Электросеть , которая питает Северную Америку , не является единой сетью, а вместо этого разделена на несколько широкомасштабных синхронных сетей . [1] Eastern Interconnection и Western Interconnection являются крупнейшими. Три других региона включают Texas Interconnection , Quebec Interconnection и Alaska Interconnection . Каждый регион поставляет электроэнергию с номинальной частотой 60 Гц . [2]
Регионы обычно не соединены напрямую или не синхронизированы друг с другом, но существуют некоторые HVDC- соединители . Восточная и Западная сети соединены через семь связей, которые позволяют передавать между ними 1,32 ГВт. Исследование Национальной лаборатории возобновляемой энергии показало, что увеличение этих соединений позволит сэкономить затраты на электроэнергию. [2]
В Соединенных Штатах в 1920-х годах коммунальные службы сформировали совместные операции для совместного покрытия пиковой нагрузки и резервного питания. В 1934 году с принятием Закона о холдинговых компаниях коммунальных служб электроэнергетические компании были признаны общественными благами , имеющими важное значение, и получили определенные ограничения и нормативный надзор за их деятельностью.
С 1967 года восточные и западные соединения были напрямую соединены вместе. Связи переменного тока не имели высокой мощности и были подвержены колебаниям, поэтому их соединение оказалось ненадежным. В 1975 году связи переменного тока были отключены, поскольку было обнаружено, что связи постоянного тока работают более надежно. [1]
Закон об энергетической политике 1992 года потребовал от владельцев линий электропередачи разрешить компаниям по производству электроэнергии открыть доступ к своей сети [3] [4] и привел к реструктуризации того, как работала электроэнергетическая промышленность в попытке создать конкуренцию в производстве электроэнергии. Электроэнергетические компании больше не строились как вертикальные монополии, где генерация, передача и распределение осуществлялись одной компанией. Теперь три этапа могли быть разделены между различными компаниями в попытке обеспечить справедливый доступ к передаче высокого напряжения. [5] : 21 Закон об энергетической политике 2005 года разрешил стимулы и гарантии по кредитам для альтернативного производства энергии и продвижения инновационных технологий, которые избегали выбросов парниковых газов .
В Северной Америке есть две основные широкополосные синхронные сети : Eastern Interconnection и Western Interconnection . В Северной Америке есть три второстепенные электросети: Alaska Interconnection , Texas Interconnection и Quebec Interconnection . Eastern, Western и Texas Interconnection связаны в разных точках с помощью DC -соединений, что позволяет передавать электроэнергию по всей территории США, Канады и части Мексики.
Сети передачи управляются операторами систем передачи (TSO), некоммерческими компаниями, которые обычно принадлежат коммунальным предприятиям в их соответствующих зонах обслуживания, где они координируют, контролируют и отслеживают работу электроэнергетической системы. TSO обязаны предоставлять недискриминационный доступ к передаче электроэнергии производителям и потребителям. TSO могут быть двух типов: независимые системные операторы (ISO) и региональные организации передачи (RTO). ISO работают в пределах одного штата. RTO охватывают более обширные территории, пересекая границы штатов. [ необходима цитата ]
В 2009 году в США было четыре RTO: [ нужна ссылка ]
Существует три стандарта ISO:
RTOs похожи, но не идентичны девяти Региональным советам по надежности, связанным с Североамериканской корпорацией по надежности электроснабжения (NERC), некоммерческой организацией, которая отвечает за повышение надежности и безопасности основной энергосистемы в США, Канаде и северной части Нижней Калифорнии в Мексике. Членами Региональных советов по надежности являются частные, государственные и кооперативные коммунальные предприятия, продавцы электроэнергии и конечные потребители.
Региональные советы по надежности:
FERC различает 10 рынков электроэнергии в США, включая семь, для которых были созданы RTO, а также:
ISO и RTO были созданы в 1990-х годах, когда штаты и регионы установили оптовую конкуренцию за электроэнергию.
Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения (NERC) — некоммерческая корпорация, базирующаяся в Атланте, штат Джорджия , образованная 28 марта 2006 года в качестве преемника Национального совета по надежности электроснабжения (также известного как NERC), который был образован после первого масштабного отключения электроэнергии в ноябре 1965 года . Первоначальный NERC был образован 1 июня 1968 года электроэнергетической отраслью для повышения надежности и адекватности передачи электроэнергии в энергосистемах Северной Америки . Миссия NERC — «обеспечить надежность североамериканской энергосистемы». [7]
NERC контролирует восемь региональных организаций по обеспечению надежности и охватывает все взаимосвязанные энергосистемы континентальной части США , Канады и часть Нижней Калифорнии в Мексике .
Основные обязанности NERC включают в себя работу со всеми заинтересованными сторонами по разработке стандартов для работы энергосистемы, мониторинг и обеспечение соблюдения этих стандартов, оценку достаточности ресурсов и предоставление образовательных и учебных ресурсов в рамках программы аккредитации для обеспечения того, чтобы операторы энергосистемы оставались квалифицированными и опытными. NERC также расследует и анализирует причины значительных нарушений энергосистемы, чтобы помочь предотвратить будущие события.
Eastern Interconnection — одна из двух крупнейших сетей переменного тока в Северной Америке.
Все электростанции в Eastern Interconnection электрически связаны между собой при нормальных условиях работы системы и работают на синхронизированной частоте, составляющей в среднем 60 Гц. Eastern Interconnection простирается от Саскачевана на восток до Атлантического побережья, исключая Квебек , на юг до Флориды и обратно на запад до подножия Скалистых гор , исключая большую часть Техаса . Часть США имеет 700 ГВт генерирующей мощности. [2]
Взаимосвязи могут быть связаны друг с другом посредством высоковольтных линий электропередачи постоянного тока ( DC-связи ) или с помощью частотно-регулируемых трансформаторов (VFT), которые обеспечивают контролируемый поток энергии, а также функционально изолируют независимые частоты переменного тока каждой стороны. Восточная взаимосвязь связана с Западной взаимосвязью семью связями постоянного тока (примерно по 200 МВт каждая) в США [8] [9] и одной в Канаде, с Техасской взаимосвязью двумя связями постоянного тока и с Квебекской взаимосвязью четырьмя связями постоянного тока и VFT.
В 2009 году планировалось, что Tres Amigas SuperStation соединит Восточную, Западную и Техасскую линии электропередач с помощью трех сверхпроводниковых линий мощностью 5 ГВт [10] . По состоянию на 2021 год [обновлять]строительство еще не началось.
Western Interconnection — еще одна крупная сеть переменного тока в Северной Америке.
Все электростанции в Western Interconnection электрически связаны между собой при нормальных условиях работы системы и работают на синхронизированной частоте 60 Гц. Western Interconnection простирается от Западной Канады на юг до Нижней Калифорнии в Мексике , достигая на восток через Скалистые горы до Великих равнин . Часть США имеет 250 ГВт генерирующей мощности. [2]
Взаимосвязи могут быть связаны друг с другом посредством высоковольтных линий электропередачи постоянного тока ( DC-связи ), а также содержать внутренние DC-соединения, такие как North-South Pacific DC Intertie , или с помощью частотно-регулируемых трансформаторов (VFT), которые позволяют контролировать поток энергии, а также функционально изолировать независимые частоты переменного тока каждой стороны. Существует семь DC-связей (примерно 200 МВт каждая) к Eastern Interconnection в США [8] [9] и одна в Канаде. Есть предложения добавить четыре дополнительных HVDC-связи. [11] Она не связана с Alaska Interconnection.
Texas Interconnection — одна из трех второстепенных сетей переменного тока в Северной Америке.
Все электростанции в Texas Interconnection электрически связаны между собой при нормальных условиях работы системы и работают на синхронизированной частоте, составляющей в среднем 60 Гц. Texas Interconnection охватывает большую часть штата Техас .
Взаимосвязи могут быть связаны друг с другом посредством высоковольтных линий электропередачи постоянного тока ( линии постоянного тока ) или с помощью частотно-регулируемых трансформаторов (VFT), которые обеспечивают контролируемый поток энергии, а также функционально изолируют независимые частоты переменного тока каждой стороны. Техасская взаимосвязь связана с Восточной взаимосвязью двумя линиями постоянного тока и имеет линию постоянного тока и VFT к системам, не относящимся к NERC, в Мексике . В Дейтоне, штат Техас, есть один переключатель связи переменного тока , который использовался только один раз за всю его историю, после урагана Айк .
Quebec Interconnection — одна из трех основных сетей переменного тока в Северной Америке.
Quebec Interconnection охватывает всю провинцию Квебек и работает на средней системной частоте 60 Гц. Она соединяет 18 систем в США и Канаде с одной электроэнергетической компанией: Hydro-Québec . Она работает как независимая сеть переменного тока по физическим причинам. [12]
Квебекская энергосистема связана с Восточной энергосистемой четырьмя высоковольтными линиями электропередачи постоянного тока ( ЛЭП ) и одной линией частотно-регулируемых трансформаторов (ПРТ), которые изолируют несинхронизированные частоты переменного тока каждой стороны.
Alaska Interconnection — одна из трех основных сетей переменного тока в Северной Америке.
Она состоит из двух сетей, изолированных друг от друга, а также от остальных сетей Северной Америки, поэтому на самом деле, физически, объединения Аляски не существует.
По данным Центра технологий чистой энергии Северной Каролины, тридцать семь штатов и округ Колумбия предприняли некоторые действия по модернизации электросетей в первом квартале 2017 года. Штаты сделали это, чтобы сделать электросистемы «более устойчивыми и интерактивными». Наиболее распространенными действиями, которые предприняли штаты, были «развертывание инфраструктуры передовых измерений» (это сделали 19 штатов), развертывание интеллектуальной сети и «изменяющиеся во времени тарифы для бытовых потребителей». [13]
В законодательном плане в первом квартале года в разных частях Соединенных Штатов было представлено 82 соответствующих законопроекта. К концу квартала большинство законопроектов оставались на рассмотрении. Например, законодатели на Гавайях представили законопроект, который создаст налоговый кредит на хранение энергии . В Калифорнии в сенате штата был законопроект, который «создаст новую программу скидок на хранение энергии». [13]
В августе 2018 года Advanced Energy Economy (AEE) и Citizens for Responsible Energy Solutions Forum (CRES Forum) опубликовали программный документ , в котором дали пять рекомендаций по способам модернизации электросети США. Эти рекомендации направлены на оптимизацию федерального процесса выдачи разрешений на передовые энергетические проекты; поощрение планировщиков сетей к рассмотрению альтернатив инвестициям в передачу; разрешение накоплению энергии и энергоэффективности конкурировать с дополнительной генерацией энергии; разрешение крупным клиентам выбирать собственные источники электроэнергии; и предоставление коммунальным службам и потребителям возможности использовать программное обеспечение для облачных вычислений. [14]
В 2019 году NREL подсчитала, что новая передача электроэнергии между сетями может принести потребителям выгоду в 2,5 раза больше инвестиций в передачу электроэнергии. [15] [2]
Исследование, проведенное в 2022 году National Grid plc и Hitachi Energy, показывает, что установка инфраструктуры для зарядки для электрификации автопарка потребует модернизации электросети США в зависимости от местоположения. [16] [17]
HVDC-связи в: Miles City, MT; Rapid City, SD; Stegall, NE; Sidney, NE; Lamar, CO; Clovis, NM; Artesia, NM
в NERC есть четыре основных взаимосвязанных зоны: Eastern Interconnection, Western Interconnection, Texas Interconnection и Québec Interconnection.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )