Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«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 ) [ необходима ссылка ]

Суперсеть или суперсеть является передача широкой области сети , как правило , транс-континентальной или многонациональной, который предназначен , чтобы сделать возможной торговлю больших объемов электроэнергии на больших расстояниях. Иногда ее также называют «мега-сеткой». В суперсетях обычно предлагается использовать постоянный ток высокого напряжения (HVDC) для передачи электроэнергии на большие расстояния. Линии электропередач HVDC последнего поколения могут передавать энергию с потерями всего 1,6% на 1000 км. [1]

Суперсети могут поддержать глобальный энергетический переход , сглаживая локальные колебания энергии ветра и солнца . В этом контексте они считаются ключевой технологией для смягчения последствий глобального потепления .

История [ править ]

Идея создания линий электропередачи на большие расстояния для использования удаленных возобновляемых источников не нова. В США в 1950-х годах было выдвинуто предложение о доставке гидроэлектроэнергии от плотин, строящихся на северо-западе Тихого океана, потребителям в Южной Калифорнии , но оно было отклонено. В 1961 году президент США Джон Ф. Кеннеди санкционировал крупный проект общественных работ с использованием новой высоковольтной технологии постоянного тока из Швеции . Проект был реализован в тесном сотрудничестве между General Electric из США и ASEA из Швеции., 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 кодексе, который регулирует британскую энергосистему, Сетевом кодексе [3] суперсеть в настоящее время определена - и была с тех пор, как этот код был впервые написан в 1990 году - как относящийся к тем частям британской системы передачи электроэнергии, которые подключены при напряжении более 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 представляются возможными в суперсетке. Европа начала объединять свои сети в 1950-х годах, и ее крупнейшая объединенная сеть - это синхронная сеть континентальной Европы, обслуживающая 24 страны. Серьезная работа ведется по объединению этой синхронной европейской сети (ранее известной как сеть UCTE) с соседней сетью синхронной передачи некоторых стран СНГ, сетью IPS / UPS . 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. SuperSmart Сетка (Европа) и Унифицированный Smart Grid (США) определяют основные технологические обновления , которые сторонники утверждают необходимы для обеспечения практической работы и обещанных выгод от таких трансконтинентального мега сетей.

Концепция [ править ]

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 продвинутых сетей.

Мега сетка [ править ]

В значении «оверлей» или «надстройка» суперсеть - это очень удаленный эквивалент глобальной синхронной сети, способной к крупномасштабной передаче 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 системы IPS / UPS в СНГ , такая мега-сеть ничем не отличается от типичных глобальных систем синхронной передачи.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 такие функции интеллектуальной сети , как глобальные сенсорные сети.(WAMS) в региональные сети даже небольшого размера, чтобы предотвратить серьезные перебои в подаче электроэнергии, такие как Северо-восточное отключение электроэнергии в 2003 году . Динамическое взаимодействие между группами производителей электроэнергии становится все более сложным, и переходные нарушения, которые каскадно распространяются на соседние энергокомпании, могут быть внезапными, большими и сильными, сопровождаемыми резкими изменениями топологии сети, когда операторы пытаются вручную стабилизировать сеть. [7]

Улучшенная сетка [ править ]

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 европейском предложении 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 сельских районах могут генерировать больше энергии, чем они используют, превращая местную интеллектуальную сеть в виртуальную электростанцию , или городской парк из миллиона электромобилей может использоваться для уменьшения пиков в передаче электроэнергии путем интеграции их в сеть. интеллектуальная сеть с использованием технологии транспортного средства в сеть .

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

Одним из преимуществ такой географически рассредоточенной и динамически сбалансированной системы является то, что потребность в генерации базовой нагрузки значительно снижается, поскольку прерывистость некоторых источников, таких как океан , солнце и ветер, может быть сглажена. [10] Серия подробных модельных исследований, проведенных д-ром Грегором Чишем, в которых рассматривалось общеевропейское внедрение возобновляемых источников энергии и объединение энергосетей с использованием кабелей HVDC , показывает, что все потребление энергии в Европе может происходить из возобновляемых источников, при этом 70% общей энергии от ветра по той же цене или ниже, чем в настоящее время. [11] [12] [13]

Некоторым критикам такая широкая зона передачи не нова; они отмечают, что эта технология мало отличается от той, что используется в региональных и национальных сетях передачи электроэнергии. Сторонники отвечают, что помимо качественных функций интеллектуальной сети, которые позволяют мгновенно координировать и балансировать 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 комплексные 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.

Технология [ править ]

Планы создания сверхсетей большой площади обычно предусматривают массовую передачу с использованием линий постоянного тока высокого напряжения . Европейское предложение SuperSmart Grid опирается на HVDC, а в США ключевые лица, принимающие решения, такие как Стивен Чу , отдают предпочтение национальной системе междугородной электросети постоянного тока. [15] Есть промышленные сторонники HVAC. Хотя переменный ток FACTS имеет недостатки на больших расстояниях, American Electric Power выступила за создание суперсети 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 связи и управления, в отличие от простых повышающих трансформаторов, необходимых при использовании линий переменного тока . 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 экспериментальную сверхпроводящую технологию « SuperGrid », в которой кабель передачи охлаждается трубопроводом с жидким водородом, который также используется для транспортировки энергии по всей стране. Необходимо учитывать потери энергии на создание, удержание и повторное охлаждение жидкого водорода.

Для координации и управления сетью будут использоваться интеллектуальные сетевые технологии, такие как блоки измерения векторов, для быстрого обнаружения дисбалансов в сети, вызванных колебаниями возобновляемых источников энергии, и потенциально мгновенно реагировать с помощью запрограммированных автоматических схем защиты для перенаправления, снижения нагрузки или сокращения выработки в ответ на сетевые нарушения.

Правительственная политика [ править ]

Китай поддерживает идею глобальной межконтинентальной суперсети. [17] Для суперсети в США, исследование оценило сокращение выбросов парниковых газов на 80% в сочетании с установкой возобновляемых источников энергии , [18] в настоящее время на стадии планирования. [19]

Значительный масштаб [ править ]

Одно исследование европейской суперсети оценивает, что потребуется до 750 ГВт дополнительной мощности передачи - мощности, 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 по строительству 6 ГВт и протяженностью 1850 км было оценено в 790 миллионов долларов и потребует полосы отвода шириной 69 метров. [22] С 750 ГВт новой пропускной способности HVDC, необходимой для европейской суперсети, земля и деньги, необходимые для новых линий электропередачи, будут значительными.

Энергетическая независимость [ править ]

В Европе последствия создания суперсети для энергетической безопасности обсуждались отчасти как способ предотвратить энергетическую гегемонию России . [23] В США такие сторонники, как Т. Бун Пикенс , продвигали идею создания национальной сети электропередачи с целью содействия энергетической независимости Соединенных Штатов . Эл Гор выступает за Unified Smart Grid, обладающую обширными возможностями суперсетей. Гор и другие сторонники, такие как Джеймс Э. Хансен, считают, что суперсети необходимы для возможной полной замены ископаемого топлива, производящего парниковый газ, которое питает глобальное потепление.. [24]

Разрешения на коридоры [ править ]

Большие участки земли потребуются для коридоров передачи электроэнергии, используемых новыми линиями электропередачи 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 существует процесс определения коридоров электропередачи, представляющих национальные интересы , и вполне вероятно, что этот процесс будет использоваться для определения путей для суперсети в этой стране. В ЕС разрешение 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 том, что он дороже, имеет меньшую пропускную способность, более короткий срок службы и значительно более длительные простои.

Деловые интересы [ править ]

Размещение [ править ]

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 к линиям электропередачи обычно оплачивается владельцем генерации. Некоторые населенные пункты помогут оплатить стоимость этих линий за счет местного регулирования, например, комиссии по коммунальным услугам . Проект Т. Буна Пикенсарешила оплачивать фидерные линии в частном порядке. Некоторые населенные пункты, такие как Техас, наделяют такие проекты властью выдающегося владения, что позволяет компаниям захватывать землю на пути запланированного строительства. [26]

Технологические предпочтения [ править ]

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 Пикенса поддерживает передачу переменного тока 765 кВ [9], которая считается менее эффективной для передачи на большие расстояния.

Конкурс [ править ]

В 1960-х годах частные энергетические компании Калифорнии выступили против проекта Pacific Intertie с рядом технических возражений, которые были отклонены. Когда проект был завершен, потребители в Лос-Анджелесе экономили около 600 000 долларов США в день за счет использования электроэнергии из проектов на реке Колумбия, а не местных энергетических компаний, сжигающих более дорогое ископаемое топливо. [ необходима цитата ]

Предложения [ править ]

  • Азиатская супер сетка
  • DESERTEC
  • Электрический соединитель
  • Европа:
    • Европейская супер сетка
    • SuperSmart Grid
  • Глобальная энергетическая взаимосвязь
  • Постоянный ток высокого напряжения (HVDC)
  • Водородная экономика
  • Список проектов по хранению энергии
  • Морская сеть Северного моря
  • План Пиккенса
  • Умная сеть электроснабжения
  • SuperGrid
  • Единая интеллектуальная сеть

См. Также [ править ]

  • V2G

Ссылки [ править ]

  1. ^ "UHV Grid" . Глобальная энергетическая взаимосвязь (GEIDCO) . Проверено 26 января 2020 года .
  2. ↑ Алан Шоу (29 сентября 2005 г.). «Проблемы энергоснабжения Шотландии» (PDF) . Эдинбург, Шотландия: Королевское общество Эдинбурга: 10. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2009 года . Проверено 7 декабря 2008 года . 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 с другом, получили название Суперсети. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  3. ^ "Британский сетевой кодекс" . Архивировано из оригинального 14 февраля 2010 года.
  4. ^ Сергей Кузьмин (5 апреля 2006). «Синхронное соединение IPS / UPS с UCTE - Обзор исследования» (PDF) . Бухарест, Румыния: Черноморская конференция по энергетике: 2. Архивировано из оригинального (PDF) 18 марта 2009 . Проверено 7 декабря 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  5. ↑ Сергей Лебедь (20 апреля 2005 г.). «IPS // Обзор ИБП» (PDF) . Брюссель: презентация исследования UCTE-IPSUPS. Архивировано 18 марта 2009 года из оригинального (PDF) . Проверено 27 ноября 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  6. ^ UCTE - IPS / UPS Study Group (7 декабря 2008). «Технико-экономическое обоснование: синхронное соединение IPS / UPS с UCTE». Программа Европейской комиссии TEN-Energy : 15,16. Цитировать журнал требует |journal=( 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. Проверено 6 декабря 2008 года . Выложите резюме .
  8. ^ Государственный департамент Соединенных энергии Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (20 мая 2008). «20% энергии ветра к 2030 году: увеличение вклада энергии ветра в электроснабжение США» : 15 . Проверено 11 декабря 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  9. ^ a b c AEP - American Electric Power Inc. (25 июня 2007 г.). «Межгосударственное видение передачи энергии для ветровой интеграции» (PDF) : 1 . Проверено 11 декабря 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( 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 оригинального (PDF) 1 июля 2014 года . Проверено 15 октября 2008 года .
  12. ^ Грегор Czisch (24 октября 2008). «Низкозатратное, но полностью возобновляемое электроснабжение огромной территории - европейский / трансъевропейский пример -» (PDF) . 2008 Claverton энергетическая конференция . Бат, Великобритания: Кассельский университет . Архивировано из оригинального (PDF) 4 марта 2009 года . Проверено 16 июля 2008 года . Выложите резюме .
  13. ^ Арчер, CL; Якобсон, MZ (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 . DOI : 10.1175 / 2007JAMC1538.1 .
  14. ↑ Питер Фэрли (15 марта 2006 г.). «Суперсеть для Европы» . Обзор технологий . Проверено 20 января 2008 года .
  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 . Совет по воздушным ресурсам Агентства по охране окружающей среды Калифорнии : 52 . Проверено 12 декабря 2008 года . Выложите резюме . Видео презентации также можно найти на сайте ARB.
  16. ^ "Многоконтактная система HVDC" . ABB Asea Brown Boveri . Архивировано из оригинала 2 декабря 2010 года . Проверено 20 августа 2010 года .
  17. ^ «Стратегия развития GEIDCO» . Глобальная энергетическая взаимосвязь (GEIDCO) . Проверено 26 января 2020 года .
  18. ^ "Североамериканская суперсеть" (PDF) . Институт климата (США) . Проверено 26 января 2020 года .
  19. ^ Fairley, Питер (20 августа 2020). «Трамп назначает модернизацию короткозамкнутых сетей, чтобы помочь угольной промышленности» . InvestigateWest . Архивировано 23 августа 2020 года.
  20. ^ Грегор Czisch (24 октября 2008). «Низкозатратное, но полностью возобновляемое электроснабжение огромной территории - европейский / трансъевропейский пример -» (PDF) . 2008 Claverton энергетическая конференция . Университет Кассель : 12. Архивировано из оригинальных (ФД) , 4 марта 2009 года . Проверено 16 июля 2008 года . Документ был представлен на конференции Claverton Energy в Бате 24 октября 2008 г. Сводка статьи
  21. ^ "Линии передачи энергии Zephyr и Chinook" . TransCanada Corp. Проверено +27 декабрь +2008 .
  22. ^ PowerGrid корпорация India Limited (август 2007). «Инвестиционная программа развития национальной электросети (концепция объекта): документ по планированию переселения» (PDF) . Азиатский банк развития . Архивировано 18 марта 2009 года из оригинального (PDF) . Проверено 27 декабря 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) Прогнозируемая стоимость в 38 236 рупий = 790 млн долларов США по состоянию на 27 декабря 2008 года.
  23. ↑ Дэвид Чартер (13 ноября 2008 г.). «План энергосистемы по защите Европы от российской угрозы перекрыть энергоснабжение» . The Times . Проверено 21 ноября 2008 года .
  24. ↑ Джеймс Э. Хансен (23 июня 2008 г.). «Глобальное потепление двадцать лет спустя: переломные моменты близки» . Свидетельство для комитета палаты представителей по энергетической независимости и глобальному потеплению . Колумбийский университет . Проверено 17 ноября 2008 года .
  25. ^ Кай Шлегельмильх, (БАП Отдел КИ III , 3), под ред. (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 . Проверено 12 декабря 2008 года .
  26. ↑ Дори Гланц (29 августа 2008 г.). «Познакомьтесь с мировой столицей ветров Пикенса» . Новости21 . Фонд Карнеги и Knight Foundation . Проверено 12 декабря 2008 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Друзья суперсети
  • Внутренняя N2 SuperGrid