{h1}
članci

Opskrba elektricnom energijom

Anonim

Uvod

Većina zgrada [1] u Velikoj Britaniji povezana je s svjetskom klasi, iako starenja, proizvodnjom električne energije i mrežom opskrbe koja je godinama imala koristi od neizmjerne investicije.

Godine 1925. vlada Velike Britanije zatražila je gospodina Weira da riješi problem fragmentirane električne mreže koja se do tada sastojala od bezbroj nezavisnih proizvođača s lokalnim mrežama koje koriste različite napone i frekvencije.

Godine 1926. Zakon o opskrbi električnom energijom [2] stvorio je Središnji elektroprivredni odbor koji je nadgledao razvoj britanske prve AC mreže na mreži 1933. godine. Od svog uvođenja mreža je osnovana na centraliziranoj proizvodnji velikih razmjera, prvenstveno na fosilnim goriva s uvođenjem nuklearne elektrane u posljednjih šezdeset godina.

Elektrane se normalno nalaze daleko od centara stanovništva gdje su bogati fosilna goriva ili postoje dobre prometne veze. Mnogi od tih lokacija su daleko od gradova i gradova gdje se koristi struja, pa stoga postoji potreba za prijenosom i distribucijom električne energije. Da bi se to učinilo učinkovito, napon pri kojem se generira struja povećava se za učinkoviti prijenos i distribuciju, a zatim se povukao natrag radi sigurne uporabe.

U vrijeme uspostavljanja rešetke to se može postići samo pomoću linearnih transformatora i to samo radi na AC-u [3]. Kao posljedica toga AC rešetke sada dominiraju diljem svijeta [4].

Opskrbna mreža

UK mreža za prijenos električne energije temelji se na mreži 400 kV AC super mreže i 275 kV prijenosnoj mreži. Lokalna distribucijska mreža to spušta kroz niz faza od 132 kV do 11 kV, iako će neki veliki industrijski korisnici biti isporučeni sa 33 kV ili više. Napon se zatim smanjuje na 415 V trofazni za male i srednje velike komercijalne i industrijske korisnike i konačno se opskrbljuje kućanskim stanovima na 230 V jednoj fazi (napon između jedne od tri faze i neutralnog).

Konverzija je putem linearnih transformatora, ali za razliku od nekih njihovih manjih kolega one koje se koriste u opskrbi električnom energijom mogu biti vrlo učinkovite, u području od 99, 8% [5], međutim reaktivna opterećenja i njihova zamišljena impedancija koja nije nula može smanjiti ta slika u normalnim radnim uvjetima.

Budući da se de-regulacija elektroenergetskog sektora opskrbna mreža, od generacije do potrošača, upravljaju četiri zasebne organizacije koje ispunjavaju vrlo različite funkcije [6]:

  • Generatori - odgovorni za proizvodnju električne energije.
  • Dobavljači - odgovorni za opskrbu i prodaju električne energije potrošačima.
  • Prijenosna mreža - odgovorna za prijenos električne energije u cijeloj zemlji.
  • Distributeri - oni koji posjeduju i upravljaju lokalnom distribucijskom mrežom od nacionalne prijenosne mreže do domova i poduzeća.

Nacionalna mreža prijenosne mreže u prosjeku je 93 posto učinkovita i jedna je od najpouzdanijih na svijetu s operativnom pouzdanosti od 99, 99998 posto [7] iako se te brojke odnose samo na glavnu prijenosnu mrežu. Pouzdanost i stupanj djelotvornosti lokalnih distribucijskih mreža teže je doći zbog pojedinačnih karakteristika mreže i procijenjene naplate.

Međutim, s uvođenjem pametnih mjera potrošnja električne energije i dostupnost će postati puno jasnija, što će omogućiti bolje opisivanje performansi lokalne distribucijske mreže. Sveukupno, pretvorba energije iz primarnog goriva u elektrani na korisnu električnu energiju u kući je samo u području od 35 posto za elektrane na ugljen i 45 posto za najmodernije elektrane s kombiniranim plinovim turbinama (CCGT) 8].

Dekarboniziranje rešetke

Potražnja za električnom energijom u svim sektorima na prosječnom hladnom pravcu (ACS) u Velikoj Britaniji iznosi približno 60 GW (2013/14). U 2013./14. Godini proizvedeno je i potrošeno oko 350 TWh električne energije, od kojih je većina proizvedena spaljivanjem ugljena i plina, te nuklearnim elektranama.

Godine 2035/36, očekuje se da će ukupna proizvodnja električne energije biti preko 365 TWh s vrhunskim zahtjevom od 68 GW (National Grid, Gone Green scenarij). To će se još više povećati na oko 600 TWh / god do 2050. godine prvenstveno zahvaljujući povećanom izvozu električne energije i elektrificiranju transporta i kućnog grijanja pomoću toplinskih crpki [9].

Domaća potrošnja električne energije porasla je za oko 40 posto od 1970., iako je iznosila vrhunac u 2005/6 i blago je pala na 118 TWh u 2013/14. Prema scenariju Nacionalnog rešetkastog zelenog pojasa očekuje se da će pasti na nešto više od 100 TWh do 2025/26, a zatim porasti na više od 125 TWh do 2035/36 [9] (napomena: vidi referencu [9] za druge manje zelene scenarije). Da bi se postigli ti skromni podaci o rastu, domaći će sektor morati zadovoljiti izazovne ciljeve energetske učinkovitosti u idućih 20 godina.

Vlada Ujedinjenog Kraljevstva postavila je izazovne ciljeve za smanjenje ugljičnog dioksida i zajedno s Direktivom velikih uređaja za izgaranje EU [10] i Direktivom o industrijskim emisijama ima veliki utjecaj na kapacitet proizvodnje električne energije u Velikoj Britaniji. Velika Britanija se zalaže za smanjenje emisija ugljičnog dioksida do 34 posto do 2020. godine (iznad razina iz 1990. godine) i smanjenje od 80 posto do 2050. godine i kako bi pomogla u postizanju tih ciljeva, nacionalna opskrba električnom energijom morat će se više-manje dekarbonizirati.

Kratkoročno oko 20 posto postojećih elektrana (ugljena i nuklearnih elektrana) treba zatvoriti u narednih pet godina. Taj manjak zahtijeva više od 110 milijardi funti nove investicije u sljedećem desetljeću [11], [12]. Kako bi zadovoljio ciljeve ugljičnog dioksida, novi će kapacitet biti više isprekidan i nefleksibilan kao rezultat obnovljivih izvora energije (prvenstveno vjetra) i manje fleksibilan kao rezultat nuklearne proizvodnje.

Zbog intermitentnosti obnovljive proizvodnje električne energije ima faktor opterećenja, procijenjeni doprinos za razliku od maksimalnog potencijala, između 30 i 40 posto za vjetar, na kopnu i moru, a nešto više od 10 posto za PV. Kao posljedica toga, obnovljiva proizvodnja potiče potrebu za gotovo udvostručenjem instalirane snage od onog današnjeg od 91 GW do preko 163 GW u 2035 unatoč samo neznatnom povećanju vršne potražnje uz pretpostavku da su ispunjeni ciljevi energetske učinkovitosti [9].

U kratkom roku, međutim, u razdobljima najveće potražnje gubitak kapaciteta proizvodnje će imati utjecaja na visinu dostupnu između opskrbe i potražnje. Predviđanje je da u razdoblju velike potražnje opskrba može samo malo prekoračiti potražnju za nekoliko posto, vjerojatno oko 4% ili manje. U prošlosti je to obično održano između 10 i 20% pa predstavlja značajan pad glave. Kao rezultat toga, vjerojatnost velikog manjka električne energije koja zahtijeva kontrolirano odvajanje potrošača povećava se s oko 1 u 47 godina zimi 2013/14 do 1 u 12 godina u 2015/16 ili niža ako mjere energetske učinkovitosti don ' t materijalizirati.

U smislu sigurnosti opskrbe koriste se dvije probabilističke mjere, očekivanje gubitka opterećenja (LOLE) i očekivana energija neistražena (EEU). LOLE procjene za narednih nekoliko godina pokazuju da potražnja može premašiti opskrbu za više od cilja od 3 sata i da se taj manjak može sastojati od nekoliko relativno malih događaja ili rijetkih većih događaja.

Međutim, pozadina nacionalne mrežne mreže napajanja razvijena je kako ne bi prekoračila 3-satni prag LOLE od 2018./19. Nadalje. Prije toga, iako je manjak zabrinut, operatori sustava imaju neku kontrolu nad mrežom, na primjer, smanjenjem izvoza električne energije ili selektivnim isključivanjem industrijskih korisnika, tako da može imati malo ili nimalo značajnog utjecaja na domaće potrošače [13].

Općenito govoreći, ukupna potrošnja energije u domaćem sektoru vidjela je promjenu šminke u proteklih 40 godina uz povećanu uporabu električne energije koja će se vjerojatno nastaviti iu budućnosti. Ugljen je zamijenjen prirodnim plinom i kao mreža postaje dekarbonizirani prirodni plin polagano će se rasporediti strujom.


Preporučeno

Europski institut za građevinarstvo pridružuje se BRE

Arhitektonske tkanine

Lincoln Memorial