Hệ thống năng lượng - nó là gì?

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Hệ thống điện là gì? Đây là tổng thể của tất cả các nguồn năng lượng được kết nối với nhau, và cũng bao gồm tất cả các phương pháp sản xuất năng lượng điện và năng lượng nhiệt. Hệ thống này cũng bao gồm việc chuyển đổi, phân phối và sử dụng tài nguyên đã nhận. Chuỗi này bao gồm các cơ sở như nhà máy điện và nhiệt, cơ cấu cung cấp dầu, dây chuyền năng lượng tái tạo thay thế, cung cấp khí đốt, than và các ngành công nghiệp hạt nhân.

Thông tin chung

Hệ thống điện còn là tổng thể của tất cả các nhà máy điện, cũng như các mạng lưới điện và nhiệt được kết nối với nhau, ngoài ra chúng còn kết nối các phương thức vận hành chung liên quan đến sự vận động liên tục của sản xuất. Ngoài quá trình sản xuất, điều này cũng bao gồm các quá trình biến đổi, truyền tải và phân phối năng lượng điện và nhiệt có sẵn, tùy thuộc vào một phương thức hoạt động.

Hệ thống năng lượng cũng là một hệ thống tổng hợp bao gồm tất cả các nguồn năng lượng dưới bất kỳ hình thức nào. Nơi đâyđiều tương tự cũng áp dụng cho tất cả các phương pháp thu nhận, chuyển đổi và phân phối, cũng như tất cả các phương tiện công nghệ và các doanh nghiệp tổ chức tham gia vào việc cung cấp cho người dân đất nước tất cả các loại tài nguyên này.

Như vậy, hệ thống điện là tổng của tất cả các nhà máy điện và mạng lưới nhiệt được kết nối với nhau, đồng thời có một lịch trình chung được thiết lập trong quá trình liên tục sản xuất, cung cấp và phân phối năng lượng điện và nhiệt, cho rằng họ có toàn quyền kiểm soát tập trung đối với phương thức hoạt động này.

Các chi tiết cụ thể của hệ thống năng lượng

Cần lưu ý một thực tế rất quan trọng: loài người không có khả năng tích lũy năng lượng điện hoặc nhiệt cho tương lai. Không thể dự trữ những tài nguyên này. Điều này là do đặc thù công việc của các trạm sản xuất nguyên liệu thô này. Vấn đề là hoạt động của một đối tượng tham gia vào việc tạo ra năng lượng điện là sự tạo ra liên tục của một nguồn tài nguyên, cũng như duy trì sự bình đẳng của tỷ lệ giữa công suất tiêu thụ và năng lượng được tạo ra tại bất kỳ thời điểm nào. Nói cách khác, các nhà máy điện sản xuất chính xác lượng năng lượng mà chúng cần cung cấp. Điều này cũng áp dụng cho các trạm biến áp nhiệt. Các nguồn năng lượng, cũng như các nguồn tiêu thụ của nó, được kết hợp thành hệ thống năng lượng chủ yếu để đảm bảo cung cấp các loại năng lượng này với độ tin cậy cao cho người dân.

Thông số hệ thống điện và nhà máy điện

Một trong sốđặc điểm chính, có tính chất quyết định đến vận hành của nhà máy điện và đặc trưng cho hoạt động chung của toàn bộ hệ thống, là công suất.

Công suất lắp đặt của nhà máy điện. Định nghĩa này được hiểu là tổng các chỉ số danh nghĩa của tất cả các phần tử được lắp đặt tại một cơ sở. Để giải thích chi tiết hơn, tổng hợp được xác định bằng hộ chiếu kỹ thuật của từng động cơ chính, có thể là tua bin hơi, khí, tua bin thủy lực hoặc các loại động cơ khác. Các đơn vị chính này được sử dụng để điều khiển máy phát điện. Cần lưu ý rằng đặc điểm này cũng nên bao gồm những thiết bị được coi là dự phòng và những thiết bị hiện đang được sửa chữa.

Công suất nhà máy điện

Bên cạnh công suất lắp đặt, còn có một số đặc điểm khác mô tả hoạt động của nhà máy điện. Dung lượng lưới cũng có thể khả dụng.

Để tính toán chỉ số này, cần phải trừ ra khỏi tập hợp các chỉ số mà động cơ đang sửa chữa có. Ngoài ra, khi tìm thông số này, cần phải tính đến một giới hạn kỹ thuật, có thể liên quan đến thiết kế hoặc chỉ số công nghệ của động cơ.

Ngoài ra còn có các đặc điểm như sức làm việc. Mô tả tùy chọn này khá đơn giản. Nó bao gồm một chỉ báo tổng, là tổng các giá trị kỹ thuật số của những động cơ hiện đang hoạt động.

Thông tin chung về hoạt động của hệ thống

Nguyên lý hoạt động của các trạm có trong hệ thống nói chung là khá đơn giản. Mỗi cơ sở được thiết kế để tạo ra một lượng năng lượng điện hoặc nhiệt nhất định (đối với CHP). Tuy nhiên, điều quan trọng cần nói thêm ở đây là sau khi loại tài nguyên này được phát triển, nó không được chuyển ngay đến người tiêu dùng mà chuyển qua các cơ sở như vậy, được gọi là trạm biến áp bậc thang. Từ tên của tòa nhà rõ ràng là trong khu vực này có sự gia tăng điện áp đến mức mong muốn. Chỉ sau đó nguồn tài nguyên đã bắt đầu lan truyền đến các điểm tiêu dùng. Cần phải kiểm soát hệ thống điện với độ chính xác cao, cũng như điều tiết rõ ràng việc cung cấp năng lượng. Sau khi qua trạm bậc thang, điện phải được chuyển đến các đường dây chính.

Hệ thống năng lượng của quốc gia

Phát triển hệ thống năng lượng là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của bất kỳ trạng thái nào. Nếu nói về quy mô của cả nước, thì các mạng đường trục nên vướng vào toàn bộ lãnh thổ của đất nước. Các mạng này được đặc trưng bởi thực tế là các dây dẫn có thể chịu được dòng năng lượng điện có điện áp 220, 330 và 750 kV. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là công suất có sẵn trong các đường dây như vậy là rất lớn. Con số này có thể đạt từ vài trăm mW đến vài chục GW.

Phụ tải này của hệ thống điện là rất lớn nên công đoạn tiếp theo là hạ áp và cấp điện cho các trạm biến áp huyện và trạm. Điện áp cho các thiết bị này phải là 110 kV và công suất không được vượt quávài chục MW.

Tuy nhiên, đây chưa phải là công đoạn cuối cùng. Sau đó, năng lượng điện được chia thành nhiều dòng nhỏ hơn và chuyển đến các trạm biến áp tiêu dùng nhỏ được lắp đặt trong các khu định cư hoặc xí nghiệp công nghiệp. Điện áp trong các phần như vậy đã thấp hơn nhiều và đạt 6, 10 hoặc 35 kV. Giai đoạn cuối cùng là phân phối điện áp trên mạng điện để cung cấp cho dân cư. Mức giảm xảy ra là 380/220 V. Tuy nhiên, một số doanh nghiệp hoạt động ở điện áp 6 kV.

Đặc điểm người dùng

Nếu xét quá trình hoạt động của hệ thống năng lượng thì phải đặc biệt chú ý đến các khâu như truyền tải và sản xuất năng lượng điện. Cần lưu ý ngay rằng hai chế độ này của hệ thống điện được kết nối trực tiếp với nhau. Chúng tạo thành một quy trình làm việc phức tạp.

Điều quan trọng cần hiểu là hệ thống điện ở chế độ phát điện liên tục và truyền tải điện năng đến người tiêu dùng theo thời gian thực. Một quá trình như tích tụ, tức là không xảy ra quá trình tích lũy tài nguyên đã cạn kiệt. Điều này có nghĩa là cần phải liên tục giám sát và điều chỉnh sự cân bằng giữa điện năng sản xuất và tiêu thụ.

Cân bằng điện

Bạn có thể theo dõi sự cân bằng giữa công suất được sản xuất và tiêu thụ bằng một đặc tính như tần số của mạng điện. Tần số trong hệ thống điện của Nga, Belarus và các nước khác là 50 Hz. Độ lệchchỉ số này được cho phép trong ± 0,2 Hz. Nếu đặc tính này nằm trong khoảng 49,8-50,2 Hz thì được coi là sự cân bằng trong hoạt động của hệ thống năng lượng.

Nếu thiếu điện sản xuất, cân bằng năng lượng sẽ bị xáo trộn và tần số của mạng sẽ bắt đầu giảm. Chỉ báo năng lượng thấp càng cao, tần số đáp ứng sẽ giảm xuống. Điều quan trọng là phải hiểu rằng vi phạm hiệu suất của hệ thống, hay nói đúng hơn là sự cân bằng của nó, là một trong những thiếu sót nghiêm trọng nhất. Nếu vấn đề này không được dừng lại ở giai đoạn đầu, thì trong tương lai, nó sẽ dẫn đến sự sụp đổ hoàn toàn của hệ thống năng lượng của Nga hoặc bất kỳ quốc gia nào khác mà sự cân bằng sẽ bị đảo lộn.

Cách ngăn chặn sự phá hủy

Để tránh những hậu quả thảm khốc có thể xảy ra nếu hệ thống bị sập, một chương trình tải tần số tự động đã được phát minh và sử dụng trong các trạm biến áp. Nó hoạt động hoàn toàn tự chủ. Sự bao gồm của nó xảy ra tại thời điểm thiếu điện trong đường dây. Ngoài ra, một cấu trúc khác cũng được sử dụng cho những mục đích này, được gọi là tự động loại bỏ chế độ không đồng bộ.

Nếu chúng ta nói về công việc của AChR, thì mọi thứ khá đơn giản. Nguyên lý hoạt động của chương trình này khá đơn giản và nằm ở chỗ nó tự động tắt một phần phụ tải trên hệ thống điện. Đó là, nó ngắt kết nối một số người tiêu dùng khỏi nó, làm giảm mức tiêu thụ điện và do đó khôi phục sự cân bằng trong hệ thống tổng thể.

ALAR còn nữamột hệ thống phức tạp có nhiệm vụ tìm ra vị trí của các chế độ vận hành không đồng bộ của mạng điện và loại bỏ chúng. Nếu thiếu điện trong hệ thống năng lượng chung của đất nước, thì AChR và ALAR tại các trạm biến áp sẽ được đưa vào vận hành đồng thời.

Điều chỉnh điện áp

Nhiệm vụ điều chỉnh điện áp trong cấu trúc năng lượng được đặt sao cho cần đảm bảo giá trị bình thường của chỉ số này trong tất cả các phần của mạng. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là quy trình điều chỉnh ở người tiêu dùng cuối cùng được thực hiện theo giá trị trung bình của điện áp đến từ nhà cung cấp lớn hơn.

Sắc thái chính là việc điều chỉnh như vậy chỉ được thực hiện một lần. Sau đó, tất cả các quá trình diễn ra ở các nút lớn hơn, theo quy luật, bao gồm các trạm cấp huyện. Điều này được thực hiện do thực tế là không thực tế khi thực hiện giám sát liên tục và điều chỉnh điện áp tại trạm biến áp cuối cùng, vì số lượng của họ trên toàn quốc đơn giản là rất lớn.

Hệ thống công nghệ và năng lượng

Công nghệ phát triển đã giúp cho việc kết nối các hệ thống điện song song với nhau trở nên dễ dàng hơn. Điều này áp dụng cho các cấu trúc của các quốc gia láng giềng, hoặc cho sự sắp xếp trong một quốc gia. Việc thực hiện kết nối như vậy có thể thực hiện được nếu hai hệ thống năng lượng khác nhau có cùng thông số. Phương thức hoạt động này được coi là rất đáng tin cậy. Nguyên nhân là do trong quá trình vận hành đồng bộ hai cơ cấu, nếu xảy ra sự cố thiếu điện ở một trong hai cơ cấu, thì cókhả năng loại bỏ nó với chi phí của cái khác, làm việc song song với cái này. Việc kết hợp các hệ thống năng lượng của một số quốc gia thành một sẽ mở ra các cơ hội như xuất khẩu hoặc nhập khẩu năng lượng điện và nhiệt giữa các quốc gia này.

Tuy nhiên, đối với chế độ hoạt động này, cần có sự tương ứng đầy đủ về tần số của mạng điện giữa hai hệ thống. Nếu chúng khác nhau về thông số này, dù chỉ một chút, thì kết nối đồng bộ của chúng không được phép.

Tính bền vững của Hệ thống Năng lượng

Theo sự ổn định của hệ thống năng lượng được hiểu là khả năng trở lại chế độ hoạt động ổn định sau khi xảy ra bất kỳ loại nhiễu động nào.

Cấu trúc có hai loại ổn định - tĩnh và động.

Nếu chúng ta nói về loại ổn định đầu tiên, thì nó được đặc trưng bởi thực tế là hệ thống năng lượng có thể trở lại vị trí ban đầu của nó sau khi xuất hiện các nhiễu động nhỏ hoặc xuất hiện chậm. Ví dụ: tải có thể tăng hoặc giảm chậm.

Ổn định động được hiểu là khả năng toàn bộ hệ thống duy trì vị trí ổn định sau khi xảy ra các thay đổi đột ngột hoặc đột ngột trong chế độ vận hành.

An toàn

Hướng dẫn an toàn trong hệ thống điện - đây là điều mà mọi nhân viên của bất kỳ nhà máy điện nào cũng nên biết.

Trước hết, cần hiểu những gì được coi là trường hợp khẩn cấp. Mô tả như vậy phù hợp với các trường hợp khi có những thay đổi trong hoạt động ổn định của thiết bị, dẫn đến nguy cơ xảy ra tai nạn. Các dấu hiệu của sự cố này được xác định cho mỗingành phù hợp với các tài liệu quy định và kỹ thuật của nó.

Tuy nhiên, nếu tình huống khẩn cấp xảy ra, thì nhân viên vận hành có nghĩa vụ thực hiện các biện pháp để khoanh vùng và loại bỏ thêm tình huống đó. Muốn vậy, điều quan trọng là phải hoàn thành hai nhiệm vụ sau: đảm bảo an toàn cho con người và, nếu có thể, giữ cho tất cả các thiết bị được nguyên vẹn và an toàn.