{h1}
cikkek

Elektromos ellátás

Anonim

Bevezetés

Az Egyesült Királyságban található legtöbb épület [1] egy világszínvonalú, ám öregedő, villamosenergia-termelési és ellátóhálózathoz csatlakozik, amely az évek során hatalmas beruházásokra tett szert.

1925-ben Lord Weiret az Egyesült Királyság kormánya arra kérték, hogy oldja meg a széttöredezett villamosenergia-hálózat kérdését, amely eddig különféle független gyártókból állt, amelyek mindegyike különböző feszültségeket és frekvenciákat használó helyi hálózatokból állt.

1926-ban a villamosenergia-ellátásról szóló törvény [2] létrehozta a Központi Villamosenergia-felügyeleti Testületet, amely 1933-ban felügyelte az Egyesült Királyság első országos hálózatának hálózatát. Bevezetése óta a hálózat nagy méretű centralizált váltakozó áramú hálózaton alapul, elsősorban fosszilis az elmúlt hatvan évben nukleáris áram bevezetésével.

Az erőművek általában olyan településeken kívül helyezkednek el, ahol a fosszilis tüzelőanyagok bőségesek, vagy jó közlekedési kapcsolatok léteznek. E helyek közül sok távol van a villamosenergia-felhasználású városoktól és villamosenergia-átviteltől és elosztástól. Ehhez hatékonyan meg kell erõsíteni a villamosenergia-termelés feszültségét a hatékony átvitel és elosztás érdekében, majd biztonságos használat céljából visszalépett.

A hálózat létrehozásakor ez csak lineáris transzformátorok alkalmazásával érhető el, és ezek csak AC-n dolgoznak [3]. Ennek eredményeképpen az AC hálózatok most dominálnak az egész világon [4].

A villamosenergia-ellátó hálózat

Az Egyesült Királyság villamosenergia-átviteli hálózata egy 400 kV-os AC szuperhálózaton és egy 275 kV-os átviteli hálózaton alapul. A helyi elosztó hálózat számos lépcsőn keresztül 132 kV-ról 11 kV-ra lép be, bár néhány nagy ipari felhasználó 33 kV-os vagy annál nagyobb teljesítményű lesz. A feszültséget ezután 415 V-os háromfázisra csökkentették a kis- és közepes méretű kereskedelmi és ipari felhasználók számára, és végül 230 V-os egyfázisú (a három fázis és a semleges egyik feszültsége közötti) feszültségre szállítják.

A konverzió lineáris transzformátorok útján történik, de kisebb energiafelhasználókkal ellentétben rendkívül hatékonyak a 99, 8 százalék [5] tartományban, bár a reaktív terhelések és a nem nulla képzeletbeli impedanciája csökkentheti ez a szám normál üzemi körülmények között.

A villamosenergia-ágazat diszregulációjától kezdve az ellátási hálózatot - a generációktól a fogyasztóig keresztül - négy különálló szervezet kezeli, amelyek nagyon különböző funkciókat töltenek be [6]:

  • Generátorok - a villamos energia előállításáért.
  • Szállítók - a fogyasztók villamosenergia-ellátásáért és értékesítéséért felelősek.
  • Átviteli hálózat - a villamos energia átvitele az ország egész területén.
  • Forgalmazók - azok, akik a helyi elosztóhálózatot a nemzeti átviteli hálózattól a lakásokig és a vállalkozásokig sajátítják és működtetik.

A nemzeti hálózati adatátviteli hálózat átlagosan 93 százalékos, és a világ egyik legmegbízhatóbb, 99, 99998 százalékos üzembiztonsággal [7], bár ezek a számok csak a fő átviteli hálózaton érvényesek. A helyi elosztóhálózatok megbízhatósága és hatékonysági adatai nehezebbek az egyedi hálózati jellemzők és a becsült számlázás miatt.

Az intelligens fogyasztásmérők bevezetésével azonban a villamosenergia-fogyasztás és a rendelkezésre állás sokkal egyértelműbbé válik, így jobban jellemezhető a helyi elosztói hálózat teljesítménye. Összességében az energia elsődleges tüzelőanyagból történő átalakítása az erőműben az otthoni használatra szánt villanyáramban csak a széntüzelésű erőművek 35% -a és a legkorszerűbb kombinált ciklusú gázturbinák (CCGT) erőműveinek 45% -a [ 8].

A rács kiürítése

A Nagy-Britanniában az átlagos hideg varázslat (ACS) összes ágazatának csúcsigénye körülbelül 60 GW (2013/14). 2013/14-ben mintegy 350 TWh villamos energiát generált és fogyasztott, melynek többségét szén- és gázégetés, valamint atomerőművek gyártják.

2035/36-ban a teljes villamosenergia-termelés várhatóan 365 TWh fölött lesz, 68 GW csúcsigényével (National Grid, Gone Green forgatókönyv). Ez 2050-re tovább emelkedik majd körülbelül 600 TWh / évre, elsősorban a megnövekedett villamosenergia-export és a hőszivattyúk közlekedési és háztartási fűtésének villamosítása révén [9].

A háztartások villamosenergia-fogyasztása 1970 óta mintegy 40 százalékkal nőtt, bár 2005-ben elérte a csúcsot, 2013-ban pedig kissé 118 TWh-ra csökkent. A Nemzeti Grid Gone Green forgatókönyv szerint 2025/26-ra ez várhatóan tovább csökken majd a több mint 100 TWh-ra, majd 2035/36-ra 125 TWh fölé emelkedik [9] (lásd: [9] forgatókönyvek). E szerény növekedési adatok eléréséhez a hazai szektornak meg kell felelnie a kihívásokkal teli energiahatékonysági céloknak a következő 20 évben.

Az Egyesült Királyság kormánya a széndioxid-csökkentésre vonatkozó kihívást jelentő célokat tűzött ki, és az EU nagy tüzelőberendezésekről szóló irányelvével [10] és az ipari kibocsátásokról szóló irányelvvel együtt nagy hatást gyakorol az Egyesült Királyság villamosenergia-termelési kapacitására. Az Egyesült Királyság elkötelezte magát a szén-dioxid-kibocsátás 34% -os csökkentésére 2020-ig (1990-es szintek alatt), és 20% -kal 80% -kal csökkentette, és e célok elérésének elősegítése érdekében a nemzeti villamosenergia-ellátásnak többé-kevésbé szén-dioxid-mentesnek kell lennie.

Rövid távon a meglévő erőművek (szén és nukleáris) mintegy 20 százaléka a következő öt évben várhatóan lezárul. Ez a hiány több mint 110 milliárd fontnyi új beruházást igényel a következő évtizedben [11], [12]. A szén-dioxid-célkitűzések elérése érdekében az új kapacitás megszakításos és rugalmatlan lesz a megújuló energiaforrások (elsősorban a szél) és kevésbé hajlamos a nukleáris termelés következtében.

A megújuló villamosenergia-termelés intermittenciájának köszönhetően terhelési tényezője van, a becsült hozzájárulás a maximális, 30-40 százalékos szélerősséghez képest, a szél, a part menti és az offshore esetében, és a PV esetében alig több mint 10 százalék. Ennek eredményeképpen a megújuló energiatermelés a jelenlegi kapacitás közel megkétszereződésének szükségességét jelentheti 91 GW-ról 163 GW-ra 2035-re, annak ellenére, hogy az energiahatékonysági célkitűzések teljesülése esetén a csúcsterhelés csak enyhén emelkedett [9].

Rövidebb távon azonban a csúcsigényes időszakokban a termelési kapacitás csökkenése hatással lesz a kínálat és a kereslet között elérhető belmagasságra. Az előrejelzés az, hogy a nagy keresleti idõszakokban a kínálat csak néhány százalékkal, csaknem 4% vagy annál kevesebbet képes csak meghaladni a keresletet. A múltban ez tipikusan 10-20% között volt, így jelentősen csökkent a belmagasság. Ennek következtében a fogyasztók ellenőrzött lekapcsolását igénylő villamos energia nagy hiányának valószínűsége a 2013/14 téli időszakban 47 év alatt 1 év alatt 12 év alatt, 2015/16-ban vagy annál alacsonyabb lesz, ha az energiahatékonysági intézkedések nem " nem valósul meg.

Az ellátás biztonságát tekintve két probabilisztikus intézkedést alkalmaznak, a LOLE és az elvárt energia nem auditált (EEU). A következő néhány évben a LOLE becslései azt mutatják, hogy a kereslet meghaladhatja a 3 órás célt meghaladó mennyiségű kínálatot, és hogy ez a hiány számos viszonylag gyakori kis eseményből vagy ritkán nagyobb eseményekből állhat.

Azonban a National Grid tápegység hátterét úgy fejlesztették ki, hogy ne haladja meg a 3 órás LOLE küszöböt 2018/19-től kezdődően. Azelőtt, miközben a hiányosság aggodalomra ad okot, a rendszerüzemeltetők némi befolyással rendelkeznek a hálózaton keresztül például a villamosenergia-export csökkentése vagy az ipari felhasználók szelektív lekapcsolása révén, így kevés vagy semmilyen jelentős hatása nincs a hazai fogyasztókra [13].

Általánosságban elmondható, hogy az elmúlt 40 évben a teljes energiafogyasztás a belföldi szektorban megváltozott a sminkben, a villamos energia növekvő felhasználásával, ami valószínűleg a jövőben is folytatódik. A szenet a földgázzal helyettesítették, és mivel a rács szénmentesített földgázt vált ki, lassan kiszorítja a villamos energiát.


Ajánlott

Global Air Conditioning Study 2017

Építkezés 2025

Tau - a napenergiával működő sziget