{h1}
مقالات

تزويد كربائي

Anonim

المقدمة

ترتبط معظم المباني [1] في المملكة المتحدة بشبكة من الطراز العالمي ، وإن كانت شيخوخة ، وتوليد الكهرباء ، والإمداد ، والتي استفادت من الاستثمارات الهائلة على مر السنين.

في عام 1925 ، طلبت حكومة المملكة المتحدة من اللورد وير حل مشكلة شبكة الكهرباء المجزأة التي كانت حتى ذلك الحين تتكون من عدد لا يحصى من المنتجين المستقلين كلهم ​​مع الشبكات المحلية باستخدام الفولتية والترددات المختلفة.

في عام 1926 ، أنشأ قانون إمدادات الكهرباء [2] مجلس الكهرباء المركزي الذي أشرف على تطوير أول شبكة لتكييف الهواء على مستوى المملكة المتحدة في عام 1933. ومنذ تأسيسها تم تأسيس الشبكة على جيل مركزي واسع النطاق يعتمد بشكل أساسي على الأحفورة. الوقود مع إدخال الكهرباء النووية في الستين عاما الماضية.

وعادة ما تقع محطات الطاقة بعيداً عن مراكز السكان حيث توجد أنواع الوقود الأحفوري بكثرة أو توجد روابط نقل جيدة. العديد من هذه المواقع بعيدة عن البلدات والمدن حيث يتم استخدام الكهرباء ، وبالتالي هناك حاجة لنقل وتوزيع الكهرباء. وللقيام بذلك بكفاءة ، يتم تعزيز الجهد الكهربائي الذي يتم عنده توليد الكهرباء من أجل نقل وتوزيع فعال ، ثم يتدحرج مرة أخرى للاستخدام الآمن.

في وقت إنشاء الشبكة ، لا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال استخدام المحولات الخطية وهذه تعمل فقط على التيار المتردد [3]. ونتيجة لذلك ، تهيمن شبكات AC على العالم بأسره [4].

شبكة تزويد الكهرباء

تعتمد شبكة نقل الكهرباء في المملكة المتحدة على شبكة فائقة جهدها 400 kV وشبكة نقل 275 كيلو فولت. تعمل شبكة التوزيع المحلية على تقليل هذا العدد من خلال عدد من المراحل بدءًا من 132 كيلو فولت إلى 11 كيلوفولت ، على الرغم من أن بعض المستخدمين الصناعيين الكبار سيتم تزويدهم بقدرة 33 كيلوفولت أو أعلى. ثم يتم تقليل الجهد إلى 415 فولت من ثلاث مراحل للمستخدمين التجاريين والصناعيين الصغار / المتوسطين ، وأخيراً يتم توفيره إلى المساكن المحلية في المرحلة الواحدة 230 فولت (الجهد بين واحد من ثلاث مراحل ومحايدة).

يتم التحويل عن طريق المحولات الخطية ولكن بخلاف بعض نظيراتها الأصغر يمكن أن تكون تلك المستخدمة في توريد الكهرباء فعالة للغاية ، في المنطقة التي تبلغ 99.8٪ [5] ، ومع ذلك فإن الأحمال التفاعلية ومقاوماتها غير الصفرية الوهمية يمكن أن تقلل هذا الرقم في ظل ظروف التشغيل العادية.

منذ إلغاء تنظيم قطاع الكهرباء ، يتم إدارة شبكة الإمداد ، من جيل إلى المستهلك ، من قبل أربع منظمات منفصلة تلبي وظائف مختلفة جدا [6]:

  • المولدات - المسؤولة عن إنتاج الكهرباء.
  • الموردين - المسؤولة عن توريد وبيع الكهرباء للمستهلكين.
  • شبكة النقل - المسؤولة عن نقل الكهرباء عبر البلاد.
  • الموزعون - أولئك الذين يملكون ويشغلون شبكة التوزيع المحلية من شبكة النقل الوطنية إلى المنازل والشركات.

وتبلغ كفاءة الشبكة الوطنية لنقل الشبكة 93 في المائة وهي من أكثر الشبكات الموثوقة في العالم مع موثوقية تشغيلية تبلغ 99.99998 في المائة ([7]) رغم أن هذه الأرقام تنطبق فقط على شبكة النقل الرئيسية. من الصعب الحصول على أرقام الموثوقية والكفاءة لشبكات التوزيع المحلية بسبب خصائص الشبكة الفردية والفواتير المقدرة.

ومع ذلك ، مع إدخال العدادات الذكية استهلاك الكهرباء وتوافر سوف تصبح أكثر وضوحا مما يسمح بتمييز أداء شبكة التوزيع المحلية بشكل أفضل. وعموما ، فإن تحويل الطاقة من الوقود الأساسي في محطة توليد الكهرباء إلى كهرباء قابلة للاستخدام في المنزل لا يتجاوز 35 في المائة لمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم و 45 في المائة بالنسبة لمحطات الطاقة التوربينية ذات الدورة الواحدة من التوربينات (CCGT). 8].

Decarbonising الشبكة

يبلغ ذروة الطلب على الكهرباء في جميع القطاعات على متوسط ​​درجات الحرارة الباردة (ACS) في بريطانيا العظمى حوالي 60 جيجاوات (2013/2014). في الفترة 2013/2014 تم توليد واستهلاك ما يقرب من 350 تيراواط ساعة من الكهرباء ، تم إنتاج معظمها عن طريق حرق الفحم والغاز ، ومحطات الطاقة النووية.

في عام 2035/35 ، من المتوقع أن يكون إجمالي توليد الكهرباء أكثر من 365 تيراواط ساعة مع زيادة الطلب على 68 جيجاوات (السيناريو الوطني ، والخشب الأخضر). وسوف يرتفع هذا إلى ما يقرب من 600 تيرا / ساعة بحلول عام 2050 مدفوعا أساسا بزيادة صادرات الكهرباء وكهربة النقل والتدفئة المنزلية باستخدام مضخات الحرارة [9].

وزاد الاستهلاك المحلي للكهرباء بنسبة 40 في المائة تقريبا منذ عام 1970 رغم أنه بلغ ذروته في الفترة 2005/2006 وانخفض بشكل طفيف إلى 118 تيراوات في الفترة 2013/2014. في إطار سيناريو "الشبكة الخضراء الخضراء" ، من المتوقع أن ينخفض ​​هذا إلى أكثر من 100 تيراواط تقريبًا بحلول عام 2025/26 ثم يرتفع إلى أكثر من 125 تيراوات في الساعة 2035/36 [9] (لاحظ أنظر المرجع [9] للأخضر الأقل سيناريوهات. يتطلب تحقيق هذه الأرقام المتواضعة للنمو أن يستجيب القطاع المحلي لأهداف كفاءة الطاقة الصعبة خلال العشرين سنة المقبلة.

حددت حكومة المملكة المتحدة أهدافًا صعبًا للحد من ثاني أكسيد الكربون ، بالإضافة إلى توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الاحتراق الكبير [10] وتوجيه الانبعاثات الصناعية ، وهو ما يؤثر بشكل كبير على قدرة توليد الكهرباء في المملكة المتحدة. وقد التزمت المملكة المتحدة بتخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 34 في المائة بحلول عام 2020 (فوق مستويات عام 1990) وتخفيض بنسبة 80 في المائة بحلول عام 2050 وللمساعدة في تحقيق هذه الأهداف ، سيتعين أن تكون إمدادات الكهرباء الوطنية أقل أو أكثر منزوعة الكربون.

وعلى المدى القصير ، من المقرر أن يقارب 20 في المائة من محطات الطاقة القائمة (الفحم والنووي) في السنوات الخمس المقبلة. هذا النقص يتطلب أكثر من 110 مليار جنيه استرليني من الاستثمارات الجديدة في العقد القادم [11] ، [12] ولتحقيق أهداف ثاني أكسيد الكربون ، ستكون القدرة الجديدة أكثر تقطعًا ومرونة نتيجة للتوليد المتجدد (الريح في المقام الأول) وأقل مرونة نتيجة للتوليد النووي.

وبسبب تقطع توليد الكهرباء المتجددة ، فإنه يوجد عامل حمولة ، وهو المساهمة المقدرة على عكس الحد الأقصى المحتمل ، ما بين 30 و 40 في المائة للرياح ، البرية والبحرية على التوالي ، وأكثر من 10 في المائة فقط من الطاقة الكهروضوئية. ونتيجة لذلك ، يؤدي توليد الطاقة المتجددة إلى زيادة الحاجة إلى مضاعفة القدرة المركبة على مدى اليوم من 91 جيجاواط إلى أكثر من 163 جيجاوات في عام 2035 على الرغم من الزيادة الطفيفة في ذروة الطلب على افتراض تحقيق أهداف كفاءة الطاقة [9].

غير أنه في الأجل القصير ، سيكون لفقدان القدرة على التوليد ، في فترات ذروة الطلب ، تأثير على المساحة المتاحة بين العرض والطلب. التنبؤ هو أنه في فترات الطلب المرتفعة قد يتجاوز العرض فقط الطلب بنسبة قليلة ، وربما حوالي 4٪ أو أقل. في الماضي كان يتم عقد هذا عادة ما بين 10 و 20 ٪ لذلك يمثل انخفاض كبير في الإرتفاع. ونتيجة لذلك ، فإن احتمال حدوث عجز كبير في الكهرباء يتطلب فصل المستهلكين الخاضعين للرقابة يزيد من حوالي 1 في 47 عامًا في شتاء 2013/2014 إلى 1 في 12 عامًا في 2015/2016 أو أقل إذا كانت تدابير كفاءة الطاقة لا تفعل ذلك. ر تتحقق.

فيما يتعلق بأمن التوريد ، يتم استخدام مقياسين احتماليين ، وفقدان الحمل المتوقع (LOLE) والطاقة المتوقعة غير المخزّنة (EEU). تظهر تقديرات LOLE للسنوات القليلة القادمة أن الطلب قد يتجاوز العرض لأكثر من الهدف المتمثل في 3 ساعات وأن هذا النقص قد يتكون من عدد من الأحداث الصغيرة المتكررة أو الأحداث الكبيرة النادرة.

ومع ذلك ، فقد تم تطوير خلفية الشبكة الوطنية للإمداد بالطاقة حتى لا تتجاوز عتبة LOLE لـ 3 ساعات اعتبارًا من 2018/19 وما بعده. قبل ذلك ، في حين أن النقص هو مصدر قلق ، فإن مشغلي النظام لديهم بعض السيطرة على الشبكة من خلال ، على سبيل المثال ، تقليل صادرات الكهرباء أو فصل المستخدمين الصناعيين بشكل انتقائي ، لذلك قد يكون هناك تأثير كبير أو ليس له تأثير كبير على المستهلكين المحليين [13].

بشكل عام ، شهد إجمالي استهلاك الطاقة في القطاع المحلي تغييراً في التركيب على مدى الأربعين سنة الماضية ، مع زيادة استخدام الكهرباء التي من المحتمل أن تستمر في المستقبل. وقد تم استبدال الفحم بالغاز الطبيعي ، وعندما تصبح الشبكة غازًا منزوعًا الكربون ، فإن الغاز الطبيعي سيتقلص ببطء بسبب الكهرباء.


موصى به

شارع 10 داوننغ

بيئة طبيعية

دليل عملي عن الصحة في مدن الحدائق