Производство электроэнергии

Для того, чтобы понять степень преимуществ, нужно сначала понять источник электроэнергии, проходящей через сеть. Электроэнергетические электростанции отличаются по-разному: формы энергии, которую они используют, показатели эффективности, максимальная производственная мощность, способность изменять свою продукцию, побочные продукты, географические требования/ограничения, расходы на строительство, эксплуатация технического обслуживания и тому подобное. Все эти важные факторы являются в общем анализе инфраструктуры электрической сети, которая ограничивает область анализа.

Различая электростанции на основе показателей эффективности, эксплуатационных расходов и возможности варьировать свою продукцию, основные игроки могут быть свободно разделены на четыре группы:
- электростанции с базовой нагрузкой;
- электростанции с высоким уровнем нагрузки;
- нагрузка на следующие электростанции;
- периодические источники.

Часто единственный источник энергии попадает в более чем одну категорию, поскольку различные технологии используют для его выработки электроэнергии различные способы. Например, различные конструкции гидроэлектростанций делятся на все четыре категории.

Типы выработки энергии

Электростанции с базовой нагрузкой являются основой большинства электрических сетей. Как правило, они большие, способные эффективно использовать свое топливо на выбор и, по сравнению с большими объемами электроэнергии, которую они производят, недорогие в обслуживании. Они работают в течение всего года, в любое время суток, и они имеют ограниченную способность безопасно и целесообразно менять свою продукцию, обеспечивая электроэнергией на стабильном уровне. Типичными примерами являются ядерные и угольные электростанции.

С другой стороны, электростанции с высоким уровнем нагрузки являются прямо противоположными. Они не работают постоянно, и не являются дешевыми и эффективными для работы. Однако их способность увеличивать поставки электроэнергии на мгновение делает их бесценными для обработки или неожиданных скачков в спросе, или ожидаемых высоких нагрузок, характерных для горячих летних субботних дней. Газовые турбины являются основным примером такого рода электростанции. Малогабаритные генераторы, такие как те, что используются как аварийное резервное копирование, сходные по своим свойствам, выбираются прежде всего для их способности немедленно поставлять необходимую электроэнергию.

Нагрузка на следующие электростанции занимают второй план. Они могут изменять свою производительность в ответ на изменения в спросе, но не так быстро, как максимальные электростанции. Аналогично, их эффективность и затраты находятся между базами нагрузки и мощными электростанциями. Нагрузка следующих электростанций часто очень похожа на электростанции базовой загрузки с дополнительной способностью обеспечивать дополнительную электроэнергию в случае необходимости, увеличивая или сокращая свой выход в режиме стандартного режима работы (резервная мощность) или хранения энергии в течение периодов низкого спроса и освобождения во время пикового спроса. Например, многие гидроэлектростанции с большими водохранилищами способны существенно варьировать количество воды, которую они проходят через свои турбины, или даже потребляют электроэнергию в периоды низкого спроса, чтобы повысить уровень воды, добавляя потенциальную энергию в свой резерв на время спроса пика. В случае атомных электростанций некоторые конструкции позволяют сократить выработку электроэнергии, тогда как другие не имеют таких возможностей.

Периодические источники питания являются специальной, но применимой категорией. Ветер и солнечная энергия обеспечивают электроэнергию без каких-либо постоянных затрат на топливо, тогда как эффективность можно измерять в зависимости от того, сколько энергии есть, и сколько потом производит электричество и попадает в энергосистемы. Это нельзя напрямую сравнить с эффективностью работы электростанций, использующих такие топлива, как газ или уголь, где необходимо постоянно покупать топливо. Недостатком этих периодических источников энергии является постоянная изменчивость и, следовательно, ненадежность источника их энергии. Некоторые конструкции прибегают к смягчению влияния этого недостатка, используя определенную форму хранения энергии, чтобы сгладить изменчивость продукции.

Несмотря на то, что это не подходит к такому роду группировки, децентрализованное и распределенное производство электроэнергии играет все возрастающую роль в современных электрических сетях. Хотя каждое отдельный источник энергии, как правило, является минимальным, их суммарная мощность значительна, а при полном использовании представляет собой жизнеспособную альтернативу сложившейся системы, возлагается исключительно на крупные централизованные электростанции.

Стабильность

Стабильность в электросети имеет жизненно важное значение, когда поставляется электроэнергия, которая должна максимально соответствовать уровню спроса в любой момент. Кроме того, из-за неэффективности передачи электрической энергии на больших расстояниях, также важно поддерживать баланс предложения и спроса в каждой точке сети. Отклонение от этого равновесия является нежелательным, с большими отклонениями приводят к нестабильности и, в крайнем случае, отключением электроэнергии. То, что это означает, заключается в том, что поддержание стабильности сетки не выполняется просто благодаря максимальной мощности, превышающей максимальный спрос, поскольку это было бы легко достичь благодаря конструкции и постоянному использованию множества базовых силовых станций. Сеть инфраструктуры способна быстро менять объем поставок, чтобы соответствовать постоянно потрясая уровням потребительского спроса, начиная с мертвой ночи и превышая ожидаемый пиковый спрос существенно требует частого использования неэффективных высококвалифицированных электростанций.

Выполнение запроса

Когда сеть выполняет спрос на электроэнергию, существует определенный заказ на преимущественное использование поставщиков. Электростанции с базовой нагрузкой используются сначала, поскольку они обеспечивают самую дешевую электроэнергию, хотя это несколько ошибочно, потому что, как правило, они всегда работают и поэтому всегда используются. Высокие электростанции используются как крайнее средство для снабжения дополнительной электроэнергии, когда чрезмерная попытка постичь слишком большой запас запасов или слишком внезапно для загрузки следующих электростанций. Кроме того, крупнейшие электростанции используются для компенсации резких сокращений поставки через сменяемость периодических источников или неожиданных сбоев в другом месте в сети.

Общая инфраструктура

Использование крупнейших электростанций, при необходимости, приводит к значительным затратам как для сетевых операторов, так и для потребителей. Сети вступают в действие, применяя различные технологии для уменьшения спроса, перепланировка (задержки) спроса или даже увеличение предложения, как это требует ситуация. С точки зрения сбалансированности предложения и спроса в условиях пикового спроса в сети, сокращение спроса на определенную сумму настолько же эффективным, как увеличение предложения на ту же сумму, превращая способность сократить спрос на виртуальную электростанцию. Обращаясь к использованию самых энергоустановок для решения спроса, способность автоматически и немедленно снизить замедленность спроса, замедляя всплески до того момента, когда нагрузка следующих электростанций может удовлетворить спрос. Кроме того, те же механизмы вступают в игру, когда случаются внезапные, неожиданные падения предложения. Как следствие, нужно строить меньше дорогих электрических станций.

По сути, сама инфраструктура принципиально меняет установленный подход к электрическим сетям и выработки электроэнергии, внедряет новые технологии и позволяет использовать методы производства электроэнергии, которые ранее были выключены. В целом, механизмы одновременно делают сеть уже присутствующих электростанций более эффективными, включают децентрализованное производство электроэнергии в значительной степени и управляют развитием инфраструктуры.

Популярные материалы: