Elektromosság, hogy a fogyasztók keresztül egy komplex hálózat

a Villamos energiát termelt az erőművek, illetve áthalad egy komplex rendszer, néha a rács, villamos alállomások, transformers, valamint a vezetékek, hogy csatlakoztassa a villamosenergia-termelők, mind a fogyasztók számára. A legtöbb helyi hálózat megbízhatósággal és kereskedelmi céllal kapcsolódik egymáshoz, nagyobb, megbízhatóbb hálózatokat alkotva, amelyek fokozzák a villamosenergia-ellátás koordinációját és tervezését.

az Egyesült Államokban, a teljes elektromos hálózat áll a több száz, több ezer mérföld magas feszültségű vezetékek, valamint több millió kilométer kisfeszültségű vezetékek elosztó transzformátorok, hogy csatlakoztassa ezer erőművek, hogy több száz millió villamosenergia-az ügyfelek szerte az országban.

A villamos energia különböző forrásokból és típusú szolgáltatókból származik

a fogyasztók által vásárolt villamos energia eredete változó. Egyes elektromos közművek az általuk értékesített villamos energiát csak a saját erőműveik felhasználásával állítják elő. Más közművek közvetlenül más közművektől, áramkereskedőktől, független áramtermelőktől vagy egy regionális átviteli megbízhatósági szervezet által szervezett nagykereskedelmi piacról vásárolnak villamos energiát.

a villamosenergia-ipar kiskereskedelmi szerkezete régiónként változik. Az Ön energiát értékesítő társaság lehet nonprofit önkormányzati elektromos segédprogram; tagjai tulajdonában lévő Elektromos Szövetkezet; a részvényesek tulajdonában lévő magán, profitorientált elektromos segédprogram (gyakran befektetői tulajdonban lévő segédprogramnak nevezik); vagy egyes államokban villamos energiát vásárolhat egy villamosenergia-forgalmazón keresztül. Néhány szövetségi tulajdonban lévő hatalmi hatóság—többek között a Bonneville Power Administration és a Tennessee Valley Authority-szintén termel, vásárol, értékesít és terjeszt energiát. A helyi elektromos közművek működtetik az elosztórendszert, amely összeköti a fogyasztókat a hálózattal, függetlenül a villamos energia forrásától.

A villamos energia szállításának folyamata

az erőművek olyan villamos energiát termelnek, amelyet átviteli és elosztó távvezetékeken keresztül szállítanak az ügyfeleknek. A nagyfeszültségű távvezetékek, például azok, amelyek a magas fém tornyok között lógnak, nagy távolságra szállítják az áramot az ügyfelek igényeinek kielégítése érdekében. A nagyobb feszültségű villamos energia hatékonyabb és olcsóbb a távolsági villamosenergia-átvitel esetében. Az alacsonyabb feszültségű villamos energia biztonságosabb az otthonokban és a vállalkozásokban való használatra. Transformers a alállomások növekedés (step up), vagy csökkentheti (visszalépés) feszültség állítsa be, hogy a különböző szakaszai az út az erőmű hosszú távú távvezetékek, hogy engedély vonalak, melyek magukban hordozzák a villamosenergia -, hogy a lakások, mind a vállalkozások számára.

az elektromos hálózat fejlődése

a 20. század elején több mint 4000 egyedi elektromos közmű működött egymástól elszigetelten. Ahogy a villamos energia iránti kereslet nőtt, különösen a második világháború után, a közművek elkezdték csatlakoztatni átviteli rendszereiket. Ezek az összeköttetések lehetővé tették a közművek számára, hogy megosszák a nagy, gyakran közös tulajdonban lévő villamosenergia-termelő egységek építésének gazdasági előnyeit, hogy együttes villamosenergia-igényüket a lehető legalacsonyabb költséggel kiszolgálják. Az összekapcsolás azt is csökkentette, hogy az egyes közműveknek mekkora többletkapacitással kell rendelkezniük ahhoz, hogy a csúcsigény idején megbízható szolgáltatást nyújtsanak. Idővel három nagy, összekapcsolt rendszer alakult ki az Egyesült Államokban.

U. S. elektromos rendszer összekapcsolt

A stabilitás, a villamos hálózatot igényel, a villamosenergia-ellátási, hogy folyamatosan megfeleljen a villamosenergia-igény, amely viszont előírja, koordináció számos szervezetek működnek a különböző összetevők, a rács. A helyi villamosenergia-hálózatok összekapcsolódnak, hogy nagyobb hálózatokat hozzanak létre megbízhatósági és kereskedelmi célokra. A legmagasabb szinten az alsó 48 államban az amerikai villamosenergia-rendszer három fő összekapcsolásból áll, amelyek egymástól nagymértékben függetlenül működnek, korlátozott villamosenergia-átadással közöttük.

• a keleti összeköttetés a Sziklás-hegységtől keletre eső területet és a Texasi panhandle egy részét foglalja magába.
• a nyugati összeköttetés magában foglalja a területet a Sziklás-hegységtől nyugatra.
• A texasi elektromos megbízhatósági Tanács (ERCOT) Texas nagy részét lefedi.

Az Egyesült Államok keleti és nyugati összeköttetései szintén kapcsolódnak a kanadai villamosenergia-hálózathoz. A rendszerösszekötők hálózati struktúrája segít fenntartani a hálózat megbízhatóságát azáltal, hogy több útvonalat biztosít az áramellátáshoz, valamint lehetővé teszi a generátorok számára, hogy sok terhelési központ számára villamos energiát szolgáltassanak. Ez a redundancia segít megakadályozni, hogy az átviteli vezeték vagy az erőmű meghibásodása megszakítsa a szolgáltatást a kiskereskedelmi ügyfelek számára.

kiegyenlítő hatóságok kezelik a rácsműveleteket

A három összekapcsolás a rács nagyméretű fizikai szerkezetét írja le. Az elektromos rendszer regionális működését az egyensúlyozó hatóságoknak nevezett szervezetek kezelik, amelyek biztosítják, hogy a villamosenergia-ellátás folyamatosan megfeleljen az energiaigénynek. A kiegyensúlyozó hatóságok többsége olyan elektromos közművek, amelyek az energiarendszer egy bizonyos részének kiegyensúlyozó felelősségét vállalták. Az Egyesült Államok összes regionális átviteli szervezete kiegyensúlyozó hatóságként is működik. Az ERCOT egyedülálló abban, hogy az egyensúlyozó hatóság, az Összekapcsolás és a regionális átviteli szervezet ugyanaz az entitás és fizikai rendszer.

a kiegyenlítő hatóság biztosítja, hogy a villamosenergia-kereslet és a kínálat finoman kiegyensúlyozott legyen az energiarendszer biztonságos és megbízható működésének fenntartása érdekében. Ha a kereslet és a kínálat kiesik az egyensúlyból, helyi vagy akár széles körben elterjedt áramkimaradások következhetnek be. A kiegyenlítő hatóságok fenntartják az elektromos rendszer megfelelő működési feltételeit annak biztosításával, hogy elegendő villamosenergia-kínálat álljon rendelkezésre a várt kereslet kielégítésére, amely magában foglalja a villamos energia más kiegyenlítő hatóságokkal történő átvitelének kezelését.

az elektromos megbízhatósági szervezetek szabványokat határoznak meg a hálózati műveletekre

az elektromos közművek felelősek rendszereik biztonságának fenntartásáért, valamint az ügyfelek jövőbeli energiaigényének tervezéséért. A villamosenergia-ipar kezdetben önkéntes szabványokat dolgozott ki a kapcsolt összekapcsolási műveletek koordinációjának biztosítása érdekében. Ma már kötelező megbízhatósági szabványok vannak érvényben a tervezés és az üzemeltetés, valamint a kritikus elektromos infrastruktúrával kapcsolatos biztonsági aggályok kezelésére vonatkozóan. Az észak-amerikai Electric Reliability Corporation a szövetségi Energiaügyi szabályozási bizottság (FERC) által jóváhagyott kötelező hálózati megbízhatósági szabványokat dolgozott ki és hajt végre. Kanadában a kanadai szabályozók töltik be ezt a szerepet.

a smart electricity meter

Forrás: Stock photography (szerzői jogvédelem alatt álló)

a smart grid digitális technológiát és fejlett műszerezést tartalmaz a hagyományos elektromos rendszerbe, amely lehetővé teszi a közművek és az ügyfelek számára, hogy információkat kapjanak a hálózatról és kommunikáljanak a hálózattal. Az okosabb hálózat megbízhatóbbá és hatékonyabbá teszi az elektromos rendszert azáltal, hogy segít a közműveknek csökkenteni a villamosenergia-veszteségeket, valamint gyorsabban felderíteni és megoldani a problémákat. Az intelligens hálózat segíthet a fogyasztóknak intelligens módon kezelni az energiafelhasználást, különösen olyan esetekben, amikor a kereslet jelentősen eléri a magas szintet, vagy amikor a rendszer megbízhatóságának támogatásához csökkentett energiaigény szükséges.

Az intelligens készülékek otthonokban, irodákban és gyárakban tájékoztathatják a fogyasztókat és energiagazdálkodási rendszereiket azokról az időkről, amikor egy készülék viszonylag magasabb árú villamos energiát használ. Ezek a figyelmeztetések segítségével a fogyasztók, vagy az intelligens rendszerek, optimális beállításokat, hogy ha a támogatott a kereslet csökkentésére ösztönző, illetve az idő-a használja a villamosenergia-árak, csökkentheti az energia számlákat. Az átviteli és elosztóvezetékeken, valamint az alállomásokon található intelligens eszközök lehetővé teszik a segédprogram számára, hogy hatékonyabban kezelje a feszültségszinteket, és könnyebben megtudja, hol van áramkimaradás vagy más probléma a rendszeren. Az intelligens hálózatok néha távolról kijavíthatják az elektromos elosztórendszer problémáit azáltal, hogy digitálisan utasításokat küldenek a rendszer feltételeit beállító berendezésekre.

Kihívások az elektromos hálózat

Építése villamos energia infrastruktúra az Egyesült Államokban kezdődött, az 1900-as évek elején, valamint a befektetési vezette új átviteli technológiák, központi állomás erőmű, pedig a növekvő villamosenergia-igény, különösen a második világháború után. A régebbi, meglévő átviteli és elosztóvezetékek egy része elérte hasznos élettartamuk végét, ezért ki kell cserélni vagy frissíteni kell őket. Új vezetékek is szükséges fenntartani az elektromos rendszer általános megbízhatóság, valamint a linkeket új megújuló energiatermelés források, mint a szél-vagy napenergia, amelyek gyakran található messze onnan, ahol a villamosenergia-kereslet koncentrálódik.

számos kihívás áll rendelkezésre a hálózat infrastruktúrájának javítására:

• Elhelyezés új távvezetékek (megkapja a jóváhagyást az új útvonalak megszerzése jogot, hogy a szükséges terület)
• annak Meghatározása, méltányos megközelítés helyreállítása az építési költségek egy új távvezeték-ben épült, egy állam, amikor a vonal előnyöket biztosít a fogyasztók számára a más államok
• Foglalkozik a bizonytalanság a szövetségi szabályzat, aki felelős a kifizető az új távvezetékek, ami befolyásolja, hogy a magánszektor a képesség, hogy pénzt építeni távvezetékek
• a hálózat Bővítése a távolsági távvezetékek, hogy a megújuló olyan energiatermelő helyek, ahol kiváló minőségű szél-és naperőforrások találhatók, amelyek gyakran messze vannak attól, ahol a villamosenergia-kereslet koncentrálódik
• védi a hálózatot a fizikai és számítógépes támadásoktól

utoljára áttekintve: 2020. október 22.