Regionalt synkront netværk (synkron zone) - et trefaset elektrisk netværk af regional skala, hvoraf alle generatorer er synkroniseret i frekvens og fase og under normale driftsforhold er elektrisk forbundet. Det mest magtfulde er det synkrone netværk på det kontinentale Europa (ENTSO-E, installeret kapacitet på 859 GW), og det største med hensyn til territorium er UES i Rusland , der betjener de fleste af landene i det tidligere USSR. Synkrone netværk af høj effekt er grundlaget for elmarkedet i store områder. På European Energy Exchange (EEX) handlede ENTSO-E-netværket over 350 GWh elektricitet dagligt i 2008 [1] .
Synkrone netværk i Nordamerika opererer med en nominel frekvens på 60 Hz, synkrone netværk i Europa - med en frekvens på 50 Hz. Tilstødende synkronnetværk med samme frekvens kan synkroniseres og forbindes direkte og derved danne et større synkront netværk. Usynkroniserede strømstrømme er også mulige gennem højspændings- DC-ledninger, solid - state transformere eller frekvensstyrede transformere , som giver dig mulighed for at styre energistrømmene og samtidig isolere netværkene fra hinanden.
Fordelene ved synkrone zoner er integrationen af generation, hvilket fører til lavere omkostninger; sammenlægning af belastninger, der fører til betydelige nivelleringseffekter; fælles oprettelse af reserver; markedsdannelse, der fører til muligheden for at indgå langsigtede kontrakter og kortsigtet eludveksling; gensidig bistand i tilfælde af ulykker [2] .
En ulempe ved et regionalt synkront netværk er, at problemer i en del af netværket kan have konsekvenser for hele netværket.
Regionale synkrone netværk øger pålideligheden og muliggør pooling af ressourcer. Derudover kan de load-balance, hvilket reducerer den nødvendige produktionskapacitet, hvilket tillader brugen af mere miljøvenlig energi; kombinere en række forskellige ordninger til produktion af elektricitet og spare på grund af skalaeffekten [3] .
Regionale synkrone netværk kan ikke dannes, hvis de to forbundne netværk opererer med forskellige frekvenser eller har væsentligt forskellige standarder. For eksempel i Japan opererer den nordlige del af landet af historiske årsager med en frekvens på 50 Hz, mens den sydlige del bruger en frekvens på 60 Hz. Dette gør det umuligt at danne et enkelt synkront netværk, hvilket forårsagede problemer, for eksempel under Fukushima-ulykken .
Også selvom netværkene er af kompatible standarder, kan der opstå problemer på grund af forskellige fejltilstande. Som følge heraf er der fase- og strømbegrænsninger, som kan føre til massive udfald. Nogle gange løses problemer ved at tilføje DC links, hvilket giver mere kontrol i nødsituationer.
Som det blev opdaget under Californiens energikrise i 2000, kan der være incitamenter for nogle markedsdeltagere til at skabe bevidst overbelastning og fejlforvalte produktionskapaciteten på nettet for at drive priserne op. Forøgelse af kapaciteten og udvidelse af markedet ved at fusionere med tilstødende synkrone netværk gør sådanne manipulationer vanskeligere.
I et synkront netværk er alle generatorer elektrisk forbundet med hinanden, kører med samme frekvens og synkroniseres med stor nøjagtighed. For roterende generatorer styrer den lokale regulator momentet og opretholder en mere eller mindre konstant hastighed, når belastningen ændres. Droop-kontrol sikrer, at flere parallelkoblede generatorer deler belastningsændringer i forhold til deres nominelle effekt. Produktion og forbrug skal balanceres i hele nettet, fordi energien forbruges, efterhånden som den produceres. Energi akkumuleres øjeblikkeligt på grund af generatorernes kinetiske rotationsenergi.
Små afvigelser fra systemets nominelle frekvens er meget vigtige for at regulere individuelle generatorer og vurdere balancen i netværket som helhed. Når nettet er tungt belastet, reduceres frekvensen, og regulatorerne styrer deres generatorer for at give mere effekt ( droop control ). Når netværket er let belastet, overstiger netværkets frekvens den nominelle frekvens, og dette tages af de automatiske generationsstyringssystemer i netværket som en indikation på, at generatorerne bør reducere effekten.
Derudover udføres der ofte central styring, som ændrer parametrene for de enkelte generatorers automatiske styresystemer over en periode i størrelsesordenen minutter for yderligere at regulere strømmene i det regionale netværk og netværkets driftsfrekvens. .
Hvis tilstødende netværk, der opererer ved forskellige frekvenser, skal forbindes, kræves en frekvensomformer. I sådanne tilfælde anvendes jævnstrømsindsatser , solid state-transformere eller transformatorforbindelser med variabel frekvens .
Timing i netværket for at udjævne daglige udsving i driftsfrekvensen leveres af synkrone elektriske ure, som under normal drift af netværket bør registrere 4,32 millioner cyklusser om dagen med en frekvens på 50 Hz og 5,184 millioner cyklusser ved en frekvens på 60 Hz.
I sjældne tilfælde opstår synkroniseringsfejl. For eksempel forbrugte Kosovo i 2018, på grund af uenigheder med Serbien , mere elektricitet, end der blev produceret, hvilket førte til en faseforsinkelse af hele det kontinentaleuropæiske synkrone net . Generationsfrekvensen faldt til 49.996 Hz. På det tidspunkt, hvor tvisten var afgjort, var det synkrone elektriske ur seks minutter bagud [4] .
Synkrone netværkskonnektorer såsom højspændings- højspændings-DC-linjer , solid state-transformere eller variabel frekvens-transformere kan bruges til at forbinde synkrone AC-netværk uden at kræve, at de skal synkroniseres med hinanden. Dette giver dig mulighed for at skabe forenede elektriske netværk i store områder uden omkostningerne ved at synkronisere individuelle undernet. Solid state-transformere har større tab end konventionelle transformere, men DC-forbindelser er fri for reaktans og giver lavere tab, hvilket er fordelagtigt for langdistance-strømtransmission mellem eller inden for synkrone netværk.
Det følgende er en delvis liste over regionale synkrone netværk, der findes rundt om i verden.
| Navn | Territorium | Installeret kapacitet, GW | Årlig energiproduktion, TWh | År |
|---|---|---|---|---|
| Synkront netværk af det kontinentale Europa | Drives af ENTSO-E foreningen . 24 lande med en befolkning på 450 millioner mennesker. | 859 | 2569 | 2017 [5] |
| Eastern Synchronous Network | Det østlige USA (eksklusive det meste af Texas ) og det østlige Canada (eksklusive Quebec , Newfoundland og Labrador ) | 610 | ||
| Indiske nationale netværk | Indien, 1,3 milliarder mennesker | 371 | 1236 | 2017 |
| UES i Rusland | 12 lande i det tidligere USSR med en befolkning på 280 millioner mennesker. | 337 | 1285 | 2005 [6] [7] |
| Vestligt synkront netværk | Vestlige USA og Canada, det nordlige Baja California i Mexico | 265 | 883 | 2015 |
| National Unified System (SIN) | Brasilien | 150 | 410 (2007) | 2016 |
| Synkront netværk i Nordeuropa | Finland , Sverige (undtagen Gotland ), Norge og den østlige del af Danmark, 25 millioner mennesker | 93 | 390 | |
| UK National Network | Storbritannien , 65 millioner mennesker Drives af National Grid plc | 83 (2018) | 336 | 2017 |
| Iransk nationale netværk | Iran og Armenien, 84 millioner mennesker | 82 GW | 2019 [8] | |
| Texas Synchronous Grid | Det meste af Texas , 24 millioner mennesker Drives af Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) | 78 | 352 (2016) | 2018 [9] |
| Australian National Power Market | Australien undtagen Western Australia og Northern Territory . Tasmanien er online, men ude af sync med mainstream | halvtreds | 196 | 2018 |
| Quebec Synchronous Network | Quebec ( Canada ) | 42 | 184 | |
| Java-Madura-Bali Synchronous Network (JAMALI) | 7 provinser i Indonesien ( Vest-Java , Øst- og Central - Java , Banten , Jakarta , Yogyakarta , Bali ). 49,4 millioner mennesker Administreret af PLN | 40 (2020) [10] | 163 (2017) [11] | 2021 |
| Synkront system i Argentina | Argentina undtagen Tierra del Fuego . | 129 | 2019 [12] | |
| Synchronous System of Central America (SIEPAC) | Costa Rica , El Salvador , Guatemala , Honduras , Nicaragua , Panama | |||
| Southwest Mediterranean Block (SWMB) | Marokko , Algeriet , Tunesien | |||
| South African Power Pool | 12 sydafrikanske lande | |||
| Irlands netværk | Irland . Drevet af EirGrid | tredive | (2020) [13] | |
| Kinas statsnetværk | Statsnetværk i det nordlige Kina. Administreret af State Grid Corporation of China | |||
| Sydkinesiske elnet | Sydkina. Administreret af China Southern Power Grid | |||
| Southwest Synchronous System | Vestaustralien | 17.3 | 2016 | |
| Centralt synkronsystem | Chiles hovedkæde | 12.9 | 2011 |
Tres Amigas SuperStation - projektet er designet til at transmittere strøm og danne et enkelt marked mellem de amerikanske øst - og vestlige synkrone net ved hjælp af 30 GW højspændings DC - linjer .