Синхронная сетка большой площади - Wide area synchronous grid

Для физических соединений между сетками см. Соединитель.
Синхронные сети Европы и Северной Африки
Два основных и три второстепенных соединения Северной Америки
Основные WASG в Евразии, Африке и Океании, Северной и Центральной Америке
Что необычно для национальной сети, разные регионы сети передачи электроэнергии Японии работают на совершенно разных частотах.

А синхронная сетка большой площади (также называется "взаимосвязь" в Северная Америка ) это трехфазный электрический Энергосистема имеющий региональный или больший масштаб, работающий синхронно частота сети и электрически связаны вместе в нормальных условиях системы. Также известный как синхронные зоны, самым мощным является синхронная сетка континентальной Европы (ENTSO-E) с 667гигаватт (ГВт) генерации, в то время как самый широкий регион обслуживается IPS / ИБП система обслуживания стран бывшего Советского Союза. Синхронные сети с большой мощностью облегчают торговля электроэнергией на обширных территориях. В ENTSO-E в 2008 году было продано более 350 000 мегаватт-часов в день на Европейская энергетическая биржа (EEX).[1]

Каждое из межкомпонентных соединений в Северной Америке синхронизировано с номинальной частотой 60 Гц, а в Европе - с частотой 50 Гц. Соседние межсоединения с одинаковой частотой и стандартами могут быть синхронизированы и подключены напрямую, чтобы сформировать более крупное межсоединение, или они могут совместно использовать мощность без синхронизации через постоянный ток высокого напряжения линии электропередачи (Связи постоянного тока), твердотельные трансформаторы или же трансформаторы переменной частоты (VFT), которые позволяют контролировать поток энергии, а также функционально изолируют независимые частоты переменного тока каждой стороны.

Преимущества синхронных зон включают объединение генерации, что приводит к снижению затрат на генерацию; объединение нагрузки, приводящее к значительным уравнивающим эффектам; совместное создание резервов, что приводит к снижению стоимости первичной и вторичной резервной мощности; открытие рынка, приводящее к возможности заключения долгосрочных контрактов и краткосрочных обменов электроэнергией; и взаимопомощь в случае беспорядков.[2]

Одним из недостатков синхронной сетки большой площади является то, что проблемы в одной части могут иметь последствия для всей сетки.

Характеристики

Глобальные синхронные сети повышают надежность и позволяют объединять ресурсы. Кроме того, они могут выравнивать нагрузку, что снижает требуемую генерирующую мощность, позволяет использовать более экологически чистую энергию; и позволяют использовать более разнообразные схемы производства электроэнергии и экономить на масштабе.[3]

Глобальные синхронные сети не могут быть сформированы, если две соединяемые сети работают на разных частотах или имеют существенно разные стандарты. Например, в Японии по историческим причинам северная часть страны работает на 50 Гц, а южная часть использует 60 Гц. Это делает невозможным формирование единой синхронной сети, что было проблематично, когда Фукусима-дайити завод растаял.

Кроме того, даже когда сети имеют совместимые стандарты, режимы отказа могут быть проблематичными. Могут быть достигнуты ограничения по фазе и току, что может привести к массовым отключениям. Иногда проблемы решаются путем добавления линий HVDC в сеть, чтобы обеспечить больший контроль во время нештатных событий.

Как было обнаружено в Калифорнийский энергетический кризис, у некоторых участников рынка могут быть сильные стимулы для создания преднамеренной перегрузки и неэффективного управления генерирующими мощностями в соединительной сети с целью завышения цен. Увеличение пропускной способности и расширение рынка за счет объединения с соседними синхронными сетями затрудняют такие манипуляции.

Частота

Вся синхронная сеть работает с одинаковой частотой. Если требуется подключение к соседней сети, работающей на другой частоте, требуется преобразователь частоты. Постоянный ток высокого напряжения, твердотельный трансформатор или же трансформаторы переменной частоты звенья могут соединять две сети, которые работают на разных частотах или не поддерживают синхронизм.

В синхронной сети все генераторы должны работать одновременно. частота, и должны оставаться почти в фазе друг с другом и с сеткой. Для вращающихся генераторов локальный губернатор регулирует крутящий момент, поддерживая постоянную скорость при изменении нагрузки. Контроль скорости падения гарантирует, что несколько параллельных генераторов распределяют изменения нагрузки пропорционально их номинальной мощности. Производство и потребление должны быть сбалансированы по всей сети, потому что энергия потребляется по мере ее производства. Энергия мгновенно сохраняется за счет кинетической энергии вращения генераторов.

Небольшие отклонения от номинальной частоты системы очень важны для регулирования отдельных генераторов и оценки равновесия сети в целом. Когда сеть сильно загружена, частота снижается, и регуляторы регулируют свои генераторы так, чтобы на выходе было больше мощности (контроль скорости падения ). Когда сеть слабо загружена, частота сети превышает номинальную, и это считается показателем. Автоматический контроль генерации системы в сети, что генераторы должны уменьшить свою производительность.

Кроме того, часто существует централизованное управление, которое может изменять параметры систем AGC в течение минуты или дольше для дальнейшей настройки региональных сетевых потоков и рабочей частоты сети.

Хронометраж

Для целей хронометража в течение дня рабочая частота будет изменяться, чтобы уравновесить отклонения и предотвратить значительное увеличение или уменьшение времени работы тактовых импульсов, работающих от сети, за счет обеспечения 4,32 миллиона на 50 Гц и 5,184 миллиона циклов на 50 Гц. Системы 60 Гц каждый день.

В редких случаях это может привести к проблемам. В 2018 г. Косово использовал больше энергии, чем было произведено из-за ряда с Сербия, ведущая к фазе в целом синхронная сетка континентальной Европы отстает от того, что должно было быть. Частота упала до 49,996 Гц. Со временем это вызвало синхронные электрические часы замедлиться на шесть минут до разрешения разногласий.[4]

Соединение постоянного тока

Постоянный ток высокого напряжения линии твердотельные трансформаторы или же трансформаторы переменной частоты может использоваться для соединения двух межсетевых соединений переменного тока, которые не обязательно синхронизированы друг с другом. Это обеспечивает преимущество соединения без необходимости синхронизации еще более широкой области. Например, сравните глобальную карту синхронной сетки Европы (вверху слева) с картой линий HVDC (внизу справа). Твердотельные трансформаторы имеют большие потери, чем обычные трансформаторы, но в линиях постоянного тока отсутствует реактивное сопротивление, а общие линии HVDC имеют более низкие потери, передавая мощность на большие расстояния в синхронной сети или между ними.

Развернутые сети

ИмяОхватываетМощность генерацииГодовое поколениеГод / Ссылки
Континентальная ЕвропаУправляемый ENTSO-E. 24 европейские страны, обслуживающие 450 миллионов859 ГВт2569 ТВтч2017[5]
Восточное соединениеВосточная часть США (за исключением большей части Техаса) и восточная Канада (кроме Квебека, Ньюфаундленда и Лабрадора, Новой Шотландии, Нью-Брансуика и PEI)610 ГВт
Индийская национальная сеткаИндия обслуживает более миллиарда человек370,5 ГВт1236 ТВтч2017[6]
IPS / ИБП12 стран бывшего Советского Союза обслуживают 280 миллионов337 ГВт1285 ТВтч2005[7][8]
Западное соединениезапад США, запад Канады и север Нижней Калифорнии в Мексике265 ГВт883 ТВтч2015[9]
Национальная взаимосвязанная система (SIN)Электроэнергетический сектор Бразилии150,33 ГВт410 ТВтч (2007)2016
Синхронная сеть Северной ЕвропыСтраны Северной Европы (Финляндия, Швеция (кроме Готланд ), Норвегия и Восточная Дания) обслуживает 25 миллионов человек.93 ГВт390 ТВтч
National Grid (Великобритания)Синхронная зона Великобритании, обслуживающая 65 миллионов человек. Бежать National Grid plc83 ГВт (2018)[10]336 ТВтч2017[10]
Национальная сетка ИранаИран и Армения, обслуживающие 84 миллиона человек82 ГВт2019[11]
Техасское соединениеСовет по надежности электроснабжения Техаса обслуживает (ERCOT ) обслуживает 24 миллиона клиентов78 ГВт352 ТВтч (2016)[12]2018[13]
Национальный рынок электроэнергииАвстралия с Штаты и территории Кроме Западная Австралия и Северная территория. (Тасмания является его частью, но не синхронизируется)50 ГВт196 ТВтч2018[14]
Квебекское соединениеКвебек42 ГВт184 ТВтч
Аргентинская система межсетевого взаимодействияАргентина129 ТВтч2019[15]
SIEPACВ Центральноамериканская система электрических соединений обслуживает Коста-Рику, Сальвадор, Гватемалу, Гондурас, Никарагуа и Панаму.
SWMBБлок Юго-Западного Средиземноморья обслуживает Марокко, Алжир и Тунис.
Южноафриканский энергетический пулSAPP обслуживает 12 стран юга Африки.
Ирландская национальная сеткаИрландия. Бежать EirGrid
Государственная сеткаГосударственная сеть Северного Китая, управляемая Государственная сетевая корпорация Китая
Китайская южная энергосистемаКитайская южная сетка. Бежать Китайская южная энергосистема
Юго-западная соединенная системаЗападная Австралия17,3 ТВтч2016[16]
Sistema Interconectado CentralОсновная чилийская сетка12,9 ГВт2011[17]

Неполная таблица некоторых крупных соединений.

Планируется

  • Поставщики электроэнергии Китая планируют завершить к 2020 году свою синхронную сеть сверхвысокого напряжения переменного тока, соединяющую текущие северную, центральную и восточную сети.[18] Когда он будет завершен, его генерирующая мощность превзойдет мощность межсетевого соединения UCTE.

Планируемые несинхронные подключения

В Tres Amigas SuperStation направлена ​​на обеспечение передачи энергии и торговли между Восточное соединение и Западное соединение используя 30 ГВт HVDC соединения.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Монитор рынка EEX Q3 / 2008» (PDF). Лейпциг: Группа по надзору за рынком (HÜSt) Европейская энергетическая биржа. 2008-10-30: 4. Получено 2008-12-06. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ Хаубрих, Ханс-Юрген; Дитер Дензел (23 октября 2008 г.). «Характеристики взаимосвязанной работы» (PDF). Эксплуатация объединенных энергосистем (PDF). Аахен: Институт электрооборудования и электростанций (IAEW) в RWTH Ахенский университет. п. 3. Получено 2008-12-06. (См. Ссылку «Эксплуатация систем питания» для титульного листа и содержания.)
  3. ^ https://www.un.org/esa/sustdev/publications/energy/chapter2.pdf
  4. ^ «Спектр электросетей Сербии и Косово отстает от европейских часов». Рейтер. 7 марта 2018 г.
  5. ^ «Статистический информационный бюллетень ENTSO-E 2017» (PDF). www.entsoe.eu. Получено 2 января 2019.
  6. ^ Электроэнергетический сектор Индии
  7. ^ UCTE -IPSUPS Исследовательская группа (2007-12-07). «Технико-экономическое обоснование: синхронное соединение IPS / UPS с UCTE». Программа TEN-Energy Европейская комиссия: 2. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  8. ^ Сергей Лебедь РАО ЕЭС (2005-04-20). «Обзор IPS / UPS» (PDF). Брюссель: Презентация исследования UCTE-IPSUPS: 4. Получено 2008-12-07. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  9. ^ Состояние межсетевого взаимодействия в 2016 году стр. 10-14 + 18-23. WECC, 2016. Архив
  10. ^ а б https://www.gov.uk/government/statistics/electricity-chapter-5-digest-of-united-kingdom-energy-statistics-dukes
  11. ^ «Электростанция Далаху увеличивает электрическую мощность на 310 МВт». Eghtesad Online. Получено 2019-12-02.
  12. ^ http://www.ercot.com/content/wcm/lists/89476/ERCOT2016D_E.xlsx
  13. ^ «Быстрые факты» (PDF). www.ercot.com. 818.
  14. ^ https://www.aer.gov.au/wholesale-markets/wholesale-statistics/electricity-supply-to-regions-of-the-national-electricity-market
  15. ^ «Информационный год 2019» [Годовой отчет за 2019 год]. portalweb.cammesa.com (на испанском). Compañía Administradora del Mercado Mayorista Eléctrico Sociedad Anónima. 12 июн 2020. Получено 2020-08-10.
  16. ^ https://westernpower.com.au/media/2308/facts-and-statistics-2015-16.pdf
  17. ^ Установленная мощность НИЦ. Central Energía. Дата обращения: 15 мая 2012 г.
  18. ^ Лю Чжэнъя Президент SGCC (2006-11-29). "Выступление на Международной конференции технологий передачи сверхвысокого напряжения в 2006 г.". Пекин: презентация исследования UCTE-IPSUPS. Проверено 6 декабря 2006 г.. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь); Проверить значения даты в: | accessdate = (помощь)
  19. ^ Сергей Кузьмин ЕЭС России (2006-04-05). «Синхронное соединение IPS / UPS с UCTE - Обзор исследования» (PDF). Бухарест, Румыния: Черноморская энергетическая конференция: 2. Получено 2008-12-07. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)

внешняя ссылка