09-10-2022

太阳集团tcy8722-appleappstore太阳集团tcy8722排行榜-太阳集团tcy8722菠菜种植澳门科技有限公司的输电网络-准备大规模扩张

实现电网现代化

这是我的电网现代化系列文章的第三篇,也是第二篇文章的延续,第二篇文章聚焦于太阳集团tcy8722-appleappstore太阳集团tcy8722排行榜-太阳集团tcy8722菠菜种植澳门科技有限公司庞大的输电网络. 在前一篇文章中, 我关注的是网络的特点, 所有权的问题, 操作, 和监管, 以及与构建和维护系统相关的工作的性质. 本文将重点讨论输电网络的未来, 近期和长期, 以及推动其大规模扩张和潜在重大运营变化的因素.

正如我在 我的第一篇文章, 有几个日益增长的驱动力将推动对电网的真正大规模投资,并可能使目前已经令人印象深刻的一系列在建项目相形见绌. 最近通过的两党基础设施法(BIL)正在为近期的扩建和现代化铺平道路,并将为未来更重要的工作奠定基础. 在第一篇文章中,我列出了未来一般电网投资的三个主要驱动因素:

  • 老化的电网设施
  • 可靠性和弹性的提高
  • 低碳能源转型

在这篇文章中, 我将主要关注低碳能源转型的话题, 因为这有可能成为到目前为止最重要的驱动因素,并对设计产生重大影响, 构建。, 以及传动系统的运行情况. 由该驱动驱动的升级和扩展工作通常也会带来与老化的基础设施更换、可靠性和弹性相关的好处. 向低碳能源的转变有两个相关的组成部分同时发生——额外负荷的电气化,如交通和家庭供暖,以及重要的分布式能源(DERs)的整合,如风能, 太阳能, 和电池存储.

电气化的直接影响将主要体现在中压(5KV-25KV)配电网上, 以及低压二次电源(极顶变压器和到每个家庭的服务电线). 公用事业公司可能不得不增加额外的配电线路, 并有可能升级变电站变压器, 特别是当大量的公共汽车需要大量的充电设施时, 运货车, 甚至渡轮. 最终, 足够多的额外负荷将影响输电网, 尤其是那些在高峰期已经经历“拥堵”的地区. 尽量减少对T的不可避免的影响&D系统, 在电气化转型的早期,为适当的护栏和激励措施建立智能监管和费率政策将是极其重要的. 例如, 可以鼓励电动汽车充电, 尽可能多地, 避免传统系统的高峰负荷,并鼓励利用当地可再生能源发电. 利用新兴的车对网(V2G)技术,车辆电池存储也将能够在非出行时间支持电网. 这不仅有可能最小化车辆充电对负载的影响,还可以支持当地可再生能源发电的集成. 在这方面,校车车队有很大的潜力, 同样重要的是,大量个人车辆通常在工作日中间停在办公室里.

尽管如此,预计电动汽车充电带来的电力需求增长仍令人生畏. 2018年,德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员进行了一项研究,对各州汽车充电增加的能量进行了粗略估计, 美国人每年的驾驶里程约为3万亿英里, 并根据当时电动汽车的平均效率将其转化为电能. 每个状态增加的能源使用量从当前能源使用量的10%到50%以上不等, 每天新增的总能量增加了几千千瓦时. 充电的方式和时间对任何特定地区每小时的实际电力需求增长起着至关重要的作用. 在不久的将来,电动汽车的普及率也将至关重要, 以及这种采用是否先于适当的利率政策,以鼓励更好的收费做法. 极有可能需要增加局部输电和变电站的容量, 特别是在当前电网拥塞问题存在的地方.

在DER集成方面, 大型企业的扩散, 公用事业规模的风能和太阳能发电已经导致输电项目工作量大幅增加. 随着可再生能源的发展,这一趋势将在未来几十年持续加速, 此外,储能技术的成本不断降低,在发电组合中所占比例也越来越大. 美国能源情报署(EIA)的最新预测显示,太阳能和风能的容量将从目前的约250吉瓦增加到2030年的约550吉瓦,2050年的约800吉瓦. 美国能源部(DOE)给出了一个更为稳健的预测, 符合积极的电网脱碳和能源电气化目标, 约1,到2035年达到500吉瓦,到2050年将达到500吉瓦(同时还有惊人的1,800gw储能). 当然, 在这些预测中,有许多技术和政治因素在起作用, 但即使从保守的观点来看, 很明显,电网规划者将面临在未来几年整合大量间歇性可再生能源发电的挑战.

在这个国家的许多地方,这种挑战已经很明显了, 太阳集团tcy8722-appleappstore太阳集团tcy8722排行榜-太阳集团tcy8722菠菜种植澳门科技有限公司在哪里可以看到当地公用事业工程部门的可再生能源开发商大量积压的互连请求. 由于公用事业公司努力完成通常复杂的互连研究,许多申请被搁置了好几年. 不幸的是, 因为提交请求相当容易, 即使是大型和复杂的互连, 提交的请求数量非常多,构建的可能性非常小. 这只会增加问题. FERC最近开始进行干预, 发出建议制定规则的公告,以简化互连程序, 增加对传输供应商按时完成研究的要求和惩罚, 以及对开发人员更严格的要求,以证明他们确实可以构建所提议的东西.

传输工作通常需要任何大型(大于20mw)发电机,以连接该源到电网. 较小的发电机通常可以连接到当地的配电系统. 即使发电机安装在现有的传输线旁边, 带有断路器等设备的小型变电站, 变形金刚, 需要公共汽车来重新安排该地区现有的电网, 包括针对任何潜在干扰而设计的切断和重新接通线路的保护方案. 当发电厂需要隔离进行维护工作或维修时,现有的输电线路也必须仍然能够运行. 这些互连中最简单的仍然需要电网规划者的充分研究, 项目计划, 工程详细设计, 建设, 和最终调试工作. 要在未来几年增加系统的发电量,需要对这一过程进行一些精简, 在不久的将来,随着工程和建设资源的增加.

一些州和地区正在积极应对这一挑战, 不仅要对提议的发电机互连作出快速反应,还要提出更积极主动的方案, 整体, 以及输电网络扩展和升级的包容性计划,以实现和鼓励在最佳地点生产可再生能源. 纽约州, 例如, 在2020年与州监管机构和其他机构以及所有六大电力公司协调开展了一项广泛的“电网研究”. 这项研究确定了近期的优先输电项目(以支持目前批准的发电机互连)和较长期的项目和走廊,以帮助促进未决或未来可再生能源的发展. 这份700多页的报告确定并建议加快批准52个短期项目,费用为4美元.20亿年. 这还不包括其他几个计划中的数十亿美元的输电项目,如339英里长的尚普兰哈德逊电力快线和175英里长的清洁路径纽约项目. 除了, 他们还计划升级长岛的设施,使其能使用大约9个,000兆瓦的近海风能, 预计在未来5-15年内安装. 所有这些计划中的工作, 就在纽约州,就在未来十年左右, 希望, 说明了在向低碳未来过渡的第一步中,全国需要付出难以置信的巨大努力.

除了像纽约那样的详细研究, 在全国范围内也有更多的一般性研究和建议, 范围更广,期限更长, 这包括让更大的能量在更远的距离上流动的想法. 这将允许在间歇性可再生能源大量渗透的电网上实现更灵活和有效的发电和负载平衡. 以这种方式, 该国天然水电丰富的地区, 太阳能, 而且/或者风能资源可以产生更多的能源,而不必经常被削减. 建立全国高压直流输电网络的想法多种多样, 比如来自国家可再生能源实验室(NREL)和能源系统集成小组(ESIG), 这将在分裂的东方国家之间建立高容量的联系, 西方, ERCOT, 和魁北克省互联. 这些建议还将利用在两海岸扩大的近海风力发电,并包括在每个互连中显著扩大现有的交流输电网络. 像这样的“宏观网格”的高级估计超过 数万亿美元 几十年来. 像这样令人望而生畏的投资需要新的方法来证明其合理性,并在全国更大范围内分配成本, 以及改变传统能源市场和区域电网的运作方式, rto和iso之间以及跨独立互连需要更多的协调.

像这样宏大的计划还有很多其他的阻力, 其中最重要的是太阳集团tcy8722-appleappstore太阳集团tcy8722排行榜-太阳集团tcy8722菠菜种植澳门科技有限公司今天在建设新的输电线路方面遇到的困难, 特别是当拟议的线路穿过对这些线路没有任何直接好处的地区时. 最近,新罕布什尔州的Northern Pass和缅因州的新英格兰清洁能源连接(New England Clean Energy Connect)等成本高昂的项目被取消,突显出如今追求这类雄心勃勃的项目的公司所面临的风险. 这两个项目都可以实现24/7的可分派, 将可再生水电从魁北克输往新英格兰电网, 帮助该地区的国家实现自己的可再生能源目标. 当地对部分拟议线路的反对足以阻止项目的进行, 给相关公司带来了几亿美元的损失.

仍然, 显然,美国庞大的输电网还有大量工作要做. 两党基础设施法, 650亿美元投入电网, 这是重要的一步,将为进一步扩张和现代化铺平道路吗. 对于准备支持这一努力的行业来说,有大量的机会, 同时也令人兴奋, 为新科学家提供高薪工作, 工程师, 建筑工人, 以及高压线路工人. 我不能重复这句话,在这个行业是多么令人兴奋的时刻!

关于作者

唐·凯恩是一名专业工程师,在大型配电规划和运营方面有34年的经验, 投资者拥有的工具. 他专门研究系统建模, 预测, 可靠性的改进, 和一般电网现代化. 唐目前是环境与能源集团的高级工程师.

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