Энергосеть это: Page Not Found | ShareAmerica

Электроэнергия сегодня стоит дорого, а отрасль монополизирована.

Энергию производят на крупных станциях — атомных, гидро-, угольных и других — а затем распределяют по высоковольтным сетям. В регионах сбытом занимаются специальные компании, их называют гарантирующими поставщиками. Такие компании работают напрямую с потребителями — предприятиями и конкретными людьми.

Энергосети продают электричество на оптовом рынке, а еще смотрят, чтобы объем генерации покрывал потребности потребителей. Например, электросталеплавильное производство на металлургическом заводе может потреблять энергии, как небольшой город. Сети должны выдать нужную мощность, потому что ее падение критично для крупных производств: некоторое оборудование после остановки будет уже невозможно запустить.

Это график генерации и потребления электричества в энергосистеме Центрального и Северо-Западного федеральных округов

Когда генерации не хватает, сети могут «подкинуть» мощность из другой энергосистемы, если там есть резерв. Например, взять электричество для Москвы у Сибири.

Вот как об этом пишут в отчете объединенного диспетчерского управления энергосистемы «Центр» за лето 2020 года:

В классической системе сети работают с графиками потребления, которые им предоставляют предприятия и другие потребители. Энергетикам нужно выровнять графики с учетом генерации — так, чтобы электричества хватило всем. Увеличение или уменьшение мощности делают по заявкам. Это касается даже небольших потребителей в розничном секторе. Например, чтобы получить на частный жилой дом мощность выше стандартных 15 киловатт, собственнику нужно пройти запутанную процедуру: написать заявку, обосновать потребность, дождаться согласований. А предприятие за превышение установленной мощности могут наказать: ввести режим ограниченного потребления, то есть технически сократить количество входящей энергии.

Авторы доклада «Цифровой переход в электроэнергетике России»утверждают, что существующие энергосистемы достигли предела эффективности. По мнению коллектива ученых, наступает новый этап — переход от аналоговых к цифровым способам управления в энергосетях.

Это так называемый интернет энергии — система названа так, поскольку работает по принципам интернета: общедоступность, распределенность, надежность.

Интернет энергии предполагает несколько компонентов.

Интернет вещей. Это лишь часть интернета энергии: устройства смогут самостоятельно «договариваться», сколько электричества потреблять и в какое время. Это и есть выравнивание графиков, которое сейчас часто делают вручную.

Интеллектуальная система распределения энергии. Когда устройства научатся понимать друг друга и прогнозировать нагрузку, ее нужно будет автоматически распределять. Это задача энергороутеров. Как и обычный интернет-роутер, энергороутер обеспечивает допуск в сеть и «делит канал».

Если в одном дачном поселке одновременно включили три сварочных аппарата и есть риск просадки напряжения, роутер позаимствует мощность у соседнего поселка, где сейчас не ведут сварочных работ.

На уровне большой энергосистемы роутер может синхронизировать нагрузки между предприятиями.

Маршрутизаторы, или роутеры энергии, стоят в местах взаимодействия энергосистем и обеспечивают распределение электричества

Накопители энергии.  Вместе с энергороутерами могут работать накопители электроэнергии. Они помогают сбалансировать потребление. Если в соседней энергосистеме нет нужной мощности, роутер возьмет ее из накопителя. В случае аварийного отключения электроэнергии накопитель работает как обычный источник бесперебойного питания. Накопители и роутеры совмещают графики нагрузки потребителей и выравнивают баланс, то есть полностью выполняют функции традиционных энергосистем, но в реальном времени и без участия человека.

Цифровые двойники энергосистем и потребителей. Они нужны, чтобы планировать будущие нагрузки. Это особенно важно для предприятий: цифровой двойник цеха позволит смоделировать работу оборудования и понять, сколько энергии нужно для производства каждого изделия.

Системы малой генерации. Это альтернативные источники энергии: ветряки, солнечные панели, а также газопоршневые станции. Газопоршневые генераторы уже конкурируют по стоимости выработки электричества с большими станциями. Например, в Тамбове газопоршневая установка генерирует электричество для большого тепличного хозяйства.

Систему с собственными источниками генерации энергии называют микрогридом. Это как бы уменьшенная версия централизованной системы электроснабжения. При этом внутри микрогрида автоматически распределяются потоки собственной и централизованной генерации, есть возможность продажи излишков энергии, а в случае аварии оборудование само переключается на «живую» сеть

Центр компетенций НТИ по направлению «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем» разработал киберфизический полигон, который позволяет сопрягать реальное электрооборудование и цифровую модель энергосистемы. Например, можно подключить к полигону ветрогенератор и проверить, как он будет работать в разных частях страны.

Дмитрий Серов, заместитель директора Центра компетенций НТИ на базе МЭИ, рассказывает, что самым большим объектом, который моделировали математически, была сеть с 3600 узлов. Это проект по настройке регуляторов возбуждения для гидроэлектростанций:

«Можем смоделировать энергосистему поменьше, например коттеджный поселок. Там свои источники энергии: дизельная станция, солнечная генерация и другие. На полигоне можно протестировать систему управления этими источниками: смоделировать нехватку или избыток генерации, понять, как поведет себя оборудование».

Одна из основных задач полигона — тестировать энергороутеры и другое интеллектуальное оборудование

Киберфизический полигон используют, когда нужно проверить изолированные энергосистемы, например смоделировать обеспечение электричеством городка в Арктике. Сейчас такие населенные пункты получают энергию от бензогенераторов и солнечных панелей. Накопители энергии там применяют редко, а существующие системы дорогие и ненадежные.

«Мы можем математически смоделировать все что угодно. Не обязательно физически подключать солнечную панель, достаточно иметь инвертор с системой управления. Мы можем смоделировать солнце и задать периоды, когда есть генерация, а когда нет», — продолжает Дмитрий Серов.

Заводам интересно тестировать на полигоне готовое оборудование. Например, сделали тестовый образец солнечной панели, и надо понять, как он будет работать в конкретных условиях. Но самым важным проектом на полигоне будет создание микрогридов. В следующем году запланирована научно-исследовательская работа по этой теме.

При создании полигона ученые Центра компетенций на базе МЭИ впервые в России совместили математическую и электродинамическую модели: грубо говоря, подключили компьютер к электрическому щитку. Благодаря созданию «цифрового двойника» энергосистемы получили возможность подсоединять к полигону реальные электрические машины, которые можно включить, и они будут работать как бы в реальных условиях.

Полигон оказался востребован и в «старой» энергетике. Оказалось, что там с советских времен никто не занимается полноценным «живым» тестированием нового оборудования: так, для систем релейной защиты и автоматики отведен год на тестовую работу, но за это время может не произойти ни одного короткого замыкания.

«Акт будет положительный, период тестирования пройден, но по факту устройство не работало ни разу, потому что не было условий, — приводит пример Дмитрий Серов. — Когда-то были пилотные зоны, специально устраивали короткие замыкания, но сейчас никто не хочет рисковать оборудованием, чтобы проверить какую-то гипотезу. Для этого и предназначены моделирующие комплексы».

В МЭИ обращались разработчики, которые сделали для Северо-Западной энергосистемы новую систему управления силовыми трансформаторами. Это часть традиционной энергетики. Систему не протестировали на полигоне из-за ограниченности сроков, но это выглядело бы так: трансформатор включают в физическую часть полигона, а внешнюю сеть моделируют математически. Затем задают различные энергетические режимы: понижают и повышают напряжение, меняют частоту тока, моделируют аварии.

Киберфизический полигон в МЭИ — пока единственный в России. Этот проект призван открыть новый рынок. Создатели полигона говорят, что не будут патентовать разработку, чтобы не ограничивать развитие науки в этом направлении: технологией и знаниями смогут воспользоваться другие участники рынка энергетики.

Полигон создали в рамках проекта по разработке архитектуры интернета энергии, и он является частью плана мероприятий «Энерджинет» Национальной технологической инициативы.

Объяснитель: что такое сетка?

Мы слышим об этом по телевидению и по радио. Политики постоянно говорят об этом. И подавляющее большинство австралийцев полагаются на сеть для доставки электроэнергии, которая питает наши дома, офисы и предприятия.

Но что это за «решетка», о которой мы постоянно слышим? Как это выглядит сейчас и как может выглядеть в будущем?

Что такое сетка?

В широком смысле под «сетью» понимается наша электроэнергетическая инфраструктура. Это включает в себя генераторы, которые производят энергию, а также различные столбы, провода и трансформаторы, через которые проходит электричество, добираясь до конечного пользователя.

«Сеть, вероятно, является самой сложной машиной в мире», — говорит Энтони Вассалло, бывший профессор устойчивого развития энергетики, ранее работавший в Сиднейском университете. «У него так много взаимосвязанных частей».

(Технически некоторые эксперты по электротехнике используют термин «сеть» для обозначения только системы передачи и распределения электроэнергии, в основном столбов и проводов, но здесь мы будем использовать более широкое определение.)

Это начинается с производства электроэнергии. Исторически это происходило на крупных угольных или газовых электростанциях. В настоящее время сочетание электроэнергии гораздо более разнообразно, включая солнечные батареи на крышах и более крупные ветряные и солнечные «фермы».

«За последние пять лет или около того некоторые из этих солнечных и ветряных систем стали такими же большими, как некоторые из небольших угольных электростанций в прошлом», — говорит Вассалло.

После того, как электричество произведено, оно подается в провода, по которым высоковольтное электричество поступает на подстанции оптовых поставок. На подстанции трансформаторы снижают напряжение, и электроэнергия передается на распределительные подстанции, где напряжение снова понижается. Оттуда электричество проходит по проводам к трансформаторам меньшего размера, которые снова снижают напряжение, прежде чем электричество достигнет домов и предприятий. Крупные пользователи, такие как промышленные металлургические заводы или крупные предприятия, подключаются к сети с более высоким напряжением, чем домашние хозяйства.

«Энергия течет по системе, как вода по множеству труб и дамб», — объясняет Вассалло.

Электроснабжение большинства штатов Австралии объединено в одну массивную сеть, соединяющую Квинсленд, Новый Южный Уэльс, Викторию, Южную Австралию и Тасманию, образуя Национальный рынок электроэнергии или NEM. NEM включает в себя около 40 000 км линий электропередачи и кабелей и обслуживает более 10 миллионов клиентов. Западная Австралия и Северная территория имеют свою собственную инфраструктуру электроснабжения.

Многие эксперты предположили, что «сетка» на самом деле может быть не самым показательным термином. Ариэль Либман, директор Энергетического института Монаша, подчеркивает потенциальную путаницу из-за вышеупомянутых различий между техническими терминами и более широким использованием отрасли или средств массовой информации. «На самом деле я бы предпочел использовать термин «электросистема», а не «сеть», — говорит он.

Лайам Вагнер, адъюнкт-профессор энергетики и экономики окружающей среды Университета Аделаиды, отмечает, что сетка не совсем соответствует образу аккуратных переплетенных квадратов, который предполагает ее название. «Вы бы не сказали, что он квадратный или прямоугольный или что-то в этом роде — он по всему магазину, как паутина», — шутит он.

Системы торговли электроэнергией и управления NEM очень сложны, но для наших целей есть два типа ключевых игроков, о которых вам может быть интересно узнать: дистрибьюторы и розничные торговцы.

Распределители электроэнергии — например, SA Power Networks в Южной Австралии — владеют распределительной сетью и обслуживают ее. Сюда входят столбы, провода и счетчики электроэнергии. Вы не можете выбрать своего дистрибьютора электроэнергии — он назначается в зависимости от того, где вы живете.

Но вы можете выбрать продавца электроэнергии — компанию, которая продает вам электроэнергию. Розничные торговцы покупают электроэнергию, произведенную генераторами, по оптовой цене на NEM, а затем продают эту электроэнергию индивидуальным клиентам.

По сути, дистрибьюторы владеют и управляют инфраструктурой сети, а розничные торговцы покупают и продают электроэнергию. Организация под названием «Оператор энергетического рынка Австралии», или AEMO, отвечает за управление оптовыми рынками электроэнергии (и газа) и обеспечение надежного энергоснабжения.

Ваше 100% возобновляемое электричество: откуда они узнают?

Как и многие люди, вы, возможно, выбрали тарифный план со 100% возобновляемой энергией у своего продавца электроэнергии. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как они гарантируют, что электричество, поступающее в ваш дом, является возобновляемым?

К сожалению, это работает не совсем так.

Подписываясь на 100% возобновляемую электроэнергию, вы на самом деле платите за эквивалентное количество электроэнергии, потребляемой вашим домохозяйством для производства возобновляемых источников. Электроэнергия, поступающая к вам через вашего дистрибьютора, поступает из всех видов источников, как возобновляемых, так и невозобновляемых, которые поступают в сеть и смешиваются друг с другом.

В конце концов, электроэнергия, питающая ваш свет или электрический чайник, вполне может поступать от ветра или солнца, но в равной степени она могла поступать и от угольной или газовой электростанции.

Что такое стабильность сети и почему это важно?

«Стабильность сети», по сути, означает, что электроэнергия подается через эту сеть при определенном напряжении и частоте.

Это тонкий баланс между спросом и предложением, потому что сеть очень сложная и может работать только в довольно узком диапазоне напряжений и частот.

Оборудование, использующее электричество, предназначено для работы при определенной частоте и напряжении и может быть повреждено, если эти значения не находятся в определенном диапазоне. В более широком масштабе проблемы либо с изменениями напряжения, либо с нестабильностью частоты могут запускать механизмы безопасности, которые отключают части сети, что приводит к отключениям электроэнергии.

Сначала разберемся с напряжением. Увеличение спроса на электроэнергию приводит к падению напряжения; снижение спроса вызывает его резкий скачок.

Возможно, вы видели в новостях в последние месяцы о сокращении солнечной энергии на крышах — это связано с трудностями увеличения поставок. Если солнечная система на крыше производит больше электроэнергии, чем здание, в котором она находится, потребляет в данный момент времени, избыток подается в сеть, повышая напряжение в местных распределительных сетях.

Как насчет частоты? Это относится к числу колебаний в секунду переменного тока (AC) – доминирующей формы, в которой передается электричество.

В Австралии электричество подается конечным пользователям, таким как вы и я, в виде переменного тока с частотой 50 циклов в секунду или 50 герц.

«Если частота начинает отклоняться от 50 герц, она не должна уходить слишком далеко — например, 49,8 — и все больше не работает должным образом», — говорит Вассалло.

Крупномасштабные нестабильности частоты могут быть вызваны отказом или отключением генераторов.

«Если у вас есть, скажем, четыре генератора, которые находятся под одной линией электропередач, и если один из них посередине выходит из строя, они теряют синхронизацию», — объясняет Вагнер.

«Энергия, поступающая по линии, представляет собой синусоидальную волну, которая движется вверх и вниз, вверх и вниз. Когда эти волны сталкиваются неправильным образом, это и приводит к нестабильности частоты».

Он сравнивает этот сценарий с рябью от двух разных камней, брошенных в пруд, которые сталкиваются и мешают друг другу.

Марк Дизендорф, почетный доцент Университета Нового Южного Уэльса, специализирующийся на устойчивой энергетике, объясняет, что, когда большая часть электроэнергии производилась на крупных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, медленно вращающиеся турбины, подключенные к генераторам, использовались для стабилизации электроэнергии на желаемую частоту.

В условиях все более разнообразного сочетания источников электроэнергии, подаваемых в сеть, поддержание стабильности требует новых подходов.

Получайте новости о научных новостях прямо на свой почтовый ящик.

Что ждет сеть в будущем?

Понятно, что то, как сеть функционировала в прошлом, не совсем так, как она будет работать в будущем.

По словам Пола Робертса, главы отдела корпоративных отношений SA Power Networks, Австралия движется к революции электрификации. «Многое из того, что мы делаем, становится цифровым и требует электроснабжения», — говорит он.

В качестве простого примера, сейчас мы совершаем покупки в Интернете там, где когда-то могли ходить в обычный универмаг.

«Мы начинаем переходить на использование больших источников данных и искусственного интеллекта, — продолжает Робертс, — не говоря уже о почти неизбежном переходе страны на электромобили. «То, как мы идем как общество, сделает нас более зависимыми от электричества».

Есть также вышеупомянутые проблемы со стабильностью сети и возрастающая сложность системы электроснабжения, с которой необходимо бороться.

«Вместо двух или трех крупных электростанций в Южной Австралии у нас теперь есть сотни и сотни — на самом деле, сотни тысяч — источников энергии, которыми необходимо управлять», — говорит Робертс, намекая на рост числа солнечных батарей на крышах. системы и фермы возобновляемой электроэнергии. В масштабах всей страны это означает миллионы источников. «Это переход от струнного квартета к дирижированию оркестром».

Итак, что было сделано и может быть сделано для облегчения перехода к сети? Способность хранить избыточную электроэнергию, а затем высвобождать ее, когда это необходимо, является ключом к стабилизации спроса и предложения.

Батарейки — это очевидный ответ, и они бывают разных видов. По словам Дизендорфа, в то время как литиевые батареи с высокой плотностью энергии получили большое внимание в связи с их применением в электромобилях, ванадиевые окислительно-восстановительные или бромисто-цинковые батареи могут оказаться лучшими и менее дорогими вариантами для стационарных электрических систем, где батарея не нужна. быть таким компактным.

«Аккумуляторы доказали свою ценность за последние пять лет или около того, и я не думаю, что сейчас есть большие сомнения в том, что они становятся неотъемлемой частью энергосистемы», — говорит Вассалло.

Однако батареи не так экономичны для длительного хранения энергии. Для этого мы можем обратиться к гидроаккумулирующим системам. Они состоят из двух резервуаров с водой на разной высоте, соединенных с электростанцией. Когда требуется энергия, вода из верхнего резервуара высвобождается и стекает вниз по склону в нижний резервуар, приводя в движение турбину, которая по пути вырабатывает электричество. Когда запас энергии высок, воду можно перекачивать обратно вверх, чтобы она была готова повторить цикл.

Другие технологии могут помочь сгладить и стабилизировать частоту. Например, в Южной Австралии недавно были установлены четыре синхронных конденсатора или синхронизатора, которые содержат свободно вращающийся двигатель, подключенный к сети. Синхроны функционируют аналогично тяжелым турбинам на обычной электростанции, работающей на ископаемом топливе, обеспечивая возможность поддерживать стабильную частоту.

По словам Дизендорфа, следующее поколение инверторов для солнечных систем на крышах и ферм, использующих возобновляемые источники энергии, также сможет поддерживать стабильную частоту на благо всей сети.

«С помощью современной силовой электроники вы можете создать любое напряжение и частоту, какие захотите», — объясняет он. «Вам вообще не нужны вращающиеся машины».

Еще одной ключевой задачей является создание более интеллектуальных и сложных систем для управления сложной децентрализованной сетью. Робертс указывает на виртуальные электростанции, в которых несколько домохозяйств или потребителей электроэнергии объединяют свои солнечные и аккумуляторные ресурсы.

Вассалло соглашается: «Мы не видели достаточного количества этих локальных или небольших распределенных систем, которые фактически повышают стабильность и отказоустойчивость крупных сетей.

«В самом худшем случае они могут отключиться и работать самостоятельно, если у них достаточно генерации, памяти и контроля. Я думаю, что в ближайшие десятилетия мы действительно будем полагаться на это разнообразие поставок и нагрузки, которых у нас нет в данный момент».

Эти распределенные системы могут выглядеть как виртуальные электростанции, районные батареи или даже использовать ваш электромобиль в качестве мобильной батареи для локальной стабилизации сети.

Наконец, еще одним важным соображением является изменение места прокладки линий электропередач с учетом того факта, что наша энергия будет поступать из разных источников.

«По большей части возобновляемые источники энергии не будут производиться в тех же местах, что и угольная генерация», — говорит Вагнер.

«Что нам нужно, так это значительное строительство линий электропередачи, чтобы иметь возможность устанавливать больше возобновляемых источников энергии по всей стране».

Дизендорф соглашается, добавляя, что из-за нехватки времени модернизация или строительство новых линий передачи является вопросом срочности.

«Вы можете спланировать и построить большую ветряную или солнечную электростанцию, скажем, за три года», — говорит он. «Но новая крупная линия электропередачи, такая как соединение Южной Австралии с Новым Южным Уэльсом, занимает семь или восемь лет».

В целом эксперты подчеркивают, что сеть не нужно перестраивать с нуля, чтобы приспособиться к меняющемуся энергетическому ландшафту.

«Больше ветра, больше солнца, больше аккумуляторов, больше передачи», — так кратко резюмирует Вагнер.

У нас уже есть почти все необходимые технологии. Впереди стоит задача внедрить эту технологию, а также изменить то, как мы думаем об энергетической системе и управляем ею.

«Нам нужны гораздо более интеллектуальные системы и рынок, который посылает людям правильные сигналы, — говорит Вассалло.

Многие эксперты указывают на то, что двухпартийная поддержка, предлагаемая сменяющими друг друга лейбористскими и либеральными правительствами штатов в Южной Австралии, способствовала переходу штата к мировому лидерству в области возобновляемой электроэнергии.

«Основные барьеры на пути к 100% использованию возобновляемых источников энергии прямо сейчас носят больше политический характер, чем что-либо еще», — говорит Дизендорф. «Они не технологические и не экономические».

Заинтересованы в научном объяснении? Слушайте наш новый подкаст.

Что такое сетка? Объяснение современного чуда инженерной мысли

ВЕРНУТЬСЯ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ВОПРОСАМ

Наша электрическая сеть по всему континенту обеспечивает свет, тепло и множество удобств для жизни

Его называют «самой большой машиной в мире».

Это инженерные футы геркулесовых размеров, которые обеспечивают нас светом, теплом и другими удобствами современных существ — 24 часа в сутки, 365 дней в году.

Она известна как «сеть» и представляет собой массивную, сложную сеть линий электропередачи, генерирующих мощностей и трансформаторов по всей Северной Америке.

Как работает электрическая сеть? Что делает его таким надежным? Как генерируется его мощность?

Продолжайте прокручивать, чтобы узнать ответы!

Обеспечение нас электроэнергией

Электросеть включает в себя три отдельных компонента, часто разделенных сотнями или тысячами миль: генерация, передача и распределение.

1. Электричество начинается на генерирующем объекте, который может быть электростанцией, работающей на природном газе или угле, ветряной электростанцией, солнечной электростанцией, плотиной гидроэлектростанции или атомной электростанцией.
2. Линии электропередач передают электричество высокого напряжения на большие расстояния. Передающие подстанции преобразуют энергию от генерирующих установок в чрезвычайно высокое напряжение с помощью повышающих трансформаторов.
3. Местные распределительные сети берут энергию оттуда, перемещая энергию от линий электропередач к домам и предприятиям. Так называемые «понижающие» трансформаторы преобразуют электричество обратно в более низкое напряжение, позволяя электричеству поступать в ваш дом, где оно приводит в действие посудомоечную машину, готовит еду, питает стереосистему, стирает и сушит одежду и приносит свет в затемненную комнату. .

Вы, наверное, слышали о «часах пик электричества». Ежедневная домашняя деятельность создает переменное использование или «нагрузку» в электросети, и именно поэтому управление сетью имеет такое важное значение.

Плывите по течению

По всему континенту есть три основных соединения, которые соединяют местные или региональные электрические сети и передают энергию туда и обратно.

Восточная межсистемная связь охватывает регион к востоку от Скалистых гор; Западное соединение простирается на запад от Скалистых гор до Тихого океана; а Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) охватывает большую часть штата Одинокая звезда.

Эта сетевая структура, которая включает 35 отдельных соединений между Канадой и США, имеет важное значение. Он предлагает несколько путей для потока электроэнергии и связывает генераторы с удаленными потребителями (областями, называемыми «центрами нагрузки») — все это предотвращает перебои в подаче электроэнергии.

Тонкая балансировка

Чтобы сеть работала, она должна быть стабильной. Другими словами, электроснабжение должно соответствовать спросу на электроэнергию — везде и всегда.

За это отвечают балансирующие органы, обычно местные или региональные электроэнергетические компании. Эти органы постоянно оценивают ожидаемый спрос на электроэнергию в любой момент времени, следя за тем, чтобы было достаточно предложения для покрытия этого спроса, и управляя передачей электроэнергии со своими коллегами в других участках сети.

Если подача и баланс выходят из равновесия, могут произойти локальные или широкомасштабные отключения электроэнергии.

Предложение, удовлетворение спроса

Энергия для сети вырабатывается из различных источников — ветра, солнца, электростанций, гидроэлектроэнергии, атомной энергии — и все эти источники имеют, так сказать, свою индивидуальность.

Атомные электростанции и электростанции, работающие на угле, обычно работают на стабильном уровне, и их мощность не может быть легко отрегулирована в краткосрочной перспективе.

Электростанции, работающие на природном газе, с другой стороны, могут быть активированы или отключены в любой момент. Вот почему эти генераторы используются для удовлетворения внезапных пиков потребительского спроса — например, для массового использования кондиционеров в жару или запуска термостатов во время резкого похолодания.

Ветряная и солнечная энергия — переменные технологии, поскольку не всегда дует ветер и не всегда светит солнце. Они обеспечивают электроэнергией всякий раз, когда они доступны, что представляет собой проблему для сети, которая всегда должна быть сбалансирована.

Вот почему, например, природный газ так важен для интеграции возобновляемых источников энергии в энергосистему, поскольку он решает проблемы перебоев солнечной и ветровой энергии.

В мировых дискуссиях об энергии один момент не подлежит сомнению: энергия вносит жизненно важный вклад в качество жизни людей, общества и человеческого прогресса. Это верно сегодня, и это останется верным в будущем. Вот почему Energy Matters была создана. Мы считаем важным предоставлять людям непредвзятую информацию, чтобы они могли сформировать мнение, присоединиться к беседе и почувствовать уверенность в работе и достижениях энергетического сектора. Energy Matters — это инициатива, которая предоставляет прозрачную информацию и перспективу в области энергетики. Здесь мы рассмотрим ряд тем: масштаб глобальной энергии; способы получения и производства энергии; современные энергетические технологии; предстоящие инновации; будущие потребности мира в энергии; и устойчивые источники энергии, которые будут их наполнять. Поскольку энергия важна для всех, мы надеемся, что вы будете полагаться на Energy Matters как на постоянный источник сбалансированной информации.

Как работает энергосистема США?

Подробнее:

Энергетическая и климатическая политика

Инфраструктура

Соединенные Штаты

Информационная безопасность

Введение

Обширная сеть электростанций, линий электропередач и распределительных центров вместе составляют электрическую сеть США. Сеть постоянно уравновешивает спрос и предложение на энергию, которая питает все, от промышленности до бытовой техники. Вне поля зрения большинства, сеть обычно привлекает внимание общественности только из-за крупномасштабных сбоев, таких как отключение электроэнергии, которое произошло в Техасе в начале 2021 года. 

Подробнее от наших экспертов

Хайди Кребо-Редикер

Союзники и противники наблюдают за приближением кризиса потолка долга

Цзунъюань Зои Лю

Возвращение Китая из-за COVID-19 зависит от силы китайских домохозяйств

Элис С. Хилл

Что означают промежуточные выборы 2022 года для климатической политики США

Краткий обзор ежедневных новостей

Сводка мировых новостей с анализом CFR доставляется на ваш почтовый ящик каждое утро.

Просмотреть все бюллетени >

Экстремальные погодные явления, вызванные изменением климата, и уязвимость к кибератакам вызвали опасения по поводу надежности энергосистемы. Выбросы при производстве электроэнергии являются существенной движущей силой изменения климата, и существует настоятельная необходимость в отказе от энергии, основанной на ископаемом топливе. Но постановление Верховного суда от июня 2022 года ограничило способность Агентства по охране окружающей среды (EPA) регулировать выбросы электростанций, а это означает, что энергосистема может продолжать полагаться на ископаемое топливо.

Между тем рост возобновляемой энергии и так называемой распределенной генерации, или способность отдельных домов и предприятий производить собственную энергию, поставили традиционную сеть под растущую нагрузку. Он теряет клиентов, в то время как его стареющая инфраструктура требует капитального и дорогостоящего ремонта. Принятый в конце 2021 года широкомасштабный закон об инфраструктуре предусматривает около 65 миллиардов долларов на улучшение сети, и администрация Джо Байдена начала работать со штатами над ускорением модернизации.

Как работает сетка?

Электрическая сеть США восходит к 1882 году, когда Томас Эдисон открыл первую в стране электростанцию ​​на станции Перл-Стрит в Нижнем Манхэттене. В то время как сеть расширилась от первоначальных пятидесяти девяти клиентов Эдисона до сотен миллионов пользователей, на протяжении десятилетий ее базовая структура оставалась практически неизменной. По данным Управления энергетической информации США (EIA), электростанции, работающие на ископаемом топливе — сжигающие уголь, нефть или природный газ, — производят около 60 процентов электроэнергии страны, а на атомную энергетику приходится почти 20 процентов. Электроэнергия передается на большие расстояния с использованием высоковольтных линий электропередачи, а местные объекты, известные как подстанции, преобразуют эту высоковольтную мощность в более низкое напряжение (процесс, называемый «понижением») и распределяют ее по близлежащим домам и предприятиям.

В совокупности сетку называют крупнейшей машиной в мире, включающей одиннадцать тысяч электростанций, три тысячи коммунальных услуг и более двух миллионов миль линий электропередач. Однако на практике в США существует три отдельных энергосистемы или автономных взаимосвязей производства и передачи электроэнергии. Это восточные, западные и техасские соединения.

Подробнее от наших экспертов

Хайди Кребо-Редикер

Союзники и противники наблюдают за приближением кризиса потолка долга

Цзунъюань Зои Лю

Возвращение Китая из-за COVID-19 зависит от силы китайских домохозяйств

Элис С. Хилл

Что означают промежуточные выборы 2022 года для климатической политики США

Из-за высоких затрат на строительство всей этой инфраструктуры передача и распределение электроэнергии считается «естественной монополией», что означает, что только компания, достаточно крупная, чтобы контролировать весь рынок, как правило, может позволить себе необходимые инвестиции. В результате большинству энергетических компаний предоставляется монопольный контроль над местным рынком с полномочиями предоставлять недорогую и надежную энергию в качестве общественного блага. Чтобы обеспечить соблюдение этого мандата, коммунальные предприятия либо находятся в государственной собственности, либо, что чаще, жестко регулируются регулирующими комиссиями штатов, которые устанавливают цены, которые коммунальные предприятия могут взимать с потребителей.

Как экологизация электросетей влияет на климатические цели США?

Декарбонизация сети или производство энергии из возобновляемых источников вместо ископаемого топлива занимает центральное место в климатических целях президента Байдена, особенно в его обещаниях сократить вдвое выбросы в США по сравнению с уровнем 2005 года к 2030 году и добиться к 2035 году безуглеродного энергетического сектора. четверть выбросов парниковых газов в США приходится на сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии. Энергетический сектор в основном использует уголь и природный газ для производства электроэнергии. Сжигание этого ископаемого топлива приводит к выбросу парниковых газов, которые удерживают тепло и согревают планету.

Сокращение выбросов за счет электрификации, включая переход на электромобили, потребует чистой и надежной энергосистемы. Уже сейчас производство возобновляемой энергии быстро растет. По данным EIA, в 2021 году солнечная, ветровая и другие возобновляемые источники энергии произвели 20 процентов электроэнергии в США, и ожидается, что к 2050 году эта доля удвоится. Но, по мнению экспертов, для полного отказа от ископаемого топлива потребуется ряд мер политики : это включает субсидирование исследований и разработок (НИОКР) для производства и хранения экологически чистой энергии; и установление цены на выбросы, например налога на выбросы углерода.

Помощь США Украине в шести таблицах

Украине нужна военная помощь, чтобы защитить себя. Десятки стран являются донорами, но США выделяются.

Как возобновляемые источники энергии влияют на сеть?

Расширение использования возобновляемых источников энергии создает проблемы для сетевых операторов. Например, изменчивость ветра и солнечного света затрудняет прогнозирование спроса и предложения электроэнергии. Увеличение числа домохозяйств, устанавливающих собственные источники энергии, также вызывает проблемы.

В отличие от первоначальной односторонней экономической модели сети, децентрализованные формы производства энергии, известные как «распределенная генерация», находятся на подъеме. Производство солнечной энергии, в том числе с помощью домашних установок, за последнее десятилетие выросло в геометрической прогрессии, достигнув 126,1 гигаватт (ГВт) общей мощности в 2022 году — достаточно энергии для питания более двадцати трех миллионов домов. Ожидается, что тенденция сохранится. Например, компания Tesla, производящая электромобили и экологически чистая энергия, продает аккумуляторные системы и солнечные панели в качестве альтернативы традиционной сети.

Коммунальные предприятия обеспокоены тем, что распределенная генерация угрожает их жизнеспособности, особенно из-за политики «чистого измерения». Согласно чистому измерению, впервые принятому Миннесотой в 1983 году, регулирующие органы требуют, чтобы коммунальные предприятия выкупали любую избыточную энергию у потребителей солнечной энергии по полной розничной цене за электроэнергию. Коммунальные предприятия утверждают, что, получая полную розничную цену за электроэнергию, эти пользователи фактически избегают платить за обслуживание сети, даже несмотря на то, что подавляющее большинство домов и предприятий, использующих распределенную генерацию, по-прежнему полагаются на сеть, используя ее в периоды, когда солнце не светит. или ветер не дует. По словам коммунальных служб, эти клиенты все равно должны внести свой вклад.

Коммунальные службы предупреждают, что по мере распространения использования солнечной энергии и потери клиентов им придется повышать цены, что, в свою очередь, подтолкнет больше людей к отключению от сети — процесс, известный в отрасли как «спираль смерти коммунальных служб». Пока неясно, насколько изменились затраты; анализ, проведенный Институтом Роки-Маунтин, беспристрастной исследовательской организацией в области энергетики, подсчитал, что коммунальные предприятия на северо-востоке США могут потерять до 15 миллиардов долларов к 2030 году, поскольку потребители перейдут на солнечную энергию.

Растущая нагрузка на электросеть приходится на то время, когда, как отмечает эксперт по энергетике Брайан Уоршей, экономика США больше, чем когда-либо прежде, зависит от надежного и доступного электричества. Рост цен нанесет ущерб потребителям и предприятиям, а коммунальные предприятия, которые не в состоянии сделать необходимые инвестиции на миллиарды долларов, могут столкнуться с новыми отключениями электроэнергии, которые, по оценкам, обходятся в десятки миллиардов долларов ежегодно.

Чтобы компенсировать потерю доходов, некоторые коммунальные предприятия ввели новые сборы или ограничения для пользователей солнечной энергии. Еще один вариант — коммунальные предприятия сами займутся возобновляемой энергетикой. Крупнейшая в США коммунальная компания Duke Energy из Северной Каролины начала интегрировать ветряную и солнечную энергию в свою сеть в 2007 году. Большая часть увеличения мощности солнечной энергии была обусловлена ​​коммунальными службами, а не домовладельцами.

Как регулируется сеть?

Исторически так сложилось, что большинство коммунальных служб контролировали все, от электростанции до бытовой электросети. В 1978 году Конгресс принял закон о частичном дерегулировании сектора, что позволило выйти на рынок некоммерческим производителям электроэнергии. Закон об энергетической политике 1992 года разрешил дальнейшее дерегулирование, особенно отделение производства электроэнергии (оптовые рынки) от передачи и распределения (розничные рынки). Явной целью этих усилий было продвижение конкуренции и снижение цен на энергоносители. Однако энергетический кризис в Калифорнии 2000–2001 гг. [PDF] поднял вопросы о такой реструктуризации после того, как государственные реформы привели к повышению цен, нехватке энергии и почти банкротству крупных коммунальных предприятий.

Сегодня надзор за сетью является обязанностью лоскутного одеяла федеральных властей и властей штатов. Закон об энергетической политике 2005 г. определил Федеральную комиссию по регулированию энергетики (FERC) Министерства энергетики в качестве основного органа, отвечающего за производство и передачу электроэнергии в Соединенных Штатах. Однако юрисдикция по розничному распределению электроэнергии на местном уровне, которая фактически доставляет эту энергию конечным пользователям, остается в руках правительств штатов и муниципалитетов.

Из-за растущей озабоченности по поводу изменения климата Агентство по охране окружающей среды предприняло попытку регулировать выбросы парниковых газов из сети. 1970 Закон о чистом воздухе дал агентству право ограничивать загрязнение воздуха. Под эгидой этого закона администрация Барака Обамы попыталась внедрить широкие стандарты выбросов электростанций в своем Плане экологически чистой энергии 2015 года, что является частью более масштабных усилий по переводу энергетического сектора с угля и газа на возобновляемые источники энергии. Но план столкнулся с судебными претензиями и так и не вступил в силу. В июне 2022 года Верховный суд постановил, что Конгресс не предоставил Агентству по охране окружающей среды полномочия вводить общеотраслевые правила в отношении выбросов электростанций, хотя Агентство по охране окружающей среды может продолжать регулировать выбросы от отдельных предприятий.

Что такое интеллектуальная сеть?

«Умная сеть» относится к набору технологий, которые обеспечивают большую оперативность при подключении производителей и потребителей электроэнергии. По данным Министерства энергетики США, которое сделало создание интеллектуальной сети целью национальной политики, она включает в себя «цифровые технологии, обеспечивающие двустороннюю связь между коммунальным предприятием и его клиентами», а также обнаружение линий электропередачи.

Система интеллектуальной сети может повысить надежность и сократить количество перебоев в подаче электроэнергии. Специальные счетчики в домах и на предприятиях, а также датчики вдоль линий электропередач могут постоянно отслеживать спрос и предложение, а устройства размером с почтовый ящик, известные как синхрофазоры, измеряют поток электроэнергии в сети в режиме реального времени, позволяя операторам предвидеть и избегать сбоев. Умные устройства могут «общаться» с сетью и переносить потребление электроэнергии на непиковые периоды, что снижает нагрузку на сеть, в конечном итоге снижает цены и помогает избежать отключений электроэнергии. Децентрализованные «микросети» могут быть объединены с новой аккумуляторной технологией, чтобы обеспечить подачу электроэнергии в сообщества, даже когда суровые погодные условия или другие отключения влияют на более широкую энергосистему.

Для просмотра этого видео включите JavaScript и рассмотрите возможность обновления веб-браузера до поддерживает HTML5 видео

Что такое интеллектуальная сеть?

Что такое интеллектуальная сеть?

С 2010 года Министерство энергетики инвестировало миллиарды долларов в инфраструктуру интеллектуальных сетей, и к 2017 году почти половина потребителей электроэнергии в США установили интеллектуальные счетчики. По данным EIA, к 2020 году было установлено более ста миллионов интеллектуальных счетчиков, и ожидается, что это число будет расти.

Каковы уязвимые места сети?

Экстремальные погодные явления, часто усугубляемые изменением климата, вызывают все большую озабоченность. Ураганы, метели, наводнения, аномальная жара, лесные пожары и даже вспышки на солнце могут вывести из строя стареющие линии электропередач. (Средний возраст электростанций составляет более тридцати лет, а силовым трансформаторам в среднем более сорока лет.) Кроме того, большая часть сетевой инфраструктуры строится над землей, что дешевле в строительстве, но более уязвимо. Увеличение изменчивости из-за изменения климата не только увеличит спрос на энергию, но и снизит эффективность ее производства и передачи.

«Все эти системы были построены только на допущении определенного диапазона крайностей».

Показательным примером стали перебои с подачей электроэнергии в Техасе в начале 2021 года. Температура в штате упала до тридцатилетнего минимума, отключив несколько источников выработки электроэнергии, а потребность в отоплении резко возросла. Результатом стали повсеместные отключения электроэнергии, в результате которых миллионы людей остались без электричества во время разрушительной зимней бури; десятки людей погибли. В настоящее время штат пересматривает свой подход к регулированию энергопотребления, который позволяет коммунальным предприятиям избегать подготовки своего оборудования к зиме. Тем временем в Калифорнии повышение температуры способствовало веерным отключениям электроэнергии летом 2020 года, первым таким отключениям в штате почти за два десятилетия.

Проблема в том, что энергосистема была спроектирована для мира, которого больше не существует, говорит старший научный сотрудник CFR Элис С. Хилл, которая была старшим директором по политике устойчивости в Совете национальной безопасности при администрации Обамы. «Все эти системы были построены только на допущении определенного диапазона крайностей», — говорит она. «Это был безопасный способ строительства, потому что наш климат был стабильным». Поскольку изменение климата делает экстремальные погодные явления все более частыми и серьезными, «основываясь на прошлых моделях, вы очень уязвимы», добавляет она.

По словам Хилла, чтобы предотвратить бедствия в будущем, коммунальным службам необходимо укрепить сетевую инфраструктуру. Это может включать в себя закапывание линий электропередач или обеспечение огнестойкости надземных столбов. Цена бездействия высока, говорит она, отмечая, что отключение электричества в Техасе обошлось штату в 90 миллиардов долларов. У возобновляемых источников энергии есть свои уязвимые места: производство солнечной энергии в Австралии резко упало во время разрушительных лесных пожаров в 2019 и 2020 годах, когда солнце закрыли дым и сажа.

Кроме того, растущая зависимость сети от цифровых систем увеличивает вероятность кибератак. Недавние отчеты Счетной палаты правительства США предупреждают, что системы генерации, передачи и распределения электроэнергии становятся все более уязвимыми для кибервторжений. С 1970-х годов сетевые операторы полагались на центры электронного промышленного управления (IC), которые, как правило, не защищены от вредоносных программ, таких как вирус Stuxnet, который был нацелен на иранские ядерные объекты в 2010 году. В 2019 году, энергосистема США впервые подверглась кибератаке, хотя она не привела к перебоям в подаче электроэнергии. В мае 2021 года атака программы-вымогателя вынудила временно закрыть один из крупнейших нефтепроводов в США.

Что делает Байден?

Президент Байден предложил крупные инвестиции в модернизацию энергосистемы США. Двухпартийный закон об инфраструктуре, который он подписал в ноябре 2021 года, включает 65 миллиардов долларов на модернизацию сети, включая новые линии электропередачи, интеллектуальные сети и технологии экологически чистой энергии, а также кибербезопасность. В 2022 году Министерство энергетики выступило с инициативой сотрудничать со штатами и предоставить им часть финансирования по закону.

Однако планы Байдена могут быть осложнены проблемами прокладки новых линий электропередачи, которые направлены на добавление в сеть мощностей возобновляемой энергии, а также на повышение надежности, позволяя операторам сетей более эффективно направлять электроэнергию туда, где она необходима. Сопротивление со стороны штатов и населенных пунктов может задержать проекты на годы или даже полностью их уничтожить. Например, для получения разрешений потребовалось пятнадцать лет для проекта TransWest Express Transmission Project — линии протяженностью семьсот миль, которая будет передавать энергию ветра из Вайоминга в Аризону, Калифорнию и Неваду. Эксперты говорят, что при таких задержках масштабные обновления могут оставаться недоступными в течение многих лет. Кроме того, Байден изо всех сил пытался принять более амбициозное климатическое законодательство, и решение Верховного суда от июня 2022 года может ограничить дальнейшие действия исполнительной власти по сокращению выбросов.

Подробнее:

Энергетическая и климатическая политика

Инфраструктура

Соединенные Штаты

Информационная безопасность

GRID — Волшебная поверхность для чисел

Волшебная поверхность для чисел

GRID объединяет возможности электронных таблиц и текстовых редакторов в одном продукте, который изменит способ работы вашей команды с числами.

Начать сейчас

Нам доверяют команды, которые любят числа

Никогда больше не гуглите формулы электронных таблиц

// это новинка = 💥 Мы по-новому подходим к написанию формул электронных таблиц.

Вот как начать:

• На листе GRID введите «//», чтобы активировать помощник по формулам GRID.

• Затем опишите формулу, которую вы ищете, на простом английском языке: «Дайте мне общее значение столбца A».

• Нажмите Enter, и помощник по формулам волшебным образом создаст для вас идеальную формулу!

Эта волшебная функция основана на технологии OpenAI. Формулы, которые предоставляет второй пилот, являются предложениями, основанными на введенной вами информации и наилучшем предположении ИИ для соответствующей формулы. Хотя обычно они верны, вы всегда должны перепроверять свои результаты.

Красивые визуализации. Несколько источников.

Исследовать и объяснить

Начните с подключения источника данных к GRID. Мы хорошо играем с Google Sheets, Excel, базами данных Notion и базами Airtable. Или быстро начните работу с GRID Sheets.

Добавьте элементы отображения и взаимодействия в документ GRID. Затем извлеките данные из одного или нескольких источников, чтобы построить свой финансовый прогноз, калькулятор рентабельности инвестиций или ежеквартальный отчет совета директоров. Легкий!

Изучите визуализацию данных 🤩

GRID Sheets для быстрого редактирования на лету

GRID Sheets — это наш легкий редактор электронных таблиц. Как простое рабочее пространство для работы с электронными таблицами, GRID Sheets идеально подходит для импровизированного анализа без подготовленной модели электронной таблицы. Просто начните печатать 🚀

• Создавайте и озвучивайте быстрые интерактивные прогнозы

• Вставляйте и визуализируйте данные из таблиц, электронных таблиц или Интернета

• Объединяйте данные из разных источников в одну диаграмму

90 GRID упрощает рабочий процесс может выполнять быстрые задачи от начала до конца.




Простое объединение данных из нескольких источников

• Начните создание в GRID Sheets или добавьте новые источники

• Подключайте базы данных Notion, Google Таблицы, файлы Excel и т. д.

• Максимизируйте ценность объединенных данных план нашей команды. Это более разумный способ совместной работы над числами и расчетами с вашей командой, потому что отправка файлов туда и обратно просто не работает.

  • Соавторы по очереди редактируют и обновляют проекты

  • Поделитесь своим документом в частном порядке с любым пользователем, доменом или группой

  • Предоставьте коллегам права редактирования вашего документа

  Сделайте моделирование сценариев более доступным для всех в вашей команде!

  Инструмент дружественных чисел для команд

  Маркетинг

  Для менеджеров по развитию, которым необходимо прояснить сложные маркетинговые стратегии

  Продажи

  Создание настраиваемых внутренних калькуляторов для отделов продаж для быстрого расчета цен 9+ повествование в одном интерактивном интерфейсе. Используйте GRID для визуализации чисел и расчетов, а затем придайте своему отчету целостный характер.

  Запечатлейте всю историю

  Объедините данные из различных источников в одну диаграмму. Легко преобразовывайте сложные данные в красиво визуализированную финансовую модель, описывающую всю историю.

  Сделайте его интерактивным

  Привлекайте заинтересованные стороны с помощью реальных идей. Добавьте ползунки, поля ввода и кнопки в свою интерактивную проекцию, чтобы ваша команда могла изучить возможности.

  Смарт. Начать, чтобы закончить.

  Простота обучения

  Обучение не требуется. GRID соответствует тому, как вы работаете, поэтому ваша команда может работать быстрее вместе.

  Совместная работа

  Ускорьте процесс обратной связи и зафиксируйте ценные идеи вашей команды в контексте.

  Расширение возможностей

  Используйте ключевую информацию как чемпион. Держите свою команду в курсе последних цифр и расчетов.

  Что говорят наши пользователи 💜

  GRID позволяет вам вернуться к исходному запланированному сценарию. Поэкспериментируйте с числами, не прося изменить переменную.

  Здорово делать отчеты с комментариями из моих электронных таблиц.

  Notion становится полным только тогда, когда вы интегрируете его с GRID.

  До GRID у нас не было отличного способа красиво представить данные. Поскольку нет встроенной функции Notion для построения диаграмм, добавление еще одного инструмента в технический стек без доказательства того, что он будет работать, казалось пугающим.

  Я уже несколько лет использую GRID для проектов, в которых хочу воплотить свои данные в жизнь, чтобы рассказать историю. Я большой поклонник способности GRID превращать мои статические данные в динамические модели, которые можно представить в Интернете.

  На самом деле, когда я недавно создавал свой новый бизнес и планировал денежный поток, инструментом, к которому я обратился, была GRID.

  Я не думаю, что когда-либо так быстро осваивал новый инструмент визуализации данных. Это говорит о многом.

  GRID был идеальным инструментом, чтобы вывести мои страницы Notion на новый уровень, добавив в них визуализацию данных!

  GRID — одна из самых инновационных программ, которые я видел за последние годы.

  GRID позволяет нам создавать интерактивные отчеты на основе переменных, которые мы выбираем из таблицы Google. Отлично подходит для прогнозирования и легко поделиться с заинтересованными сторонами.

  Невероятен тот факт, что я могу создать инструмент с GRID, который соответствует мощности программного обеспечения стоимостью 100 долларов в месяц.

  GRID полностью меняет правила игры!

  Начните работу с шаблона

  Панель управления KPI SaaS

  Измеряйте прогресс и убедитесь, что ваш бизнес достигает целей.

  Открытый шаблон

  Ежеквартальный отчет совета директоров

  С помощью этого интерактивного шаблона легко представляйте заинтересованным сторонам ключевые показатели и информацию, ориентированную на будущее.

  Открытый шаблон

  Маркетинговый отчет и прогнозы

  Добавьте свои данные для создания интерактивного многоканального анализа производительности.

  Открыть шаблон

  Начните бесплатно сегодня

  Зарегистрируйтесь с рабочим адресом электронной почты

  Зарегистрируйтесь в Google

  Уже есть учетная запись? Войти

  Продолжая создавать учетную запись и использовать GRID, вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и политикой конфиденциальности.

  • Продукт

    Formula Assistant

    GRID Sheets

    Обзор продукта

    Templates

    Pricing

  • Resources

    What’s New

    Blog

    Customer Stories

    FAQ

    Help Center

    Join Slack Community

  • Legal

    Privacy Policy

    Terms & Conditions

    Cookie Настройки

  • О компании

    Компания

    Карьера

  ©2023 GRID

  Что такое электросеть и почему возобновляемые источники энергии на нее нагружают?

  В стремлении к источнику электроэнергии, который может устойчиво питать современный мир, а именно к возобновляемым источникам энергии, таким как ветер и солнечная энергия, доставка электроэнергии является важной частью головоломки.

  Электричество распространяется по сети, но чем больше возобновляемых источников энергии появляется в сети, тем сложнее эксплуатировать существующую сеть.

  Чтобы интегрировать больше возобновляемых источников энергии в нашу повседневную жизнь, сеть должна развиваться.

  История сети

  Сеть состоит из генераторов, высоковольтных линий электропередачи и низковольтной распределительной сети. Генераторы могут включать в себя все, от атомных станций до тех, которые работают на угле, природном газе или возобновляемых источниках энергии, таких как гидроэнергетика, солнечная энергия, ветер и биомасса. Высоковольтные линии электропередач, толстые кабели, натянутые между высокими стальными башнями, передают энергию на большие расстояния. Затем электричество проходит по распределительной сети низкого напряжения, по кабелям, натянутым между опорами, и попадает к потребителям.

  Сетка не всегда была такой.

  В конце 1800-х места, нуждающиеся в постоянном освещении — калифорнийские шахты, адвокатские конторы, газета «Нью-Йорк Таймс» — зажигали очень яркими огнями. У каждой цепочки огней был собственный генератор, называемый динамо-машиной, который приводил ее в действие. Это были первые сетки.

  Томас Эдисон построил сеть немного большего размера в 1882 году в нижнем Манхэттене. Его схема позволяла больше, но тусклее света.

  Затем люди поняли, что электричество может питать не только лампочки, но и другие вещи. Но каждая маленькая сеть работала только с одним типом напряжения, и вы не могли питать лампу тем же напряжением, что, скажем, трамвай.

  «Поэтому трамвайные компании начали строить свои собственные сети и свои собственные динамо-машины. И тогда заводы начали строить свои собственные сети. И были конкурирующие световые компании со своими собственными сетями», — сказала Гретхен Бакке, автор «Сети».

  Эти многочисленные сети зачерняли небо своими проводами, пока изобретатель и инженер Никола Тесла не придумал, как использовать переменный ток. В отличие от предыдущей технологии, в которой электрический ток протекал в одном направлении, переменный ток меняет направление назад и вперед. Переменный ток позволял системе повышать и понижать напряжения, изменяя их по мере необходимости для конечного использования. Это также позволяло силе путешествовать дальше.

  «И тогда вы начинаете понимать то, что мы сейчас называем «решеткой», — сказал Бакке.

  Со временем множество сетей объединились в три основные сети США — одну на Востоке, одну на Западе и одну в Техасе.

  Эксплуатация сети

  Сторонние операторы — не производители и не владельцы линий электропередач — управляют большими участками основных сетей, чтобы обеспечить надежность и справедливость по отношению к потребителям. PJM управляет участком восточной энергосистемы, который включает 13 штатов и Вашингтон, округ Колумбия. Сердцем операции является подземная комната с огромными экранами, отображающими красочные кривые, числа, прямые трансляции с камер, карты и графики.

  «Самое сложное, когда люди входят в эту комнату, — это не впадать в полный трепет», — сказал менеджер PJM по имени Крис Пилонг. «Ваш глаз понятия не имеет, куда идти, когда вы впервые входите в эту комнату».

  Во время недавнего визита горстка сотрудников наблюдала, как кривые двигаются медленно, а цифры мерцают. Дисплеи обеспечивают обзор участка сети, в котором работает PJM.

  PJM не владеет сетью. Они управляют им, что означает, что они держат его в равновесии. Количество электроэнергии, которую генераторы передают в сеть, должно почти точно соответствовать тому, что потребляют потребители в любой момент времени. PJM наблюдает за этим процессом, отслеживая, сколько потребляют потребители, а затем звонит генераторам — например, угольным или атомным электростанциям — и говорит им увеличить или уменьшить производство.

  — Это спрос и предложение, — сказал Пилонг.

  Думайте об этом как о трубопроводе — если вы закачаете в трубу слишком много воды, она может лопнуть. Слишком мало, и струйка может никогда не достичь цели.

  Если сеть выйдет из строя, потребители могут быть отключены.

  Во время моего визита в пятницу днем ​​люди в диспетчерской, похоже, не были обеспокоены такой возможностью.

  «Обычно предприятия начинают закрываться в пятницу днем. Обычно все немного спокойно, немного тише. Вы выводите свои генераторы из строя. Это немного проще», — объяснил Пилонг.

  В тот день на улице также было тепло, не было необходимости в серьезном отоплении или кондиционировании воздуха. «На самом деле спрос определяется температурой и поведением человека», — добавил Пилонг.

  Модели помогают PJM поддерживать баланс сети. Но по мере того, как возобновляемые источники энергии начинают давать большую часть электроэнергии, передаваемой по сети, поддерживать этот баланс становится все труднее.

  «Это добавляет еще один источник изменчивости и неопределенности в структуру ресурсов», — сказал Аарон Блум из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

  Развивающаяся сеть

  Атомные электростанции обеспечивают устойчивые потоки энергии; они предсказуемы. Газовая установка может быстро включаться или выключаться, поэтому она гибкая. Но порыв ветра? Солнце? С ними труднее иметь дело, потому что они не являются ни тем, ни другим.

  «Хотя мы знаем, когда солнце будет всходить и садиться каждый день, мы точно не знаем, как будут формироваться облака», — сказал Блум.

  Сетевые операторы должны приспосабливаться к капризам возобновляемых источников энергии.

  Во-первых, поскольку возобновляемые источники энергии зависят от природы, необходимо улучшить прогнозирование погоды и электроэнергии, что уже происходит.

  Наличие более гибких электростанций, которые можно легко заполнять, когда природа не сотрудничает, также имеет ключевое значение. Атомные станции, например, имеют тенденцию оставаться включенными в течение длительных непрерывных периодов времени без отключения питания. Трудно вносить коррективы, если хороший ветер или, наоборот, бывают пасмурные дни. Но некоторые заводы, работающие на природном газе, могут легко и быстро регулировать свою выработку энергии, что делает их более подходящими для партнерства с возобновляемыми источниками энергии.

  Сети также потребуются новые линии передачи.

  Во-первых, многие ветряные и солнечные фермы очень удалены.

  Кроме того, новые линии электропередач позволят передавать электричество за час дальше. Линия электропередачи похожа на гладкое широкое шоссе, по которому большое количество транспорта может перемещаться очень быстро. Это важно, потому что восточная сетка включает в себя как Нью-Йорк, так и Колорадо, и между пиком солнца на восточном побережье и пиком солнца по всей стране проходит много времени. Когда Колорадо достигает пика производства электроэнергии, пик потребления могут быть у жителей Нью-Йорка, когда они садятся за ужин или включают телевизор после работы. Линии электропередач могут помочь сгладить спрос и предложение в масштабах всей системы.

  Сеть также выиграла бы от большего количества накопителей энергии. Возобновляемые источники энергии, работающие в пиковых условиях, могут производить много энергии, но сеть не может сохранить ее еще на один день.

  «Существует много новых многообещающих технологий, которые помогают нам узнать четыре, шесть или, может быть, восемь часов хранения, чтобы вы могли заряжать их в течение дня, когда светит солнце. Но чего у нас пока нет для хранения, так это многонедельного многодневного сезонного хранения, которое все еще довольно труднодостижимо», — сказал Блум.

  Блум добавил, что последний пункт не так важен, пока мы действительно не увидим много возобновляемых источников энергии — более 30 или 40 процентов — в сети. Мы еще не там.

  На участке сети PJM возобновляемые источники энергии составляют всего 4 процента энергии. Но в прошлом году в Техасе было 16 процентов, а в Калифорнии — 20 процентов.

  В сети появляется все больше возобновляемых источников энергии, и сеть должна идти в ногу со временем.

  WHYY — ваш источник основанной на фактах, всесторонней журналистики и информации. Как некоммерческая организация, мы полагаемся на финансовую поддержку таких читателей, как вы. Пожалуйста, дайте сегодня.

  Smart Grid: Smart Grid

  Возможно, вы слышали об Smart Grid в новостях или от поставщика энергии. Но нет все знают, что такое сеть, не говоря уже об Smart Grid. «Сетка» относится к электрическому сеть, сеть линий электропередачи, подстанции, трансформаторы и многое другое, которые доставляют электроэнергию от электростанции к вашему дому или бизнесу. Это то, к чему вы подключаетесь, когда включаете выключатель света или включаете компьютер. Наш действующая электрическая сеть была построена в 189 г.0 с и совершенствовались по мере развития технологий в течение каждого десятилетия. Сегодня он насчитывает более 9200 электроагрегатов с присоединенной мощностью более 1 млн МВт до более чем 300 000 миль трансмиссии линии. Хотя электрическая сеть считается чудом инженерной мысли, мы растягиваем ее лоскутный характер в меру своих возможностей. Чтобы двигаться вперед, нам нужна электросеть нового типа, одна который построен снизу вверх, чтобы справиться с поток цифрового и компьютеризированного оборудования и технологий, зависящих от него, — и один которые могут автоматизировать и управлять растущей сложностью и потребностями в электроэнергии в 21-м Века.

  Что делает сеть «умной»?

  Короче говоря, цифровая технология, обеспечивающая двустороннюю связь между коммунальным предприятием и своих клиентов, а датчики вдоль линий электропередачи — это то, что делает сеть «умной». Нравиться Интернет, Smart Grid будет состоять из средства управления, компьютеры, автоматизация и новые технологии и оборудование, работающие вместе, но в В этом случае эти технологии будут работать с электрической сетью, чтобы в цифровом виде реагировать на наши быстро меняющийся спрос на электроэнергию.

  Что делает интеллектуальная сеть?

  Smart Grid представляет собой беспрецедентную возможность вывести энергетическую отрасль на новый уровень эра надежности, доступности и эффективности, которая будет способствовать нашим экономическим и состояние окружающей среды. В переходный период он будет иметь решающее значение для проведения тестирования, усовершенствования технологий, обучения потребителей, разработки стандартов и правил, а также обмен информацией между проектами для обеспечения того, чтобы преимущества, которые мы ожидаем от Smart Grid, становятся реальность. Преимущества, связанные с Smart Grid, включают в себя:

  • Более эффективная передача электроэнергии
  • Более быстрое восстановление электроснабжения после перебоев в электроснабжении
  • Снижение операционных и управленческих расходов на коммунальные услуги и, в конечном счете, снижение затрат на электроэнергию для потребителей
  • Снижение пикового спроса, что также поможет снизить тарифы на электроэнергию
  • Расширение интеграции крупномасштабных систем возобновляемой энергии
  • Улучшение интеграции систем производства электроэнергии между заказчиками и владельцами, включая возобновляемые источники энергии. энергетические системы
  • Повышенная безопасность

  Сегодня перебои в подаче электроэнергии, такие как отключение электроэнергии, могут иметь эффект домино — серию сбои, которые могут повлиять на банковские операции, связь, трафик и безопасность. Это особое угроза зимой, когда домовладельцев можно оставить без тепла. Более интеллектуальная сеть повысит устойчивость нашей системы электроснабжения и сделает ее лучше подготовлены к чрезвычайным ситуациям, таким как сильные штормы, землетрясения, крупные солнечные вспышки, и теракты. Из-за своего двустороннего интерактивные возможности, Smart Grid позволит автоматически изменять маршрут при отказе оборудования или случаются отключения. Это сведет к минимуму простои и сведет к минимуму последствия, когда они все же произойдут. Когда происходит отключение электроэнергии, технологии Smart Grid обнаружит и изолирует сбои, сдерживая их до того, как они перерастут в крупномасштабные отключения. Новые технологии также помогут обеспечить быстрое возобновление восстановления электроэнергии и стратегически после чрезвычайной ситуации — маршрутизация например, сначала подается электричество аварийным службам. Кроме того, Smart Grid займет большее преимущество собственных генераторов электроэнергии для производства электроэнергии, когда она недоступна от коммунальных услуг. Объединив эти «распределенные ресурсов поколения, община могла бы сохранить свой медицинский центр, полицейский участок, дорожный освещение, телефонная система и продуктовый магазин, работающий во время чрезвычайных ситуаций. Кроме того, Смарт Сеть — это способ справиться со стареющей энергией инфраструктура, которую необходимо модернизировать или заменить. Это способ решения проблемы энергоэффективности, повысить осведомленность потребителей о связи между потреблением электроэнергии и среда. И это способ увеличить национальной безопасности в нашу энергетическую систему, опираясь на большее количество доморощенных электричество, которое более устойчиво к стихийным бедствиям и нападениям.

  Предоставление потребителям контроля

  Smart Grid — это не только утилиты и технологии; речь идет о том, чтобы дать вам информация и инструменты, необходимые вам для принятия решений относительно использования энергии. Если вы уже управляете такие действия, как личное банковское обслуживание из вашего дома компьютера, представьте, что вы управляете электричеством аналогичным образом. Более интеллектуальная сеть позволит беспрецедентный уровень участия потребителей. Например, вам больше не придется ждать ваш ежемесячный отчет, чтобы узнать, сколько электричество, которое вы используете. С более интеллектуальной сетью вы можете получить четкое и своевременное представление об этом. «Умный счетчики», и другие механизмы, позволит вам увидеть, сколько электроэнергии вы используете, когда вы используете она и ее стоимость. В сочетании с режимом реального времени цены, это позволит вам сэкономить деньги, используя меньше энергии, когда электричество наиболее дорогой. Хотя потенциальные преимущества Smart Grid обычно обсуждаются с точки зрения цели экономики, национальной безопасности и возобновляемых источников энергии, Smart Grid может помочь вам сэкономить деньги, помогая вам управлять использование электроэнергии и выбрать лучшее время для покупки электроэнергии. И вы можете сэкономить еще больше генерируя собственную силу.

  Построение и тестирование Smart Grid

  Smart Grid будет состоять из миллионов частей и частей — элементов управления, компьютеров, источников питания.