с сердечником из феррита

4. Характеристики трансформатора

  • Номинальная мощность трансформатора – мощность, на которую он рассчитан.
  • Номинальное первичное напряжение – напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.
  • Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки, получающееся при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
  • Номинальные токи, определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжения.
  • Высшее номинальное напряжение трансформатора – наибольшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
  • Низшее номинальное напряжение – наименьшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
  • Среднее номинальное напряжение – номинальное напряжение, являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным напряжением обмоток трансформатора.

5. Режимы

5.1 Холостой ход

Режимом холостого хода – режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение.

В первичной обмотке трансформатора, соединенной с источником переменного тока течёт ток, в результате чего в сердечнике появляется переменный магнитный поток Φ, пронизывающий обе обмотки. Так как Φ одинаков в обеих обмотках трансформатора, то изменение Φ приводит к появлению одинаковой ЭДС индукции в каждом витке первичной и вторичной обмоток. Мгновенное значение ЭДС индукции e в любом витке обмоток одинаково и определяется формулой:

где – амплитуда ЭДС в одном витке.
Амплитуда ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках будет пропорционально числу витков в соответствующей обмотке:

где N1 и N2 – число витков в них.
Падение напряжения на первичной обмотке, как на резисторе, очень мало, по сравнению с ε1, и поэтому для действующих значений напряжения в первичной U1и вторичной U2 обмотках будет справедливо следующее выражение:

K – коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, а при K<1 – повышающий.

 

5.2 Режим короткого замыкания

Режимом короткого замыкания – режим, когда выводы вторичной обмотки замкнуты токопроводом с сопротивлением, равным нулю (Z=0).

Короткое замыкание трансформатора в условиях эксплуатации создает аварийный режим, так как вторичный ток, а следовательно, и первичный увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальным. Поэтому в цепях с трансформаторами предусматривают защиту, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.

Необходимо различать два режима короткого замыкания:

Аварийный режим – тогда, когда замкнута вторичная обмотка при номинальном первичном напряжении. При таком замыкании токи возрастают в 15¸ 20 раз. Обмотка при этом деформируется, а изоляция обугливается. Железо так же подгорает. Это тяжелый режим. Максимальная и газовая защита отключает трансформатор от сети при аварийном коротком замыкании.

Опытный режим короткого замыкания – это режим, когда вторичная обмотка накоротко замкнута, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение, когда по обмоткам протекает номинальный ток – это UK – напряжение короткого замыкания.

В лабораторных условиях можно провести испытательное короткое замыкание трансформатора. При этом выраженное в процентах напряжение UK, при I1=I1ном обозначают uK и называют напряжением короткого замыкания трансформатора:

где U1ном – номинальное первичное напряжение.

Это характеристика трансформатора, указываемая в паспорте.

5.3 Нагрузочный режим

Нагрузочный режим трансформатора – режим работы трансформатора при наличии токов не менее чем в двух его основных обмотках, каждая из которых замкнута на внешнюю цепь, при этом не учитываются токи, протекающие в двух или более обмотках в режиме холостого хода:

Если к первичной обмотке трансформатора подключить напряжение U1, а вторичную обмотку соединить с нагрузкой, в обмотках появятся токи I1 и I2. Эти токи создадут магнитные потоки Φ1 и Φ2, направленные навстречу друг другу. Суммарный магнитный поток в магнитопроводе уменьшается. Вследствие этого индуктированные суммарным потоком ЭДС ε1 и ε2 уменьшаются. Действующее значение напряжения U1 остается неизменным. Уменьшение ε1 вызывает увеличение тока I1:

При увеличении тока I1поток Φ1 увеличивается ровно настолько, чтобы скомпенсировать размагничивающее действие потока Φ2. Вновь восстанавливается равновесие при практически прежнем значении суммарного потока.

IV. Передача электроэнергии

Передача электроэнергии от электростанции к потребителям – одна из важнейших задач энергетики.
Электроэнергия передаётся преимущественно по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) переменного тока, хотя наблюдается тенденция ко всё более широкому применению кабельных линий и линий постоянного тока.

Необходимость передачи электроэнергии на расстояние обусловлена тем, что электроэнергия вырабатывается крупными электростанциями с мощными агрегатами, а потребляется сравнительно маломощными электроприёмниками, распределёнными на значительной территории. Тенденция к концентрации генерирующих мощностей объясняется тем, что с их ростом снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии.
Размещение мощных электростанций производится с учётом целого ряда факторов, таких, например, как наличие энергоресурсов, их вид, запасы и возможности транспортировки, природные условия, возможность работы в составе единой энергосистемы и т.п. Часто такие электростанции оказываются существенно удалёнными от основных центров потребления электроэнергии. От эффективности передачи электроэнергии на расстояние зависит работа единых электроэнергетических систем, охватывающих обширные территории.
Передавать электроэнергию от мест её производства к потребителям необходимо с минимальными потерями. Главная причина этих потерь – превращение части электроэнергии во внутреннюю энергию проводов, их нагрев.

Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты Q, выделяемое за время t в проводнике сопротивлением R при прохождении тока I , равно:

Из формулы следует, что для уменьшения нагрева проводов необходимо уменьшать силу тока в них и их сопротивление. Чтобы уменьшить сопротивление проводов, увеличивают их диаметр, однако, очень толстые провода, висящие между опорами линий электропередач, могут оборваться под действием силы тяжести, особенно, при снегопаде. Кроме того, при увеличении толщины проводов растёт их стоимость, а они сделаны из относительно дорогого металла – меди. Поэтому более эффективным способом минимизации энергопотерь при передаче электроэнергии служит уменьшение силы тока в проводах.
Таким образом, чтобы уменьшить нагрев проводов при передаче электроэнергии на дальние расстояния, необходимо сделать силу тока в них как можно меньше.
Мощность тока равна произведению силы тока на напряжение:

Следовательно, для сохранения мощности, передаваемой на дальние расстояния, надо во столько же раз увеличить напряжение, во сколько была уменьшена сила тока в проводах:

Из формулы следует, что при постоянных значениях передаваемой мощности тока и сопротивления проводов потери на нагрев в проводах обратно пропорциональны квадрату напряжению в сети. Поэтому для передачи электроэнергии на расстояния в несколько сотен километров используют высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), напряжение между проводами которых составляет десятки, а иногда сотни тысяч вольт.
С помощью ЛЭП соседние электростанции объединяются в единую сеть, называемую энергосистемой. Единая энергосистема России включает в себя огромное число электростанций, управляемых из единого центра и обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии потребителям.

V. ГОЭЛРО

1. История

ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России) – орган, созданный 21 февраля 1920 года для разработки проекта электрификации России после Октябрьской революции 1917 года.

К работам комиссии было привлечено свыше 200 деятелей науки и техники. Возглавлял комиссию Г.М. Кржижановский. ЦК Коммунистической партии и лично В. И. Ленин повседневно направляли работу комиссии ГОЭЛРО, определяли основные принципиальные положения плана электрификации страны.

К концу 1920 комиссия проделала огромную работу и подготовила «План электрификации РСФСР» – том в 650 страниц текста с картами и схемами электрификации районов.
План ГОЭЛРО, рассчитанный на 10-15 лет, реализовал ленинские идеи электрификации всей страны и создания крупной индустрии.
В области электроэнергетического хозяйства план состоял из программы, рассчитанной на восстановление и реконструкцию довоенной электроэнергетики, строительство 30 районных электрических станций, сооружение мощных районных тепловых электростанций. Электростанции намечалось оборудовать крупными для того времени котлами и турбинами.
Одной из основных идей плана являлось широкое использование огромных гидроэнергоресурсов страны. Предусматривались коренная реконструкция на базе электрификации всех отраслей народного хозяйства страны и преимущественно рост тяжёлой промышленности, рациональное размещение промышленности по всей территории страны.
Осуществление плана ГОЭЛРО началось в трудных условиях Гражданской войны и хозяйственной разрухи.

С 1947 СССР занимал 1-е место в Европе и 2-е в мире по производству электроэнергии.

План ГОЭЛРО сыграл в жизни нашей страны огромную роль: без него не удалось бы вывести СССР в столь короткие сроки в число самых развитых в промышленном отношении стран мира. Реализация этого плана сформировала всю отечественную экономику и до сих пор в значительной мере ее определяет.

Составление и выполнение плана ГОЭЛРО стали возможным и исключительно благодаря сочетанию многих объективных и субъективных факторов: немалого промышленно-экономического потенциала дореволюционной России, высокого уровня российской научно-технической школы, сосредоточения в одних руках всей экономической и политической власти, ее силы и воли, а также традиционного соборно-общинного менталитета народа и его послушно-доверительного отношения к верховным правителям.
План ГОЭЛРО и его реализация доказали высокую эффективность системы государственного планирования в условиях жестко централизованной власти и предопределили развитие этой системы на долгие десятилетия.

2. Результаты

К концу 1935 программа электростроительства была в несколько раз перевыполнена.

Вместо 30 было построено 40 районных электростанций, на которых вместе с другими крупными промышленными станциями было введено 6914 тыс. кВт мощностей (из них районных 4540 тыс. кВт – почти в три раза больше, чем по плану ГОЭЛРО).
В 1935 г. среди районных электростанций было 13 электроцентралей по 100 тыс. кВт.

До революции мощность самой крупной электростанции России (1-й Московской) составляла всего 75 тыс. кВт; не было ни одной крупной ГЭС. К началу 1935 г. общая установленная мощность гидроэлектростанций достигла почти 700 тыс. кВт.
Были построены крупнейшая в то время в мире Днепровская ГЭС, Свирская 3-я, Волховская и др. В высшей точке своего развития Единая энергосистема СССР по многим показателям превосходила энергосистемы развитых стран Европы и Америки.

Электричество было практически неизвестно в деревнях до революции. Большие землевладельцы устанавливали небольшие электростанции, но число их было мало.

Электроэнергия стала применяться в сельском хозяйстве: в мельницах, кормовых резцах, зерноочистительных машинах, на лесопилках; в промышленности, а позже – в быту.

Список использованной литературы

Веников В. А., Дальние электропередачи, М.– Л., 1960;
Совалов С. А., Режимы электропередач 400–500 кв. ЕЭС, М., 1967;
Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи : учебник / Л.А. Бессонов. — 10-е изд. — М. : Гардарики, 2002.
Электротехника: Учебно-методический комплекс. /И. М. Коголь, Г. П. Дубовицкий, В. Н. Бородянко, В. С. Гун, Н. В. Клиначёв, В. В. Крымский, А. Я. Эргард, В. А. Яковлев; Под редакцией Н. В. Клиначёва. — Челябинск, 2006-2008.
Электрические системы, т. 3 – Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения, М., 1972.
Яворский Б. М., Детлаф А. А., Справочник по физике для инженеров и студентов вузов, М.: Наука, — 2-е изд., — 1964, — 848с.
Автомобильный справочник BOSCH. Перевод с англ. Первое русское издание. – М.: За рулем, 2002. – 896 с.
Доцент кафедры МСА Кузнецов М.И., Краткий конспект лекций по курсу «Электромеханические системы». – Пермь, 2001.
Богданов К.Ю., Физика. 11 класс. Учебник. — М.: Просвещение, 2010. — 208 с.
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н., Физика. 11 класс. Учебник.19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 399 с.
Электрические сети, оборудование, документация, инструкции
Практическая электроника
Электротехника
Школа для электрика
Физический портал для школьников
Мозговой штурм трансформатора
Электротехнический портал для студентов ВУЗов и инженеров

Извините, ничего не найдено.

Конспект урока физики «Производство, передача и потребление электроэнергии» (11класс)

Тема: Производство, передача и использование электрической энергии. 11 класс.

 

Цели урока:  1)Сформулировать представление о производстве и                    

                         использовании электрической энергии.

                        2) Развивать навыки самостоятельности в чтении диаграмм, 

                          умение проводить сравнения, находить общие и    

                          отличительные черты, выделять главное при рассмотрении

                          различных типов электростанций

 3) Воспитывать патриотические чувства.

 

Задачи урока: 1) Рассмотреть способы передачи, использование и значение           

                             электрической энергии для развития и благополучия страны.

                          2) Познакомить  с типами электростанций, с  

                             производством и применениями  электрической энергии в

                             народном хозяйстве, с развитием и перспективами       

                             производства электроэнергии на основе документальных  

                             материалов.

                          3) Рассмотреть вопрос эффективного использования                    

                             электроэнергии

 

Тип урока: комбинированный урок

 

Методы урока: урок – мозаика, тест, виртуальная экскурсия, кроссворд, презентация слайдов с помощью медиапроектора.

 

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, компьютерная презентация, указка

 

Литература:

1.     Физика (для нетехнических специальностей) Издательство «Мастерство»2002год.

2.     Энциклопедия для детей. М.Аксенова. Издательский центр «Аванта +» 2004  год.

3.     Справочник по физике О.Кабардин издательство «Квант»– 2005 год

4.     Журнал «Физика в школе» № 1 – 2006 год.

5.     Физика А.П. Рымкевич издательство «Дрофа» -2008год

Ход урока

I Организационный момент

Проверить готовность к уроку, количество присутствующих и отсутствующих.

 

II Повторение изученного материала

— Повторим изученный материал по теме «Генераторы тока. Трансформатор» в ходе теста – дополнения.

(слайд №1)

Тест по теме

 

Обменялись тетрадями и провели проверку. Условия на слайде 1.

Поставили оценки товарищу в тетрадь и дневник, на перемене подходим за росписью.

 

III Сообщение темы и цели урока

Последние уроки мы с вами изучаем электричество, электроэнергию, поэтому я предлагаю взять эпиграфом к нашему уроку следующее высказывание:

Энергия – хлеб промышленности

(народное высказывание)

 

Давайте обсудим, как вы понимаете эту фразу. (Ученики высказывают предположения).

Скажите, пожалуйста, вы в школе часто устаете? Домой приходите, что хотите сделать в первую очередь? (Посмотреть телевизор, покушать, поиграть в компьютер). Здорово, представьте: вы пришли домой, только взялись за чайник, а свет ….. выключили! Бывает такое? А вы когда-нибудь задумывались, куда пропадает свет? И, вообще, откуда он к нам приходит?

(слайд №2). Учитель слушает рассуждения учеников, задает наводящие вопросы.

 

А теперь сформулируйте тему нашего урока:

 

Производство, передача и использование электрической энергии

Для того, чтобы нам разобраться в этом вопросе, необходимо решить следующие задачи:

Задачи урока: 1) Рассмотреть способы передачи, использование и значение            

                             электрической энергии для развития и благополучия страны.

                          2) Познакомить  с типами электростанций, с   

                             производством и применениями  электрической энергии в

                             народном хозяйстве, с развитием и перспективами        

                             производства электроэнергии на основе документальных   

                             материалов.

                          3) Рассмотреть вопрос эффективного использования                    

                             электроэнергии

 

IV. Изучение нового материала.

1.Вступительное слово учителя

– В наше время уровень производства и потребления энергии – один из важнейших показателей развития производительных сил общества.

Ведущую роль при этом играет электроэнергия – самая универсальная и удобная для использования форма энергии. Если потребление энергии в мире увеличивается в два раза, примерно за 25 лет, то увеличение потребления электроэнергии в два раза происходит в среднем за 10 лет.

Это означает, что все больше и больше процессов, связанных с расходованием энергоресурсов переводится на электроэнергию.

 

 

 

 

 

2. Производство электроэнергии.

    Диаграмма «Производство электроэнергии в России» (слайд №4)

Посмотрите на диаграмму и скажите, что вы можете сказать о данных по производству электроэнергии.

1.     Обратите внимание на диаграмму роста производства электроэнергии в нашей стране.

2.     Сравните эти цифры с теми, которые показывают производство электроэнергии с СССР в 1980 году и в современной России 2008 года. (Производство электроэнергии за этот период времени возросло на 2856 млрд кВ∙ч. Это означает, что производство электроэнергии с каждым годом увеличивалось от 16 до 20% вырабатываемой электростанциями электроэнергии.)

    — А сейчас, ответьте мне на вопрос: Какие виды электростанций вы знаете?

I. Производство электроэнергии.

   1. Тепловые электростанции.

   2. Гидроэлектростанции.

   3. Атомные электростанции.

   4. Электростанции на нетрадиционных видах топлива.

Давайте проверим ваши варианты (слайд 5). Правильно.

Какие электростанции находятся не далеко от нас? Тюмень, ТЭЦ 1,2. Давайте посмотрим, что из себя представляет ТЭЦ1. Слайд 6.

Слайд 7. Так как проходит день на ТЭЦ в любом городе России? Сегодня нам предстоит виртуальная экскурсия на ТЭЦ 1 и ТЭЦ 2 г. Тюмень и на ТЭЦ 3 г. Барнаул.

 Наша задача с вами внимательно слушать и делать краткий конспект в рабочих тетрадях по физике.

— Давайте перейдем к рассмотрению первого вопроса урока.

 

Ваша задача в процессе просмотра фильма заполнить схему и получить ответы на следующие вопросы:

Что служит источником энергии на ТЭЦ?

Чем приводятся в движение роторы электрических генераторов?

Слайд 8.

Просмотр завершен. Давайте проверим, как вы справились с заданием?

 

(На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.) Давайте проверим как вы заполнили схему (слайд 9).

Хорошо, а как происходит преобразование энергии?

Посмотрите, пожалуйста, на превращение энергии, оно представлено на схеме.

(слайд №10 Тепловые электростанции. Схема превращения энергии).

В нашей стране тепловые электростанции дают от 40% до 68% электроэнергии и снабжают электроэнергией и теплом несколько сот городов и сел.

Гимнастика для глаз. В тетрадь, на доску, закрыли, открыли, поморгали. Продолжаем работу?

Преподаватель:

— А теперь, 3 мин на поиски описания остальных видов ЭС. Можете воспользоваться учебником, можете взять дополнительный материал на столе. Через 3 мин. коротко рассказываете о каждом виде. Кто в паре, кто в одиночестве = приступаем к выполнению задания. В парах определяемся заранее, кто будет представлять новый вид ЭС. И не забываем заполнять конспект урока.

Гидроэлектростанции. И т.д. Готовы? Проверяем.

 

Преподаватель: Для кого вырабатывается электричество?

Потребители электроэнергии имеются повсюду: промышленные предприятия, транспорт, освещение жилищ, бытовые электроприборы и др.

Давайте посмотрим на схему Передача электроэнергии. Вопросами побуждаем прийти к следующему выводу:

 Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топлива и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

 (схема1.передачи и распределения электроэнергии)

Вашему вниманию предоставляется схема передачи и распределения электроэнергии.

Генераторы переменного тока строят на напряжении, не превышающем 10-20 кВт. Так как передача энергии связана с заметными потерями на нагревание провода линий электропередачи (ЛЭП), то для передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Поэтому на крупных электростанциях ставят трансформаторы, которые увеличивают напряжение в линии во столько раз, во сколько уменьшают силу тока. На схеме видно, что повышающий транзистор подает на ЛЭП U=400-900 кВ., но для использования на промышленных предприятиях, транспорте, в быту необходимо понижение напряжения. Это делается с помощью понижающего транзистора, подает на ЛЭП  U=35-6 кВ. понижение напряжения трансформаторами происходит  в несколько этапов. На I этапе 6 кВ поступает на понижающий транзистор к потребителю с U=380 В.

На II этапе 6 кВ. трансформатор преобразует U=220 В. На осветление сети домов,  III этап 6 кВ. преобр. на U=660 В. к потребителю железнодорожного транспорта. Передача энергии на большие расстояния с малыми потерями до большого города или промышленного центра является в настоящее время  сложной научно – технической проблемой.

V Закрепление изученного материала

 

 

 

 

VI Подведение итога урока

Домашнее задание

§39; §40; §41 стр. 109-114. Решить кроссворд

 

VII Рефлексия урока

1. Что нового вы узнали на этом уроке?

2. Чему вы научились?

3. Что произвело на вас наибольшее впечатление?

 Давайте вспомним, какие задачи мы с вами сегодня ставили? Получилось их достигнуть?

— И в заключении урока хочу прочитать стихотворение В. Шефера о русских ученых изобретателях, которые внесли большой вклад в создание электрооборудования, необходимого для передачи и использования электроэнергии:

 

Летят года, за годом год.

Наука движется вперед.

Проводит опыты свои

От ночи темной до зари

Лодыгин, Яблоков, Петров.

Всегда сказать свое слово

Наука русская готова!

Свой след оставили они

На Земле могучей и обильной Руси.

Гордится ими вся страна

И помнит мир те имена!

                                    

                                 (В. Шефер)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Организационный момент

Проверить готовность к уроку, количество присутствующих и отсутствующих  студентов.

 

II Повторение изученного материала

— Повторим изученный материал по теме «Генераторы тока. Трансформатор» в ходе теста – дополнения.

(слайд №1)

Тест по теме

 

Обменялись тетрадями и провели проверку. Условия на слайде 1.

Поставили оценки товарищу в тетрадь и дневник, на перемене подходим за росписью.

 

III Сообщение темы и цели урока

Последние уроки мы с вами изучаем электричество, электроэнергию, поэтому я предлагаю взять эпиграфом к нашему уроку следующее высказывание:

Энергия – хлеб промышленности

(народное высказывание)

 

Давайте обсудим, как вы понимаете эту фразу. (Ученики высказывают предположения).

Скажите, пожалуйста, вы в школе часто устаете? Домой приходите, что хотите сделать в первую очередь? (Посмотреть телевизор, покушать, поиграть в компьютер). Здорово, представьте: вы пришли домой, только взялись за чайник, а свет ….. выключили! Бывает такое? А вы когда-нибудь задумывались, куда пропадает свет? И, вообще, откуда он к нам приходит?

(слайд №2). Учитель слушает рассуждения учеников, задает наводящие вопросы.

 

А теперь сформулируйте тему нашего урока:

 

Производство, передача и использование электрической энергии

Для того, чтобы нам разобраться в этом вопросе, необходимо решить следующие задачи:

Задачи урока: 1) Рассмотреть способы передачи, использование и значение           

                             электрической энергии для развития и благополучия страны.

                          2) Познакомить  с типами электростанций, с  

                             производством и применениями  электрической энергии в

                             народном хозяйстве, с развитием и перспективами       

                             производства электроэнергии на основе документальных  

                             материалов.

                          3) Рассмотреть вопрос эффективного использования                    

                             электроэнергии

 

IV. Изучение нового материала.

1.Вступительное слово учителя

– В наше время уровень производства и потребления энергии – один из важнейших показателей развития производительных сил общества.

Ведущую роль при этом играет электроэнергия – самая универсальная и удобная для использования форма энергии. Если потребление энергии в мире увеличивается в два раза, примерно за 25 лет, то увеличение потребления электроэнергии в два раза происходит в среднем за 10 лет.

Это означает, что все больше и больше процессов, связанных с расходованием энергоресурсов переводится на электроэнергию.

 

 

 

 

 

2. Производство электроэнергии.

    Диаграмма «Производство электроэнергии в России» (слайд №4)

Посмотрите на диаграмму и скажите, что вы можете сказать о данных по производству электроэнергии.

1.     Обратите внимание на диаграмму роста производства электроэнергии в нашей стране.

2.     Сравните эти цифры с теми, которые показывают производство электроэнергии с СССР в 1980 году и в современной России 2008 года. (Производство электроэнергии за этот период времени возросло на 2856 млрд кВ∙ч. Это означает, что производство электроэнергии с каждым годом увеличивалось от 16 до 20% вырабатываемой электростанциями электроэнергии.)

    — А сейчас, ответьте мне на вопрос: Какие виды электростанций вы знаете?

I. Производство электроэнергии.

   1. Тепловые электростанции.

   2. Гидроэлектростанции.

   3. Атомные электростанции.

   4. Электростанции на нетрадиционных видах топлива.

Давайте проверим ваши варианты (слайд 5). Правильно.

Какие электростанции находятся не далеко от нас? Тюмень, ТЭЦ 1,2. Давайте посмотрим, что из себя представляет ТЭЦ1. Слайд 6.

Слайд 7. Так как проходит день на ТЭЦ в любом городе России? Сегодня нам предстоит виртуальная экскурсия на ТЭЦ 1 и ТЭЦ 2 г. Тюмень и на ТЭЦ 3 г. Барнаул.

 Наша задача с вами внимательно слушать и делать краткий конспект в рабочих тетрадях по физике.

— Давайте перейдем к рассмотрению первого вопроса урока.

 

Ваша задача в процессе просмотра фильма заполнить схему и получить ответы на следующие вопросы:

Что служит источником энергии на ТЭЦ?

Чем приводятся в движение роторы электрических генераторов?

Слайд 8.

Просмотр завершен. Давайте проверим, как вы справились с заданием?

 

(На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.) Давайте проверим как вы заполнили схему (слайд 9).

Хорошо, а как происходит преобразование энергии?

Посмотрите, пожалуйста, на превращение энергии, оно представлено на схеме.

(слайд №10 Тепловые электростанции. Схема превращения энергии).

В нашей стране тепловые электростанции дают от 40% до 68% электроэнергии и снабжают электроэнергией и теплом несколько сот городов и сел.

Гимнастика для глаз. В тетрадь, на доску, закрыли, открыли, поморгали. Продолжаем работу?

Преподаватель:

— А теперь, 3 мин на поиски описания остальных видов ЭС. Можете воспользоваться учебником, можете взять дополнительный материал на столе. Через 3 мин. коротко рассказываете о каждом виде. Кто в паре, кто в одиночестве = приступаем к выполнению задания. В парах определяемся заранее, кто будет представлять новый вид ЭС. И не забываем заполнять конспект урока.

Гидроэлектростанции. И т.д. Готовы? Проверяем.

 

Преподаватель: Для кого вырабатывается электричество?

Потребители электроэнергии имеются повсюду: промышленные предприятия, транспорт, освещение жилищ, бытовые электроприборы и др.

Давайте посмотрим на схему Передача электроэнергии. Вопросами побуждаем прийти к следующему выводу:

 Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топлива и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

 (схема1.передачи и распределения электроэнергии)

Вашему вниманию предоставляется схема передачи и распределения электроэнергии.

Генераторы переменного тока строят на напряжении, не превышающем 10-20 кВт. Так как передача энергии связана с заметными потерями на нагревание провода линий электропередачи (ЛЭП), то для передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Поэтому на крупных электростанциях ставят трансформаторы, которые увеличивают напряжение в линии во столько раз, во сколько уменьшают силу тока. На схеме видно, что повышающий транзистор подает на ЛЭП U=400-900 кВ., но для использования на промышленных предприятиях, транспорте, в быту необходимо понижение напряжения. Это делается с помощью понижающего транзистора, подает на ЛЭП  U=35-6 кВ. понижение напряжения трансформаторами происходит  в несколько этапов. На I этапе 6 кВ поступает на понижающий транзистор к потребителю с U=380 В.

На II этапе 6 кВ. трансформатор преобразует U=220 В. На осветление сети домов,  III этап 6 кВ. преобр. на U=660 В. к потребителю железнодорожного транспорта. Передача энергии на большие расстояния с малыми потерями до большого города или промышленного центра является в настоящее время  сложной научно – технической проблемой.

V Закрепление изученного материала

 

 

 

 

VI Подведение итога урока

Домашнее задание

§39; §40; §41 стр. 109-114. Решить кроссворд

 

VII Рефлексия урока

1. Что нового вы узнали на этом уроке?

2. Чему вы научились?

3. Что произвело на вас наибольшее впечатление?

 Давайте вспомним, какие задачи мы с вами сегодня ставили? Получилось их достигнуть?

— И в заключении урока хочу прочитать стихотворение В. Шефера о русских ученых изобретателях, которые внесли большой вклад в создание электрооборудования, необходимого для передачи и использования электроэнергии:

 

Летят года, за годом год.

Наука движется вперед.

Проводит опыты свои

От ночи темной до зари

Лодыгин, Яблоков, Петров.

Всегда сказать свое слово

Наука русская готова!

Свой след оставили они

На Земле могучей и обильной Руси.

Гордится ими вся страна

И помнит мир те имена!

                                    

                                 (В. Шефер)

 

 

 

 

 

 

 

Урок 44. Получение, передача и распределение электроэнергии.

Производство, передача и распределение электроэнергии.

   Проблема обеспечения энергией уже в самое ближайшее время станет одной из наиболее острых среди глобальных проблем человечества. Более 60% энергии вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС) на органическом топливе (уголь, нефтепродукты, газ, торф), примерно 18% — на атомных (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС), а остальные 2% — на солнечных, ветровых, геотермальных и прочих электростанциях.

   Производство электрической энергии в России концентрируется преимущественно на крупных электростанциях. Потребители электрической энергии – промышленность, строительство, электрифицированный транспорт, сельское хозяйство, сфера бытового обслуживания расположены в городах и сельской местности. Центры потребления электроэнергии, как правило, удалены от ее источников зачастую на расстояния в сотни и даже тысячи километров и распределены на значительной территории. В связи с этим возникает задача транспортирования электроэнергии от станций к потребителям. Эту задачу выполняют электрические сети, состоящие из линий электропередачи (ЛЭП) и подстанций.

   Передача электрической энергии от электростанций до больших городов или промышленных центров на расстояния тысяч километров является сложной научно-технической проблемой.

   Для уменьшения потерь на нагревания проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи (ЛЭП), и, следовательно, увеличить напряжение. Обычно линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400–500 кВ, при этом в линиях используется трехфазный ток переменной частоты 50 Гц. На рисунке представлена схема линии передачи электроэнергии от электростанции до потребителя. Схема дает представление об использовании трансформаторов при передаче электроэнергии.

   Следует отметить, что при повышении напряжения в линиях передачи увеличиваются утечки энергии через воздух. В сырую погоду вблизи проводов линии может возникнуть так называемый коронный разряд, который можно обнаружить по характерному потрескиванию. Коэффициент полезного действия линии передач не превышает 90 %.

 

Условная схема высоковольтной линии передачи. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках линии. На схеме изображен только один из трех проводов высоковольтной линии.

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы.

Трансформатор – прибор для преобразования напряжения и силы переменного тока при неизменной частоте.

Он был изобретен П. Н. Яблочковым в 1876 году. В 1882 году трансформатор был усовершенствован И. Ф. Усагиным.

Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции.

Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы из магнитомягкого материала, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная.

Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с ЭДС e1(t), поэтому в ней возникает ток J1(t), создающий в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Φ, который практически без рассеяния циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику и, следовательно, пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.

В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.

В режиме нагрузки в цепь вторичной обмотки включается сопротивление нагрузки Rн, и в ней возникает переменный ток J2(t). Теперь полный магнитный поток Φ в сердечнике создается обоими токами. Но согласно правилу Ленца магнитный поток Φ2, создаваемый индуцированным во вторичной обмотке током J2, направлен навстречу потоку Φ1, создаваемому током J1 в первичной обмотке: Φ = Φ1 – Φ2. Отсюда следует, что токи J1 и J2 изменяются в противофазе, то есть имеют фазовый сдвиг, равный 180°.

Коэффициент k=n1/n2 есть коэффициент трансформации.

При k>1 трансформатор называется повышающим, при k<1 – понижающим.

Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике. Для уменьшения токов Фуко сердечники трансформатора изготавливают обычно из тонких стальных листов, изолированных друг от друга. Существует еще один механизм потерь энергии, связанный с гистерезисными явлениями в сердечнике. При циклическом перемагничивании ферромагнитных материалов возникают потери электромагнитной энергии, прямо пропорциональные площади петли гистерезиса.

У хороших современных трансформаторов потери энергии при нагрузках, близких к номинальным, не превышает 1–2 %, поэтому к ним приближенно применима теория идеального трансформатора.

Если пренебречь потерями энергии, то мощность P1, потребляемая идеальным трансформатором от источника переменного тока, равна мощности P2, передаваемой нагрузке.

 

История развития энергетики Красноярского края

В 30-е годы 20-го столетия в Красноярске бурными темпами стала развиваться тяжелая, химическая, деревообрабатывающая промышленность, что вело к увеличению электропотребления. Действующие на данный период маломощные электростанции не обеспечивали требуемой потребности в энергоресурсах. В этой связи, в 1935 году «Главвостокэнерго» принимает решение о строительстве Красноярской ТЭЦ-1 мощностью 75 МВт. Именно с нее началась история «большой» энергетики Красноярского края. В 1935 году «Главвостокэнерго» принимает решение о строительстве Красноярской ТЭЦ-1 мощностью 75 МВт. С июня 1936 года началось освоение строительной площадки. А 16 мая 1943 года запустили первый, самый мощный в крае турбогенератор мощностью 25 МВт и котел паропроизводительностью 150 т/час.
Строительство Красноярской ТЭЦ-1 выпало на годы Великой Отечественной войны, когда вся экономика страны перестраивалась на военный лад. В Красноярск стало интенсивно прибывать оборудование заводов эвакуированных из западных районов нашей Родины, которые в считанные месяцы должны были дать стране технику, вооружение. Для обслуживания оборудования на ТЭЦ были направлены квалифицированные кадры со Сталинградской ТЭЦ и др. электростанций западной части СССР, которые составляли основной костяк коллектива. Благодаря героизму тружеников тыла станция была принята в эксплуатацию.

В послевоенные годы развитие энергетики продолжилось. Отвечая на потребности промышленности, в 1953 г. были поставлены под промышленную нагрузку турбогенератор и котел Канской ТЭЦ. Первоначально станция строилась как энергетический цех хлопчатобумажного комбината, которым и оставалась до 1959 г. Окончательно в строй действующих ТЭЦ станция вошла в 1955 г.

Однако наиболее интенсивное развитие краевая энергетика получила в период с 1960 по 1970 годы, когда ее установленная мощность увеличилась в 18 раз. В годы великих строек, выдающихся открытий, новых достижений Красноярская энергосистема начала формироваться как одна из крупнейших в стране. Люди самых разных профессий, возрастов, национальностей приезжали со всех уголков страны на строительство энергетики Красноярья. Этот период характеризуется вводом крупных электростанций и мощных линий электропередачи в Сибири.

В 1961 году был введен в эксплуатацию первый энергоблок Назаровской ГРЭС — самая первая ГРЭС в крае и самая крупная тепловая электростанция Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Позднее, в 80-е годы прошлого столетия, были построены Красноярские ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3. В этот же период началось строительство Сосновоборской ТЭЦ, впоследствии переименованной в Красноярскую ТЭЦ-4. А в конце 1997 года в энергосистему Красноярского края были введены мощности энергоблока на Минусинской ТЭЦ.

20 апреля 1994 года начался новый этап в развитии Красноярской энергосистемы: состоялось ее акционирование. Указом Президента Российской Федерации от 01 июля 1992 года было учреждено ОАО «Красноярскэнерго», дочернее зависимое общество РАО «ЕЭС России».

2001 год ознаменовался реформой энергетической отрасли России. Ее основные цели: формирование конкурентного рынка электроэнергии, разделение отрасли на естественно-монопольные (передача и распределение электроэнергии, диспетчеризация) и конкурентные (производство электроэнергии, сбыт) виды деятельности, создание системы эффективных рыночных отношений, повышение эффективности и инвестиционной привлекательности энергетических предприятий.

1 октября 2005 года в результате выделения из ОАО «Красноярскэнерго» создано ОАО «Красноярская генерация». 1 июля 2005 года состоялась государственная регистрация ОАО «Хакасская генерирующая компания», выделенного в результате реорганизации ОАО «Хакасэнерго». А 31 декабря 2006 года завершились корпоративные процедуры, связанные с формированием ОАО «Енисейская территориальная генерирующая компания (ТГК-13)».

25 июня 2009 года годовым общим собранием акционеров ОАО «Енисейская ТГК (ТГК-13)» было принято решение о передаче полномочий единоличного исполнительного органа Общества управляющей организации: ООО «Сибирская генерирующая компания».

На сегодняшний день группа СГК является лидером в производстве тепловой энергии на территории Красноярского края и Республики Хакасия и одним из крупнейших производителей электроэнергии в регионе.

С 2009 года СГК в рамках договоров о предоставлении мощности реализовала ряд инвестиционных проектов по созданию новых мощностей и по модернизации существующих основных фондов. Они направлены на повышение надежности энергоснабжения, поддержание и развитие паркового ресурса, внедрение современных технологий, улучшение экологических показателей, а также на развитие социальной сферы региона.

В 2009 г. проведено техническое перевооружение турбоагрегата cт. № 2 Канской ТЭЦ. В 2010 г. завершилась реконструкция турбины ПТ – 80 Минусинской ТЭЦ. В марте 2012 г. был введен в эксплуатацию энергоблок №1 Красноярской ТЭЦ-3. В ноябре 2013 года — энергоблок №7 Назаровской ГРЭС.

Выполнение инвестпрограмм позволяет обеспечить развитие региона на долгосрочную перспективу, а также повысить эффективность производства за счет установки современного оборудования и более высоких коэффициентов использования установленной мощности.

Основы электричества | Американская ассоциация государственной энергетики

Что такое электричество?

Люди используют электричество каждый день — чтобы заряжать телефоны, приводить в действие компьютеры, включать свет, готовить ужин и заваривать утреннюю чашку кофе.

Электричество — это поток электрического заряда. Дома, здания и предприятия получают электроэнергию через взаимосвязанную систему, которая генерирует, передает и распределяет электроэнергию, также называемую сетью.

ПОКОЛЕНИЕ : Электричество производится, когда определенные силы (механические, магнитные, тепловые или световые) взаимодействуют с энергоресурсами — солнечным светом, ветром, водой, природным газом, углем, нефтью, ядерной энергией.Различные процессы преобразуют потенциальную энергию этих ресурсов в электрический ток, который представляет собой движение заряженных частиц.

ПЕРЕДАЧА : Электрический ток затем перемещается к взаимосвязанной группе линий электропередач и другому оборудованию. Эти линии перемещают электричество от его источника, часто передавая электрический ток высокого напряжения на большие расстояния.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ : Устройства, называемые трансформаторами, затем снижают напряжение электричества и перемещают его на другой набор линий и оборудования, которые подключаются непосредственно к домам и предприятиям в вашем районе.

Каковы источники электроэнергии?

Наличие электроэнергии

Некоторые источники энергии можно довольно легко наращивать и уменьшать, в то время как другие должны работать непрерывно. Непрерывно работающие станции также называются «ресурсами базовой нагрузки», а станции, которые используются только при увеличении энергопотребления, называются «промежуточными» или «пиковыми» ресурсами.Возобновляемые источники вырабатывают электроэнергию только при наличии достаточного количества энергии, например, от ветра или солнца, и при отсутствии соответствующих накопительных мощностей считаются «прерывистыми» или «переменными» ресурсами.

Куда едет электричество

Сеть электропередачи в Соединенных Штатах состоит из трех соединений — больших сетей, которые работают синхронно и тщательно координируются для предотвращения массовых отключений электроэнергии. Эти соединения эффективно устанавливают границы того, где электричество течет через U.С.

Купля-продажа электроэнергии

Поставщики электроэнергии могут продавать электроэнергию, которую они производят или передают, на оптовых рынках электроэнергии. Федеральная комиссия по регулированию энергетики регулирует эту оптовую продажу электроэнергии. Стремясь расширить доступ к передаче для покупателей и продавцов, FERC призвал владельцев инфраструктуры передачи передать операции по передаче электроэнергии региональным передающим организациям, также называемым независимыми системными операторами.Эти RTO / ISO предоставляют услуги по передаче электроэнергии между штатами и управляют оптовыми рынками энергоснабжения. Не во всех регионах страны есть RTO или ISO, и существуют различия в региональных рынках электроснабжения и передачи.

Что такое Smart Grid?

Интеллектуальная сеть — это развивающаяся сеть линий электропередачи, оборудования, средств управления и технологий, работающих вместе для немедленного реагирования на спрос на электроэнергию.

Подробнее об электроэнергии

Объекты передачи и передачи электроэнергии



Объекты передачи и передачи электроэнергии

Передача электроэнергии — это процесс транспортировки электроэнергии к потребителям на большие расстояния.Для некоторых новых солнечных электростанций могут потребоваться новые объекты передачи электроэнергии.

Электротрансмиссия

Передача электроэнергии — это процесс, с помощью которого большие объемы электроэнергии, произведенной на электростанциях, таких как промышленные солнечные установки, транспортируются на большие расстояния для последующего использования потребителями. В Северной Америке электроэнергия отправляется с электростанций в сеть передачи Северной Америки , обширную сеть линий электропередач и связанные с ними объекты в США, Канаде и Мексике.Из-за большого количества потребляемой мощности и свойств электричества передача обычно происходит при высоком напряжении (69 кВ или выше). Электроэнергия обычно поставляется на подстанцию ​​ недалеко от населенного пункта. На подстанции электричество высокого напряжения преобразуется в более низкое напряжение, подходящее для использования потребителями, а затем доставляется конечным пользователям по (относительно) низковольтным линиям распределения электроэнергии.

Для недавно построенных солнечных электростанций , если не было подходящих передающих сооружений, потребовались бы новые линии передачи и связанные с ними сооружения.Строительство, эксплуатация и вывод из эксплуатации высоковольтных линий и связанных с ними объектов создадут ряд экологических воздействий. Тип и величина воздействий, связанных со строительством, эксплуатацией и выводом из эксплуатации линии электропередачи, будут варьироваться в зависимости от типа и размера линии, а также от длины линии электропередачи и множества других факторов, специфичных для площадки.

К основным узлам высоковольтных линий электропередачи и сопутствующим объектам относятся:

Передаточные башни

Башни передачи являются наиболее заметным компонентом системы передачи электроэнергии.Их функция состоит в том, чтобы изолировать проводники высокого напряжения (линии электропередач) от окружающей среды и друг от друга. Существуют различные конструкции башен, которые обычно используют открытую решетчатую конструкцию или монополь, но обычно они очень высокие (башня на 500 кв может иметь высоту 150 футов с поперечинами шириной до 100 футов), металлические конструкции.


Передаточные башни
Увеличить
Проводники (линии электропередач)

Проводники — это линии электропередач , по которым электроэнергия подается в сеть и через нее к потребителям.Как правило, на опору для каждой электрической цепи натянуто несколько проводов. Проводники состоят в основном из скрученных металлических жил, но более новые проводники могут включать керамические волокна в матрицу из алюминия для дополнительной прочности при меньшем весе.

Подстанции

Очень высокие напряжения, используемые для передачи электроэнергии, преобразуются в более низкие напряжения для использования потребителями на подстанциях . Подстанции различаются по размеру и конфигурации, но могут занимать несколько акров; они очищены от растительности и обычно засыпаны гравием.Обычно они огорожены, и к ним ведет постоянная подъездная дорога. В общем, подстанции включают в себя множество конструкций, проводов, ограждений, освещения и других элементов, которые создают «промышленный» вид.


Подстанция
Увеличить

Щелкните фото ниже, чтобы просмотреть интерактивную панораму.


Подстанция на фотоэлектрическом объекте — интерактивная панорама. Источник: Аргоннская национальная лаборатория
Право проезда (полосы отвода)

Полоса отвода для коридора электропередачи включает земельных участков, выделенных для линии электропередачи и связанных с ней объектов, необходимых для облегчения технического обслуживания и предотвращения риска пожаров и других аварий.Он обеспечивает запас прочности между высоковольтными линиями и окружающими конструкциями и растительностью. Примерно очистка растительности может потребоваться по соображениям безопасности и / или доступа. Полоса отвода обычно состоит из местной растительности или растений, выбранных по благоприятным моделям роста (медленный рост и низкая зрелая высота). Однако в некоторых случаях подъездные дороги составляют часть полосы отвода и обеспечивают более удобный доступ для автомобилей для ремонта и инспекции. Ширина полосы отвода изменяется в зависимости от номинального напряжения линии от 50 футов.примерно до 175 футов или более для линий 500 кВ.


Передача ROW
Увеличить
Подъездные пути

Маршруты доступа к сооружениям линий электропередачи как для строительства, так и для обслуживания линий обычно требуются и могут быть вымощены или гравием. Для строительства подъездной дороги может потребоваться очистка от растительности и / или реконструкция земли. Дополнительные временные дороги также могут потребоваться на этапах строительства и вывода из эксплуатации проекта линии электропередачи.

Для получения дополнительной информации

Более подробная информация об электрической передаче и подробные описания компонентов передающего устройства представлены в следующем техническом отчете.

9 Передача и распределение электроэнергии | Энергетическое будущее Америки: технологии и трансформация

состояния компонента или части оборудования, например, с помощью монитора вибрации, датчика температуры, датчика водорода на трансформаторе или производной оценки с использованием алгоритма износа.Автоматический анализ, такой как сравнение износа с пороговым значением, позволит сигнализировать о превышении порогового значения менеджеру активов, который затем будет выполнять техническое обслуживание. Сегодня операторы знают о состоянии оборудования только при выполнении планового технического обслуживания или при возникновении неисправности.

При работе современной энергосистемы оптимизация может распространяться на выявление неиспользованных мощностей, что позволяет избежать запуска более дорогостоящих ресурсов генерации. Динамические данные в реальном времени показывают, когда и где такая неиспользованная генерирующая мощность доступна.Использование избыточной мощности также относится к трансформаторам, линиям электропередачи и распределительным линиям. Например, развертывания дорогостоящего распределенного энергоресурса можно было бы избежать, если бы оператор знал, что распределительная система способна нести большую нагрузку от подстанции.

Поскольку датчики современной системы T&D предоставляют больше данных, планирование активов также улучшается. Лица, принимающие решения, могут более экономно решать, где, что и как инвестировать в будущие улучшения сети.Будь то оптимизация активов или эффективная работа, информация в реальном времени, поступающая от современных сетевых датчиков, в сочетании с ее широким обменом и эффективной обработкой, значительно улучшит систему.

Подробное обсуждение избранных технологий

Гибкая система передачи переменного тока

Гибкая система передачи переменного тока (FACTS) представляет собой набор устройств, в основном на основе силовой электроники, которые применяются, в зависимости от необходимости, для управления одним или несколькими параметрами передачи переменного тока, такими как ток, напряжение, активная мощность и реактивная мощность. мощность — для улучшения возможности передачи мощности и стабильности.Устройства FACTS потребуются по-разному для решения проблем, связанных с модернизированными системами T&D. Они улучшат качество электроэнергии и увеличат эффективность, обеспечивая высокоскоростное управление энергосистемами, управление потоком мощности по линиям, контроль напряжений и управление реактивной мощностью. Они также будут полезны для предотвращения краха и восстановления системы. Технология FACTS помогает решить многие из проблем, описанных ранее: обеспечение возможности подключения удаленных и асинхронных источников энергии, таких как ветер, солнечная энергия, топливные элементы и микротурбины; поддержка оптовых рынков электроэнергии посредством управления потоками энергии; стабилизация качелей мощности; сделать систему более безопасной и самовосстанавливающейся; и оптимизация использования имеющихся активов.

сетей передачи электроэнергии — Всемирная ядерная ассоциация

(Обновлено в августе 2020 г.)

  • Национальные и региональные сетевые системы, соединяющие производителей с оптовыми потребителями, обычно так же важны, как и производство электроэнергии.
  • Инвестиции в них часто имеют такой же масштаб, что и генерирующие мощности.
  • Новая технология позволяет передавать высокие напряжения на большие расстояния без больших потерь.
  • Операторы систем передачи (TSO) несут ответственность за качество электроснабжения.
  • В тех случаях, когда национальная энергетическая политика ставит во главу угла надежность энергоснабжения, роль TSO заключается в достижении эксплуатационной надежности из различных источников с различными характеристиками.

Страны с хорошо развитой электроэнергетической инфраструктурой создали сети, управляемые операторами систем передачи (TSO), для передачи электроэнергии в распределительные системы там, где это необходимо.Если электростанции могут быть расположены близко к центрам нагрузки, они менее важны, чем удаленные станции, как, например, многие гидроэлектростанции и ветряные электростанции. Можно использовать более низкое напряжение. При более высоких напряжениях, например 500 кВ и выше, потери при передаче на сотни километров значительно снижаются. При сверхвысоких напряжениях (UHV) например 1000 кВ переменного тока или 800 кВ постоянного тока, потери дополнительно снижаются (, например, до 5% на 1000 км или 3,5% для HVDC), но требования к капиталу выше. Новые планы касаются линий 1100 кВ постоянного и 1050 кВ переменного тока.В Германии рассматривается возможность преобразования некоторых существующих линий переменного тока в постоянный ток для увеличения их пропускной способности.

Потери при передаче часто составляют около 6%, хотя средний мировой показатель составляет 8%. В США оценка составляет около 6%, или 250 ТВт-ч в год, на сумму около 20 миллиардов долларов. ЕС теряет 6%, а Великобритания — 8%. Китай работает над сокращением потерь при передаче с 6,6% в 2010 году до 5,7% в 2020 году, Япония в 2013 году имела потери 5%, а Южная Корея — 3%. В Индии потери при передаче в 2011 году составили 222 ТВт-ч (21%), а в 2013 году — 18%, в основном из-за краж.Некоторые страны выше. (Статистика Международного энергетического агентства)

Оптовые распределительные компании («дискотеки») понижают напряжение с помощью трансформаторов, в конечном итоге, до внутреннего напряжения, и продают электроэнергию.

Передающие сети обычно работают с переменным током (AC), который можно легко преобразовать в более высокие или более низкие напряжения. Все чаще линии постоянного тока (DC) используются для конкретных проектов, в частности, подводные кабели, связывающие страны или соединяющие морские ветряные электростанции с наземными сетями через преобразовательные подстанции.Кроме того, высоковольтные линии постоянного тока (HVDC) становятся все более важными для эффективной передачи на большие расстояния.

Обычно напряжение 132 кВ или выше будет подключать электростанции и обеспечивать основу энергосистемы, в то время как 66 кВ, 33 кВ или 11 кВ могут подключать к ним возобновляемые источники энергии, такие как ветер. Распределение составляет 400 вольт, а иногда и меньше.

В синхронной сети, такой как Западная Европа, все генераторы находятся в фазе, что позволяет передавать электроэнергию переменного тока по всей территории, соединяя большое количество генераторов и потребителей электроэнергии и потенциально обеспечивая более эффективные рынки электроэнергии и резервные генерирующие мощности.В мае 2014 г. были подключены электрические сети и АТС в южной и северо-западной Европе, что охватило около 70% европейских потребителей и с годовым потреблением почти 2400 ТВтч. Общий рынок электроэнергии на сутки вперед, созданный в результате физической и финансовой интеграции двух регионов, простирается от Португалии до Финляндии. Ожидается, что это приведет к более эффективному использованию энергосистемы и трансграничной инфраструктуры в результате лучшей гармонизации между энергетическими рынками. Ожидается, что рынки электроэнергии в Чешской Республике, Словакии, Венгрии и Румынии объединятся аналогичным образом, а затем соединятся с остальной Европой.Польша частично интегрирована с северо-западным регионом Европы через подводную линию в Швецию. Возможная интеграция Италии будет зависеть от переговоров Швейцарии с Европейским союзом о подключении энергосистем.

Иногда сети переменного тока соединяются линиями высокого напряжения постоянного тока (HVDC) с использованием преобразователей источника напряжения (VSC). HVDC позволяет подключать асинхронные системы переменного тока. Ожидается, что к 2020 году к мировым сетям будет добавлено более 300 ГВт новой мощности передачи постоянного тока высокого напряжения, две трети из которых будут приходиться на Китай для подключения внутренних возобновляемых источников (особенно гидро) к прибрежным центрам нагрузки.В июле 2016 года компания Siemens получила свой первый заказ на преобразовательные трансформаторы на 1100 кВ для линии высоковольтного постоянного тока Чанцзи — Гуцюань протяженностью 3200 км в Китае, ввод в эксплуатацию ожидается в конце 2018 года.

Одной из основных проблем для многих стран, намеревающихся добавить ядерные мощности к своей инфраструктуре, является размер их энергосистемы. Многие атомные электростанции больше, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе, которые они дополняют или заменяют, и не имеет смысла иметь какой-либо энергоблок, мощность которого превышает одну десятую мощности сети (возможно, 15% при наличии высокой резервной мощности).Это сделано для того, чтобы установку можно было отключить для дозаправки или технического обслуживания, либо из-за непредвиденных событий. Пропускная способность и качество сети также можно рассматривать на региональном уровне, как, например, в Иордании. Во многих ситуациях может потребоваться столько же инвестиций в сеть, сколько в электростанцию ​​(и).

В Европе управляющий орган системы передачи электроэнергии ENTSO-E, в состав которого входит 41 оператор TSO из 34 стран, оценил способность сетевых сетей Европы стать единым внутренним энергетическим рынком.Для этого потребуется около 128 миллиардов долларов на новые и модернизированные линии электропередач, чтобы соответствовать целям ЕС по возобновляемым источникам энергии и интеграции энергетического рынка. В своем Десятилетнем плане развития сети на 2012 год он определил 100 препятствий в сфере энергетики, 80% из которых связаны с проблемой интеграции возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца, в национальные сети. Большая часть европейских инвестиций должна быть направлена ​​на реконструкцию или строительство около 51 000 км высоковольтных линий электропередач и кабелей, которые должны быть объединены в 100 крупных инвестиционных проектов, направленных на устранение основных проблем.Одна цель (поставленная в 2002 г.) — обеспечить уровень межсетевого взаимодействия для каждой страны, по крайней мере, эквивалентный 10% ее генерирующих мощностей, для создания инфраструктуры электроэнергии в странах ЕС. Это было далеко не достигнуто в 2013 году, но вышеуказанные инвестиции принесут пользу всем странам ЕС, кроме Испании. Одно из узких мест устраняется путем строительства линии HVDC мощностью 1400 МВт на 65 км через Пиренеи, чтобы удвоить пропускную способность Испания-Франция, самой длинной подземной линии HVDC в мире стоимостью 700 миллионов евро.Запланированное строительство второй подводной линии связи увеличит межсетевое соединение до 5000 МВт примерно к 2020 году.

В исследовательском проекте ENTSO-E 2013 участвовали 20 партнеров из 12 стран, чтобы пересмотреть определение надежности во все более взаимосвязанной системе с преобладанием возобновляемых источников энергии. Проект GARPUR (общепринятый принцип надежности с моделированием неопределенности и вероятностной оценкой рисков) фокусируется на оптимальном балансе между затратами на обеспечение надежного электроснабжения и социально-экономическими издержками перебоев в подаче электроэнергии во все более сложной системе.Этот подход учитывает вероятности отказов на основе погодной зависимости, истории технического обслуживания и условий в реальном времени. Он учитывает неопределенности как в прогнозах генерации, так и в прогнозах нагрузки, а также гибкость, обеспечиваемую спросом, хранением энергии и распределенными возобновляемыми источниками энергии. Это позволяет правительствам, регулирующим органам и TSO определять цену за надежность поставок и минимизировать затраты на ее достижение.

Пропускная способность производителей должна быть достаточной для пиковой выработки у них.Следовательно, на МВтч, поставленный оптовикам, это в три или четыре раза дороже для возобновляемых источников энергии с прерывистым режимом работы, чем для станций с базовой нагрузкой. В Австрии плата за доступность сети и потери в линии на 2015 год установлена ​​на уровне около 3,50 евро / МВтч для возобновляемых источников энергии.

Германия является ярким примером потребности в увеличении пропускной способности, имея традиционные электростанции, работающие на ископаемом топливе, и атомные электростанции на юге, с линиями, простирающимися оттуда до остальной части страны, в то время как источники энергии ветра расположены вдоль северного побережья Балтийского моря. .Следовательно, существующие линии с севера на юг стали узкими местами, неспособными передавать достаточное количество ветровой энергии с севера, чтобы заменить закрытые мощности на юге.

TSO заявили, что их анализ показал, что расширение сети только на 1,3 процента позволяет добавить 3 процента генерирующих мощностей и интегрировать 125 гигаватт возобновляемых источников энергии — и все это по цене 2 цента за киловатт-час для потребителей электроэнергии сверх 10-летний период. «Обременительные процедуры выдачи разрешений и отсутствие общественного признания в отношении линий электропередач в настоящее время являются наиболее серьезными препятствиями», с которыми сталкиваются эти усилия.Таким образом, ENTSO-E предлагает, чтобы каждое государство-член ЕС назначило единый компетентный орган, ответственный за завершение всего процесса выдачи разрешений, который не должен превышать трех лет.

Другая цель усилий ЕС в области сетевой инфраструктуры — снижение статуса «энергетического острова» Италии, Пиренейского полуострова, Ирландии, Великобритании и стран Балтии. Это будет решено с помощью обновлений, при этом общие затраты на генерацию снизятся примерно на 5%.

Планируемое соединение HVDC по Nordlink мощностью 1,4 ГВт (эл.) Между Германией и Норвегией имеет большой потенциал для соединения солнечных и ветровых мощностей северной Германии с гидроэнергетикой Норвегии с 2020 года, обеспечивая важную поддержку Германии и позволяя экспортировать излишки энергии ветра и солнца на север.Ожидается, что общая стоимость строительства 620 км к западу от Дании составит 2,8 миллиарда долларов. Однако Норвегия настаивает на том, чтобы в сделке учитывалась возможность диспетчеризации ее гидроэнергетических мощностей и чтобы она была частью любого рынка мощности, который вознаграждает за это свойство, поддерживая непостоянство Германии. Сообщается, что Германия считает эту связь жизненно важной для своих планов по отказу от диспетчерской ядерной энергетики в 2022 году. Норвежская Stattnett будет владеть 50%, немецкий TenneT TSO и государственный банк KfW Group будут владеть по 25% каждая.Норвегия производит около 95% электроэнергии за счет гидроэнергетики. Он уже имеет линии электропередачи со Швецией, Данией (1700 МВт, планируется еще 700 МВт HVDC) и Нидерландами (NorNed, 700 МВт), и строит линию HVDC протяженностью 730 км, стоимостью 2 млрд евро в Великобританию (линия NSN 1,4 ГВт, должны быть введены в эксплуатацию в 2021 году). Проект NSN был выбран в качестве одного из проектов Европейской комиссии по созданию интегрированного энергетического рынка ЕС.

Исследование Booz, спонсируемое Европейской комиссией, в 2013 году поддержало план ENTSO-E по увеличению передачи на 40% к 2020 году, но заявило, что этот показатель должен сохраняться до 2030 года.«Около 90% преимуществ достижимы, даже если будет достигнута только половина желаемого увеличения пропускной способности, даже без снижения спроса», — говорится в сообщении. В исследовании говорится, что более тесная интеграция рынков электроэнергии ЕС может приносить до 40 миллиардов евро в год к 2030 году, а координация инвестиций в возобновляемые источники энергии может добавить к этому 30 миллиардов евро в год. Улучшение реакции со стороны спроса с помощью интеллектуальных сетей может составлять до 5 миллиардов евро в год, а совместные расходы по балансировке могут составлять до 0 евро.Согласно исследованию, 5 миллиардов в год, что приведет к общей потенциальной выгоде до 75,5 миллиардов евро в год к 2030 году.

В мировой перспективе, по оценке французского агентства RTE, в течение десяти лет до 2022 года потребуются инвестиции в размере 700 миллиардов долларов в 16 крупнейших сетей, обслуживающих 70% мировой электроэнергии, отчасти за счет интеграции возобновляемых источников. В 16 сетях 2,2 млн км линий. Сама RTE планирует инвестировать 19 миллиардов долларов к 2020 году. В развитых странах развитие сетей идет медленно из-за процесса утверждения и общественного сопротивления.

Отправка

Основными проблемами для управления сетью являются управление частотой и напряжением в процессе удовлетворения спроса, который постоянно меняется. Это означает, что TSO должны иметь возможность диспетчеризации. Традиционно они отправляются в порядке значимости, т. Е. В соответствии с наименьшими предельными затратами. Однако с установлением преференциального доступа для периодически возобновляемых источников энергии в сочетании с относительно высокими льготными тарифами или другими договоренностями это все больше ставится под угрозу.Там, где к сети подключены большие периодически возобновляемые мощности, поставки из них могут удовлетворить большую часть спроса или даже иногда превышать его, что означает, что надежные мощности с низкими маржинальными затратами затем отключаются. Поскольку такие установки часто представляют собой оборудование с высокими капитальными затратами и низкими эксплуатационными расходами, их экономическая жизнеспособность подорвана.

Органы управления энергосистемой, столкнувшиеся с необходимостью иметь возможность передавать электроэнергию в короткие сроки, рассматривают ветроэнергетику не как доступный источник снабжения, который может быть задействован при необходимости, а как непредсказуемое падение спроса.В любом случае ветровой энергии требуется около 90% резервного питания, тогда как уровень поддержки для других форм производства электроэнергии, которые могут быть задействованы по запросу, составляет около 25%, просто учитывая время простоя на техническое обслуживание. Некоторое обсуждение затрат на интеграцию возобновляемых источников энергии содержится в сопроводительном документе WNA по возобновляемым источникам энергии и электроэнергии.

В тех случаях, когда время от времени поступает значительный объем возобновляемых источников энергии, все чаще звучат призывы к оплате мощности или механизмам вознаграждения за мощность (CRM) — положение о выплате коммунальным предприятиям, чтобы поддерживать диспетчерские мощности доступными и, в среднесрочной перспективе, поощрять инвестиции в них.Германия — это страна, в которой большинство газовых электростанций стало нерентабельным из-за положений Energiewende о поощрении возобновляемых источников энергии, и она предлагает два типа платежей за мощность: один на основе клиента, как во Франции, и один с центральным покупателем, как запланировано на СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО. В начале 2014 года в половине стран ЕС был или планировался какой-либо рынок мощности. В системе Великобритании требования к мощности будут определяться административно в соответствии с прогнозами TSO, а цена — на аукционе. Во французской системе потребность в мощности определяется децентрализованным спросом на розничном рынке, а цена определяется торговыми сертификатами.Центральная система имеет эффект социализации инвестиционных рисков. Первый аукцион мощности в Великобритании на 2018-19 годы состоится в ноябре 2014 года. Eurelectric призвала к тому, чтобы CRM были рыночными, а не государственной, технологически нейтральными, недискриминационными и регионально связанными.

С появлением высоких мощностей возобновляемых источников энергии становится все труднее поддерживать управляемую мощность. Но цена неспособности удовлетворить спрос очень высока. Стоимость потерянной нагрузки (VOLL) оценивается в 50–350 раз от стоимости поставленного кВтч.Следовательно, необходимо поддерживать запас мощности, чтобы удовлетворить неожиданные всплески спроса и изменчивость ввода возобновляемых источников энергии.

Вспомогательные услуги: контроль напряжения и частоты

Одна из основных функций TSO — гарантировать, что напряжение в распределительных сетях и частота существенно не отклоняются от установленных критериев. Он также должен контролировать поток энергии (загрузку сети) и устранять необычные помехи. TSO часто заранее заключает договор на эти вспомогательные услуги.

Вспомогательные услуги управления частотой (FCAS) являются фундаментальными, и в сети есть два типа: управление регулированием сглаживает обычные незначительные колебания нагрузки или генерации; Контроль непредвиденных обстоятельств — это корректировка баланса спроса и производства, чтобы избежать резких скачков частоты в сети, возникающих из-за серьезных перебоев в поставках. Первые используются постоянно и централизованно, вторые — только иногда и более локально.

В Великобритании национальная электросеть обязана поддерживать частоту в диапазоне 49.5–50,5 Гц и обычно составляет от 49,8 Гц до 50,2 Гц. В Австралии автоматическое управление генерацией поддерживает частоту от 49,85 до 50,15 Гц. В других местах допускается изменение 0,25 Гц. Регулирующее управление осуществляется путем регулировки выходной мощности генераторов. Контроль непредвиденных обстоятельств может потребовать более серьезных изменений в генерации или сбросе нагрузки, в зависимости от временных рамок. Во Франции 49,2 Гц обозначается уровнем безопасности, а ниже 49 Гц происходит отключение нагрузки.

Быстрые изменения частоты ослабляются из-за инерции вращающихся турбогенераторов в обычных синхронных электростанциях, что называется мгновенным резервом.В системах с высокой долей возобновляемых источников энергии электроника подающих инверторов может в некоторой степени имитировать это как синтетическую инерцию. Без этого необходимо ограничить мгновенное проникновение от асинхронных источников, таких как солнце и ветер. Кроме того, обычно имеется аварийный резерв или «вращающийся резерв», равный мощности самого большого генератора в системе.

После полного отключения электроэнергии во всем штате Южная Австралия в сентябре 2016 года из-за потери контроля напряжения и частоты, когда большая часть энергии поступала от ветряных электростанций, Австралийский оператор энергетического рынка (AEMO) потребует, чтобы как минимум два синхронных генератора всегда были онлайн в штате (а также с сохранением некоторой резервной мощности от межгосударственного).В третьем промежуточном отчете AEMO об инциденте говорится: «Сила системы … в первую очередь зависит от количества расположенных поблизости синхронных генераторов».

Ключевым показателем является скорость изменения частоты (RoCoF). Маленькие заводы созданы для того, чтобы выжить только в небольших RoCoF, например, . 0,5 Гц / с, а если больше они отключаются (отключаются). Перед отключением большие генераторы должны выдерживать RoCoF до 3 Гц / с. Серьезное отключение электроэнергии в Южной Австралии в сентябре 2016 года произошло после того, как RoCoF достиг 7 Гц / с.

В Японии из-за повреждений, вызванных землетрясением Тохоку в марте 2011 года, частота Tepco упала до 48,44 Гц чуть более чем за минуту, но отключение нагрузки в 5570 МВт, за которым быстро последовало еще 135 МВт в непосредственной близости, позволило избежать отключения системы. Частота была восстановлена ​​примерно за пять минут при увеличении выработки (хотя потеря энергоснабжения в размере 9100 МВт потребовала недели, чтобы исправить ее после веерных отключений).

В начале 2016 года Национальная электросеть Великобритании активно откликнулась на тендер на «усиленную частотную характеристику» мощностью 200 МВт (эл.).Он предлагал четырехлетние контракты на мощность, способную обеспечить 100% выходную активную мощность за секунду или меньше регистрации отклонения частоты. Было предложено около 888 МВтэ емкости аккумуляторных батарей, 150 МВтэ межсетевого взаимодействия, 100 МВтэ мощности отклика на стороне спроса и 50 МВтэ мощности маховика. В сентябре были объявлены выигравшие заявки на усиление частотной характеристики — 64 проекта мощностью от 10 до 49 МВт и общей стоимостью 66 миллионов фунтов стерлингов. Все, кроме трех, связаны с хранением батарей. Выигрышные предложения варьировались от 7 до 12 фунтов стерлингов за МВтч усиленной частотной характеристики.

В Европе для TSO было предложено разрешить большее изменение частоты, например, от 50 до 47,5 Гц в течение продолжительных периодов времени, чтобы можно было лучше приспособить прерывистые возобновляемые источники. Правительства некоторых стран ЕС призывают к увеличению вклада возобновляемых источников энергии, но в случае Германии исследование вспомогательных услуг до 2033 года предполагает, что можно управлять частотным регулированием. ENTSO-E заявляет, что предложение о большей гибкости заключается в решении «проблем трансграничных сетей и проблем рыночной интеграции», одна из которых требует «содействия достижению целей по проникновению возобновляемой генерации».«В настоящее время допускается кратковременное изменение до 1 Гц. Западноевропейская ассоциация органов регулирования ядерной энергетики (WENRA) заявила, что это предложение «может отрицательно повлиять на ядерную безопасность», потому что «определение диапазона частоты и напряжения слишком велико». Кроме того, изменчивость ускоряет старение некоторых компонентов установки, особенно электродвигателей. Данные ENTSO-E показывают, что увеличение проникновения возобновляемых источников энергии связано с резким увеличением количества и продолжительности повторяющихся событий.

В соответствии с техническими и проектными спецификациями по ядерной безопасности самая низкая частота, разрешенная для оборудования, связанного с безопасностью, составляет 48 Гц, а частота ниже этого значения означает, например, что насос охлаждающей жидкости может работать слишком медленно. Кроме того, ядерное законодательство нескольких стран WENRA не позволяет атомным станциям участвовать в регулировании частоты или отслеживании нагрузки, как это было предложено ENTSOE-E.

Вспомогательные услуги по управлению напряжением связаны с поддержанием потока мощности в пределах физических ограничений оборудования.Один из методов управления напряжением заключается в том, что генераторы поглощают реактивную мощность из электросети или генерируют в ней реактивную мощность и соответственно регулируют местное напряжение. Это также можно сделать с помощью высокоинерционных вращающихся стабилизаторов в решетчатой ​​системе. В ЕС постоянно допустимый диапазон изменения напряжения генератора составляет от 95% до 105% номинального напряжения на срок до 15 минут. В течение ограниченного времени генераторы должны быть способны работать в диапазоне напряжений от 92% до 108% от номинального напряжения, чтобы компенсировать проблемы TSO, в основном для обеспечения синхронной работы сети и поддержки системы при возникновении местных проблем с напряжением. ( у.е.грамм. , чтобы избежать падения напряжения). В точке подключения системы электропередачи для распределения допускается изменение напряжения на 10%. В Германии исследуются несколько новых средств обеспечения повышенной реактивной мощности в сети, в том числе трансформаторы с фазовым сдвигом, и может быть использована некоторая повторная переадресация. Также предусмотрено обеспечение реактивной мощности через инверторные станции планируемых линий постоянного тока.

Управление напряжением и частотой в сочетании с быстрым повышением и понижением — основные проблемы, возникающие из-за увеличения доли солнечных и ветровых возобновляемых источников энергии в любой энергосистеме.Должна быть подключена достаточная управляемая мощность синхронной генерации, чтобы обеспечить инерцию для поддержания частоты. Асинхронный ввод от ветряных и солнечных фотоэлектрических модулей сам по себе не может обеспечить требуемый контроль для обеспечения безопасности системы, что вызывает необходимость в других мерах.

Некоторая синтетическая инерция может быть обеспечена электроникой питающих инверторов от ветряных турбин или, что более надежно, синхронные конденсаторы могут обеспечить достаточную реальную инерцию для стабилизации системы.Это высокоинерционные вращающиеся машины, которые могут поддерживать энергосистему в обеспечении эффективной и надежной синхронной инерции и могут помочь стабилизировать отклонения частоты за счет генерации и поглощения реактивной мощности. Некоторые более новые ветряные турбины напрямую связаны и работают синхронно с фиксированными скоростями вращения, определяемыми сетью, обеспечивая некоторую стабильность частоты, хотя и меньшую общую выходную энергию, чем при выходе постоянного тока.

Синхронные конденсаторы похожи на синхронные двигатели без нагрузки и механически ни с чем не связаны.Они могут быть дополнены маховиком для увеличения инерции. Они используются для управления частотой и напряжением в слабых частях сети или там, где имеется большая доля переменного возобновляемого ввода, требующего повышения стабильности сети. Добавление синхронных конденсаторов может помочь с потреблением реактивной мощности, повысить устойчивость к короткому замыканию и, следовательно, инерцию системы, а также обеспечить лучшее динамическое восстановление напряжения после серьезных сбоев системы. Они могут компенсировать опережающий или запаздывающий коэффициент мощности путем поглощения или подачи реактивной мощности (измеренной в вольт-амперных реактивных, ВАр) в линию.Некоторые генераторы, снятые с угольных электростанций, переоборудованы в синхронные конденсаторы, работающие от сети.

В Германии сильно изменяющийся поток от морских ветряных электростанций на севере передается в основные центры нагрузки на юге, что приводит к колебаниям напряжения и необходимости усиленного контроля реактивной мощности. Уменьшение инерции во всей сети сделало необходимость повышения устойчивости к короткому замыканию и стабильности частоты более критичной, что было решено путем установки большого синхронного конденсатора GE в Берграйнфельде в Баварии.После отключения электроэнергии по всему штату Южная Австралия устанавливает четыре синхронных конденсатора Siemens, чтобы компенсировать значительную долю ветрового воздействия на энергосистему и снизить уязвимость к дальнейшим проблемам, связанным с этим.

В Великобритании Statkraft планирует установить два вращающихся стабилизатора GE для обеспечения устойчивости сети передачи в Шотландии. Они потребляли бы около 1 МВтэ из сети и обеспечивали синхронную инерцию, во много раз превышающую импульсную возобновляемую энергию, заменяя роль инерции в ископаемом топливе или атомных станциях.Этот проект входит в пятерку инновационных контрактов на стабильность сети, заключенных оператором электроэнергетической системы Национальной сети в январе 2020 года.

Некоторые определения вспомогательных услуг включают повторную отправку и сокращение, наряду с отслеживанием нагрузки, среди других услуг для обеспечения надежной работы сети. Это новое явление, возникающее из-за чрезмерной мощности солнечной и ветровой энергии, которая обычно имеет приоритет. (Гидроэнергетика как возобновляемый источник может быть отключена без потери потенциальной энергии, которая остается доступной по запросу в качестве диспетчерского источника.)

Стоимость системы

По мере того как роль возобновляемых источников энергии возрастает, все больше внимания уделяется системным эффектам, связанным с взаимодействием переменных возобновляемых источников энергии с диспетчерскими технологиями. Системные эффекты относятся к затратам, превышающим затраты на уровне завода, на поставку электроэнергии при заданной нагрузке и уровне надежности снабжения. В отчете Агентства по ядерной энергии ОЭСР 2012 года основное внимание уделялось «системным затратам на уровне сети», подмножеству системных затрат, опосредованных электросетью, которые включают а) затраты на расширение и усиление транспортных и распределительных сетей, а также на подключение новых мощностей, и б) затраты на усиление краткосрочного балансирования и поддержание долгосрочной адекватности и безопасности электроснабжения.

Отчет показал, что, хотя все технологии порождают системные затраты, затраты на управляемые генераторы, по крайней мере, на порядок ниже, чем у переменных возобновляемых источников энергии. Если системные затраты на переменные возобновляемые источники энергии были включены на уровне электросети, общие затраты на электроснабжение увеличились до одной трети, в зависимости от страны, технологии и уровней проникновения. В то время как затраты на энергосистему для диспетчерских технологий ниже 3 долларов США / МВт-ч, они могут достигать 40 долларов / МВт-ч для берегового ветра, до 45 долларов / МВт-ч для морского ветра и до 80 долларов / МВт-ч для солнечной энергии.Кроме того, чем больше распространяются прерывистые возобновляемые источники энергии, тем выше стоимость системы. Внедрение возобновляемых источников энергии до 10% от общего объема поставок электроэнергии увеличит затраты на МВтч на 5-50% (в зависимости от страны) и обычно на 13-14%, но с 30% возобновляемыми источниками энергии затраты на МВтч обычно увеличиваются на одну треть.

В настоящее время такие затраты на уровне сети просто поглощаются потребителями электроэнергии за счет более высоких сетевых сборов, а производителями диспетчерской электроэнергии в виде сниженной маржи и более низких коэффициентов нагрузки.Неспособность учитывать системные затраты означает добавление неявных субсидий к уже значительным явным субсидиям для переменных возобновляемых источников энергии. Пока эта ситуация сохраняется, диспетчерские технологии не будут все больше заменяться по мере того, как они достигают конца своего срока эксплуатации, тем самым серьезно снижая надежность снабжения. Между тем их экономическая жизнеспособность серьезно подрывается, что особенно сильно сказывается на технологиях с самыми высокими переменными затратами. Поддержание высокого уровня безопасности электроснабжения в декарбонизирующих электроэнергетических системах со значительной долей переменных возобновляемых источников энергии потребует стимулов для интернализации системных затрат, а также рыночных структур, которые адекватно покрывают затраты на все диспетчерское производство электроэнергии, включая низкоуглеродную ядерную энергию.

В отчете NEA делается вывод о том, что в краткосрочной перспективе ядерная энергетика будет относительно лучше, чем уголь или газ из-за ее низких переменных затрат. Однако в долгосрочной перспективе, когда необходимо будет принять новые инвестиционные решения, снижение коэффициентов нагрузки непропорционально сильно повлияет на технологии с высокими фиксированными затратами, такие как атомная энергия, из-за снижения использования мощностей. Таким образом, в системах, которые в настоящее время используют ядерную энергию, внедрение переменных возобновляемых источников энергии, вероятно, приведет к увеличению общих выбросов углерода из-за использования технологий с более высоким уровнем выбросов углерода, таких как газ, в качестве резервного (несмотря на краткосрочное воздействие на его жизнеспособность).

Наличие высоких системных затрат означает, что потребуются значительные изменения для обеспечения экономически жизнеспособного сосуществования ядерной энергии и возобновляемых источников энергии во все более декарбонизированных электроэнергетических системах. Такие изменения могут включать более широкое использование ценообразования на выбросы углерода, долгосрочных контрактов на поставку электроэнергии и механизмов оплаты мощности, чтобы обеспечить адекватные стимулы для новых инвестиций.

Отчет NEA содержит четыре рекомендации:

  • Повышение прозрачности затрат на генерацию на системном уровне для обеспечения рациональной политики.
  • Подготовить нормативно-правовую базу, которая минимизирует системные затраты и интернализирует их для каждой технологии, чтобы обеспечить жизнеспособные, адекватные и устойчивые поставки с балансом системы.
  • Признать ценность управляемых низкоуглеродных технологий и реформировать энергетические рынки для их поддержки.
  • Повысьте гибкость системы с помощью отслеживания нагрузки, хранения, управления спросом и межсетевого взаимодействия.

Уязвимость

Жизненно важная роль передающей инфраструктуры вызывает опасения по поводу ее уязвимости для враждебных государств или террористических атак, особенно от высокогорного электромагнитного импульса (ЭМИ).Согласно исследованию Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC), США могут быть заблокированы на срок до 18 месяцев из-за террористических атак на девять жизненно важных трансформаторных подстанций. FERC отвечает за регулирование безопасности межгосударственных электрических сетей, включая планы восстановления после аварийного запуска, которые необходимы для всех частей энергосистемы США. FERC и North American Electric Reliability Corporation представили подробную оценку планов по запуску в 2016 году на основе опроса девяти неназванных сетевых операторов, включая генерирующую компанию, операторов передачи и координаторов контроля.

Конгресс назначил Комиссию EMP для оценки ситуации и рекомендации превентивных мер. Она провела тесты повреждения импульсным ЭМИ на сетевом оборудовании и сообщила в 2008 году, что многие системы управления были уязвимы. Законопроект США, Закон о защите критически важной инфраструктуры, ожидает принятия в Палате представителей. Новый анализ угрозы EMP, проведенный Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), запрошенный Министерством энергетики (DOE) и запланированный на 2018 год, и обновленный анализ угроз Комиссией EMP прояснят варианты.Другие страны и ЕС также рассматривают эти уязвимости, при этом Южная Корея, как сообщается, лидирует в отношении защиты от ЭМИ. Угрозы варьируются от высотного ЭМИ, который может вызвать глубокие и обширные повреждения, до огнестрельного оружия по трансформаторной подстанции и кибератак.

Некоторые коммунальные предприятия США начали защищать свои системы от ЭМИ. Dominion Energy в Вирджинии планирует потратить до 500 миллионов долларов к 2020 году на защиту своей системы от атак, включая строительство операционного центра стоимостью 80 миллионов долларов, защищенного от волн ЭМИ.Duke Energy имеет проект по защите трех своих генерирующих станций в Каролине. В случае атаки EMP гидроэлектростанция Герцога на озере Уайли на государственной границе будет доступна для подачи энергии из блэкстарта.

Отдельные страны

Китай разрабатывает очень сложную энергосистему, так как его основные месторождения угля находятся на севере, его основной ветровой потенциал — на крайнем западе, а его атомные электростанции — на побережье — недалеко от центров нагрузки. Сетевая система, управляемая Государственной электросетевой корпорацией Китая (SGCC) и China Southern Power Grid Co (CSG), быстро растет, используя сверхвысокое напряжение (1000 кВ переменного тока с 2009 года и 800 кВ постоянного тока с 2010 года).К 2015 году SGCC инвестировала 500 миллиардов юаней (75,5 миллиардов долларов) в расширение сети сверхвысокого напряжения до 40 000 км. К 2020 году ожидается, что мощность сети сверхвысокого напряжения составит около 300-400 ГВт, которая будет функционировать как основа всей системы, соединяя шесть региональных кластеров. К 2020 году должно быть подключено 400 ГВт экологически чистых источников энергии, из которых гидроэнергетика будет составлять 78 ГВт, а энергия ветра с севера — еще значительную часть. Планируется, что ветровая мощность к 2020 году превысит 100 ГВт. Однако, по данным Национального управления энергетики, в 2015 году около 34 ТВт · ч ветровой выработки — около 20% — было потеряно из-за неадекватного подключения к сети.

В конце 2009 года Китай запланировал потратить 600 миллиардов долларов на модернизацию своей сети. Ожидается, что в 2014-2020 годах высоковольтные линии электропередачи увеличатся с 1,15 млн. Км до 1,6 млн. Км. 2010. SGCC также реализует экспортные проекты — см. Бразилию ниже.

Линия сверхвысокого напряжения постоянного тока из Юньнани в Шэньчжэнь в провинции Гуандун составляет почти 2000 км и стоит 22 миллиарда юаней (3 миллиарда долларов) для CSG и будет передавать 20 ТВт-ч в год с 2017 года.Это один из 11 крупных проектов ЛЭП.

Северная часть региона Индия в июле 2012 года пострадала от двух крупных сбоев энергосистемы, в результате чего первые 390 миллионов человек остались без электричества, а днем ​​позже — около 680 миллионов человек в 22 штатах, что свидетельствует о проблемах инфраструктуры в стране. Первой пострадала северная сеть, затем эта плюс части восточной и северо-восточной сетей, после того, как низкое напряжение в одном месте отключило линию, и это привело к каскадному отключению. Большинство реле понижения частоты (UFR) в северном регионе не работали, и диспетчерские центры не реагировали на проблему.Электропитание некоторых основных служб возобновлялось каждый раз через несколько часов, но другие не работали более суток. Все пять сетей контролируются Power Grid Corporation, которая эксплуатирует 95 000 км линий электропередачи. В стране 33 государственных центра диспетчеризации грузов (SLDC), пять региональных центров диспетчеризации грузов (RLDC) и национальный центр диспетчеризации грузов.

USA представляет собой лоскутное одеяло из сетей, которые часто почти не связаны между собой. Western Interconnection включает около 11 штатов, а также Британскую Колумбию и Альберту.ERCOT включает большую часть Техаса, а Eastern Interconnection — остальную часть США и Канады. В центре страны очень небольшая мощность сети. Exelon несколько раз на протяжении более года временно сокращала внепиковую выработку на одной или нескольких своих атомных станциях в Иллинойсе из-за ограничений сети в зоне межсетевого взаимодействия PJM. Компания ранее заявляла, что в регионе вокруг этих станций возникают периодические перегрузки в сети из-за отключений линий электропередачи для планового технического обслуживания, большого притока ветровой энергии в сеть в непиковые часы или комбинации этих факторов.

В 2012 году в отчете Американского общества инженеров-строителей говорилось, что устаревшее оборудование и нехватка мощностей приводили к периодическим сбоям, и говорилось, что к 2020 году потребуются дополнительные инвестиции в размере 107 миллиардов долларов. Это может быть консервативным. В сентябре 2011 года простая ошибка привела к каскадному и неконтролируемому отказу, который затронул южную Калифорнию и стал самым масштабным в истории штата. Он соперничал с провалом 2003 года, в результате которого большая часть северо-востока и 50 миллионов человек остались без электричества.Среди четырех основных причин отключения электроэнергии на северо-востоке, которые следователи перечислили шесть месяцев спустя: основное предприятие энергоснабжения «не осознавало и не осознавало ухудшающееся состояние своей системы». Согласно исследованию Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, за период с 1965 по 2009 год в США и Канаде произошло 57 крупных сбоев электросети, 41 из них в США и два из них — общие.

В отчете Массачусетского технологического института за 2011 год говорится, что энергосистема США столкнется с «рядом серьезных проблем в течение следующих двух десятилетий, в то время как новые технологии также предоставляют ценные возможности для решения этих проблем.«Включение большего количества возобновляемых источников энергии — это одна проблема, увеличение проникновения электромобилей — другая. Но« разнообразие форм собственности и регулирующих структур в энергосистеме США усложняет разработку политики, и остается ряд институциональных, нормативных и технических препятствий, требующих принятия мер. . «Он вынес соответствующие рекомендации.

Отчетная карта по инфраструктуре Американского общества инженеров-строителей за 2017 год показала, что большинство линий электропередачи и распределения в США были построены в период с 1950 по 1969 год с ожидаемым сроком эксплуатации 50 лет.Опрос, проведенный в мае 2017 года Smart Electric Power Alliance (SEPA) и Black & Veatch, показал, что инвестиции в передачу и распределение быстро растут, отчасти из-за необходимости интеграции возобновляемых источников энергии. В августе 2017 года Министерство энергетики (DOE) опубликовало отчет о рынках электроэнергии и надежности, в котором рекомендовалось, чтобы Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) играла ведущую роль в обеспечении эффективных сетевых подключений для более широкого и надежного удовлетворения спроса на базовую нагрузку, поскольку а также обеспечение устойчивости энергосистемы.

В августе 2014 года новая линия HVDC мощностью 530 км, мощностью 1000 МВт (эл. части рек Гудзон, Гарлем и Ист-Ривер до Нью-Йорка. Стоимость проекта оценивается в 2,2 миллиарда долларов и будет завершена к началу 2018 года. Он рассматривается как усиленная инфраструктура, обеспечивающая 1 ГВт электроэнергии, устойчивую к стихийным бедствиям.В декабре 2016 года была утверждена линия New England Clean Power Link — линия HVDC мощностью 1000 МВт протяженностью 246 км от Канады до Вермонта, две трети которой находятся под озером Шамплейн. Hydro-Québec предлагает рынкам США избыточную мощность 3000 МВт (эл.).

Другой проект HVDC, коннектор CleanPower на озере Эри на 1000 МВт (эл.

Eversource предлагает проект передачи электроэнергии через Северный перевал стоимостью 1,6 миллиарда долларов, чтобы вывести 1090 МВт гидроэлектроэнергии Квебека в Нью-Гэмпшир и Массачусетс.Это 380 км, 320 кВ постоянного тока, но в 2018 году не удалось получить разрешение от Нью-Гэмпшира, где около одной трети его длины будет проходить под землей.

В ноябре 2013 года правительство США одобрило проект шлюза мощностью 1500 МВт (эл.

В 2015 году было выдвинуто предложение о создании экологически чистой энергии на сумму 2 миллиарда долларов для линии передачи постоянного тока постоянного тока мощностью 3500 МВт (1129 км) от ветряных электростанций в Оклахоме и Техасе до Мемфиса, Теннесси, с подключением к сети TVA.Строительство этой линии Plains & Eastern Clean Line должно было начаться в 2017 году для ввода в эксплуатацию в 2020 году, при этом GE будет поставлять преобразовательные подстанции HVDC. Первоначально Арканзас выступал против проекта, а затем в августе 2017 года Миссури отклонил его, ожидая согласия пострадавших округов. Это будет первый из нескольких проектов, связывающих ветроэнергетику в центре континента с рынками востока и запада. Предлагаемая линия Grain Belt Express Clean Line будет 1250 км HVDC от западного Канзаса через северный Миссури и Иллинойс, соединяясь с рынком межсетевых соединений PJM.Другие предложения связаны с ветряными электростанциями в северном Техасе и западном Канзасе.

В 2014 году вступили в строй конкурентные зоны возобновляемой энергии (CREZ) ERCOT, которые связали 11,6 ГВт ветрогенерации в северном Техасе и западном Техасе с центрами нагрузки на юге, с 5700 км линий электропередачи 345 кВ. Он рассчитан на 18,5 ГВт. Ветровая генерация поддерживается большим парком парогазовых установок.

В середине 2016 года независимый системный оператор Калифорнии (CAISO) заявил в 700-страничном отчете, что расширение его деятельности за счет включения большего количества западных штатов приведет к более эффективной электросети, уменьшит выбросы парниковых газов на западе, а также или превысить поставленную государством цель получать половину своей энергии из возобновляемых источников.Исследование показало, что региональный рынок в 11 штатах сократит расходы, позволив производителям более легко продавать избыточную электроэнергию через границы штата, а также позволив Калифорнии импортировать большие объемы возобновляемой энергии из соседних штатов. CAISO заявил, что Калифорния должна произвести к 2025 году излишек возобновляемой энергии в размере 13 ГВт, который необходимо будет отключить, когда пиковая выработка превысит спрос. Расширение территории ISO позволит использовать его совместно или вывозить на свалку между штатами без остановки турбин.

В Германии существующие линии с севера на юг перегружены и не могут передавать достаточное количество ветровой энергии с севера для замены закрытых мощностей на юге. В мае 2011 года федеральное сетевое агентство Германии Bundesnetzagentur (BNetzA) сообщило о последствиях планов по прекращению производства ядерной энергии и значительному увеличению доли ветряных и солнечных источников. Он строго предупредил о возможной уязвимости к серьезным сбоям, а также о ненадежности, особенно на юге.Стабильность сети была основной проблемой, наряду с производительностью и пропускной способностью передачи.

В декабре 2012 года отчет Немецкого энергетического агентства (Deutsche Energie-Agentur GmbH, DENA) показал, что к 2030 году потребуются инвестиции в размере от 27,5 до 42,5 млрд евро для расширения и модернизации распределения электроэнергии, чтобы справиться с увеличением доли возобновляемых источников энергии в поставках. Исследование распределения DENA показало, что необходимо расширение сети и распределения с 135 000 км до 193 000 км. Он призвал к реформированию нормативно-правовой базы, чтобы помочь операторам сетей получить прибыль, необходимую в качестве стимулов для необходимых инвестиций.DENA на 50% принадлежит министерствам федерального правительства и на 50% — финансовым учреждениям Германии. Исследование распределения было поддержано немецкими генерирующими и сетевыми компаниями, включая EnBW, EOn и Vattenfall.

В октябре 2015 года правительство утвердило планы строительства четырех основных высоковольтных линий электропередачи постоянного тока общей протяженностью около 1000 км с севера и вблизи населенных пунктов под землей, первоначально из-за противодействия Баварии воздушным линиям. По оценке министерства энергетики, подземный вариант будет стоить от 3 до 8 миллиардов евро больше, чем воздушные линии, которые будут добавлены к счетам потребителей, но ожидалось, что это ускорит согласование.В мае 2016 года BNetzA оценила стоимость необходимых 7000 км новых линий электропередачи в 35 миллиардов евро, при этом приоритет будет отдан трем линиям север-юг к 2022 году, когда должна быть закрыта последняя атомная станция. Планы по этим четырем коридорам HVDC с севера на юг отстают от графика.

Наряду с 2800 км новых линий, совместно называемых SuedLink, обновляется около 1500 км существующей сети. Правительства штатов согласились позволить BNetzA координировать планы, а не отстаивать региональные интересы.Один из строящихся проектов — это так называемый мост Тюрингии на 380 кВ, соединяющий Саксонию-Ангальт на востоке Германии с Баварией, который должен быть завершен в начале 2016 года. Планируется дальнейшее увеличение пропускной способности с севера на юг путем преобразования 400 км к северу Линия Рейн-Вестфалия — Баден-Вюртемберг до 2 ГВт HVDC. Он должен был быть введен в эксплуатацию в 2019 году, когда АЭС Phillipsburg 2 EnBW мощностью 1392 МВт (эл.) Будет закрыта, но с отставанием примерно на год.

Планы по линии HVDC мощностью 1400 МВт с Норвегией обещают помочь Германии в достижении целей возобновляемой энергии, как это уже несколько лет делает соединительный узел между Данией и Норвегией для ветроэнергетики Дании.(Ветряные турбины Дании в значительной степени зависят от их эффективного использования на 29 ГВт гидроэнергетических мощностей в Норвегии, более 1 ГВт из которых могут быть отправлены незамедлительно, когда энергия ветра недоступна в Западной Дании. В 2014 году эта цифра увеличится на 700 МВт. естественная взаимозависимость между ветром Западной Дании и норвежской гидроэлектростанцией. При хороших ветрах энергия может быть экспортирована обратно в Норвегию и там сохраняется гидроэнергетический потенциал.)

Чешская Республика — одна из соседних стран, затронутых проблемами энергосистемы Германии.С середины 2012 года электростанция Темелин мощностью 2 ГВт выработала мощность примерно на 100 МВт ниже мощности, как это было предписано сетевым оператором CEPS, из-за проблем с безопасностью сети, вызванных скачками напряжения из-за производства возобновляемой энергии в Германии. Чешская Республика и Польша установили фазосдвигающие трансформаторы на границе с Германией, чтобы заблокировать сброс электроэнергии в Германии; Они уже были во Франции, Нидерландах и Бельгии.

Австрия — еще одна страна, испытывающая трудности из-за субсидируемых ветряных и солнечных фотоэлектрических систем.Австрийской энергосистеме (APG) становится все труднее уравновесить непредсказуемое предложение и спрос. Это вызвало необходимость в адекватных источниках балансирующей мощности, что потребовало наличия надежных источников, таких как газовые генераторные установки. В Австрии большинство из них сейчас не работает, не в состоянии конкурировать экономически, и, следовательно, страна сильно зависит от неопределенных немецких поставок. ПНГ предлагает оплату мощности, чтобы поддерживать запасы ископаемого топлива в режиме ожидания, особенно в связи с тем, что дополнительные ветровые мощности вводятся в эксплуатацию с ограниченным доступом к сети.

Французский сетевой оператор RTE планирует инвестировать 15 миллиардов евро (19 миллиардов долларов) в национальную сеть к 2020 году и еще 20 миллиардов евро к 2030 году с учетом существующей структуры энергопотребления. Однако в нем говорится, что к 2030 году потребуется 50 миллиардов евро, чтобы справиться с сокращением доли ядерной энергетики с 75% до 50% поставок и заменой ее возобновляемыми источниками энергии. Основные инвестиции в энергосистему необходимы для повышения надежности энергоснабжения и обеспечения растущей мощности возобновляемых источников энергии. RTE имеет 105 000 км линий электропередачи, и расходы на транспортировку по сети составляют около 10% счетов потребителей.

Франция уже экспортирует много электроэнергии в Италию. В 2015 году компания RTE начала работы по строительству нового соединения HVDC Savoie-Piemont мощностью 1200 МВт (эл. Это будет самая длинная подземная высоковольтная линия электропередачи (320 кВ), когда она будет введена в эксплуатацию в 2019 году. В 2014 году Италия импортировала 19 ТВт-ч по существующим линиям мощностью 2700 МВт, а новое соединение добавит мощности еще на 10,5 ТВт-ч.

Итальянская Terna является оператором связи с 64 000 км линий электропередачи. Он разделит стоимость подключения HVDC Savoie-Piemont.

Новое правительство Украины , сформированное в 2014 году, нацелено на интеграцию с европейской энергосистемой и газовой сетью, чтобы сделать страну частью европейского энергетического рынка к 2017 году. В марте 2015 года было подписано соглашение между распределительной компанией Украины Укрэнерго и польской компанией Polenergia. партнером, для экспорта электроэнергии в рамках «энергетического моста» Украина-ЕС и в связи с Планом объединения энергетического рынка Балтии.Это позволит более эффективно использовать ядерные мощности Украины и сгенерирует средства для оплаты увеличения этих мощностей в Хмельницком. Предусмотрено подключение линии электропередачи 750 кВ от Хмельнисток к Жешову в Польше, включая также угольную электростанцию ​​на Бурштынском острове на Украине, при этом блок 2 Хмельнистки будет отключен от украинской сети. В июне 2015 года правительство одобрило проект.

Российская Федеральная сетевая компания на 80% принадлежит государству и контролирует 125 000 км линий электропередачи из более чем 13.6 млн кв. Км. Его клиентами являются региональные распределительные компании («дискотеки»), поставщики электроэнергии и крупные промышленные предприятия.

Японская сетка очень необычна тем, что на главном острове, Хонсю, северо-восточная половина, включая Токио, составляет 50 Гц, обслуживается Тепко (и Тохоку), а юго-западная половина, включая Нагоя, Киото и Осака, — 60 Гц, обслуживается Чубу. (с Kansai & Hokuriku), и их соединяет всего 1 ГВт преобразователей частоты. Это связано с оригинальным оборудованием из Германии и США соответственно.Межсетевое соединение увеличивается до 2,1 ГВт за счет средств коммунальных предприятий. В начале 2013 года было объявлено, что METI создаст новый орган для балансирования спроса и предложения на электроэнергию на обширных территориях по всей Японии уже в 2015 году. Новый орган будет управлять сетью и объектами передачи, которые в настоящее время принадлежат и управляются коммунальными компаниями.

Между , Финляндия и Швеция, , линия Fenno-Skan 2 HVDC была завершена в декабре 2011 года, увеличив количество подключений на 40%. Это улучшает функционирование скандинавского рынка и позволяет Финляндии импортировать недостающую электроэнергию из Швеции, а не из России.Это 300 км, две трети подводных лодок через Ботнический залив и 800 МВт при 500 кВ постоянного тока. Это стоило 315 миллионов евро. Fingrid планирует установить дальнейшее сообщение со Швецией к 2024 году.

В Бразилия Государственная электросетевая корпорация Китая (SGCC) строит линию связи длиной 2084 км от гидроэлектростанции Белу-Монте мощностью 11 233 МВт на реке Шингу в северном штате Пара до южных экономических центров в штате Минас-Жерайс. Это первый подобный экспортный проект сверхвысокого напряжения для компании, он составляет 800 кВ постоянного тока.Кроме того, State Grid Brazil строит 250-километровую линию сверхвысокого напряжения от электростанции Bel Monte до Рио-де-Жанейро. Ожидается, что стоимость двух проектов составит 4,7 миллиарда долларов. SGCC уже является четвертым по величине TSO в Бразилии.

Крупные региональные сетевые проекты

План объединения энергетического рынка Балтии (карта энергосистемы Балтии, pdf)

Планируемая АЭС в Висагинасе рассматривается как краеугольный камень Плана объединения энергетических рынков Балтии (BEMIP), связывающего Польшу, Финляндию и Швецию.Высоковольтное (400 кВ) юго-западное объединение постоянного тока мощностью 1000 МВт — PowerBridge или LitPol Link — стоимостью 250-300 миллионов евро для увеличения пропускной способности между Литвой и Польшей должно быть построено, 500 МВт к 2015 году и еще 500 МВт запланировано 2020. Большая часть финансирования поступает от Европейского Союза (ЕС), и работа идет с опережением графика. Для синхронизации трех стран Балтии с Польшей и ЕС к 2025 году потребуются дополнительные линии передачи данных между Эстонией и Латвией.

Это следует за открытием соединительной линии между Эстонией и Финляндией на севере — Estlink-1, высоковольтного кабеля постоянного тока мощностью 150 кВ, 350 МВт стоимостью 110 миллионов евро, также поддерживаемого финансированием ЕС.170 км 450 кВ HVDC Estlink-2 дальше на восток и в настоящее время строится, обеспечит еще 650 МВт в начале 2014 года. Бюджет проекта составляет около 320 миллионов евро, которые будут разделены между TSO Finngrid и Elering (Эстония), с 100 миллионов евро будут предоставлены ЕС в рамках обширного пакета ЕС по восстановлению экономики. Оба будут эксплуатироваться двумя TSO.

Еще одна важная линия электропередачи к западу по дну Балтийского моря, проект NordBalt 300 или 400 кВ HVDC мощностью 700 МВт, планируется между Клайпедой в Литве и Нибро в Швеции (400 км) Svenska Kraftnat и LitGrid.Ожидается, что проект стоимостью 550 миллионов евро будет завершен к 2016 году. (Страны Балтии и Беларусь имеют хорошее объединение сетей с советских времен, но это не распространялось на Польшу, не говоря уже о Германии. Калининград получает всю электроэнергию из России. , через сеть Литвы.)

Пересмотренная в 2012 году энергетическая политика Литвы включает в себя перестройку энергосистемы, чтобы она была независимой от российской системы и для работы с синхронной системой Европейской сети операторов системы передачи (ENTSO), а также укрепление взаимосвязи между тремя странами Балтии.

Интеграция с ЕС стала важным фактором, который привел к приостановке Россией работ на своей новой Балтийской атомной электростанции в своем эксклаве Калининград. Он был разработан для энергосистемы ЕС и построен примерно на 20%. Несмотря на попытки привлечь западноевропейский капитал и обеспечить продажу электроэнергии в ЕС через предлагаемые линии электропередачи, электростанция мощностью 1200 МВт изолирована, и у нее нет ближайших перспектив для достижения поставленной цели. Калининград имеет ограниченный канал передачи данных в Литву, а не в Польшу, его другого соседа.Обе эти страны отказались покупать продукцию нового балтийского завода. Литва не желает модернизировать свое подключение к сети Калининграда, чтобы позволить передавать электроэнергию Балтийской АЭС через ее территорию и Беларусь в Россию. Помимо модернизации линии связи с Литвой, российский сетевой оператор ИнтерРАО планировал построить линию связи мощностью 600-1000 МВт через границу Калининграда с Польшей и подводную линию связи HVDC мощностью 1000 МВт с Германией, но без клиентов эти планы не выполняются. В марте 2013 года Росатом заявил, что Россия подала заявку на присоединение Калининграда к энергосистеме ЕС (ENTSO-E), но, очевидно, без ответа.

Европейская и Скандинавская энергетические биржи

В европейском регионе существует несколько энергетических бирж: NordPool, охватывающий Скандинавию, страны Балтии и Польшу; Европейский (EEX), охватывающий Францию, Германию, Австрию и Великобританию; GME, охватывающая Италию, Швейцарию и некоторые страны к востоку от Италии; и OMEL для Испании и Португалии. Они торгуются на спотовом и фьючерсном рынках.

Сеть Северного моря

Стремясь к достижению цели ЕС по достижению 20% доли энергии из возобновляемых источников к 2020 году, девять европейских стран согласились построить энергосистему из высоковольтных кабелей под Северным морем.Это будет первая многонациональная сеть, предназначенная для решения проблемы неустойчивого характера «зеленой» выработки электроэнергии. Инициатива по сетям Северного моря включает Германию, Данию, Норвегию, Швецию, Бельгию, Францию, Нидерланды, Люксембург и Соединенное Королевство.

Проект направлен на подключение около 100 ГВт морской ветровой энергии, что в настоящее время планируется европейскими энергетическими компаниями. Великобритания запустила программу стоимостью 100 миллиардов фунтов стерлингов для развития своих оффшорных ветряных электростанций; уже самая большая в мире — около 1 ГВт, до 40 ГВт к 2020 году.Ориентировочная стоимость проекта составит около 40 миллиардов долларов, и ожидается, что он будет запущен к 2023 году, обеспечивая баланс между поставками и нагрузками между регионами и от крупных ветряных и солнечных электростанций.

В феврале 2016 года в Европе был построен или только что завершен ряд подводных кабельных проектов:

Skagerrak 4, 700 МВт, соединяющих Норвегию и Данию, введен в эксплуатацию в марте 2015 года.
NordBalt, 700 МВт, соединяющий Швецию и Литву, срок сдачи — 2016 г.
Западная линия HVDC, 2200 МВт, соединяющая Шотландию и Уэльс, срок сдачи — 2017 г.
MON.ITA, 1000 МВт, соединяющая Италию и Черногорию, срок сдачи — 2019 г.
NEMO, 1000 МВт, соединяющая Великобританию и Бельгию, срок погашения — 2018 г.
Nord.link, 1400 МВт, соединяет Германию и Норвегию, срок погашения — 2020 г.
Великобритания-Норвегия NSN, 1400 МВт, соединяющая Великобританию и Норвегию, срок погашения — 2021 г.
IFA 2, 1000 МВт, соединяющая Великобританию и Францию ​​(предлагается), к 2020 г.
FABlink, 1000-1400 МВт, соединит Великобританию и Францию ​​(предлагается), к 2022 году.

Строительство линии связи по Северному морю мощностью 1,4 ГВт между Норвегией и Нортумберлендом в Великобритании преодолело половину пути и готовилось к завершению к 2021 году, сообщила британская передающая компания National Grid в июне 2020 года.Еще одно соединение на 1,4 ГВт с Шотландией, Northconnect, планируется после ввода в эксплуатацию North Sea Link и Nordlink (в Германию).

Средиземноморские ссылки

Линия 1,4 ГВт (эл.) Между Испанией и Марокко работает с 1998 года.

Новый канал постоянного тока Elmed мощностью 600 МВт планируется соединить итальянскую сеть в Партанне на Сицилии с Эль-Хаварией в Тунисе с 2025 года. Длина подводного кабеля составляет около 192 км, из них 32 км подземного кабеля на Сицилии и 5 км в Тунисе.Смета расходов составляет 600 миллионов евро, половина из которых финансируется ЕС.

Сеть Восточной Азии

Korea Electric Power Corporation (Kepco) продвигает план соединения Пусана в Южной Корее с Фукуокой на юге Японии через остров Цусима. Это будет включать в себя 50-километровый участок до острова и еще 150 км до Японии, и позволит ожидаемому избытку электроэнергии в Южной Корее уменьшить дефицит электроэнергии в Японии. Это будет соединение с частотой 60 Гц с этой частью Японии.

Это следует за предложением японского Softbank в 2012 году о создании Азиатской суперсети, соединяющей Корею, Китай, Японию, Россию (Владивосток и Хабаровск) и Монголию.Сообщается, что Softbank объединился с Newcom в Монголии для разработки ветряной электростанции мощностью 300 МВт в пустыне Гоби, которая в конечном итоге будет снабжать Японию. В дальнейших планах — до 7 ГВт. Newcom уже поставляет 5% электроэнергии Монголии за счет ветра.

Южноафриканский энергетический пул (SAPP)

SAPP координирует энергосистемы 12 стран Сообщества по развитию юга Африки (САДК) (Ангола, Ботсвана, Демократическая Республика Конго, Лесото, Малави, Мозамбик, Намибия, Южная Африка, Свазиленд, Танзания, Замбия и Зимбабве).Девять из стран являются так называемыми «действующими участниками», что означает, что они связаны с объединенной сетью, которая передает около 97% энергии, производимой в SAPP. Общая установленная мощность в 2014 году составила 57 ГВт, из которых было доступно менее 52 ГВт. Большая часть электроэнергии вырабатывается в Южной Африке, где ее мощность составляет 77%. Спрос превышает предложение. Всемирный банк предложил 20 миллионов долларов для финансирования региональных энергетических проектов в рамках SAPP.

В августе 2015 года САДК объявило, что в стадии строительства находятся мощности мощностью 24 ГВт (эл.), Которые должны быть введены в эксплуатацию к 2019 году, около 70% из них — из возобновляемых источников, а остальная часть — от крупных угольных электростанций Медупе и Кусиле в Южной Африке.Самым крупным проектом была первая очередь гидроэлектростанции Гранд Инга на реке Конго в Демократической Республике Конго, которая могла бы в конечном итоге произвести 44 ГВт.

Восточноафриканский энергетический пул (EAPP)

Всемирный банк финансирует новый проект Восточной электрической магистрали, который соединит Эфиопию с Кенией и, в конечном итоге, с Южноафриканским энергетическим пулом. Это первая фаза программы интеграции энергетики Восточной Африки стоимостью 1,3 миллиарда долларов, при этом Банк предоставил 243 миллиона долларов для Эфиопии и 441 миллион долларов для Кении, в котором говорится, что «проект изменит основы электроэнергетического сектора в Восточной Африке».Линия 400 кВ переменного тока и 2000 МВт (эл.) Между Кенией и Танзанией была профинансирована Африканским банком развития в начале 2015 года.

Эфиопия планирует увеличить мощность гидроэнергетики с 2,4 до 10 ГВт и стать региональным экспортером электроэнергии. Государственная энергетическая компания Ethiopian Electric Power подписала контракт на 120 миллионов долларов США с China Electric Power Equipment and Technology на строительство высоковольтной линии электропередачи протяженностью 433 км от Волайты на юге страны до границы с Кенией.Эта линия высоковольтного постоянного тока напряжением 500 кВ, 2000 МВт с Кенией должна быть завершена в 2018 году при финансовой поддержке Всемирного банка.

Энергетический пул Западной Африки (WAPP)

Экономическое сообщество западноафриканских государств (ЭКОВАС) ранее приняло решение о создании Западноафриканского энергетического пула (WAPP). В июле 2015 года было подписано соглашение между несколькими странами о сотрудничестве в разработке комплексной региональной ядерно-энергетической программы Западной Африки, связанной с этим.

Центральная и Южная Америка

Самая длинная в мире линия высоковольтного постоянного тока (2400 км) была введена в эксплуатацию в Бразилии в 2014 году, чтобы вывести 3150 МВт электроэнергии от двух гидроэлектростанций на северо-западе в Сан-Паулу.Бразилия, Аргентина, Уругвай и Парагвай с общими крупными гидроэнергетическими проектами уже имеют обширные сетевые подключения.

Чили, Колумбия, Эквадор и Перу стремятся интегрировать свои энергосистемы в рамках проекта Андской системы электрических соединений (SINEA). В 2015 году Боливия вместе с Аргентиной, Бразилией и Парагваем согласились инвестировать более 620 миллионов долларов США в программу объединения электроэнергии, в результате чего будет построено 1400 км сетевой инфраструктуры. Затем Боливия договорилась с Перу о присоединении.

В Центральной Америке, благодаря проектам в области возобновляемых источников энергии, в 2014 году было завершено строительство последнего звена Центральноамериканской системы электрических соединений (SIEPAC), которое соединило шесть стран от Гватемалы до Панамы через линию длиной 1800 км.

Австралия

Национальный рынок электроэнергии Восточной Австралии (NEM) управляет крупнейшей в мире объединенной энергосистемой, протяженностью более 5000 километров от Северного Квинсленда до Тасмании и центральной части Южной Австралии и поставляет электроэнергию на сумму около 10 миллиардов долларов в год для удовлетворения потребностей более 10 миллионов человек. пользователей.

Умные сети

«Интеллектуальная сеть» относится к классу технологий для доставки электроэнергии, в которых используются компьютерные средства управления для мониторинга и согласования предложения с потребностями конечных пользователей в реальном времени с соответствующим изменением цен. Он включает двустороннюю связь между дистрибьютором и счетчиками и коммутаторами клиентов с управлением этой информацией для оптимизации эффективности. Ключевой особенностью полной интеллектуальной сети является технология автоматизации, которая позволяет коммунальному предприятию настраивать и контролировать каждое отдельное устройство или миллионы устройств из центра.Интеллектуальные сети позволяют оптимально интегрировать бытовые возобновляемые источники энергии в сеть, а также интегрировать в систему электромобили.

Интеллектуальные сети имеют большое значение на уровне распределения, но мало на уровне TSO. Около 80% инвестиций в интеллектуальные сети приходится на уровень DSO и очень мало на TSO. Несмотря на разговоры об электрических магистралях, HVDC и т. Д., Большинство возобновляемых источников, не связанных с гидроэнергетикой, подключены к низковольтным распределительным сетям, а не к высоковольтным сетям.

Препятствия к улучшению

Высокая стоимость проектов передачи электроэнергии является одним из факторов, сдерживающих инвестиции в новые мощности.

Приобретение и управление полосой отвода передающих активов — сложный и обременительный процесс во многих странах, где на карту поставлены надежность и мнение потребителей. Электроэнергетические компании и TSO должны управлять многочисленными и часто конкурирующими интересами при переговорах о сервитутах для проектов передачи. Они будут определяться целями надежности и мощности, но у землевладельцев и государственных чиновников другие приоритеты и интересы.

Во Франции противники проекта Котантен-Мэн протяженностью 163 км, соединяющего новый реактор Фламанвиль с основной энергосистемой, утверждали, что неуверенность в безопасности проживания вблизи высоковольтных линий электропередач, включая риск возникновения лейкемии у детей, означает, что проект не должен продолжаться.Противники — экологические группы и местные общественные объединения. Высший административный суд страны отклонил апелляцию, заявив, что это проект, представляющий общественный интерес, и что было проведено достаточное количество оценок безопасности.


Примечания и ссылки

Общие источники

Международное агентство по атомной энергии, Серия изданий по ядерной энергии № NG-T-3.8, Надежность электрических сетей и взаимодействие с атомными электростанциями (2012)
Международное агентство по атомной энергии, Серия технических отчетов No.224, Взаимодействие характеристик сети с проектированием и производительностью атомных электростанций (1983)
Международное агентство по атомной энергии, Эксплуатация атомных электростанций без базовой нагрузки: режимы гибкой работы с отслеживанием нагрузки и частотным регулированием, Серия изданий МАГАТЭ по ядерной энергии, № NP-T-3.23 (апрель 2018 г.)
Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Ядерная энергия и возобновляемые источники энергии: системные эффекты в низкоуглеродных электроэнергетических системах , ISBN 9789264188518 (ноябрь 2012 г.)
ОЭСР / АЯЭ, 2013 г., Документы с техническими заключениями CSNI No.16: Глубокая защита электрических систем. NEA # 7070
Гримстон, М., 2013 г., Полная стоимость производства электроэнергии, Proc IMechE Часть A: J Power and Energy 0 (0) 1-11
EnergyMarketPrice 15/5/14 в связи с подключением к сети Европы
Australian Energy Market Operator Ltd и Electranet, Интеграция возобновляемых источников энергии в Южной Австралии (октябрь 2014 г.)
Мировой отчет по передаче, контролю и распределению электроэнергии , Data Group (март 2015 г.)
Ален Буртин и Вера Сильва, EDF R&D, Технико-экономический анализ европейской электроэнергетической системы с 60% ВИЭ (17 июня 2015 г.), доступен на веб-сайте Energy Post
Оператор австралийского энергетического рынка, Руководство по дополнительным услугам на национальном рынке электроэнергии (апрель 2015 г.)

Производство — Передача — Распределение и электрические установки

Тесты заземления и удельного сопротивления

Тестеры заземления могут использоваться для измерения сопротивления заземляющего устройства, или, другими словами, его способности отводить ток короткого замыкания без опасного увеличения результирующего Напряжение.

В зависимости от топологии установки, измерение может быть выполнено с использованием классического метода измерения с кольями или выборочного метода, особенно когда окружающая среда не позволяет использовать ставки. Наконец, когда заземление обеспечивается сетью из нескольких параллельных заземлений, можно использовать зажимы заземления для определения характеристик сети заземления.
Загрузить руководство по измерению заземления / заземления

Испытания изоляции

Основной причиной измерения электрической изоляции кабеля или другого объекта является предотвращение проблем, связанных со старением материалов.Эти измерения значительно снижают опасность для оборудования (короткое замыкание и пожар) и людей (риск поражения электрическим током).

В соответствии с характеристиками тестируемого устройства оператор определяет применяемое тестовое напряжение. Тестеры изоляции Chauvin Arnoux, способные выполнять испытания до 1000 В, 5000 В и от 10 до 15 кВ, идеально подходят для этой задачи.

Загрузить руководство по измерению изоляции

Специальные испытания передающего и распределительного оборудования

Кроме того, Chauvin Arnoux предлагает инструменты, способные выполнять специальные испытания оборудования для передачи и распределения электроэнергии, такие как тестеры заземления для сетей опор, микроомметры и ратиометры.

Монтажные испытания

Для удовлетворения требований к испытаниям и техническому обслуживанию электроустановок Chauvin Arnoux предлагает двухфункциональные или многофункциональные тестеры для электроустановок, способные выполнять все испытания, предусмотренные национальными и международными стандартами (IEC 60364-6, NFC 15100, VDE100 и т. Д.) с помощью одного инструмента.

Откройте для себя наши учебные модули NFC 15-100

Термические испытания

Поскольку ненормальный нагрев электрического устройства указывает на потенциальные проблемы в электроустановке, можно использовать термографическую камеру для удаленной и безопасной проверки:
— соединений кабелей
— отсутствия каких-либо обогрев на клеммах и т. д.

Тепловизионное изображение, полученное с помощью камеры, показывает различные температурные зоны, давая быстрый и простой обзор разницы температур. После обнаружения аномалии ремонтные операции выполняются быстрее, а риски ограничиваются.

Термограмма, позволяющая пользователям проверить, равномерно ли распределяется ток на разных клеммах.


Обучение термографии

Отрасль передачи и распределения электроэнергии

Когда люди говорят об электроэнергетике, в центре внимания обычно находится энергетическая сторона бизнеса или коммунальные услуги.Со стороны электроэнергетики изучается добыча ископаемого топлива, выработка альтернативной энергии, разливы нефти, выбросы углерода и ядерная энергия. Со стороны коммунальных предприятий основное внимание уделяется ориентированной на клиента стороне поставки бизнеса, от дополнительных счетов за электроэнергию до перебоев в электроснабжении.

Третья и часто упускаемая из виду часть электроэнергетики — это помещения для передачи и распределения (T&D), важный кластер отраслей, который включает в себя производство машин, линий электропередач и трансформаторов, а также систем управления линиями (например, «умных» -сетевые технологии), повышающие эффективность.Они несут ответственность за фактическую «доставку» электроэнергии — независимо от источника генерации, будь то солнечная энергия, газ, нефть, ветер или что-то еще — коммерческим, частным и промышленным пользователям в удобном для использования формате. Таблица 1 показывает пространство T&D относительно других секторов энергетики и энергетики по капитальным затратам на 2008 год.

Стол 1: Доля расходов на инфраструктуру для электроэнергетических предприятий США по секторам энергетики и энергетики, 2008 г.

Энергетика и подсектор Доля расходов на инфраструктуру
Поколение 35.9%
Распределение 24,5%
Окружающая среда 14,4%
Трансмиссия 11,7%
Прочие (включая газ) 13,5%

Источник: Edison Electric Institute

В этой статье описывается пространство НИОКР в энергетической экономике, а затем резюмируются проблемы, но при этом огромный потенциал роста для этого кластера отраслей с учетом стареющего U.С. Инфраструктура и быстрый технологический прогресс в развивающихся странах.

Понимание ключевых элементов T&D Space

T&D market поставляет оборудование, услуги и производственные системы для энергетических рынков. Первым этапом процесса является преобразование энергии от источника генерации (угля, атомной электростанции, ветра и т. Д.) В электрический формат высокого напряжения, который можно транспортировать по электросети, надземной или подземной. Это «преобразование» происходит очень близко к источнику выработки электроэнергии.Вторая стадия происходит, когда эта высоковольтная мощность «понижается» с помощью переключающих устройств, а затем регулируется с помощью автоматических выключателей и разрядников для защиты от скачков напряжения. Эту электроэнергию среднего напряжения можно безопасно распределить по городским или населенным пунктам. Заключительный этап включает в себя понижение мощности до напряжения, пригодного для использования в коммерческих или жилых помещениях (см. Рисунок 1 ).

Рисунок 1: Структура передающих и распределительных сетей в электроэнергетике

Источник: U.С. Министерство энергетики. «Преимущества использования мобильных трансформаторов и мобильных подстанций для быстрого восстановления электроснабжения: отчет Конгрессу США в соответствии с разделом 1816 Закона об энергетической политике 2005 года». 2006.

Короче говоря, в то время как производство электроэнергии относится к установленной мощности для производства энергии из органических или природных ресурсов, пространство T&D включает в себя последующее «производство электроэнергии после выработки электроэнергии» по мере создания систем и сетей для передачи этой энергии конечным пользователям. .Хотя область T&D не полностью соответствует типичным системам промышленной классификации, ее основные отрасли можно легко отличить от производства электроэнергии, как показано в Таблица 2 .

Таблица 2: Отрасли, связанные с генерированием и коммунальными услугами, в сравнении с пространством передачи и распределения, 2007

Категория Код НАИКС Описание отрасли
Энергетика и электроэнергетика 221111 Производство гидроэлектроэнергии
221112 Производство электроэнергии на ископаемом топливе
221113 Производство атомной электроэнергии
221119 Другая электроэнергетика
221122 Распределение электроэнергии *
Передача и распределение (T&D) 221121 Передача и управление электрической энергией
221122 Распределение электроэнергии *
335311 Производство силовых, распределительных и специальных трансформаторов

* Классификация распределения электроэнергии включает значительную часть брокеров и агентов по продаже электроэнергии, поэтому здесь она классифицируется как принадлежащая как генерирующим и коммунальным предприятиям, так и передаче и распределению.
Источник: Центр бизнес-исследований Индианы.

Несмотря на свое название, только часть отрасли распределения электроэнергии принадлежит T&D, а большая часть — группе генерации и коммунальных услуг, поскольку она включает значительное количество традиционных предприятий коммунального обслуживания, которые сосредоточены исключительно на «продаже электроэнергии через системы распределения электроэнергии». эксплуатируются другими ». 1

Доля рынка T&D в мире оценивается в 50 миллиардов долларов, и его можно разделить на четыре основных сегмента в соответствии с организационной структурой, используемой AREVA: 2

  • Продукция : Производство силовых и распределительных трансформаторов высокого и среднего напряжения.Движущими силами этого рынка являются стареющая инфраструктура T&D, рост нагрузки из-за разрастания, дерегулирование и общий промышленный рост.
  • Услуги : Поддержка проданных продуктов и систем на протяжении всего их жизненного цикла, обычно контракты на ремонт и техническое обслуживание. Драйверами для этого сегмента являются устаревшая инфраструктура, профилактическое обслуживание и общий аутсорсинг.
  • Системы : Исследование и разработка подстанций «под ключ», электроники для подстанций постоянного тока и систем для увеличения пропускной способности и качества сети.Этот быстрорастущий рынок в первую очередь обусловлен растущей потребностью в силовой электронике, эффективности сетей, надежности и новых источниках возобновляемой энергии.
  • Автоматизация : Продукты для обнаружения отказов, разрывов и общих областей защиты. Сюда также могут входить системы для управления подстанциями и энергопотреблением или для удаленного управления энергосистемой.

Динамика доходов и занятости в секторах, связанных с T & D

При внимательном рассмотрении трех ключевых секторов промышленности, связанных с пространством T&D, мы видим, что увеличение стоимости поставок и доходов не обязательно связано с более высоким уровнем занятости.

Рисунок 2 показывает стоимость поставок для энергетики, распределения и производства специальных трансформаторов, которая резко увеличилась на 50 процентов (с 4,9 млрд долларов до 7,4 млрд долларов) в период с 2002 по 2007 год, несмотря на незначительный рост за предыдущий пятилетний период. Однако занятость в отрасли продолжала снижаться, хотя в период с 2002 по 2007 год (-3 процента) медленнее, чем падение на 15 процентов в период с 1997 по 2002 год.

Рисунок 2: U.S. Стоимость поставок и количество сотрудников для электроэнергетики, распределительной отрасли и производства специальных трансформаторов, 1997-2007 гг.

Источник: IBRC, с использованием данных экономической переписи населения США для NAICS 335311

Мы наблюдаем аналогичную тенденцию в масштабной отрасли распределения электроэнергии, которая включает в себя части пространства T&D (см. , рис. 3, ). В то время как выручка увеличилась более чем на 111 миллиардов долларов (57 процентов) в период с 1997 по 2007 год, занятость постепенно снизилась с 413 миллионов сотрудников в 1997 году и 401 миллиона в 2002 году до 381 миллиона в 2007 году, то есть общее снижение на 8 процентов.

Диаграмма 3: Доходы и количество сотрудников в электроэнергетике в США, 1997–2007 гг.

Источник: IBRC, на основе данных экономической переписи населения США для NAICS 221122

Только в отрасли передачи и контроля электроэнергии с высокой волатильностью мы видим более положительную корреляцию между доходом и занятостью (см. , рисунок 4, ). Двенадцатикратный скачок доходов с 1 до 13 миллиардов долларов в период с 1997 по 2002 год произошел в то же время, когда штат сотрудников вырос до 15 000 человек — в пять раз больше, чем в начале пятилетнего периода.Затем, когда к 2007 году выручка упала до 4 миллиардов долларов (на 68 процентов), занятость упала на 67 процентов до 5 000 сотрудников.

Диаграмма 4: Доходы и количество сотрудников в сфере передачи электроэнергии и управления в США, 1997–2007 гг.

Источник: IBRC, на основе данных экономической переписи населения США для НАИКС 221121

Потенциал роста T&D Space

Хотя GE является крупнейшей американской фирмой, участвующей в сфере T&D, она сильно отстает от европейских компаний ABB и Siemens и недавно потерпела неудачу в своем предложении по приобретению AREVA — третьего по величине глобального конкурента. 3 Большая часть роста в этом секторе происходит в развивающихся странах, особенно за счет производства больших трансформаторов за пределами Соединенных Штатов, что усиливает конкуренцию с поставщиками запчастей и оборудования по всему миру. 4 Развивающиеся рынки также становятся все более крупными партнерами со стороны спроса для компаний T&D, причем более двух третей нынешней продукции для производства электроэнергии производится за пределами Северной Америки и Европы, при этом только Китай составляет почти 24 процента. 5

По данным Edison Electric Institute, прогнозируемые расходы на T&D в коммунальных услугах в США в 2011 году превысят 11 миллиардов долларов. 6 Этот уровень расходов установлен правительством США для обслуживания существующих систем, для включения технологий интеллектуальных сетей в текущую инфраструктуру, чтобы позволить как оффшорные, так и наземные ветрогенераторы стать частью существующей системы и способствовать увеличению расходов на солнечные технологии и повышению эффективности существующей системы.

Территория T&D в США имеет большой потенциал роста в связи с растущей потребностью в замене стареющих трансформаторов. В ходе широко цитируемого исследования Уильям Бартли обнаружил, что средний возраст выхода из строя трансформаторов в США составляет 18 лет, а частота отказов экспоненциально увеличивается на 30-летней отметке. Это вызывает тревогу, поскольку большинство современных трансформаторов в США были установлены в 1970-х годах или ранее. 7 Бартли обнаружил, что отказы трансформаторов уже росли: с 1997 по 2001 год было потеряно 94 электроэнергии, что привело к общим затратам более 286 миллионов долларов.Эти факты представляют собой как проблему, так и возможность для индустрии T&D, поскольку аналитики предсказывают, что мы быстро приближаемся к «стене активов», поскольку США потребуется более чем 30-процентный скачок инвестиций в T&D для замены стареющей инфраструктуры в период с 2007 по 2017 год. 8

Поскольку Соединенные Штаты продолжают обсуждать эффективность и всеобъемлющий план более разумной энергетики, мы можем ожидать огромного роста в сфере T&D. Однако более высокие значения отгрузок и доходов не обязательно приводят к увеличению занятости, поэтому могут потребоваться особые усилия для обеспечения того, чтобы прямой или косвенный U.S. Создание рабочих мест происходит по мере увеличения инвестиций в T&D. В частности, могут потребоваться более стабильные инвестиции в многообещающую, но нестабильную отрасль передачи электроэнергии и управления, где доходы, по всей видимости, напрямую связаны с созданием рабочих мест.

Банкноты

  1. Дополнительную информацию о Североамериканской системе отраслевой классификации (NAICS) можно найти по адресу: www.census.gov/cgi-bin/sssd/naics/naicsrch?chart=2007.
  2. AREVA была одной из ведущих мировых компаний в сфере T&D до недавней продажи своего подразделения T&D.Эта информация взята из справочного документа AREVA 2009, поданного во французское управление финансового рынка. Он доступен по адресу www.areva.com/finance/liblocal/docs/2009/Doc%20de%20ref%202009_vdef2_vUK_08042010.pdf.
  3. Джанлука Баратти, «Подразделение Areva идет к французским покупателям», Business Week, декабрь 2009 г.
  4. Министерство энергетики США, «Преимущества использования мобильных трансформаторов и мобильных подстанций для быстрого восстановления электроснабжения: отчет Конгрессу США в соответствии с разделом 1816 Закона об энергетической политике 2005 г.», 2005 г.
  5. Справочный документ AREVA 2009 доступен по адресу www.areva.com/finance/liblocal/docs/2009/Doc%20de%20ref%202009_vdef2_vUK_08042010.pdf.
  6. Марк В. Чупка, Роберт Эрл, Питер Фокс-Пеннер и Райан Хледик, «Преобразование энергетики Америки: инвестиционная задача 2010-2030 гг.», The Brattle Group / Фонд Эдисона, 2008 г., www.eei.org/newsroom/ energynews / Pages / 20081110.aspx.
  7. Уильям Х. Бартли, «Анализ отказов трансформаторов» (доклад, представленный на 36-й ежегодной конференции Международной ассоциации инженерных страховщиков, Стокгольм, 2003 г.), www.dslreports.com/r0/download/20~b4c1ba766bdaf00a1ced03b745ff4fe7/transformer_failures.pdf
  8. Для получения дополнительной информации см. Томас А. Прево и Дэвид Дж. Вудкок «Состояние и оценка риска парка трансформаторов», Учебное пособие Комитета трансформаторов Общества энергетики и энергетики IEEE, 13 марта 2007 г.

Али Ариф Торговец
Стажер-исследователь, Центр бизнес-исследований Индианы, Школа бизнеса Келли

Университета Индианы

Майкл Ф.Томпсон , аналитик экономических исследований, Центр бизнес-исследований Индианы, Школа бизнеса Келли Университета Индианы

Об электрической передаче | Коробка передач PSEG

Что такое трансмиссия?

Передача относится к высоковольтным проводам и сетям, по которым электроэнергия в больших количествах перемещается по штатам и регионам — от электростанций, где она производится, до распределительных сетей, которые доставляют ее в дома и на предприятия. Передача подобна автомагистралям между штатами нашего региона, а система распределения похожа на наши местные дороги.

В начале 20 века большинство электростанций располагалось в непосредственной близости от места потребления электроэнергии — как правило, в городских районах. По мере роста населения и экономики передача на большие расстояния привела к экономии за счет масштабов производства электроэнергии, снижению затрат и повышению надежности. Взаимосвязанные передающие электрические сети создали альтернативные пути передачи электроэнергии и позволили электроэнергетическим компаниям покупать и продавать электроэнергию друг у друга и у других поставщиков электроэнергии.

Кто владеет и управляет электросетью?

Многие организации и субъекты участвуют в владении и эксплуатации частей сети. Из примерно 200 000 кольцевых миль высоковольтных линий электропередач в Северной Америке около двух третей принадлежат и эксплуатируются коммунальными предприятиями, принадлежащими инвесторам. Оставшаяся треть принадлежит и управляется федеральными маркетинговыми агентствами; кооперативы; муниципальные, государственные и провинциальные органы власти и другие субъекты.

Для обеспечения надзора за передачей электроэнергии и обеспечения надежности в 1968 году была создана Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения (NERC).В состав НКРЭ входят электроэнергетические компании и участники рынка из всех сегментов отрасли, работающие в 10 региональных советах по надежности в континентальной части США, Канаде и северной Мексике. В некоторых частях страны также существуют региональные передающие организации (RTO) или независимые системные операторы (ISO), которые координируют планирование, операции и надзор за надежностью. RTO хорошо зарекомендовали себя на северо-востоке — ярким примером является 80-летняя компания PJM Interconnection.

Как это повлияет на меня?

Если вы живете или работаете в Нью-Джерси, электроэнергия, которую вы используете дома или на работе, поступает от местной коммунальной службы, которая является частью PJM Interconnection.Эта система простирается от Нью-Джерси до районов Иллинойса на западе и Северной Каролины на юге. Обслуживает около 51 миллиона потребителей.

В северо-восточной и средней части Атлантического океана соединение PJM Interconnection представляет собой эффективную рабочую модель полностью функционирующего RTO в действии. Из центрального диспетчерского пункта PJM координирует движение и надежность системы электроснабжения в 13 штатах и ​​округе Колумбия.

Какие факторы определяют надежность?

Надежность электрической системы зависит от двух основных факторов: адекватности системы и безопасности.Адекватность — это способность системы удовлетворять потребности всех клиентов в любое время, включая пиковые нагрузки, с учетом необходимости технического обслуживания объекта. Адекватность означает наличие безопасных и доступных поставок топлива и прочной, хорошо функционирующей инфраструктуры, включая генерирующие станции, способные удовлетворить спрос потребителей (с достаточной резервной маржой), а также системы передачи и распределения для перемещения электроэнергии и ее доставки в нужное место. потребителям это нужно. Это влечет за собой долгосрочное видение потребностей системы.

Безопасность включает в себя различные средства защиты, которые обеспечивают бесперебойную работу системы, уменьшая и сводя к минимуму ее уязвимость и позволяя ей реагировать на чрезвычайные ситуации. Это влечет за собой поминутное представление потребностей системы.

Как это работает

Видео: Обзор электросети Посмотреть ВИДЕО от PJM.

Система передачи

Большая часть электроэнергии не хранится, а производится и передается в соответствии с потребностями.Линии электропередачи представляют собой электрические провода высокого напряжения, по которым передается 138 000, 230 000 или 500 000 вольт электроэнергии. Они натянуты на большие расстояния и предназначены для передачи большого количества энергии на обширные территории. Линии электропередачи обычно строятся на металлических опорах, расположенных в пределах полосы отвода на сервитутах PSE & G и на земле, принадлежащей компании.

Линии передачи состоят из:

  • Проводники (силовые кабели и провода системы, сгруппированные по три)
  • Конструкции подвесных электропередач (столбы или опоры, поддерживающие проводники и разделяющие провода)
  • Изоляторы (от которых подвешиваются провода к конструкциям)

Проводники электрически изолированы друг от друга, а также от поддерживающих их передающих конструкций.Первоочередной задачей при проектировании линий передачи является необходимость минимизировать падение напряжения на больших расстояниях. Чем выше напряжение, тем больше требуется изоляция между проводниками и землей.

Воздушные провода состоят из металлов с высокой проводимостью, таких как медь или алюминий, и спроектированы таким образом, чтобы выдерживать погодные, механические и электрические нагрузки. Конструкции линий электропередачи обычно представляют собой решетчатые или полюсные конструкции из металла, но при определенных обстоятельствах можно использовать и дерево.Решетчатые башни построены под металлическим уголком, скрепленным поперечными связями, обычно с четырьмя опорами на широко поставленном основании, которое сужается к широкой горизонтальной поперечине или более узкой более высокой клетке с вертикальными рычагами.

Изоляторы, отделяющие проводники от конструкции, обычно состоят из фарфора, стекла или синтетического материала и прикрепляются к конструкции. Изоляторы используются для поддержания необходимого расстояния между проводниками (проводами) и конструкцией передачи.

Электроэнергия затем преобразуется путем снижения напряжения на подстанции для снабжения линий, которые распределяют мощность между потребителями или конечным пользователем.

Контактная информация трансмиссии

Сеть передачи находится под надзором руководителя передачи управления растительностью.

Руководитель передачи — Управление растениями
Ричард Арнольд
Телефон: 732-425-0297
Электронная почта: [email protected]

Менеджер по передаче — Управление растительностью
Брайан Хартел
Телефон: 732-289-5292
Электронная почта: [email protected]

Полоса отвода

Деревья, расположенные вдоль полосы отвода PSE&G и вблизи линий электропередач, представляют опасность для надежности электросети, жизни наших сотрудников и безопасности населения.

Дерево в непосредственной близости от линии электропередачи может закоротить линию, что приведет к прохождению опасного электрического тока через землю в подземные провода и кабели. Это может вызвать серьезную ситуацию, которая может нанести значительный материальный ущерб и создать множество проблем с безопасностью.

Отказ на линии электропередачи может повлиять на сотни тысяч клиентов. PSE&G активно обслуживает территорию вокруг линий электропередачи.

Совет по коммунальным предприятиям штата Нью-Джерси («BPU») сделал уход за растительностью одним из основных приоритетов после отключения электроэнергии 14 августа 2003 года. Недавние правила ухода за деревьями требуют, чтобы в приграничной зоне использовался комплексный подход к управлению растительностью. Это позволит в большинстве случаев сохранить в этой зоне низкорослые совместимые виды.

Правила также требуют, чтобы разрешалось оставаться только растительности ниже 3 футов высотой, расположенной под проводом передачи (также известным как зона проводов).

Что нужно запомнить:

  • На полосе отвода нельзя располагать здания, бассейны, террасы, навесы, сараи, гаражи, заборы или любые другие сооружения.
  • Под полосой отвода не разрешается размещать осветительные приборы.
  • Септические системы и колодцы не могут быть расположены в пределах полосы отвода.
  • Запрещается вешать или прикреплять какие-либо материалы к Башням с полосой отвода или любым другим сооружениям с полосой отвода.
  • Все дороги или тропы, разрешающие доступ к конструкциям с полосой отвода, должны быть свободными и беспрепятственными.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.