Güç şebekesine beslenen fazla enerjiye ne olur?

Buna en yakın soru , aşırı güç üretiminin doğrusal kullanımıdır .

Ben mühendis değilim, bu yüzden bunu doğru bir şekilde ifade edemeyebilirim ve minimum arka plan bilgisini (bir temel voltaj, transformatörler vb. Soru, değişken rüzgar ve gücün, şebekeyi potansiyel olarak bozan tüm bu konuşmasından kaynaklanmaktadır.

Örneğin, 2012 Elektrik Bağlantısı makalesine bakın . Güneş enerjisi tesisatlarında, şebekeyi aşırı yükleyen ve "ters güç akışı" potansiyelini tartışan ve ayrıca bir çeşit "ağ koruyucusu" cihazından bahsedilen hızlı artış . Ayrıca orada Havai hakkında veya benzer makale Hawaii, The Arabağlantı Kabusu ve ABD'nin Konut PV Sanayi için Neden Önemli Hawaii deneyim tarafından tanımlanan ancak "somut endişe besleyici üzerine geçici aşırı gerilim potansiyeli olduğunu söylüyor, - aslında kısa msgstr "süre gerilim artışı".

Burada hem büyük bir ızgarada hem de mikro ortamda neler olduğunu merak ediyorum. Diyelim ki tam şarjlı bir pilim var ve içine elektrik akmaya devam ediyorum. Ne oluyor? Hiçbir şeye zarar vermeden elektriği ısı olarak yönlendirecek veya dağıtacak cihazlar var mı? İnternette birkaç benzer soru buldum, ancak cevaplar çok net değildi.

Ana soruya verilen en basit ve doğrudan cevaplar ne kadar "aşırı" olduğuna bağlıdır. Çoğu ekipman nominalin +/-% 5'i içinde çalışacak şekilde tasarlandığından, "ekstra enerji" genellikle cihazın kendisinde ısı olarak dağıtılır . Bir ampul durumunda (örneğin), daha fazla ışık ve ısı üretir. Aşırı enerji, cihazların toleransının ötesine geçerse, aşırı ısınır ve / veya yanar ( hasara neden olur ). Bu sonuçlar, şebekedeki "aşırı enerjiye" neyin neden olduğuna (şimşek, güneş enerjisi tesisatları, rüzgar enerjisi, vb.) Bakılmaksızın elde edilecektir.

Son iki soru için, 13v kaynak ile 12v pil şarj ediyorsanız, ekstra 1v, 12v'ye şarj edildikten sonra pili "sıcak" tutacaktır. 24v düzenlemesiz bir kaynakla şarj ediyorsanız, pil aşırı ısınır, yanar ve muhtemelen patlar. Aşırı voltaj ve akım sınırlı bir kaynak ile şarj ederseniz, pil 12v'ye kadar şarj edilir ve ekstra enerji, besleme regülatörlerinde ısı olarak dağıtılır. Herhangi bir "ekstra enerji" nin "verimli" kullanımını sağlamanın bir yolu, bir pili ve "akıllı" şarj cihazını kullanmaktır. bankadaki tüm piller şarj edildiğinde. Ekstra enerji tasarrufu ile ilgilenmiyorsanız, "boşaltılabilir"

Bu, tahmin edebileceğiniz gibi, tek bir çözümü olan bir şey değil ve kendi içinde de sorun oldukça karmaşık. Hadi yıkalım.

Günümüzde çoğu uygar ülkede var olan güç şebekesi hiyerarşik bir yapıya sahiptir: üstte, büyük ölçekli MV dağıtım ağları veya dağıtım halkaları olan büyük merkezi elektrik santralleri var, sonra şehir şebekeleri (genellikle yaklaşık 400kV) geliyor genellikle yeraltı HV, mahalle ağları (20kV veya çok fazlı şebeke voltajı) ve daha sonra 115 / 230V dağıtan düşük voltajlı 'posta kodu' ağlarıdır. Tabii ki, sorunuzun zaten ifade ettiği gibi, bu hiyerarşi, güç istasyonundan evine net bir enerji akışı olduğunu varsayar, tersi yönde değil.

En merkezi olmayan enerji üretimi - ticari olmayan güneş panelleri, rüzgar türbinleri ve benzerleri - ev seviyesinde gerçekleşir, yani 115 / 230VAC üretir ve ana şebekeye pompalar. Çoğu zaman bu iyidir, çünkü üretilen güç tüketilen güçten çok daha azdır ve net enerji akışı hala doğru yöndedir. Nadiren, ancak günümüzde daha düşük güneş fiyatı nedeniyle, üretilen güç miktarı posta kodu düzeyinde tüketilen güçten daha fazladır. Temelde tüm güç ağları için bu aslında bir sorun değildir. MV'yi 115 / 230V'ye dönüştürmek için kullanılan transformatörler sadece lineer transformatörlerdir ve diğerinde olduğu gibi bir yönde çalışırlar. Neredeyse hiç PFC veya diğer akış yönüne bağlı parametreleri yoktur, bu yüzden iyidir.

Çoğu güç şebekesinin kötü başa çıktığı sorun, bunun üzerinde bir adımda olan şeydir. Burada, yeraltı şehir şebekesinden daha küçük bloklara dönüşüm adımına ulaşıyoruz ve bu trafo istasyonlarında günümüzde şehir şebekesinden gelen parazitin HV gücüne geri dönmediğinden emin olmak için genellikle PFC veya en azından bir çeşit ayırma mekanizması var. lineer transformatörde olduğu gibi çizgiler. Bu ünite tükettiğinden daha fazla güç üretiyorsa, bu enerji (genellikle) hiçbir yere gidemez veya en azından çok pahalı, değiştirilmesi kolay olmayan her yerde elektron tarafından bunu durdurulur. Sistemin refleks tepkisi bir anahtar atmak ve bu üniteyi şebekenin geri kalanından ayırmaktır. Tabii ki bu, bu birimi 'öldürmeyecek'; üretilen güç, bu şebeke üzerindeki voltajı güç çeviricilerin güvenlik sınırına (genellikle nominal voltaj +% 5-7) kadar pompalar ve çoğu zaman AC frekansını dengesizleştirir. Ancak, bir bulut geçene kadar şebeke devam voltajlarının altına düşene ve güneş invertörlerinin tümü kapanana kadar güç orada olmaya devam edecektir. Bu soruna ada üretimi sorunu denir ve güç şebekesinde ve inverterlerde (yani akıllı şebekelerde) ek zeka olmadan çözülmesi çok zordur.

Ancak, bu önceki paragrafta da görebileceğiniz gibi, ekstra enerji mutlaka bir yere gitmez. Bir ada durumu meydana gelirse, eviricilerin sadece mevcut tüm enerjilerini şebekeye dökmekle kalmaz, aynı zamanda şebeke belirli bir voltaja ulaştığında kendilerini modüle etmeleri gerekir. Bu bulut sonunda geçtiğinde, kendilerini kapatırlar ve durum çözülür.

Alternatif koruma mekanizmaları vardır. Bazı ülkelerde, güç hattı üzerinden özel (DTMF) sinyallerle bağlanabilen kısa devre anahtarları vardır. Bir ada oluşturulduğunda, elektrik şebekesini şasiye kısa devre yapabilir ve şebekenin bir bölümünü derhal kararabilir. Bununla birlikte, bu çok güvenli bir uygulama değildir, çünkü bu genellikle güç şebekesinde hem şebekeye hem de ev elektroniğine zarar verebilecek endüktif yükselmelere neden olur. Günümüzde bu nadiren kullanılır. Bununla birlikte, çıkışlarını iyi düzenlemeyen ve aşırı voltaj durumuna neden olabilecek güç jeneratörleri için önemli bir koruma mekanizmasıdır.

Bu Mayıs ayında Almanya'da, yenilenebilir enerji için ödenen fiyat çok fazla olduğu için aslında olumsuz yönde değişti . Başka bir deyişle, fazla enerjiyi almak için üreticileri şarj ediyorlardı. Bu nedenle, üreticileri güneş enerjisiyle kolay ve rüzgar gücüyle mümkün olan ızgaraya itmemeye teşvik ederek enerjinin fazlalığını ele aldılar.

Farklı üretim yöntemlerinin farklı zaman sabitleri vardır - nükleer santraller düz çıkış ve çalıştırma ve kapatma işlemlerini yapmak çok zaman alır. Hidroelektrik, su akışını yeniden yönlendirerek veya boğarak çıkışta hızlı bir şekilde değiştirilebilir. Termal tesisler (yakınlarda bir tane vardı) daha uzun bir zaman sabitine sahip, bu yüzden aniden yükü kaybederseniz (türbinleri yavaşlatıyorsa), jeneratörlerde tutmak için buharda depolanan enerjinin (yüksek sesle!) Boşaltılması gerekir. biriktirme kontrol dışı. Bildiğim kadarıyla elektrik enerjisini emmeye çalışmazlar, ancak büyük miktarda enerji emecek büyük bir enerji lavabosu için enstrümantasyon üzerinde bir fizibilite çalışması yaptım (ortak mod voltajlarla çalışan alet yapmak eğlencelidir 100'ler kV).

Enerjiyi büyük miktarlarda makul şekilde verimli bir şekilde depolamak, belirgin bir çözümü olmayan çok zor bir sorundur. Dağıtılmış piller / invertörler ve eski okulun suyu depolamak için bir barajın içine yokuş yukarı pompalama yöntemi ve türbinler ve jeneratörler aracılığıyla (bazılarını) kurtarmak için acele etmesine izin veren birkaç yöntemdir.

Bu makaleleri anlamayı ve bağlamlandırmayı kolaylaştıracak şekilde yeniden ifade edeyim. Bu makaleleri "Az önce yeni bir Ferrari aldım, bir fren lambasına yaklaştığımda motorumdan güç çıkışı çok fazla olduğu için fren balatalarını değiştirmeye devam etmemde ciddi bir sorun var" diye görüyorum.

Basit cevap - "ayağınızı hızlandırıcıdan çıkarın". yani kullanamadığınız zaman güç üretmeyi bırakın.

Gerçekten aşırı üretim ile ilgili bir sorun yok, aşırı teslimat ile ilgili bir sorun var sadece üreticilerin "şebekeye güç koymak durdurmak" geri sinyal gerekir. Aslında bazı güneş paneli denetleyicileri, önümüzdeki 10 veya 15 dakika içinde ne kadar güç üretileceğini tahmin etmek için bulut gölgelemesini kullanır ve bunu şebeke yetkilisine iletir .

Bu tür makaleler yararlı değildir. Ana şebekede ve ara bağlarla ilgili, yasaları geçirerek ve para harcayarak çözülebilecek ciddi sorunlar var. Rüzgar enerjisi üreticilerinin kontrol sisteminizi çalıştırmasını sağlamak çok daha basit çözümlere sahiptir.

Bu, çeşitli cevaplarla ilgili karmaşık bir sorundur.

Herhangi bir çözüm bulunmasa bile, arz-talep uyuşmazlığına bazı toleranslar vardır. Çok fazla talep / çok az besleme), şebeke üzerindeki voltajı ve frekansı, ülkenizin ana şebekesi ne olursa olsun 50hz / 60hz / olağan noktasından düşürecektir. Tersine, çok fazla arz / çok az talep sıklığı artıracaktır. Az miktarda frekans sapması önemli bir sorun değildir. Yeni Zelanda'da şebeke 50 hz'dir, ancak şebeke 49 - 52 hz arasında değişen frekanslarla iyidir. Bunun dışında ciddi sorunlarınız olabilir. Özellikle, 49 hz'nin altına düşerseniz, bu otomatik olarak kapanacak veya kendilerini yalıtacak jeneratörlere zarar verebilir. Bu, daha az tedarik olduğu için, bir zincir reaksiyonuna ve nihayetinde toplam bir ızgara çökmesine neden olduğu için şebeke frekansının daha da düştüğü anlamına gelir.

Bunun olmasını önlemek için, piyasa operatörleri insanlara çeşitli hizmetler gerçekleştirmeleri için ödeme yaparlar. Bunlar ülkeden ülkeye farklılık gösterir, ancak yine NZ'yi örnek olarak kullanacağım.

Frekans Muhafazası - bu, gerektiğinde şebeke frekansını hem arttırır hem de azaltır. Bir sürüş benzetmesi kullanmak için, direksiyondayken birini izleyin. Tekerlekle sürekli olarak küçük hareketler yapıyorlar, muhtemelen bunların farkında değiller, yoldaki küçük darbelere giderken arabayı düz tutmak için tekerleğin konumuna tepki veriyorlar. Bu geleneksel olarak% 100'den daha az kapasitede çalışan ve çıkışlarını bir saniyeden daha kısa tepki süresi ile değiştirebilen jeneratörler tarafından gerçekleştirilmiştir.

Rezervler - Yeni Zelanda'da, bir N-1 durumu durumunda ya en büyük jeneratörün kaybı ya da Kuzey ve Kuzey Amerika arasındaki iletim hatlarının kaybı durumunda şebekeyi korumak için her zaman 'yedekler' temin edilmelidir. Güney Adaları. Avrupa'da, bir bütün olarak kıta, 2 büyük nükleer santralin kaybını temsil eden bir N-2 durumu üzerinde faaliyet göstermektedir. Bu rezervler, kapasitenin altında çalışan ve hızlı bir şekilde yükselebilen jeneratörler biçiminde olabilir veya (daha ucuz ve hızlı) talep yanıt kaynakları talep edebilir - şebekeyi korumak için yükü azaltmak isteyen siteler. Bu kaynaklar genellikle tepki süresi ve değişikliği devam ettirebilecekleri süre ile ayrılır. NZ hızlı bir pazara sahiptir (yükler için 1 saniye tepki süresi, 1 dakika boyunca sürdürülen jeneratörler için 6 s tepki süresi), ve sürdürülebilir bir pazar (60 saniye tepki süresi, ancak daha uzun süre - yaklaşık 30 dakikaya kadar). Araba benzetmesine geri dönersek, arabanız büyük bir çarpma noktasına gelir ve sizi bir ağaca doğru çeker - yola geri dönmek için tekerleği başka bir yöne çevirmeniz gerekir (ama çok fazla dönmeyin ya da sonunda yolun diğer tarafında bir ağaca çarpacaksınız).

Zirve ile uğraşmak - zirve Nesil veya geleneksel talep yanıtı - araba benzetimizi kullanmak için yolda bir köşe var. Uzun bir yoldan geldiğini görebiliriz ve yolda kalmak için büyük bir dönüş yapmalıyız. Bu yaz sıcak hava dalgaları, kış soğuk enstantane, akşam zirveleri vb. Bu çeşitli teknolojiler ile karşılanabilir. Genellikle, toplu yılda sadece birkaç gün çalışan zirve jeneratörlerden geliyor. Yine, talep yanıtı devreye giriyor - bir fabrikayı yılda 20 saat boyunca kapatmak, tamamen yeni bir tepe üreteci oluşturmak ve iletim hatlarını yükseltmekten daha ucuz

Konu üzerinde çalışıyorum ve bunu açıklamakta yardımcı olabileceğimi düşünüyorum.

Su benzetmesini kullanarak açıklayacağım:

Elektrik akımı akışı -> Su akışı

Gerilim -> basınç

Bunu dedi,

Düğümleri ve dalları olan bir ağınız varsa; düğümler suyun enjekte edildiği ve ağdan çıkarıldığı yerlerdir ve dallar borulardır.

(Elektrik şebekelerinde, borular transformatörler ve hatlardır, düğümler düğümler veya baralardır)

Başlangıçta tüketim için tasarlanmış bir düğümde "su" enjeksiyonunuz varsa, borulardaki basınç boruların kırıldığı seviyeye kadar yükselebilir. (Bu hanehalkı düzeyinde güneş enerjisi üretimi olacaktır) Aynı şekilde, bir düğümde çok fazla tüketim olması boru basıncını çok fazla düşürebilir ve sistem çalışmaz.

Bununla başa çıkmanın yolu, enerji fazlalığını depolamak ve gerektiğinde tedarik etmektir, bu yüzden piller yenilenebilir kaynakların kutsal kâsesi.

Büyük yenilenebilir penetrasyon, şebeke operatörlerinin ve elektrik şirketlerinin karşı karşıya olduğu bir durumdur, çünkü onları bir asırdır yaptıkları bir işe yeni yaklaşımlar benimsemeleri gibi yapmak zorunda oldukları birkaç radikal değişiklikle zorlarlar. (Benim fikrim)

Umarım bu yeterince açıktır, aksi takdirde günlük işim olduğu için işleri daha fazla açıklayabilirim.

[EDIT: Borular neden kırılıyor?]

İstediğiniz gibi, burada biraz daha ayrıntılı olarak gideceğim:

Her dal elemanının (hatlar ve transformatörler) aşırı ısınmadan ve ateşe vermeden geçebilecek akım miktarında bir sınırı vardır. Bu nominal akım sınırlı bir süre için aşılabilir, bu nedenle aşırı yük, çok uzun sürmezse bir ölüm kalım olayı değildir (Ayrıca aşırı yüklenmeler elemanların ömrünü azaltır)

Öte yandan, voltaj bir düğümün nominal voltajının% + -5'i içinde olmalıdır, bu faz başına 230V + -5% 'dir (Avrupa'da, ABD'de 125?). Bir düğümde güç üretilmesi, o düğümdeki ve komşu düğümlerdeki voltajı artırır (Aynı yük durumu için) Bir düğümdeki talep artışı, bu düğümdeki ve komşularındaki voltajı azaltır). Bu yüzden evde büyük miktarda güneş paneli koyarsam evimde ve komşularımda voltaj sorunları yaşayabilirim. Bu sorun, doğru invertör ürün yazılımı programlamasıyla azaltılabilir, ancak birçok ülkede bununla ilgili bir düzenleme yoktur, bu yüzden insanların duymadığı ancak çok gerçek olan bu sorunlar vardır.

Fakat voltajın neden bu kadar sınırda olması gerekiyor? Bu sınırlar şebeke operatörleri tarafından belirlenen bir güvenlik kısıtlamasıdır. Evinizin soketlerindeki voltaj çok yüksekse, voltaj çok düşükse, cihazlarınızın güç elektroniğini (PC TV, vb.) Kırabilir, elektronik cihazlar da çalışmayabilir ve hatta bozulabilir. Akkor ampul yüksek voltajda daha parlak, düşük voltajda daha az parlar.

Daha fazla ayrıntı gerekip gerekmediğini söyle. Santi.

Enerjiyi taşımak için yüksek voltaj seviyelerine ve güç dağıtımı için 230V gibi düşük uçucu seviyelere sahibiz. Şebeke inşa edildiğinde ve bugün çoğu zaman, güç şebekenin yüksek-düşük uçucu kısmına gidiyor. Bir tarnsformer gücü bir köy veya kasabadaki birkaç eve dağıtır. Bu düşük voltajda N-1-güvenlik yoktur, etrafında sadece bir transformatör ve çok sayıda ev vardır. Akım yüksekten düşük gerilime geçtiğinden, en yüksek gerilim transformatördedir. En fazla (bildiğim herhangi biri), eski transformatörler bu voltaj sabittir. +/-% 5 Aralığı'nı kullanmak için tarnsformer'daki voltaj yaklaşık +% 4 / 5'tir. Evlere giderken, voltaj% 10'a kadar düşebilir ve% -5 ile tamam. Şimdi bir çok Photovoltaik bu alanda tüketilenden daha fazla güç üretiyorsa, Güç transformatör üzerinden şebekeye gitmelidir. Ama henüz, akım, transformatöre doğru akar, yani, en yüksek voltaj değil, en düşük nokta olan noktadır. Bu nedenle voltaj kolayca yüksek olabilir ve fotovoltaiklerin kapanması gerekir (yüksek voltaja bu bölgedeki herhangi bir cihaz zarar verebilir). Ayarlanabilir transformatörler kullanarak / kurarken, bu durum sorun yaratmaz, tarnsformer'daki voltajın sadece% -4'e ayarlanması gerekir. Ancak oldukça pahalıdırlar.

Başka bir iyi benzetmenin, büyük (temel yük) bir elektrik santralini tam gazda tepeye sürülen bir araba gibi düşünebilmeniz olduğunu düşünüyorum. Belirli bir hıza (şebeke frekansı) erişecek ve bu noktada o hızı süresiz olarak korumak için pedalı yere tutmanızı gerektirecektir. Şimdi tepe düzleşmeye başlarsa ve ayağınızı yerde bırakırsanız hız artar ve hızı geri getirmek için gazı kaldırmanız gerekir. Bu şebeke frekansının artması ve güç üretiminin azalması gibi olacaktır (zirve üniteleri kapanmıştır). Öte yandan, tepe dikleşirse (ızgaradaki yük artar) araba yavaşlar (frekans düşer) ama zaten tam gazdasınız. Şimdi hıza geri dönmek için yapabileceğiniz tek şey başka bir araba itmek. Bu on line bir zirve ünitesi olurdu.