el levereras till konsumenter via ett komplext nätverk

el genereras vid kraftverk och rör sig genom ett komplext system, ibland kallat nätet, av elstationer, transformatorer och kraftledningar som förbinder elproducenter och konsumenter. De flesta lokala nät är sammankopplade för tillförlitlighet och kommersiella ändamål och bildar större och mer pålitliga nät som förbättrar samordningen och planeringen av elförsörjningen.i USA består hela elnätet av hundratusentals miles av högspänningsledningar och miljoner miles av lågspänningsledningar med distributionstransformatorer som ansluter tusentals kraftverk till hundratals miljoner elkunder över hela landet.

el kommer från olika källor och typer av leverantörer

ursprunget för den el som konsumenterna köper varierar. Vissa elverktyg genererar all el de säljer med bara de kraftverk de äger. Andra verktyg köper el direkt från andra verktyg, kraftmarknadsförare och oberoende kraftproducenter eller från en grossistmarknad organiserad av en regional organisation för överföringssäkerhet.

elindustrins detaljhandelsstruktur varierar från region till region. Företaget som säljer dig kraft kan vara ett icke-vinstdrivande kommunalt elverktyg; ett elektriskt kooperativ som ägs av medlemmarna; ett privat, vinstdrivande elverktyg som ägs av aktieägare (ofta kallat ett investerarägt verktyg); eller i vissa stater kan du köpa el via en kraftmarknadsförare. Några federalt ägda maktmyndigheter-inklusive Bonneville Power Administration och Tennessee Valley Authority, bland andra—genererar, köper, säljer och distribuerar makt. Lokala elverktyg Driver distributionssystemet som förbinder konsumenterna med nätet oavsett elkällan.

processen att leverera el

kraftverk genererar el som levereras till kunder via kraftledningar för överföring och distribution. Högspänningsledningar, som de som hänger mellan höga metalltorn, transporterar El över långa avstånd för att möta kundernas behov. Högre spänning El är effektivare och billigare för långväga elöverföring. Lägre spänning El är säkrare för användning i hem och företag. Transformatorer på transformatorstationer ökar (steg upp) eller minskar (steg ner) spänningarna för att anpassa sig till de olika stadierna av resan från kraftverket på långväga överföringsledningar till distributionslinjer som transporterar el till hem och företag.

utveckling av elnätet

i början av 20-talet fungerade mer än 4000 enskilda elverktyg isolerat från varandra. När efterfrågan på El växte, särskilt efter andra världskriget, började verktyg ansluta sina överföringssystem. Dessa anslutningar gjorde det möjligt för verktyg att dela de ekonomiska fördelarna med att bygga stora och ofta gemensamt ägda elproduktionsenheter för att betjäna deras kombinerade elbehov till lägsta möjliga kostnad. Sammanlänkningen minskade också mängden extra genereringskapacitet som varje verktyg var tvungen att hålla för att säkerställa tillförlitlig service under tider med hög efterfrågan. Med tiden utvecklades tre stora, sammankopplade system i USA.

USA. elsystem är nu sammankopplade

elnätets stabilitet kräver att elförsörjningen ständigt uppfyller elbehovet, vilket i sin tur kräver samordning av många enheter som driver olika komponenter i nätet. Lokala elnät är sammankopplade för att bilda större nät för tillförlitlighet och kommersiella ändamål. På högsta nivå består det amerikanska kraftsystemet i de nedre 48 staterna av tre huvudförbindelser, som i stor utsträckning fungerar oberoende av varandra med begränsade överföringar av el mellan dem.

• den östra sammankopplingen omfattar området öster om Klippiga bergen och en del av Texas panhandle.
• den västra sammankopplingen omfattar området från Klippiga Bergen till väster.
• Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) täcker större delen av Texas.

de östra och västra sammankopplingarna i USA är också kopplade till det kanadensiska elnätet. Nätverksstrukturen för sammankopplingarna bidrar till att upprätthålla nätets tillförlitlighet genom att tillhandahålla flera vägar för strömflöde och låta generatorer leverera el till många lastcentraler. Denna redundans hjälper till att förhindra att överföringsledningar eller kraftverk misslyckas från att orsaka avbrott i service till privatkunder.

Balansmyndigheter hanterar rutnätsoperationer

de tre sammankopplingarna beskriver den storskaliga fysiska strukturen i rutnätet. Den regionala driften av elsystemet hanteras av enheter som kallas balanseringsmyndigheter, vilket säkerställer att elförsörjningen ständigt matchar energibehovet. De flesta av balansmyndigheterna är elverktyg som har tagit på sig balanseringsansvaret för en viss del av kraftsystemet. Alla regionala överföringsorganisationer i USA fungerar också som balansmyndigheter. ERCOT är unikt genom att balanseringsmyndigheten, sammankopplingen och den regionala överföringsorganisationen alla är samma enhet och fysiska system.

en balanseringsmyndighet säkerställer att efterfrågan och utbudet av el är finbalanserat för att upprätthålla en säker och pålitlig drift av elsystemet. Om efterfrågan och utbudet faller ur balans kan lokala eller till och med utbredda strömavbrott resultera. Balansmyndigheterna upprätthåller lämpliga driftsförhållanden för elsystemet genom att se till att det finns tillräckligt med elförsörjning för att tillgodose förväntad efterfrågan, vilket inkluderar hantering av överföringar av el med andra balansmyndigheter.

elektriska tillförlitlighetsorganisationer sätter standarder för nätdrift

elektriska verktyg ansvarar för att upprätthålla säkerheten i sina system och planera för sina kunders framtida kraftbehov. Inledningsvis utvecklade elkraftindustrin frivilliga standarder för att säkerställa samordning av länkade sammankopplingsoperationer. Idag finns obligatoriska tillförlitlighetsstandarder för planering och drift av kraftsystem och för att ta itu med säkerhetsproblem vid kritisk elektrisk infrastruktur på plats. Den nordamerikanska Electric Reliability Corporation utvecklat och verkställer obligatoriska Grid reliability standarder som godkänts av Federal Energy Regulatory Commission (FERC). I Kanada fyller kanadensiska tillsynsmyndigheter denna roll.

en smart elmätare

källa: Arkivfoto (upphovsrättsskyddat)

utmaningar som elnätet står inför

byggandet av elinfrastruktur i USA började i början av 1900-talet och investeringarna drevs av ny överföringsteknik, centralstationsgenereringsanläggningar och växande efterfrågan på El, särskilt efter andra världskriget. Nu har några av de äldre, befintliga överförings-och distributionsledningarna nått slutet av sin livslängd och måste bytas ut eller uppgraderas. Nya kraftledningar behövs också för att upprätthålla elsystemets övergripande tillförlitlighet och för att ge kopplingar till nya förnybara energiproduktionsresurser, såsom vind-och solkraft, som ofta ligger långt ifrån där elbehovet är koncentrerat.

det finns flera utmaningar för att förbättra nätets Infrastruktur:

• placera nya överföringsledningar (få godkännande av nya rutter och få rättigheter till nödvändig Mark)
• bestämma ett rättvist tillvägagångssätt för att återhämta byggkostnaderna för en ny överföringsledning byggd i ett tillstånd när linjen ger fördelar för konsumenter i andra stater
• ta itu med osäkerheten i federala bestämmelser om vem som är ansvarig för att betala för nya överföringsledningar, vilket påverkar den privata sektorns förmåga att samla in pengar för att bygga överföringsledningar
• utöka nätverket av långväga överföringsledningar till förnybara energiproduktionsplatser där högkvalitativa vind – och solresurser finns, som ofta är långt ifrån där elbehovet är koncentrerat
• skydda nätet från fysiska och cyberattacker

senast granskad: 22 oktober 2020