Виробництво електроенергії

Для того, щоб зрозуміти ступінь переваг, потрібно спочатку зрозуміти джерело електроенергії, що проходить через мережу. Електроенергетичні електростанції відрізняються по-різному: форми енергії, яку вони використовують, показники ефективності, максимальна виробнича потужність, здатність змінювати свою продукцію, побічні продукти, географічні вимоги/обмеження, витрати на будівництво, експлуатація технічного обслуговування тощо. Всі ці важливі фактори є в загальному аналізі інфраструктури електричної мережі, яка обмежує область аналізу.

Розрізняючи електростанції на основі показників ефективності, експлуатаційних витрат та можливості варіювати свою продукцію, основні гравці можуть бути вільно розділені на чотири групи:

- електростанції з базовим навантаженням;

- електростанції з високим рівнем навантаження;

- навантаження на наступні електростанції;

- періодичні джерела.

Часто єдине джерело енергії потрапляє в більш ніж одну категорію, оскільки різні технології використовують для його вироблення електроенергії у різний спосіб. Наприклад, різні конструкції гідроелектростанцій діляться на всі чотири категорії.

Типи вироблення енергії

Електростанції з базовим навантаженням є основою більшості електричних мереж. Як правило, вони великі, здатні ефективно використовувати своє паливо на вибір і, у порівнянні з великими обсягами електроенергії, яку вони виробляють, недорогі в обслуговуванні. Вони працюють впродовж усього року, у будь-який час доби, і вони мають обмежену здатність безпечно та доцільно змінювати свою продукцію, забезпечуючи електроенергією на стабільному рівні. Типовими прикладами є ядерні та вугільні електростанції.

З іншого боку, електростанції з високим рівнем навантаження є прямо протилежними. Вони не працюють постійно, і не є дешевими та ефективними для роботи. Проте їхня здатність збільшувати постачання електроенергії на мить робить їх неоціненними для обробки або несподіваних стрибків у попиті, або очікуваних високих навантажень, характерних для гарячих літніх суботніх днів. Газові турбіни є основним прикладом такого роду електростанції. Малогабаритні генератори, такі як ті, що використовуються як аварійне резервне копіювання, подібні за своїми властивостями, вибираються насамперед для їхньої здатності негайно постачати необхідну електроенергію.

Навантаження на наступні електростанції займають другий план. Вони можуть змінювати свою продуктивність у відповідь на зміни у попиті, але не так швидко, як максимальні електростанції. Аналогічно, їх ефективність та експлуатаційні витрати знаходяться між базами навантаження та потужними електростанціями. Навантаження наступних електростанцій часто дуже схоже на електростанції базового завантаження з додатковою здатністю забезпечувати додаткову електроенергію в разі необхідності, збільшуючи або скорочуючи власний вихід в режимі стандартного режиму роботи (резервна потужність) або зберігання енергії упродовж періодів низького попиту та звільнення під час пікового попиту. Наприклад, багато гідроелектростанцій з великими водосховищами здатні істотно варіювати кількість води, яку вони проходять через свої турбіни, або навіть споживають електроенергію в періоди низького попиту, щоб підвищити рівень води, додаючи потенційну енергію до свого резерву на час попиту піку. У випадку атомних електростанцій деякі конструкції дозволяють скоротити вироблення електроенергії, тоді як інші не мають таких можливостей.

Періодичні джерела живлення є спеціальною, але застосовною категорією. Вітер та сонячна енергія забезпечують електроенергію без будь-яких постійних витрат на паливо, тоді як ефективність можна вимірювати залежно від того, скільки енергії є, і скільки потім виробляє електроенергія та потрапляє до енергосистеми. Це не можна прямо порівняти до ефективності роботи електростанцій, що використовують такі палива, як газ або вугілля, де необхідно постійно купувати паливо. Недоліком цих періодичних джерел енергії є постійна мінливість і, отже, ненадійність джерела їх енергії. Деякі конструкції вдаються до пом'якшення впливу цього недоліку, використовуючи певну форму зберігання енергії, щоб згладити змінність продукції.

Не зважаючи на те, що це не підходить до такого роду групування, децентралізоване та розподілене виробництво електроенергії грає постійно зростаючу роль у сучасних електричних мережах. Хоча кожне окреме джерело енергії, як правило, є мінімальним, їх сумарна потужність є значною, а при повному використанні являє собою життєздатну альтернативу сформованої системи, яка покладається виключно на великі централізовані електростанції.

Стабільність

Стабільність в електромережі має життєво важливе значення, коли постачається електроенергія, яка повинна максимально відповідати рівню попиту в будь-який момент. Крім того, через неефективність передачі електричної енергії на великих відстанях, також важливо підтримувати баланс пропозиції та попиту в кожній точці електромережі. Відхилення від цього рівноваги є небажаним, з великими відхиленнями призводять до нестабільності та, в крайньому випадку, відімкненням електроенергії. Те, що це означає, полягає в тому, що підтримка стабільності сітки не виконується просто завдяки максимальній потужності, яка перевищує максимальний попит, оскільки це було б легко досягти завдяки конструкції та постійному використанню безлічі базових силових станцій. Мережа інфраструктури здатна швидко змінювати обсяг постачань, щоб відповідати постійно коливаючим рівням споживчого попиту, починаючи з мертвої ночі та перевищуючи очікуваний піковий попит, що суттєво вимагає частого використання неефективних висококваліфікованих електростанцій.

Виконання запиту

Коли мережа виконує попит на електроенергію, існує певне замовлення на переважне використання постачальників. Електростанції з базовим навантаженням використовуються спочатку, оскільки, вони забезпечують найдешевшу електроенергію, хоча це дещо помилково, бо, як правило, вони завжди працюють і тому завжди використовуються. Високі електростанції використовуються як крайній засіб для постачання додаткової електроенергії, коли надмірна спроба постачає занадто великий запас запасів або надто раптово для завантаження наступних електростанцій. Крім того, найбільші електростанції використовуються для компенсації різких скорочень постачання через змінюваність періодичних джерел або несподіваних збоїв в іншому місці в мережі.

Загальна інфраструктура

Використання найбільших електростанцій, при необхідності, призводить до значних витрат як для мережевих операторів, так і для споживачів. Мережі вступають у дію, застосовуючи різні технології для зменшення попиту, перепланування (затримки) попиту або навіть збільшення пропозиції, як це вимагає ситуація. З точки зору збалансованості пропозиції та попиту в умовах пікового попиту в мережі, скорочення попиту на певну суму є настільки ж ефективним, як збільшення пропозиції на ту ж суму, перетворюючи здатність скоротити попит на віртуальну електростанцію. Звертаючись до використання найбільших енергоустановок для вирішення попиту, спроможність автоматично та негайно знизити сповільненість попиту, сповільнюючи сплески до того моменту, коли навантаження наступних електростанцій може задовольнити попит. Крім того, ті ж механізми вступають в гру, коли трапляються раптові, несподівані падіння пропозиції. Як наслідок, потрібно будувати менше дорогих електричних станцій.

По суті, сама інфраструктура принципово змінює встановлений підхід до електричних мереж та вироблення електроенергії, впроваджує нові технології та дозволяє використовувати методи виробництва електроенергії, які раніше були вимкнені. В цілому, механізми одночасно роблять мережу вже присутніх електростанцій більш ефективними, включають децентралізоване виробництво електроенергії значним чином і керують розвитком інфраструктури.

Популярні матеріали: