- Strøm vs Energi: Strøm er den øyeblikkelige strømmen av elektrisitet – eller strøm-det vil si frekvensen av elektrisitetsproduksjon, overføring eller etterspørsel. Under Det Internasjonale Systemet Av Enheter måles det i watt. Energi er mengden strøm som forbrukes over tid, som måles i watt-timer.
- Energi = Strøm x Tid: for eksempel, hvis en generator produserer 100 megawatt (MW) strøm i to timer, skaper den 200 megawatt-timer (MWh) energi. Den gjennomsnittlige husholdningen bruker ca 900 kilowatt-timer (kWh) per måned.
Elektrisitet er strømmen av elektrisk ladning. Det forekommer naturlig, men må opprettes og distribueres på bestemte måter for å gjøre det nyttig for folk. Det fysiske grunnlaget for elektrisitet definerer hvordan vi bygger og bruker elektrisk infrastruktur for å sikre pålitelig service til kundene.
det store flertallet av elektrisitet i Usa er generert av store kraftverk og overført til kunder gjennom » grid.»Nettet, eller overføringssystemet, er et nettverk av kraftledninger og utstyr som brukes til å transportere elektrisitet i bulk fra kraftverk til samfunn. På lokalt nivå overfører distribusjonslinjer og utstyr kraft fra transmisjonssystemet til sluttbrukskunder. I økende grad genererer kunder også strøm på stedet for å møte noen eller alle deres behov, oftest gjennom solpaneler på taket.
Elektrisitet Er en sekundær energikilde avledet fra en primær kilde. Primærkilder inkluderer kjemisk energi lagret i fossilt brensel og biomasse; kinetisk energi fra vind eller sol; kjernekraft lagret i atomkjernene; eller gravitasjonsenergi lagret ved en oppoverbakke dam. Denne energien konverterer til mekanisk energi som spinner eller roterer magneter rundt trådspoler, som dermed induserer elektriske strømmer og spenninger.
Spenning er et mål på elektromotorisk kraft av elektrisitet. Dette kan betraktes som «trykket» av elektrisitet, som ligner trykket i en vannlinje. En transformatorstasjon «trapper opp» spenningen til elektrisitet generert i kraftverk for å transportere den via høyspenningsoverføringslinjer. Høyere spenningslinjer overfører strøm mer effektivt over lange avstander. Bulk eller» engros » overføringssystemet opererer linjer som varierer i kapasitet fra noen få tusen volt til så mye som 750.000 volt. Dette systemet leverer strøm til detaljhandelsdistribusjonssystemer, der andre transformatorstasjoner «trår ned» spenningen for lokal distribusjon til kunder på lavspentledninger.
det sentraliserte kraftsystemet
SYSTEMDRIFT
for å opprettholde pålitelighet, USA elektrisk system søker å holde systemfrekvensen nær 60 hertz, men ubalanser i tilbud og etterspørsel forårsaker avvik fra det målet. Alvorlige avvik kan føre til problemer med kvaliteten og påliteligheten til elektrisk service, for eksempel brownouts og blackouts. Denne utfordringen forverres av de praktiske grensene for å lagre elektrisitet på en kostnadseffektiv måte. Dermed må systemet balansere generasjon og etterspørsel samtidig, noe som krever at generasjonsutgangen justeres kontinuerlig for å matche svingninger i etterspørselen.
det finnes en rekke operative begrensninger som generasjon anlegg står overfor som begrenser deres evne til å matche endringer i etterspørselen. Generatorer varierer i hvor raskt de kan justere produksjonen. For eksempel kan naturgassfyrte generatorer generelt endre produksjonen raskere enn kullfyrte generatorer. Generatorer har også et begrenset «forsendelsesområde», som refererer til forskjellen mellom maksimal og minimal utgang. De fleste fossile og kjernefysiske enheter krever timer eller dager å starte. Generatorer kan også være begrenset i hvor ofte de kan starte og stoppe innen en eller flere dager. Enheter med bedre operasjonelle evner gir mer leveringsfleksibilitet for å matche svingninger i etterspørselen. For eksempel kan naturgassforbrenningsturbiner starte om noen minutter og slås på og av flere ganger om dagen.
elektrisitetsbehovet, eller «last», varierer innen hver time, varierer betydelig basert på tid på dagen og værmønstre. Etterspørselen varierer også sterkt etter sted. Den geografiske spredningen av generasjonsanlegg og etterspørsel, sammen med overføringssystembegrensninger, resulterer i overføringsbelastning. Overføring lunger begrenser muligheten til å sende generasjon å møte etterspørselen i begrensede områder. Dette skjer ofte i områder med høy etterspørsel, for eksempel byer, hvor overføringsbegrensninger begrenser muligheten til å importere strøm fra langt unna.
Balansering av kraftsystemet innebærer koordinering av generatorenes forsendelse for å møte etterspørselen. Dette krever forutse etterspørsel, en prosess kjent som » load forecasting.»For å forberede seg på endringer i etterspørselen må en nettoperatør forhåndsposisjonere generatorer (dvs. slå dem på og planlegge driften) timer eller dager i forveien, basert på driftsegenskaper og plassering. Sanntidsjusteringer blir nødvendige for å korrigere for uventede utviklinger, for eksempel lastprognosefeil eller systemkontingenser. Reservegenerasjonsressurser kan adressere store uforutsette hendelser, som en plutselig mekanisk svikt på et generasjonsanlegg eller tap av en overføringslinje. Økningen av vind-og solressurser, hvis produksjon varierer med værforhold, introduserer en utfordrende forsyningssidevariabel for å balansere nettet.
Kraftverk er som sprintere
kraftverkenes evner kan analogiseres til eliteutøvere:
- Hvor fort en sprinter kjører, er lik en anleggets «forsendelse» eller utgangsnivå.
- Hvor raskt en sprinter akselererer, er lik «rampe» eller endringshastigheten i produksjonen.
- en sprinters topphastighet er lik anleggets kapasitet, eller maksimal effekt.
- en utøvers respons er lik den tiden et anlegg trenger for å begynne å produsere kraft.
- den kortsiktige og langsiktige ytelsen til både idrettsutøvere og kraftverk avhenger av kondisjonering(f. eks. vedlikehold av utstyr).
- ytelsen til både idrettsutøvere og kraftverk kan være følsom for værforhold(for eksempel høy varme senker produksjonen av mange planter).
SYSTEMPLANLEGGING
Vedlikehold av et pålitelig system krever langsiktig planlegging for å sikre at fremtidig etterspørsel kan oppfylles tilstrekkelig. Store generasjons-og overføringsanlegg tar tre eller flere år å bygge. Planlegging krever å bestemme riktig størrelse på produksjons -, overførings – og distribusjonsanlegg for å møte den maksimale mengden strøm forbrukere vil kreve på et gitt tidspunkt. Spesielt krever dette tilstrekkelig genereringskapasitet, eller maksimal effekt, for å møte topplast, pluss en reserve i tilfelle systemberedskap.
Planleggere bruker langsiktig lastprognoser for å gi et estimat av topp etterspørsel. Etterspørselssiden styringsprogrammer, for eksempel fremme weatherization og høy effektivitet belysning, kan redusere behovet for å investere i generasjon og overføring. Overførings-og distribusjonssystemplanlegging må også sørge for tilstrekkelig overføringskapasitet for å imøtekomme strømstrømmer i toppperioder på alle steder.
elektrisk systemplanlegging må adressere både forventet og uventet. Endringer i teknologi, politikk og etterspørsel er vanskelig å forutsi. Planleggere må ta hensyn til risiko og usikkerhet, for eksempel økonomiske skift som påvirker lastvekst, endringer i regulatoriske krav og økningen av forstyrrende teknologier som påvirker belastning eller kundens selvgenerering. For eksempel kan politikk som fremmer vind-og solproduksjon skape behov for ytterligere fleksible generasjonstjenester, for eksempel hurtigstart og rask rampekapasitet. Fremtidige ukjente, kombinert med den langsiktige naturen til elektrisitetsinfrastruktur, forsterker betydningen av risiko-og usikkerhetsstyring i elektrisitetsplanlegging.
en illustrasjon av typisk daglig elektrisitetsbehov