- macht Versus Energie: Macht is de momentane stroom van elektriciteit, of stroom-dat wil zeggen, De snelheid van elektriciteitsproductie, overdracht of Vraag. Onder het Internationale Systeem van eenheden, wordt het gemeten in watt. Energie is de hoeveelheid energie die in de loop van de tijd wordt verbruikt, gemeten in watt-uren.
- energie = vermogen X tijd: bijvoorbeeld, als een generator 100 megawatt (MW) energie produceert gedurende twee uur, creëert hij 200 megawattuur (MWh) energie. Het gemiddelde huishouden verbruikt ongeveer 900 kilowattuur (kWh) per maand.
elektriciteit is de stroom van elektrische lading. Het komt natuurlijk voor, maar moet op bepaalde manieren worden gecreëerd en gedistribueerd om het nuttig te maken voor mensen. De fysieke fundamenten van elektriciteit bepalen hoe we elektrische infrastructuur bouwen en gebruiken om betrouwbare service aan klanten te garanderen.
het overgrote deel van de elektriciteit in de Verenigde Staten wordt opgewekt door grote elektriciteitscentrales en via het “net” aan afnemers overgedragen.”Het net, of transmissiesysteem, is een netwerk van elektriciteitsleidingen en apparatuur die wordt gebruikt om elektriciteit in bulk van energiecentrales naar gemeenschappen te vervoeren. Op lokaal niveau brengen distributielijnen en apparatuur stroom over van het transmissiesysteem naar eindgebruikers. In toenemende mate genereren klanten ook elektriciteit ter plaatse om aan sommige of al hun behoeften te voldoen, meestal via zonnepanelen op het dak.
elektriciteit is een secundaire energiebron afgeleid van een primaire bron. Primaire bronnen zijn chemische energie opgeslagen in fossiele brandstoffen en biomassa; kinetische energie uit wind of zonne-energie; nucleaire energie opgeslagen in de kernen van atomen; of gravitatieenergie opgeslagen bij een bergop dam. Deze energie wordt omgezet in mechanische energie die magneten rond draadspoelen draait of draait, waardoor elektrische stromen en spanningen worden opgewekt.
spanning is een maat voor de elektromotorische kracht van elektriciteit. Dit kan worden beschouwd als de” druk ” van elektriciteit, vergelijkbaar met de druk in een waterlijn. Een onderstation “verhoogt” de spanning van elektriciteit die in elektriciteitscentrales wordt opgewekt om deze via hoogspanningslijnen te transporteren. Hoogspanningslijnen dragen het vermogen efficiënter over lange afstanden over. Het bulk of” wholesale ” transmissiesysteem bedient lijnen die in capaciteit variëren van een paar duizend volt tot maar liefst 750.000 volt. Dit systeem levert stroom aan retaildistributiesystemen, waar andere onderstations de spanning” verlagen ” voor lokale distributie aan klanten op laagspanningsdraden.
het gecentraliseerde elektriciteitssysteem
SYSTEEMBEDRIJF
om de betrouwbaarheid te behouden, de VS elektrisch systeem probeert de frequentie van het systeem in de buurt van 60 hertz te houden, maar onevenwichtigheden in vraag en aanbod leiden tot afwijkingen van dat doel. Ernstige afwijkingen kunnen problemen veroorzaken in de kwaliteit en betrouwbaarheid van elektrische dienstverlening, zoals stroomuitval en stroomuitval. Deze uitdaging wordt nog verergerd door de praktische beperkingen om elektriciteit op een kosteneffectieve manier op te slaan. Het systeem moet dus zowel productie als vraag in evenwicht brengen, wat vereist dat de productie voortdurend wordt aangepast aan schommelingen in de vraag.
er zijn verschillende operationele beperkingen waarmee opwekkingsinstallaties worden geconfronteerd die hun vermogen beperken om veranderingen in de vraag aan te passen. Generatoren variëren in hoe snel ze hun output kunnen aanpassen. Zo kunnen aardgasgeneratoren over het algemeen hun productie sneller aanpassen dan kolengeneratoren. Generatoren hebben ook een beperkt “dispatch bereik,” die verwijst naar het verschil tussen hun maximale en minimale output. De meeste fossiele en nucleaire eenheden hebben uren of zelfs dagen nodig om te beginnen. Generatoren kunnen ook worden beperkt in hoe vaak ze kunnen starten en stoppen binnen een of meerdere dagen. Eenheden met betere operationele capaciteiten bieden meer flexibiliteit aan het aanbod om schommelingen in de vraag aan te passen. Bijvoorbeeld, aardgasverbrandingsturbines kunnen starten in een kwestie van minuten en worden in-en uitgeschakeld meerdere keren per dag.
de vraag naar elektriciteit, of” belasting”, fluctueert binnen elk uur en varieert aanzienlijk afhankelijk van het tijdstip van de dag en de weerpatronen. Ook de vraag varieert sterk per locatie. De geografische spreiding van de productiefaciliteiten en de vraag, samen met de beperkingen van het transmissiesysteem, leidt tot congestie van de transmissie. Transmissiecongestie beperkt het vermogen om opwekking uit te voeren om aan de vraag te voldoen in gebieden met beperkte mobiliteit. Dit gebeurt vaak in gebieden met een hoge vraag, zoals steden, waar transmissiebeperkingen de mogelijkheid beperken om stroom van ver weg te importeren.
het in evenwicht brengen van het elektriciteitssysteem houdt in dat de verzending van de producenten wordt gecoördineerd om aan de vraag te voldoen. Dit vereist anticiperen op de vraag, een proces dat bekend staat als “load forecasting.”Om zich voor te bereiden op veranderingen in de vraag, moet een netbeheerder generatoren uren of zelfs dagen van tevoren positioneren (d.w.z. inschakelen en hun werking plannen), op basis van hun operationele kenmerken en locatie. Realtime aanpassingen zijn noodzakelijk om onverwachte ontwikkelingen te corrigeren, zoals fouten in de belastingprognose of systeemonafhankelijkheden. Reserve-opwekkingsbronnen kunnen belangrijke onvoorziene omstandigheden aanpakken, zoals een plotselinge mechanische storing in een opwekkingsinstallatie of het verlies van een transmissielijn. De opkomst van wind-en zonnebronnen, waarvan de productie varieert met de weersomstandigheden, introduceert een uitdagende aanbodvariabele voor het balanceren van het net.
krachtcentrales zijn als sprinters
vermogen van krachtcentrales kan worden vergeleken met die van topsporters:
- hoe snel een sprinter loopt is verwant aan een plant ‘ s “dispatch,” of het niveau van de output.
- hoe snel een sprinter accelereert is verwant aan” ramp ” of de snelheid van verandering in de output.
- de topsnelheid van een sprinter is vergelijkbaar met de capaciteit van een installatie, of het maximale vermogen.
- de reactiesnelheid van een atleet is vergelijkbaar met de tijd die een centrale nodig heeft om energie te produceren.
- de prestaties op korte en lange termijn van zowel atleten als energiecentrales zijn afhankelijk van de conditie (bv. onderhoud van de apparatuur).
- de prestaties van zowel sporters als energiecentrales kunnen gevoelig zijn voor weersomstandigheden (bijvoorbeeld hoge warmte verlaagt de output van veel centrales).
SYSTEEMPLANNING
het handhaven van een betrouwbaar systeem vereist langetermijnplanning om te garanderen dat in de toekomstige vraag adequaat kan worden voorzien. De bouw van grote productie-en transmissiefaciliteiten duurt drie of meer jaar. Planning vereist het bepalen van de juiste omvang van productie -, transmissie-en distributiefaciliteiten om te voldoen aan de maximale hoeveelheid energie die de verbruikers op een bepaald moment zullen vragen. Dit vereist met name voldoende opwekkingscapaciteit, of maximale output, om aan de piekbelasting te voldoen, plus een reserve in het geval van een systeemnoodsituatie.
Planners maken gebruik van langetermijnvoorspellingen voor de belasting om een schatting te geven van de piekvraag. Beheerprogramma ‘ s aan de vraagzijde, zoals het bevorderen van weersbestendigheid en hoogrendabele verlichting, kunnen de noodzaak om te investeren in opwekking en transmissie verminderen. De planning van het transmissie-en distributiesysteem moet ook voorzien in voldoende overdrachtscapaciteit om elektriciteitsstromen tijdens piekperioden op alle locaties op te vangen.
planning van elektrische systemen moet zowel het verwachte als het onverwachte omvatten. Veranderingen in technologie, beleid en vraag zijn moeilijk te voorspellen. Planners moeten rekening houden met risico ‘ s en onzekerheden, zoals economische verschuivingen die van invloed zijn op de groei van de belasting, veranderingen in de regelgeving en de opkomst van ontwrichtende technologieën die van invloed zijn op de belasting of de zelfopwekking van de klant. Beleid ter bevordering van de opwekking van wind-en zonne-energie kan bijvoorbeeld leiden tot de behoefte aan aanvullende flexibele opwekkingsdiensten, zoals SnelStart-en snelstartcapaciteit. Toekomstige onbekenden, in combinatie met het langetermijnkarakter van de elektriciteitsinfrastructuur, versterken het belang van risico-en onzekerheidsbeheer in de elektriciteitsplanning.
een illustratie van de typische dagelijkse elektriciteitsvraag