{h1}
άρθρα

ΠΑΡΟΧΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ

Anonim

Εισαγωγή

Τα περισσότερα κτίρια [1] στο Ηνωμένο Βασίλειο συνδέονται με ένα δίκτυο παγκόσμιας κλάσης, αν και γήρανσης, παραγωγής και παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο έχει επωφεληθεί από τεράστιες επενδύσεις τα τελευταία χρόνια.

Το 1925 ο Λόρδος Weir κλήθηκε από την κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου να λύσει το θέμα ενός κατακερματισμένου ηλεκτρικού δικτύου που μέχρι τότε αποτελούταν από μια πληθώρα ανεξάρτητων παραγωγών, όλα με τοπικά δίκτυα που χρησιμοποιούν διαφορετικές τάσεις και συχνότητες.

Το 1926, ο νόμος για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος [2] δημιούργησε το κεντρικό συμβούλιο ηλεκτρικής ενέργειας που εποπτεύει την ανάπτυξη του πρώτου παγκόσμιου δικτύου AC του Ηνωμένου Βασιλείου το 1933. Από την εισαγωγή του, το δίκτυο έχει ιδρυθεί σε κεντρική κεντρική AC γενιάς βασισμένη κυρίως σε ορυκτά καύσιμα καύσιμα με την εισαγωγή της πυρηνικής ηλεκτρικής ενέργειας τα τελευταία εξήντα χρόνια.

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής βρίσκονται συνήθως μακριά από κέντρα πληθυσμού όπου υπάρχουν άφθονα ορυκτά καύσιμα ή υπάρχουν καλές συγκοινωνιακές συνδέσεις. Πολλές από αυτές τις τοποθεσίες απέχουν πολύ από τις πόλεις όπου χρησιμοποιείται ο ηλεκτρισμός και, ως εκ τούτου, υπάρχει ανάγκη μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Για να γίνει αυτό αποτελεσματικά η τάση με την οποία παράγεται ηλεκτρισμός αυξάνεται για αποτελεσματική μετάδοση και διανομή και στη συνέχεια παύει πίσω για ασφαλή χρήση.

Τη στιγμή που δημιουργήθηκε το δίκτυο, αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί μόνο με τη χρήση γραμμικών μετασχηματιστών και αυτά λειτουργούν μόνο σε AC [3]. Ως αποτέλεσμα, τα πλέγματα AC κυριαρχούν πλέον σε όλο τον κόσμο [4].

Το δίκτυο παροχής ηλεκτρικής ενέργειας

Το δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου βασίζεται σε ένα σούπερ πλέγμα AC 400 kV και σε ένα δίκτυο μεταφοράς 275 kV. Το τοπικό δίκτυο διανομής το βγάζει σε διάφορα στάδια από 132 kV σε 11 kV αν και μερικοί μεγάλοι βιομηχανικοί χρήστες θα τροφοδοτηθούν με 33 kV ή υψηλότερο. Η τάση στη συνέχεια μειώνεται περαιτέρω στα 415 V τριφασικά για μικρούς / μεσαίου μεγέθους εμπορικούς και βιομηχανικούς χρήστες και τέλος παρέχεται σε οικιακές κατοικίες σε 230 V μονοφασική (η τάση μεταξύ μιας από τις τρεις φάσεις και ουδέτερη).

Η μετατροπή γίνεται με γραμμικούς μετασχηματιστές αλλά σε αντίθεση με μερικούς από τους μικρότερους αντίστοιχους, εκείνοι που χρησιμοποιούνται στην παροχή ηλεκτρισμού μπορεί να είναι εξαιρετικά αποδοτικοί, στην περιοχή των 99, 8% [5], ωστόσο τα αντιδραστικά φορτία και η μη μηδενική φανταστική τους αντίσταση μπορούν να μειώσουν υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.

Από την απορύθμιση του τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, το δίκτυο εφοδιασμού, από την παραγωγή έως τον καταναλωτή, διαχειρίζεται τέσσερις χωριστοί οργανισμοί που εκπληρώνουν πολύ διαφορετικές λειτουργίες [6]:

  • Γεννήτριες - υπεύθυνες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
  • Προμηθευτές - υπεύθυνοι για την προμήθεια και πώληση ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές.
  • Δίκτυο μεταφοράς - υπεύθυνο για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε ολόκληρη τη χώρα.
  • Διανομείς - αυτοί που κατέχουν και λειτουργούν το τοπικό δίκτυο διανομής από το εθνικό δίκτυο μεταφοράς σε σπίτια και επιχειρήσεις.

Το εθνικό δίκτυο μετάδοσης δικτύου είναι κατά μέσο όρο 93% αποτελεσματικό και είναι ένα από τα πιο αξιόπιστα στον κόσμο με λειτουργική αξιοπιστία 99, 99998% [7], αν και τα στοιχεία αυτά ισχύουν μόνο για το κύριο δίκτυο μεταφοράς. Τα στοιχεία αξιοπιστίας και απόδοσης για τα τοπικά δίκτυα διανομής είναι πιο δύσκολο να επιτευχθούν λόγω των μεμονωμένων χαρακτηριστικών δικτύου και της εκτιμώμενης τιμολόγησης.

Ωστόσο, με την εισαγωγή έξυπνων μετρητών, η κατανάλωση και η διαθεσιμότητα ηλεκτρικής ενέργειας θα καταστούν σαφέστερες και θα επιτρέψουν την καλύτερη χαρακτηρισμό των επιδόσεων του τοπικού δικτύου διανομής. Συνολικά, η μετατροπή της ενέργειας από το πρωτογενές καύσιμο στον σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε οικιακό ηλεκτρικό ρεύμα είναι μόνο 35% για τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και 45% για τους πλέον σύγχρονους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με αλεξικέραντα (CCGT) 8].

Απενεργοποίηση του δικτύου

Η μέγιστη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε όλους τους τομείς σε ένα μέσο ψυχρό σύμβολο (ACS) στη Μεγάλη Βρετανία είναι περίπου 60 GW (2013/14). Το 2013/14 δημιουργήθηκαν και καταναλώθηκαν περίπου 350 TWh ηλεκτρικής ενέργειας, η πλειοψηφία των οποίων παρήχθη με καύση άνθρακα και φυσικού αερίου και από σταθμούς πυρηνικής ενέργειας.

Το 2035/36, η συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αναμένεται να είναι πάνω από 365 TWh με μέγιστη ζήτηση 68 GW (National Grid, Gone Green σενάριο). Αυτό θα αυξηθεί περαιτέρω σε περίπου 600 TWh / έτος μέχρι το 2050, κυρίως λόγω της αύξησης των εξαγωγών ηλεκτρικής ενέργειας και της ηλεκτροδότησης των μεταφορών και της οικιακής θέρμανσης με αντλίες θερμότητας [9].

Η εγχώρια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας αυξήθηκε κατά 40% περίπου από το 1970, αν και κορυφώθηκε το 2005/6 και μειώθηκε ελαφρά σε 118 TWh το 2013/14. Σύμφωνα με το σενάριο του εθνικού δικτύου Grid Gone Green, αυτό αναμένεται να μειωθεί περαιτέρω σε μόλις πάνω από 100 TWh έως το 2025/26 και στη συνέχεια να ανέλθει σε πάνω από 125 TWh έως το 2035/36 [9] (βλέπε αναφορά [9] για άλλα 'σενάρια). Για να επιτευχθούν αυτά τα μέτρια μεγέθη ανάπτυξης, απαιτείται ο εγχώριος τομέας να ανταποκριθεί σε δύσκολους στόχους ενεργειακής απόδοσης κατά τα επόμενα 20 χρόνια.

Η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου έχει θέσει δύσκολους στόχους για τη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα και, μαζί με την οδηγία για τις μεγάλες εγκαταστάσεις καύσης της ΕΕ [10] και την οδηγία για τις βιομηχανικές εκπομπές, έχει μεγάλο αντίκτυπο στην παραγωγική ικανότητα ηλεκτρικής ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου. Το Ηνωμένο Βασίλειο έχει δεσμευτεί να μειώσει κατά 34% τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα μέχρι το 2020 (έναντι των επιπέδων του 1990) και μείωση κατά 80% μέχρι το 2050 και για να συμβάλει στην επίτευξη αυτών των στόχων θα χρειαστεί περισσότερος άνθρακας.

Βραχυπρόθεσμα, περίπου 20% των υφιστάμενων μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (άνθρακας και πυρηνική ενέργεια) πρόκειται να κλείσουν τα επόμενα πέντε χρόνια. Αυτό το έλλειμμα απαιτεί πάνω από 110 δισεκατομμύρια λίρες για νέες επενδύσεις την επόμενη δεκαετία [11], [12]. Για να επιτευχθούν οι στόχοι για το διοξείδιο του άνθρακα, η νέα δυναμικότητα θα είναι πιο διακεκομμένη και άκαμπτη ως αποτέλεσμα της παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (κυρίως αιολικής ενέργειας) και λιγότερο ευέλικτης ως αποτέλεσμα της παραγωγής πυρηνικής ενέργειας.

Λόγω της διακοπτόμενης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, έχει συντελεστή φορτίου, η εκτιμώμενη συνεισφορά, σε αντίθεση με το μέγιστο δυναμικό, μεταξύ 30 και 40% αντιστοίχως για αιολική, χερσαία και υπεράκτια ύψη αντίστοιχα και λίγο περισσότερο από 10% για Φ / Β. Ως αποτέλεσμα, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές αυξάνει την ανάγκη για σχεδόν διπλασιασμό της εγκατεστημένης δυναμικότητας σε σχέση με την σημερινή, από 91 GW σε πάνω από 163 GW το 2035, παρά την ελαφρά αύξηση της ζήτησης αιχμής, εφόσον πληρούνται οι στόχοι ενεργειακής απόδοσης [9].

Ωστόσο, βραχυπρόθεσμα, σε περιόδους μέγιστης ζήτησης, η απώλεια της παραγωγικής ικανότητας θα έχει αντίκτυπο στο διαθέσιμο ύψος κεφαλαιοποίησης μεταξύ προσφοράς και ζήτησης. Η πρόβλεψη είναι ότι σε υψηλές περιόδους ζήτησης η προσφορά μπορεί να υπερβεί μόνο τη ζήτηση κατά μερικές εκατοστιαίες μονάδες, πιθανώς περίπου 4% ή λιγότερο. Στο παρελθόν, αυτό συνήθως πραγματοποιήθηκε μεταξύ 10 και 20%, γεγονός που αντιπροσωπεύει σημαντική πτώση στο ύψος της κεφαλής. Ως εκ τούτου, η πιθανότητα μεγάλου ελλείμματος ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτεί ελεγχόμενη αποσύνδεση των καταναλωτών αυξάνεται από περίπου 1 στα 47 χρόνια το χειμώνα του 2013/14 σε 1 σε 12 χρόνια το 2015/16 ή χαμηλότερα εάν τα μέτρα ενεργειακής απόδοσης δεν υλοποίηση.

Όσον αφορά την ασφάλεια εφοδιασμού, χρησιμοποιούνται δύο πιθανοτικά μέτρα, η απώλεια φορτίου (LOLE) και η μη αναμενόμενη αναμενόμενη ενέργεια (EEU). Οι εκτιμήσεις LOLE για τα επόμενα χρόνια δείχνουν ότι η ζήτηση μπορεί να υπερβεί την προσφορά για περισσότερο από το στόχο των 3 ωρών και ότι αυτό το έλλειμμα μπορεί να αποτελείται από μια σειρά σχετικά μικρών γεγονότων ή σπάνια μεγαλύτερα γεγονότα.

Ωστόσο, το υπόβαθρο του εθνικού δικτύου παροχής ηλεκτρικής ενέργειας έχει αναπτυχθεί έτσι ώστε να μην υπερβαίνει το όριο 3 ωρών LOLE από το 2018/19 και μετά. Μέχρι τότε, ενώ το έλλειμμα προκαλεί ανησυχίες, οι φορείς εκμετάλλευσης συστημάτων ελέγχουν το δίκτυο π.χ. μειώνοντας τις εξαγωγές ηλεκτρικής ενέργειας ή αποσυνδέοντας επιλεκτικά τους βιομηχανικούς χρήστες, συνεπώς ενδέχεται να υπάρξουν ελάχιστες ή καθόλου σημαντικές επιπτώσεις στους εγχώριους καταναλωτές [13].

Σε γενικές γραμμές, η συνολική κατανάλωση ενέργειας στον εγχώριο τομέα παρουσίασε μια αλλαγή στο μακιγιάζ τα τελευταία 40 χρόνια με την αυξανόμενη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία είναι πιθανό να συνεχιστεί και στο μέλλον. Ο άνθρακας έχει αντικατασταθεί από φυσικό αέριο και, καθώς το δίκτυο γίνεται δεκτοποιημένο φυσικό αέριο, θα μετατοπιστεί αργά από τον ηλεκτρισμό.


Συνιστάται

Διατμητική δύναμη

Διακοσμητική τέχνη

Ομάδα CIC BIM 2050