نظام الطاقة - ما هو؟

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

ما هو نظام الطاقة؟ هذا هو مجموع جميع موارد الطاقة المترابطة ، ويشمل أيضًا جميع طرق إنتاج الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية. يتضمن هذا النظام أيضًا تحويل وتوزيع واستخدام الموارد المستلمة. تشمل هذه السلسلة منشآت مثل المحطات الكهربائية والحرارية وهياكل إمداد النفط وخطوط الطاقة المتجددة البديلة وإمدادات الغاز والفحم والصناعات النووية.

معلومات عامة

نظام الطاقة هو أيضًا مجموع جميع محطات توليد الطاقة ، بالإضافة إلى الشبكات الكهربائية والحرارية المترابطة ، بالإضافة إلى أنها مرتبطة بأنماط تشغيل مشتركة مرتبطة بالحركة المستمرة للإنتاج. بالإضافة إلى الإنتاج ، يشمل ذلك أيضًا عمليات تحويل ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية والحرارية المتاحة ، وفقًا لطريقة تشغيل واحدة.

نظام الطاقة هو أيضًا نظام عام يشمل جميع مصادر الطاقة من أي نوع. هناوينطبق الشيء نفسه على جميع طرق الحصول والتحويل والتوزيع ، وكذلك جميع الوسائل التكنولوجية والمؤسسات التنظيمية التي تعمل على تزويد سكان البلاد بجميع أنواع هذا المورد.

وبالتالي ، فإن نظام الطاقة هو المجموع الإجمالي لجميع محطات الطاقة والشبكات الحرارية المترابطة ، ولديها أيضًا جدول زمني مشترك تم وضعه في عملية الإنتاج المستمر والتزويد والتوزيع للطاقة الكهربائية والحرارية ، بالنظر إلى ذلك لديهم سيطرة مركزية شاملة على وضع التشغيل هذا.

تفاصيل نظام الطاقة

تجدر الإشارة إلى حقيقة مهمة للغاية: لا تملك البشرية القدرة على تجميع الطاقة الكهربائية أو الحرارية في المستقبل. من المستحيل تخزين هذه الموارد. ويرجع ذلك إلى تفاصيل عمل المحطات العاملة في إنتاج هذه المادة الخام. الشيء هو أن تشغيل كائن يعمل في توليد الطاقة الكهربائية هو التوليد المستمر للمورد ، وكذلك الحفاظ على المساواة في نسبة الطاقة المستهلكة والمولدة في أي وقت. بعبارة أخرى ، تنتج محطات الطاقة نفس القدر من الطاقة الذي تحتاجه بالضبط. الأمر نفسه ينطبق على المحطات الحرارية. يتم دمج مصادر الطاقة ، وكذلك المستهلكين ، في أنظمة الطاقة بشكل أساسي من أجل ضمان الموثوقية العالية لتزويد السكان بهذه الأنواع من الطاقة.

معلمات نظام الطاقة ومحطات الطاقة

واحد منالخصائص الرئيسية ، والتي تعتبر حاسمة في تشغيل محطة الطاقة وتميز التشغيل الكلي للنظام بأكمله ، هي الطاقة.

القدرة المركبة لمحطة توليد الكهرباء. يُفهم هذا التعريف على أنه مجموع المؤشرات الاسمية لجميع العناصر المثبتة في منشأة واحدة. للتوضيح بمزيد من التفصيل ، يتم تحديد المجموع بواسطة جواز السفر الفني لكل محرك رئيسي ، والذي يمكن أن يكون بخارًا أو غازًا أو توربينًا هيدروليكيًا أو أي نوع آخر من المحركات. تستخدم هذه الوحدات الأولية لتشغيل المولدات الكهربائية. وتجدر الإشارة إلى أن هذه الخاصية يجب أن تشمل أيضًا الأجهزة التي تعتبر نسخًا احتياطيًا ، وتلك التي هي قيد الإصلاح حاليًا.

قدرات محطة توليد الكهرباء

إلى جانب السعة المركبة ، هناك العديد من الخصائص الأخرى التي تصف تشغيل محطة الطاقة. قد تكون سعة الشبكة متاحة أيضًا.

لحساب هذا المؤشر ، من الضروري طرح تلك المؤشرات التي تمتلكها المحركات قيد الإصلاح من المجموعة. أيضًا ، عند العثور على هذه المعلمة ، من الضروري مراعاة شيء مثل التقييد الفني ، والذي قد يرتبط بتصميم أو مؤشر تكنولوجي للمحرك.

هناك أيضًا خصائص مثل قوة العمل. وصف هذا الخيار بسيط للغاية. يتضمن مؤشرًا إجماليًا ، وهو مجموع القيم الرقمية لتلك المحركات التي تعمل حاليًا.

معلومات عامة عن تشغيل النظام

مبدأ تشغيل المحطات المدرجة في النظام بشكل عام بسيط للغاية. تم تصميم كل منشأة لتوليد كمية معينة من الطاقة الكهربائية أو الحرارية (لـ CHP). ومع ذلك ، من المهم أن نضيف هنا أنه بعد تطوير هذا النوع من الموارد ، لا يتم تسليمه على الفور إلى المستهلك ، ولكنه يمر عبر هذه المرافق ، والتي تسمى محطات فرعية متدرجة. يتضح من اسم المبنى أنه يوجد في هذه المنطقة زيادة في الجهد إلى المستوى المطلوب. فقط بعد ذلك يبدأ المورد بالفعل في الانتشار إلى نقاط المستهلك. من الضروري التحكم في نظام الطاقة بدقة كبيرة ، وكذلك تنظيم إمداد الطاقة بشكل واضح. بعد اجتياز محطة الصعود يجب نقل الكهرباء للخطوط الرئيسية

نظام الطاقة للبلد

تطوير منظومة الطاقة من اهم مهام اي دولة. إذا تحدثنا عن حجم البلد بأكمله ، فيجب أن تتشابك الشبكات الأساسية مع أراضي الدولة بأكملها. وتتميز هذه الشبكات بقدرة الأسلاك على تحمل تدفق الطاقة الكهربائية بجهد 220 و 330 و 750 ك.ف. من المهم أن نلاحظ هنا أن الطاقة المتاحة في مثل هذه الخطوط هائلة. يمكن أن يصل هذا الرقم من عدة مئات من ميغاواط إلى عدة عشرات من جيجاوات.

هذا الحمل من نظام الطاقة ضخم ، وبالتالي فإن المرحلة التالية من العمل هي خفض الجهد والطاقة لتزويد الكهرباء للمحطات الفرعية الفرعية والعقدية. يجب أن يكون الجهد لمثل هذه المرافق 110 كيلو فولت ، ويجب ألا تتجاوز الطاقةعدة عشرات من ميغاواط.

ومع ذلك ، هذه ليست المرحلة النهائية. بعد ذلك ، يتم تقسيم الطاقة الكهربائية إلى عدة تيارات أصغر ويتم نقلها إلى محطات فرعية استهلاكية صغيرة مثبتة في المستوطنات أو المؤسسات الصناعية. الجهد في هذه الأقسام أقل بكثير بالفعل ويصل إلى 6 أو 10 أو 35 كيلو فولت. المرحلة النهائية هي توزيع الجهد على الشبكة الكهربائية لتزويد السكان به. يحدث الانخفاض إلى 380/220 فولت. ومع ذلك ، تعمل بعض الشركات بجهد 6 كيلو فولت.

خصائص المستخدم

إذا أخذنا في الاعتبار عملية تشغيل نظام الطاقة ، فيجب إيلاء اهتمام خاص لمراحل مثل نقل الطاقة الكهربائية وإنتاجها. وتجدر الإشارة على الفور إلى أن هذين الوضعين لنظام الطاقة مترابطان بشكل مباشر. إنهم يشكلون سير عمل معقدًا.

من المهم أن نفهم أن نظام الطاقة في وضع التوليد المستمر للكهرباء ونقلها إلى المستهلكين في الوقت الفعلي. عملية مثل التراكم ، أي تراكم الموارد المستنفدة لا تحدث. هذا يعني أن هناك حاجة إلى مراقبة وتنظيم مستمر للتوازن بين الطاقة المنتجة والمستهلكة.

ميزان القوة

يمكنك مراقبة التوازن بين الطاقة المنتجة والمستهلكة من خلال خاصية مثل تردد الشبكة الكهربائية. التردد في نظام الطاقة في روسيا وبيلاروسيا ودول أخرى هو 50 هرتز. انحرافيُسمح بهذا المؤشر في ± 0.2 هرتز. إذا كانت هذه الخاصية في حدود 49.8-50.2 هرتز ، فيُعتبر أن التوازن في تشغيل نظام الطاقة قد لوحظ.

إذا كان هناك نقص في الطاقة المنتجة ، فسيتم اضطراب توازن الطاقة وسيبدأ تواتر الشبكة في الانخفاض. كلما ارتفع مؤشر القوة السفلية ، انخفضت استجابة التردد. من المهم أن نفهم أن انتهاك أداء النظام ، أو بالأحرى توازنه ، من أخطر العيوب. إذا لم يتم إيقاف هذه المشكلة في مرحلتها الأولية ، فستؤدي في المستقبل إلى حقيقة أنه سيكون هناك انهيار كامل لنظام الطاقة في روسيا أو أي دولة أخرى سيختل فيها التوازن.

كيفية منع التدمير

من أجل تجنب العواقب الكارثية التي قد تحدث في حالة انهيار النظام ، تم اختراع برنامج تحميل التردد التلقائي واستخدامه في المحطات الفرعية. إنه يعمل بشكل مستقل تمامًا. يتم إدراجه في الوقت الذي يوجد فيه نقص في الطاقة في الخط. أيضًا ، يتم استخدام بنية أخرى لهذه الأغراض ، والتي تسمى الإزالة التلقائية للوضع غير المتزامن.

إذا تحدثنا عن عمل AChR ، فكل شيء بسيط للغاية. مبدأ تشغيل هذا البرنامج بسيط للغاية ويكمن في حقيقة أنه يقوم تلقائيًا بإيقاف جزء من الحمل على نظام الطاقة. أي أنه يفصل بعض المستهلكين عنه ، مما يقلل من استهلاك الطاقة ، وبالتالي يعيد التوازن في النظام ككل.

ALAR هو أكثرنظام معقد تتمثل مهمته في إيجاد أماكن للأنماط غير المتزامنة لتشغيل الشبكة الكهربائية والقضاء عليها. إذا كان هناك نقص في الطاقة في نظام الطاقة العام للبلد ، فسيتم تشغيل AChR و ALAR في المحطات الفرعية في وقت واحد.

تعديل الجهد

تم تعيين مهمة ضبط الجهد في هيكل الطاقة بطريقة تجعل من الضروري ضمان القيمة الطبيعية لهذا المؤشر في جميع أقسام الشبكة. من المهم أن نلاحظ هنا أن عملية التنظيم لدى المستهلك النهائي تتم وفقًا لمتوسط قيمة الجهد الذي يأتي من المورد الأكبر.

فارق بسيط هو أن هذا التعديل يتم مرة واحدة فقط. بعد ذلك ، تتم جميع العمليات في عقد أكبر ، والتي تشمل ، كقاعدة عامة ، محطات المنطقة. يتم ذلك بسبب حقيقة أنه من غير العملي إجراء مراقبة وتنظيم مستمر للجهد في المحطة الفرعية النهائية ، نظرًا لأن عددها في جميع أنحاء البلاد ضخم بكل بساطة.

أنظمة التكنولوجيا والطاقة

أتاح التطور التكنولوجي توصيل أنظمة الطاقة بالتوازي مع بعضها البعض. وهذا ينطبق إما على هياكل الدول المجاورة ، أو على الترتيب داخل دولة واحدة. يصبح تنفيذ مثل هذا الاتصال ممكنًا إذا كان لنظامي طاقة مختلفين نفس المعلمات. يعتبر أسلوب التشغيل هذا موثوقًا للغاية. والسبب في ذلك هو أنه أثناء التشغيل المتزامن لهيكلين ، إذا حدث نقص في الطاقة في أحدهما ، فهناكإمكانية القضاء عليه على حساب آخر والعمل بالتوازي مع هذا. إن الجمع بين أنظمة الطاقة في عدة دول في دولة واحدة يفتح فرصًا مثل تصدير أو استيراد الطاقة الكهربائية والحرارية بين هذه الدول.

ومع ذلك ، بالنسبة لوضع التشغيل هذا ، من الضروري وجود تطابق كامل لتردد الشبكة الكهربائية بين النظامين. إذا اختلفوا في هذه المعلمة ، ولو قليلاً ، فلن يُسمح باتصالهم المتزامن.

استدامة نظام الطاقة

يُفهم تحت استقرار نظام الطاقة على أنه قدرته على العودة إلى وضع التشغيل المستقر بعد حدوث أي نوع من الاضطرابات.

للبنية نوعان من الاستقرار - ثابت وديناميكي.

إذا تحدثنا عن النوع الأول من الاستقرار ، فإنه يتميز بحقيقة أن نظام الطاقة قادر على العودة إلى موقعه الأصلي بعد حدوث اضطرابات صغيرة أو تحدث ببطء. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون زيادة أو نقصانًا بطيئًا في الحمل.

يُفهم الاستقرار الديناميكي على أنه قدرة النظام بأكمله على الحفاظ على وضع مستقر بعد حدوث تغييرات مفاجئة أو مفاجئة في وضع التشغيل.

سلامة

تعليمات في نظام الطاقة من أجل سلامتها - هذا ما يجب أن يعرفه كل موظف في أي محطة كهرباء.

بادئ ذي بدء ، من المفيد فهم ما يعتبر حالة طوارئ. يناسب هذا الوصف الحالات عندما تكون هناك تغييرات في التشغيل المستقر للمعدات ، مما يستلزم خطر وقوع حادث. يتم تحديد علامات هذا الحادث لكلوفقا لوثائقها التنظيمية والفنية.

إذا ظهرت حالة طوارئ مع ذلك ، فإن موظفي التشغيل ملزمون باتخاذ تدابير لتحديد الموقف والقضاء عليه بشكل أكبر. عند القيام بذلك ، من المهم تنفيذ المهمتين التاليتين: لضمان سلامة الأشخاص ، وإذا أمكن ، الحفاظ على جميع المعدات سليمة وآمنة.