Супер сетка - Super grid

«Суперсеть» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Супер сетка (значения).

Один концептуальный план суперсети, соединяющей возобновляемые источники в Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Европе. (DESERTEC )[нужна цитата ]

А супер сетка или же суперсеть это широкополосная передача сеть, как правило, трансконтинентальный или многонациональный, который предназначен для того, чтобы сделать возможной торговлю большими объемами электроэнергии на большие расстояния. Иногда ее также называют «мега-сеткой». Обычно предлагается использовать суперсетки. постоянный ток высокого напряжения (HVDC) для передачи электроэнергии на большие расстояния. Линии электропередачи HVDC последнего поколения могут передавать энергию с потерями всего 1,6% на 1000 км.[1]

Суперсети могут поддерживать глобальную энергетический переход за счет сглаживания локальных колебаний ветряная энергия и солнечная энергия. В этом контексте они считаются ключевой технологией для смягчать глобальное потепление.

История

Идея создания линий электропередачи на большие расстояния для использования удаленных возобновляемых источников не нова. В США в 1950-х годах было предложено поставить гидроэлектростанция мощность от плотин, строящихся в Тихоокеанский Северо-Запад потребителям в Южная Калифорния, но это было отклонено. В 1961 году президент США Джон Ф. Кеннеди санкционировал крупный проект общественных работ с использованием новых высоковольтный, постоянный ток технология от Швеция. Проект был реализован в тесном сотрудничестве между General Electric США и МОРЕ из Швеция, и система была введена в эксплуатацию в 1970 году. После нескольких модернизаций преобразовательных подстанций за прошедшие десятилетия, система теперь имеет мощность 3100 МВт и известна как Pacific DC Intertie.

Концепция «суперсети» восходит к 1960-м годам и использовалась для описания возникающей унификации сети Великобритании.[2]В коде, который управляет британской энергосистемой, Grid Code,[3] Supergrid в настоящее время определяется - и так было с момента написания этого кода в 1990 году - как относящиеся к тем частям британской системы передачи электроэнергии, которые подключены под напряжением, превышающим 200 кВ (200 000 вольт). Поэтому британские специалисты по планированию энергосистем и оперативный персонал неизменно говорят о Supergrid в этом контексте; на практике используемое определение охватывает все оборудование, принадлежащее компании National Grid в Англии и Уэльсе, и никакое другое оборудование.

Что изменилось за последние 40 лет, так это масштаб энергии и расстояний, которые можно представить в суперсетке. Европа начала объединять свои сети в 1950-х годах, и ее крупнейший единая сетка это синхронная сетка континентальной Европы обслуживает 24 страны. Серьезная работа ведется по объединению этой синхронной европейской сети (ранее известной как сеть UCTE) с соседней сетью синхронной передачи некоторых стран СНГ, IPS / ИБП сетка. В случае завершения полученная массивная сетка будет охватывать 13 часовых поясов от Атлантического до Тихого океана.[4]

Хотя такие сети покрывают большие расстояния, способность передавать большие объемы электроэнергии остается ограниченной из-за перегрузок и проблем с контролем. В SuperSmart Grid (Европа) и Единая интеллектуальная сеть (США) указывают основные технологические обновления, которые, по утверждению сторонников, необходимы для обеспечения практической работы и обещанных преимуществ таких трансконтинентальных мегасетей.

Концепция

В текущем использовании «суперсеть» имеет два смысла: одно - это слой надстройки, наложенный или наложенный на существующую региональную передающую сеть или сети, а второй - наличие некоторого набора превосходных возможностей, превосходящих возможности даже самых передовых сетей.

Мега сетка

В значении «наложение» или «надстройка» суперсетка - это очень удаленный эквивалент глобальная синхронная сеть возможность крупномасштабной передачи возобновляемой электроэнергии. В некоторых концепциях передающая сеть линий электропередачи постоянного тока высокого напряжения образует слой, который четко отделен так же, как система супермагистрали отделена от системы городских улиц и региональных автомагистралей. В более традиционных концепциях, таких как предлагаемое объединение синхронной европейской сети UCTE и IPS / ИБП система СНГ, такая мегасетка ничем не отличается от типовой системы синхронной передачи большой площади где электроэнергия проходит по специальному транзитному маршруту напрямую через местные коммунальные линии электропередачи или линии HVDC, если это необходимо.[5]Исследования для таких систем континентального размера показывают, что существуют проблемы масштабирования в результате сложности сети, перегрузки передачи и необходимости в системах быстрой диагностики, координации и управления. Такие исследования показывают, что пропускная способность должна быть значительно выше, чем у существующих систем передачи, чтобы способствовать беспрепятственной торговле энергией на расстояниях, не ограниченных государственными, региональными, национальными или даже континентальными границами.[6]На практике возникла необходимость включить умная сеть электроснабжения такие функции, как глобальные сенсорные сети (WAMS) в региональные сети даже небольшого размера, чтобы избежать крупных Отключения питания такой как Северо-восточное затемнение 2003 года. Динамические взаимодействия между группами производителей электроэнергии становятся все более сложными, и переходные нарушения, которые каскадно распространяются на соседние энергокомпании, могут быть внезапными, большими и сильными, сопровождаемыми резкими изменениями в топологии сети, когда операторы пытаются вручную стабилизировать сеть.[7]

Улучшенная сетка

Во втором смысле расширенной сетки суперсетка превосходит не только потому, что это мега-сетка с большой площадью, но и потому, что она хорошо координируется с макроуровня, охватывающего страны и континенты, вплоть до микроуровня. планирование нагрузок с низким приоритетом, таких как водонагреватели и охлаждение. В предложении European SuperSmart Grid и концепции Unified Smart Grid в США такие суперсети имеют интеллектуальные функции на глобальном уровне передачи, которые объединяют локальные интеллектуальные сети в единую глобальную суперсеть. Это похоже на то, как Интернет связывает несколько небольших сетей в единую повсеместную сеть.

Передачу по обширной территории можно рассматривать как горизонтальное продолжение интеллектуальной сети. При смене парадигмы различие между передачей и распределением размывается по мере интеграции, поскольку поток энергии становится двунаправленным. Например, распределительные сети в сельской местности могут генерировать больше энергии, чем используют, превращая местную интеллектуальную сеть в виртуальная электростанция, или городской парк из миллиона электромобилей может быть использован для сокращения пиков в передаче электроэнергии путем интеграции их в интеллектуальную сеть с использованием автомобиль в сеть технологии.

Сеть электропередачи переменного тока на 765 кВ, предназначенная для передачи 400 ГВт ветровой энергии в города Среднего Запада, стоимостью 60 миллиардов долларов.[8][9]

Одним из преимуществ такой географически распределенной и динамически сбалансированной системы является то, что необходимость в базовая нагрузка генерация значительно сокращается, поскольку перемежаемость некоторых источников Такие как океан, солнечный, и ветер можно сгладить.[10]Серия подробных исследований по моделированию, проведенных доктором Грегором Чишем, в которых рассматривалось общеевропейское внедрение возобновляемых источников энергии и объединение энергосетей с использованием HVDC кабели, указывает на то, что вся энергия в Европе может быть получена за счет возобновляемых источников энергии, при этом 70% энергии ветра будет производиться при том же уровне затрат или ниже, что и в настоящее время.[11][12][13]

Некоторым критикам такая широкая зона передачи не нова; они отмечают, что эта технология мало чем отличается от технологий, используемых для региональных и национальных сетей передачи электроэнергии. Сторонники говорят, что помимо качественных функций интеллектуальной сети, которые позволяют мгновенно координировать и уравновешивать периодически возникающие источники энергии через международные границы, количественная полнота имеет свое собственное качество. Утверждается, что суперсети открывают рынки.[14]Точно так же, как автострады произвели революцию в межгосударственном транспорте, а Интернет произвел революцию в онлайн-торговле, когда были построены всеобъемлющие сети с высокой пропускной способностью, утверждается, что должна быть построена суперсеть с высокой пропускной способностью, чтобы обеспечить такую ​​всеобъемлющую распределительную сеть с такой доступной пропускной способностью. что торговля энергией ограничивается только тем, сколько электроэнергии могут вывести на рынок предприниматели.

Технологии

Планы суперсетей большой площади обычно предусматривают массовую передачу с использованием постоянный ток высокого напряжения линий. Европейское предложение SuperSmart Grid опирается на HVDC, а в США ключевые лица, принимающие решения, такие как Стивен Чу отдать предпочтение национальной системе междугородных сетей постоянного тока.[15]Есть промышленные сторонники HVAC. Несмотря на то что ФАКТЫ переменный ток имеют недостатки на больших расстояниях, American Electric Power выступила за создание сверхсети на 765 кВ, которую они называют I-765, которая обеспечит 400 ГВт дополнительной мощности передачи, необходимой для производства 20% энергии США от ветряных электростанций, расположенных на Среднем Западе. (См. Рисунок выше).[9] Сторонники HVAC отмечают, что системы HVDC ориентированы на массовую передачу от точки к точке, и для множественных подключений к ним потребуется дорогостоящее сложное оборудование для связи и управления, а не простое повышение трансформаторы необходимо если Линии переменного тока были использованы. В настоящее время существует только одна многоточечная система передачи HVDC на большие расстояния.[16]В более отдаленном будущем потери напряжения в существующих методах можно было бы избежать, используя экспериментальные сверхпроводники "SuperGrid «технология, при которой кабель передачи охлаждается трубопроводом для жидкого водорода, который также используется для транспортировки энергии по всей стране. Необходимо учитывать потери энергии на создание, удержание и повторное охлаждение жидкого водорода.

Координация и контроль сети будут использовать умная сеть электроснабжения такие технологии как единицы измерения вектора для быстрого обнаружения дисбаланса в сети, вызванного колебаниями Возобновляемая энергия источников и потенциально мгновенно реагировать с помощью запрограммированных автоматических схем защиты для перенаправления, снижения нагрузки или уменьшения генерации в ответ на нарушения в сети.

Правительственная политика

Китай поддерживает идею глобальной межконтинентальной суперсети.[17] Для суперсети в США, по оценкам исследования, сокращение парниковый газ выбросы в сочетании с установкой Возобновляемая энергия,[18] в настоящее время в стадии планирования.[19]

Значительный масштаб

Одно исследование европейской суперсети оценивает, что потребуется до 750 ГВт дополнительной пропускной способности - пропускная способность, которая будет размещаться с шагом 5 ГВт с линиями HVDC.[20]Недавнее предложение Transcanada оценило линию HVDC протяженностью 1600 км и мощностью 3 ГВт в 3 миллиарда долларов США; для этого потребуется коридор шириной 60 метров.[21]В Индии недавнее предложение на 6 ГВт и протяженностью 1850 км было оценено в 790 миллионов долларов и потребует полосы отвода шириной 69 метров.[22]При 750 ГВт новой мощности передачи постоянного тока высокого напряжения, необходимой для европейской суперсети, земля и деньги, необходимые для новых линий электропередачи, будут значительными.

Энергетическая независимость

В Европе энергетическая безопасность значение суперсети обсуждалось как способ частично предотвратить Российская энергетика гегемония.[23]В США такие адвокаты, как Т. Бун Пикенс продвигали идею национальной сети электропередач, чтобы продвигать Энергетическая независимость США. Альберт Гор выступает за Единая интеллектуальная сеть который имеет широкие возможности супер-сетки. Гор и другие защитники, такие как Джеймс Э. Хансен считают, что суперсети необходимы для возможной полной замены парниковый газ производство ископаемого топлива, которое питает глобальное потепление.[24]

Разрешения на коридоры

Большое количество земли потребуется для коридоры передачи электроэнергии используется новыми линиями передачи суперсети. Может возникнуть серьезное противодействие размещению линий электропередач из-за опасений по поводу визуального воздействия, беспокойства по поводу предполагаемых проблем со здоровьем и экологических проблем. В США есть процесс обозначения Коридоры электропередачи национального интереса, и вполне вероятно, что этот процесс будет использоваться для определения путей для суперсети в этой стране. В ЕС срок разрешения на строительство новых воздушных линий может легко достигать 10 лет.[25]В некоторых случаях это сделало использование подземного кабеля более целесообразным. Поскольку требуемый участок земли может составлять одну пятую, чем площадь для воздушных линий, а процесс получения разрешения может быть значительно быстрее, подземный кабель может быть более привлекательным, несмотря на его недостатки, заключающиеся в более высокой стоимости, меньшей пропускной способности, более коротком сроке службы и значительно более длительном простое.

Деловые интересы

Размещение

Подобно тому, как супермагистрали меняют оценку земли из-за близости к возможностям транспортировки ценных товаров, предприятия сильно заинтересованы в том, чтобы влиять на размещение суперсети в своих интересах. Стоимость альтернативной энергии - это цена поставленной электроэнергии, и если производство электроэнергии ветряной электростанцией Северной Дакоты или солнечной энергией Аризоны должно быть конкурентоспособным, расстояние от ветряной электростанции до межгосударственной сети электропередач не должно быть большим. Это связано с тем, что фидерная линия от генератора до линий электропередачи обычно оплачивается владельцем генерации. Некоторые населенные пункты помогут оплатить стоимость этих линий за счет местных правил, таких как Коммунальная комиссия. Т. Бун Пикенс проект решила оплачивать фидерные линии в частном порядке. Некоторые населенные пункты, такие как Техас дать таким проектам силу принудительное отчуждение что позволяет компаниям изымать землю на пути планируемого строительства.[26]

Технологические предпочтения

Производители энергии заинтересованы в том, использует ли суперсеть технологию HVDC или использует переменный ток, потому что стоимость подключения к линии HVDC обычно выше, чем при использовании переменного тока. План Пиккенса поддерживает передачу переменного тока 765 кВ,[9] который считается менее эффективным для передачи на большие расстояния.

Конкуренция

В 1960-х годах частные энергетические компании Калифорнии выступили против Pacific Intertie проект с рядом технических возражений, которые были отклонены. Когда проект был завершен, потребители в Лос-Анджелес экономия около 600 000 долларов США в день за счет использования электроэнергии из проектов на Река Колумбия вместо того, чтобы местные энергетические компании сжигали более дорогое ископаемое топливо.[нужна цитата ]

Предложения

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «СВВ Сеть». Глобальная энергетическая взаимосвязь (GEIDCO). Получено 26 января 2020.
  2. ^ Алан Шоу (29 сентября 2005 г.). «Проблемы энергоснабжения Шотландии» (PDF). Эдинбург, Шотландия: Королевское общество Эдинбурга: 10. Архивировано из оригинал (PDF) 18 марта 2009 г.. Получено 7 декабря 2008. В 1965 году была открыта первая линия 400 кВ, протяженность которой составляет 150 миль от Сандона, Бедфордшир, до Уэст-Бертона в Мидлендсе. Две новые системы 275 кВ и 400 кВ, работающие параллельно друг другу, получили название Суперсети. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ "Британский сетевой кодекс". Архивировано из оригинал 14 февраля 2010 г.
  4. ^ Сергей Кузьмин (5 апреля 2006 г.). «Синхронное соединение IPS / UPS с UCTE - Обзор исследования» (PDF). Бухарест, Румыния: Черноморская энергетическая конференция: 2. Архивировано из оригинал (PDF) 18 марта 2009 г.. Получено 7 декабря 2008. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ Сергей Лебедь (20 апреля 2005 г.). «IPS // Обзор ИБП» (PDF). Брюссель: презентация исследования UCTE-IPSUPS. Архивировано из оригинал (PDF) 18 марта 2009 г.. Получено 27 ноября 2008. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  6. ^ UCTE -IPS / ИБП Исследовательская группа (7 декабря 2008 г.). «Технико-экономическое обоснование: синхронное соединение IPS / UPS с UCTE». Программа TEN-Energy Европейская комиссия: 15,16. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ Джон Ф. Хауэр; Уильям Миттельштадт; Кен Мартин; Джим Бернс; Гарри Ли (2007). «Интегрированная динамическая информация для западной энергосистемы: анализ WAMS в 2005 году». В Леонард Л. Григсби (ред.). Устойчивость и управление энергосистемой (Справочник по электроэнергетике). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 14–4. ISBN  978-0-8493-9291-7. Получено 6 декабря 2008. Сложить резюме.
  8. ^ Министерство энергетики США Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (20 мая 2008 г.). «20% энергии ветра к 2030 году: увеличение доли энергии ветра в электроснабжении США»: 15. Получено 11 декабря 2008. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  9. ^ а б c AEP- American Electric Power Inc. (25 июня 2007 г.). «Межгосударственное видение передачи энергии для интеграции ветра» (PDF): 1. Получено 11 декабря 2008. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  10. ^ «Сила кратных: подключение ветряных электростанций может сделать более надежный и дешевый источник энергии». 21 ноября 2007 г.
  11. ^ Czisch, Грегор; Грегор Гибель. «Реализуемые сценарии для будущего электроснабжения, основанного на 100% возобновляемых источниках энергии» (PDF). Институт Электротехники - Эффективное преобразование энергии. Университет Касселя, Германия, и Национальная лаборатория Рисё, Технический университет Дании. Архивировано из оригинал (PDF) 1 июля 2014 г.. Получено 15 октября 2008.
  12. ^ Грегор Чиш (24 октября 2008 г.). «Недорогое, но полностью возобновляемое электроснабжение огромной территории - европейский / трансъевропейский пример -» (PDF). Клавертонская энергетическая конференция, 2008 г.. Бат, Великобритания: Кассельский университет. Архивировано из оригинал (PDF) 4 марта 2009 г.. Получено 16 июля 2008. Сложить резюме.
  13. ^ Archer, C.L .; Якобсон, М. З. (2007). «Поставка мощности базовой нагрузки и снижение требований к передаче за счет объединения ветряных электростанций» (PDF). Журнал прикладной метеорологии и климатологии. Американское метеорологическое общество. 46 (11): 1701–1717. Bibcode:2007JApMC..46.1701A. Дои:10.1175 / 2007JAMC1538.1.
  14. ^ Питер Фэрли (15 марта 2006 г.). «Суперсеть для Европы». Обзор технологий. Получено 20 января 2008.
  15. ^ Стивен Чу (23 октября 2008 г.). «Мировая энергетическая проблема и что мы можем с этим сделать» (PDF). Серия семинаров по загрязнению воздуха в штате Калифорния. EPA Калифорнии Совет по воздушным ресурсам: 52. Получено 12 декабря 2008. Сложить резюме. Видео презентации также можно найти на сайте ARB.
  16. ^ «Многоконтактная система HVDC». ABB Asea Brown Boveri. Архивировано из оригинал 2 декабря 2010 г.. Получено 20 августа 2010.
  17. ^ «Стратегия развития GEIDCO». Глобальная энергетическая взаимосвязь (GEIDCO). Получено 26 января 2020.
  18. ^ «Североамериканская суперсеть» (PDF). Институт климата (США). Получено 26 января 2020.
  19. ^ Фэрли, Питер (20 августа 2020 г.). «Трамп назначает модернизацию короткозамкнутых сетей, чтобы помочь угольной промышленности». InvestigateWest. В архиве с оригинала 23 августа 2020 года.
  20. ^ Грегор Чиш (24 октября 2008 г.). «Недорогое, но полностью возобновляемое электроснабжение огромной территории - европейский / трансъевропейский пример -» (PDF). Клавертонская энергетическая конференция, 2008 г.. Кассельский университет: 12. Архивировано из оригинал (pd) 4 марта 2009 г.. Получено 16 июля 2008. Документ был представлен на конференции Claverton Energy в Бате 24 октября 2008 г. Бумажный синопсис
  21. ^ «Линии передачи энергии Zephyr и Chinook». TransCanada Corp. Получено 27 декабря 2008.
  22. ^ POWERGRID Corporation of India Limited (август 2007 г.). «Инвестиционная программа развития национальной электросети (Концепция объекта): Документ по планированию переселения» (PDF). Азиатский банк развития. Архивировано из оригинал (PDF) 18 марта 2009 г.. Получено 27 декабря 2008. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь) Прогнозируемая стоимость в 38 236 рупий = 790 млн долларов США на 27 декабря 2008 года.
  23. ^ Дэвид Чартер (13 ноября 2008 г.). «План энергосистемы по защите Европы от российской угрозы перекрыть энергоснабжение». Времена. Получено 21 ноября 2008.
  24. ^ Джеймс Э. Хансен (23 июня 2008 г.). «Глобальное потепление двадцать лет спустя: переломные моменты близки». Свидетельство Комитет палаты представителей по энергетической независимости и глобальному потеплению. Колумбийский университет. Получено 17 ноября 2008.
  25. ^ Кай Шлегельмильх (BMU Division KI III 3), изд. (20 марта 2008 г.). «ПЕРСПЕКТИВЫ ВЫВОДА НА РЫНОК ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ ИНТЕГРАЦИЮ ВИЭ-Э» (PDF). Федеральное министерство окружающей среды, охраны природы и ядерной безопасности. п. 18. Получено 12 декабря 2008.
  26. ^ Дори Гланц (29 августа 2008 г.). «Познакомьтесь с мировой столицей ветров Пикенса». Новости21. Фонд Карнеги и Фонд рыцаря. Получено 12 декабря 2008.

внешняя ссылка