电网是如何运作的?忧思617888九五至尊娱乐家联盟-617888九五至尊娱乐

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电网是一个复杂而又极其重要的系统, 也是现代最令人印象深刻的工程壮举之一. 它传输各种设施产生的电力并将其分配给最终用户, 通常是长途跋涉. 它为建筑物、工业设施、学校和家庭提供电力. 它每时每刻都在这样，一年到头.

是什么组成了电网?

我们国家的电网由四个主要部分组成，每个部分的详细说明如下.

单独的发电机

各种各样的设施发电, 包括燃煤和天然气发电厂, 水电站大坝, 核电站, 风力涡轮机, 还有太阳能电池板. 这些发电机的位置——以及它们与终端用户的距离——差别很大.

这些技术 身体上的 不同，因此在电网上的使用和操作也不同. 例如, 某些类型的发电厂, 比如燃煤电厂和核电站, have little short-term flexibility in adjusting their electricity output; it takes a long time to ramp up or down their electricity output [1].

其他植物, 比如天然气发电厂, 能很快提高吗, 通常用于满足需求高峰. 更多可变技术, 比如风能和太阳能光伏, 通常在可用时使用, 很大程度上是因为它们的燃料——阳光和风——是免费的.

在任何给定时间, 此外，总会有一个“储备保证金”,“一定数量的备用发电能力，可用于补偿潜在的预测错误或意外的发电厂关闭。. 电力需求, 供应, 保留利润, 电网运营商对各种发电技术进行持续监控和管理，以确保一切顺利运行.

发电机归电力公司所有, 或实用程序, 它们依次由州公用事业委员会(PUC)或公共服务委员会(PSC)管理. PUCs和psc是由州立法机构任命的独立监管机构. 发电机只能在PUC或PSC批准的情况下建造, 这些机构在他们的州内制定适当的电价，公用事业必须遵守[2].

输电线路

输电线路是长距离输送高压电力和连接发电机和电力用户所必需的.

输电线路分为架空输电线路和地下输电电缆. 架空电缆不绝缘，易受天气影响, 但它的安装成本比地下电缆要低. Overhead and underground 输电线路 are made of aluminum alloy and reinforced with steel; underground lines are typically insulated [3].

输电线路承受高压是因为它减少了传输过程中的电力损耗——在美国平均约为6%。4]. 当电流流过导线时, 其中一些通过称为电阻的过程以热量的形式消散. 输电线路上的电压越高，它损失的电就越少. (Most of the electric current flows close to the surface of the transmission line; using thicker wires would have minimal impact on transmission losses.)

传输级电压通常在110或以上,000伏或110千伏, 部分输电线的电压高达765千伏[5]. 然而，发电机在低电压下发电. 为了使高压电力输送成为可能, 必须先用变压器把电转换成更高的电压.

这些高电压也明显大于你在家里需要的电压, 所以一旦电力接近最终用户, 在进入配电网之前，另一个变压器将其转换回较低的电压.

输电线路高度互连，以实现冗余，并提高电力供应的可靠性, 因为这 U形地图.S. 输电线路显示. 美国有三个主要的输电网络:西部互联, 东部互连, 和德州电力可靠性委员会(ERCOT).

比如发电机, 输电线路在建设前必须得到国家(PUCs或psc)的批准. 然而, 批发电力交易, 哪些是区域电网运营商之间的协议, 是由一个叫做联邦能源管理委员会(FERC)的国家机构管理的[6].

FERC对电网的监管规模比公共电网中心更大，可以解决电网中不同市场参与者之间的纠纷. 输电网络有时由公用事业公司管理, 但有些网络是由独立系统运营商(iso)或区域传输组织(rto)等独立实体管理的。. 这些公司促进了电力供应商之间的竞争，并通过安排和监测输电线路的使用来提供输电机会.

分布

配电网就是一个简单的电线系统，在输电线中断的地方接起电线. 这些网络从变压器开始，延伸到家庭、学校和企业. 配电在州一级由PUCs和psc监管, 谁制定每个州的电力零售价格.

消费者使用或“装载”

当电力最终到达消费者手中时，输电网就结束了, 允许你开灯, 看电视, 或者打开洗碗机. 我们的生活模式加在一起，每小时对电的需求都在变化, 一天, 和季节, 这就是为什么电网的管理对我们的日常生活既复杂又至关重要.

电网的演变

自19世纪80年代初诞生以来，电网已经发生了巨大的发展和变化, 那时的能源系统很小，而且是局部的. 在此期间，开发了两种不同类型的电力系统:直流或直流 直流电，系统和AC，或 交流电，系统[7, 8]. 这两种制度之间的竞争非常激烈. 相互竞争的电力公司在城市的同一条街道上架起电线, 而农村地区的电力服务则被忽视.

尽管托马斯·爱迪生发起了一场推广直流电系统的运动, 商人乔治·威斯汀豪斯和发明家尼古拉·特斯拉为交流电系统赢得了电力公司的支持, 它有一个明显的优点，那就是可以把高压输送到很远的地方，然后把它转换成较低的电压供顾客使用[9].

随着电力系统的发展, 交流电的优势使公用事业公司能够在更大的范围内建立电网, 创造规模经济. 稳定营商环境, 这些公用事业公司寻求一份“监管契约”，赋予它们从州政府获得的垄断地位, 并对如何为客户设定费率设置限制. 大约从1920年到1980年，这种方法被固定了下来. 在这种结构下, 电力公司控制着电网的方方面面, 从生产到分销再到客户.

随着20世纪70年代的能源危机10], 然而, Congress changed this structure to allow wholesale competition in electricity production; facilities that produced power more efficiently or used renewable energy could enter the marketplace, 而输电运营商(iso和rto)保持着对电网管理的垄断——这种变化被称为“重组”.”

这导致17个州, 加上哥伦比亚特区, 改革电网管理体制, 允许顾客从有竞争力的零售供应商处购买电力[11]. 许多州, 然而, 保持“垂直结构”，这意味着电网的所有方面都由同一家公司管理.

有效输电网的重要性

电网的互联性和复杂性带来了几个好处[12),包括:

可靠性: 因为电网是一个巨大的网络, 电力可以被部署到全国大部分地区的合适地方. 大型输电网络允许电网运营商处理可预见和不可预见的损失, 同时还能满足电力需求.
灵活性: 电网允许电力系统使用多种资源, 即使他们离需要电力的地方很远. 例如, 风力涡轮机 must be built where the wind is the strongest; the grid allows for this electricity to be transmitted to distant cities.
经济竞争: 因为电网允许多个发电机和发电厂向消费者提供电力, 不同的发电机相互竞争，以最便宜的价格提供电力. 电网还可以作为一种保险形式——电网上的竞争可以保护客户免受燃料价格波动的影响.

2003年的一次历史性大停电表明了有效的电网传输为何如此重要. 8月14日, 2003, 俄亥俄州的一家电力公司仅仅因为人为失误就造成了人类历史上最大的停电。[13]. 停电蔓延到整个纽约, 宾西法尼亚, 康涅狄格, 麻萨诸塞州, 新泽西, 密歇根, 甚至是加拿大的部分地区. 办公室不得不撤离，成千上万的人因高温涌入医院。[14]. 自2003年以来，我们的电网已经走过了漫长的道路, 但还有很多改进的机会.