{h1}
artikler

Strømforsyning

Introduksjon

De fleste bygninger [1] i Storbritannia er koblet til en verdensklasse, men alderen, elektrisitetsgenerering og forsyningsnettverk som har dratt nytte av enorme investeringer gjennom årene.

I 1925 ble Lord Weir bedt av den britiske regjeringen om å løse problemet med et fragmentert strømnettet som frem til da besto av en myriade av uavhengige produsenter alle med lokale nettverk ved hjelp av forskjellige spenninger og frekvenser.

I 1926 opprettholdte strømforsyningsloven [2] det sentrale elektrisitetsstyret som overvåket utviklingen av Storbritannias første landsdækkende AC-nett i 1933. Siden introduksjonen er nettverket grunnlagt på stor skala sentralisert veksling basert primært på fossilt drivstoff med innføring av atomkraft i de siste seksti årene.

Kraftverk er vanligvis plassert vekk fra sentre av befolkning der fossile brensel er rikelig eller gode transportforbindelser eksisterer. Mange av disse stedene er godt borte fra byene der strømmen er brukt, og dermed er det behov for overføring og distribusjon av elektrisitet. For å gjøre dette effektivt, blir spenningen der elektrisitet genereres, styrket for effektiv overføring og distribusjon og deretter trappet tilbake for sikker bruk.

På det tidspunktet nettverket ble etablert, kunne dette bare oppnås ved bruk av lineære transformatorer, og disse fungerer bare på AC [3]. Som et resultat dominerer strømnettet nå over hele verden [4].

Strømforsyningsnettverket

Det britiske elektrisitetsoverføringsnettverket er basert på et 400 kV AC supernett og et 275 kV transmisjonsnett. Det lokale distribusjonsnettverket skrider dette ned gjennom en rekke stadier fra 132 kV til 11 kV, selv om noen store industrielle brukere vil bli levert med 33 kV eller høyere. Spenningen reduseres deretter videre til 415 V trefas for små og mellomstore kommersielle og industrielle brukere og til slutt leveres den til boliger med 230 V enfaset (spenningen mellom en av trefasene og nøytral).

Konvertering er ved hjelp av lineære transformatorer, men i motsetning til noen av sine mindre motparter kan de som brukes i strømforsyningen, være svært effektive, i området 99, 8 prosent [5], men reaktive belastninger og deres ikke-null imaginære impedans kan redusere denne figuren under normale driftsforhold.

Siden avregulering av elsektoren styres forsyningsnettverket, fra generasjon til forbruker, av fire separate organisasjoner som oppfyller meget forskjellige funksjoner [6]:

  • Generatorer - ansvarlig for å produsere strømmen.
  • Leverandører - ansvarlig for levering og salg av elektrisitet til forbrukerne.
  • Transmissionsnettverk - ansvarlig for overføring av elektrisitet over hele landet.
  • Distributører - de som eier og driver det lokale distribusjonsnettet fra det nasjonale overføringsnettverket til boliger og bedrifter.

Nasjonalt nettoverføringsnettverk er i gjennomsnitt 93 prosent effektivt og er en av de mest pålitelige i verden med en driftssikkerhet på 99, 99998 prosent [7], selv om disse tallene bare gjelder for hovednettverket. Pålitelighet og effektivitetsgrad for de lokale distribusjonsnettene er vanskeligere å komme på grunn av individuelle nettverksegenskaper og estimert fakturering.

Men med innføring av smarte målere vil strømforbruket og tilgjengeligheten bli mye tydeligere, slik at det bedre kan preges av lokal distribusjonsnettverk. Samlet sett er konvertering av energi fra primærbrensel ved kraftverket til brukbar elektrisitet i hjemmet kun i området 35 prosent for kullkraftverk og 45 prosent for de mest moderne kraftverkene Kombinert sykkelgasssturbin [CCGT] 8].

Dekarboniserer rutenettet

Peak etterspørsel etter elektrisitet på tvers av alle sektorer på en gjennomsnittlig kaldt spell (ACS) i Storbritannia er ca 60 GW (2013/14). I 2013/14 ble ca 350 TWh elektrisitet generert og konsumert, hvorav de fleste ble produsert ved å brenne kull og gass, og ved atomkraftverk.

I 2035/36 forventes total kraftproduksjon å være over 365 TWh med en topp etterspørsel på 68 GW (National Grid, Gone Green scenario). Dette vil stige ytterligere til ca 600 TWh / år innen 2050, hovedsakelig drevet av økt eleksport og elektrifisering av transport og husvarme ved hjelp av varmepumper [9].

Det innenlandske elforbruket har økt med om lag 40 prosent siden 1970, selv om det toppet i 2005/6 og har falt litt til 118 TWh i 2013/14. Under National Grid Gone Green-scenariet forventes dette å falle ytterligere til litt over 100 TWh innen 2025/26 og deretter stige til over 125 TWh innen 2035/36 [9] (notat, se referanse [9] for andre mindre grønne 'scenarier). For å oppnå denne beskjedne veksten krever tallene innenriks sektoren å møte utfordrende energieffektivitetsmål de neste 20 årene.

Den britiske regjeringen har satt utfordrende mål for reduksjon av karbondioksid og sammen med EUs store forbrenningsanleggsdirektiv [10] og direktivet om industrielle utslipp, har det stor innvirkning på Storbritannias elektrisitetsproduksjonskapasitet. Storbritannia har forpliktet seg til en reduksjon i karbondioksidutslippene med 34 prosent innen 2020 (over 1990-nivå) og en reduksjon på 80 prosent innen 2050, og for å bidra til å nå disse målene må den nasjonale elforsyningen bli mer eller mindre avkalkulert.

På kort sikt er omtrent 20 prosent av de eksisterende kraftverkene (kull og atomkraft) på grunn av næring de neste fem årene. Denne mangelen krever over 110 milliarder kroner av ny investering i det neste tiåret [11], [12]. For å møte karbondioksidmål er den nye kapasiteten mer intermittent og ubøyelig som følge av fornybar generasjon (primært vind) og mindre fleksibel som følge av atomgenerering.

På grunn av intermittency av fornybar elproduksjon har den en belastningsfaktor, det estimerte bidraget i motsetning til det maksimale potensialet, på mellom 30 og 40 prosent for henholdsvis vind, landbasert og offshore, og litt over 10 prosent for PV. Som et resultat drev fornybar generasjon behovet for en nesten dobling av installert kapasitet over dagens nivå fra 91 GW til over 163 GW i 2035 til tross for en liten økning i toppefterspørselen dersom energieffektivitetsmålene ble oppfylt [9].

På kortere sikt vil imidlertid i tapet av toppkrav tap av produksjonskapasitet påvirke topprommet tilgjengelig mellom tilbud og etterspørsel. Forutsigelsen er at etterspørselen etter høy etterspørsel kan bare overstige etterspørselen med noen få prosent, sannsynligvis rundt 4% eller mindre. Tidligere har dette vanligvis blitt holdt mellom 10 og 20%, slik at det representerer en betydelig nedgang i takhøyde. Som et resultat øker sannsynligheten for en stor mangel på strøm som krever kontrollert frakobling av forbrukere fra rundt 1 på 47 år vinteren 2013/14 til 1 på 12 år i 2015/16 eller lavere hvis energieffektivitetsforanstaltninger ikke t materialisere.

Når det gjelder forsyningssikkerhet, benyttes to probabilistiske tiltak, tap av belastningsforventning (LOLE) og forventet energi unserved (EEU). LOLE estimater for de neste årene viser at etterspørselen kan overstige tilbudet for mer enn målet på 3 timer, og at denne mangelen kan bestå av en rekke relativt hyppige små hendelser eller sjeldne større hendelser.

Nasjonalgrensens strømforsyningsbakgrunn er imidlertid utviklet for ikke å overskride 3-timers LOLE-grensen fra 2018/19 og framover. Før da, mens mangelen er bekymret, har systemoperatørene noe kontroll over nettverket ved for eksempel å redusere eleksporten eller selektivt koble fra industrielle brukere, så det kan være liten eller ingen signifikant innvirkning på innenlandske forbrukere [13].

Generelt sett har det totale energiforbruket i innenlands sektor skiftet sminke de siste 40 årene med økende bruk av elektrisitet som trolig vil fortsette i fremtiden. Kull har blitt erstattet av naturgass, og da rutenettet blir avkullet, vil naturgass sakte forskjøves av elektrisitet.


Anbefalt

BS 7913

IHBC legger sin 100. artikkel til Conservation Wiki

CIOB slutte å bygge UK