Производство потребление и передача электроэнергии: Производство, передача и использование электроэнергии

Производство, передача и использование электроэнергии

Производство, передача и использование электроэнергии

Подробности

Просмотров: 1281

«Физика — 11 класс»

Производство электроэнергии

Производится электроэнергия на электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов.

Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические.

Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.

На тепловых электростанциях источником энергии является топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы.

Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

Тепловые паротурбинные электростанции — ТЭС наиболее экономичны.

В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару.

В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору.

Вал турбины жестко соединен с валом генератора.

Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов ротора составляет несколько тысяч в минуту.

КПД тепловых двигателей увеличивается с повышением начальной температуры рабочего тела (пара, газа).

Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 550 °С и давление — до 25 МПа.

Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.

Тепловые электростанции — ТЭЦ позволяют значительную часть энергии отработанного пара использовать на промышленных предприятиях и для бытовых нужд.

В результате КПД ТЭЦ достигает 60—70%.

В России ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии и снабжают электроэнергией сотни городов.

На гидроэлектростанциях — ГЭС для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды.

Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами.

Мощность такой станции зависит от создаваемого плотиной напора и массы воды, проходящей через турбину в каждую секунду.

Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Атомные электростанции — АЭС в России дают около 10% электроэнергии.

Использование электроэнергии

Главным потребителем электроэнергии является промышленность — 70% производимой электроэнергии.

Крупным потребителем является также транспорт.

Большая часть используемой электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию, т.к. почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электрическими двигателями.

Передача электроэнергии

Электроэнергию не удается консервировать в болыпих масштабах.
Она должна быть потреблена сразу же после получения.
Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Передача электроэнергии связана с заметными потерями, так как электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля — Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

где
R — сопротивление линии,
U — передаваемое напряжение,
Р — мощность источника тока.

При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной.

Значительно снизить сопротивление линии R практически весьма трудно, поэтому приходится уменьшать силу тока I.

Так как мощность источника тока Р равна произведению силы тока I на напряжение U, то для уменьшения передаваемой мощности нужно повысить передаваемое напряжение в линии передачи.

Для этого на крупных электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы.


Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.

Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Генераторы переменного тока настраивают на напряжения, не превышающие 16—20 кВ. Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов.

Далее для непосредственного использования электроэнергии потребителем необходимо понижать напряжение.

Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

Понижение напряжения (и соответственно увеличение силы тока) осуществляются поэтапно.

При очень высоком напряжении между проводами может начаться разряд, приводящий к потерям энергии.

Допустимая амплитуда переменного напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными.

Электрические станции объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой подключены потребители.

Такое объединение, называемое энергосистемой, дает возможность распределять нагрузки потребления энергии.

Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям.

Сейчас в нашей стране действует Единая энергетическая система европейской части страны.

Использование электроэнергии

Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, в научных учреждениях, так и в быту. Удовлетворить эту потребность можно двумя основными способами.

Первый — строительство новых мощных электростанций: тепловых, гидравлических и атомных.

Однако строительство крупной электростанции требует нескольких лет и больших затрат.

Кроме того, тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ.

Одновременно они наносят большой ущерб равновесию на нашей планете.

Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом.

Второй — эффективное использование электроэнергии: современные люминесцентные лампы, экономия освещения.

Большие надежды возлагаются на получение энергии с помощью управляемых термоядерных реакций.

Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не повышению мощности электростанций.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Производство, передача и использование электрической энергии. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Генерирование электрической энергии —
Трансформаторы —
Производство, передача и использование электрической энергии

Энергетика — Что такое Энергетика?

Энергетика — это область хозяйственно-экономической деятельности, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование и распределение различных видов энергии.

Целью энергетики является обеспечение производства энергии путем преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую, энергию.
При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

• получение и концентрация энергетических ресурсов;
• передача ресурсов к энергетическим установкам;
• преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную;
• передача вторичной энергии потребителям.

Суммарное потребление первичной энергии в мире составляет (по состоянию на 1.1.2017):

• нефть — 31,5%,
• уголь — 28%,
• природный горючий газ — 22%,
• биотопливо — 10%,
• АЭС — 5,5%,
• гидроэнергия — 2%,
• прочие источники энергии — 1%.

Топливно-энергетические ресурсы – важнейший фактор мировой политики и успешного развития мировой экономики.
Мировое потребление первичных энергоресурсов оценивается примерно в 10 млрд т нефтяного эквивалента в год.

Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданной энергетической системы (энергосистемы), которая представляет собой совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования всех видов энергии, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии, т. е. источников энергоресурсов, электростанций, котлов, турбин, генераторов, бойлеров, линий электропередачи, трансформаторов и потребителей электрической энергии.

Ключевыми показателями деятельности энергосистемы являются установленная мощность электростанций (сумма паспортных мощностей всех генераторов электростанции, которая может меняться в процессе реконструкции действующих генераторов или установки нового оборудования), выработка электроэнергии (как правило, их единичная электрическая мощность бывает от 500 до 1000 и более МВт) и потребление электроэнергии.

Типы энергетики

Энергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную энергетику.

Традиционная энергетика

Традиционная энергетика в начале 21 в. – основной поставщик электроэнергии в мире.
Ее получают на электростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС).

Нетрадиционная энергетика

А к нетрадиционной энергетике относятся возобновляемые источники энергии, включающие преобразование энергии солнечной радиации, внутренней теплоты Земли, энергии ветра, приливов; мини-ГЭС и микроГЭС; технологии получения биотоплива; магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), а также нетрадиционные технологии использования традиционных невозобновляемых источников энергии (топлив) – производство синтетического жидкого топлива, водоугольного топлива, технологии по переработке вторичных твердых бытовых отходов, новые энергетические установки или преобразователи (в т. ч. с прямым преобразованием) разных видов энергии в электрическую и тепловую, управляемый термоядерный синтез и др.

Реферат Производство, передача и использование электрической энергии

Скачать (380 Kb)

I Введение
II Производство и использование электроэнергии
1. Генерация электроэнергии
1.1 Генератор
2. Использование электроэнергии
III Трансформаторы
1. Назначение
2. Классификация
3. Устройство
4. Характеристики
5. Режимы
5.1 Холостой ход
5.2 Режим короткого замыкания 
5.3 Нагрузочный режим
IV Передача электроэнергии
V ГОЭЛРО
1. История
2. Результаты
VI Список использованной литературы

I. Введение

Электроэнергия, один из самых важных видов энергии, играет огромную роль в современном мире. Она является стержнем экономик государств, определяя их положение на международной арене и уровень развития. Огромные суммы денег вкладываются ежегодно в развитие научных отраслей, связанных с электроэнергией.
Электроэнергия является неотъемлемой частью повседневной жизни, поэтому важно владеть информацией об особенностях её производства и использования.

II. Производство и использование электроэнергии

1. Генерация электроэнергии

Генерация электроэнергии – производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии с помощью специальных технических устройств.
Для генерации электроэнергии используют:
Электрический генератор – электрическую машину, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
Солнечную батарею или фотоэлемент – электронный прибор, который преобразует энергию электромагнитного излучения, в основном светового диапазона, в электрическую энергию.
Химические источники тока – преобразование части химической энергии в электрическую, посредством химической реакции.
Радиоизотопные источники электроэнергии – устройства, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электроэнергию.
Электроэнергия вырабатывается на электростанциях: тепловых, гидравлических, атомных, солнечных, геотермальных, ветряных и других.
Практически на всех электростанциях, имеющих промышленное значение, используется следующая схема: энергия первичного энергоносителя с помощью специального устройства преобразовывается вначале в механическую энергию вращательного движения, которая передается в специальную электрическую машину – генератор, где вырабатывается электрический ток.
Основные три вида электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Ведущую роль в электроэнергетике многих стран играют тепловые электростанции (ТЭС).
Тепловые электростанции требуют огромного количества органического топлива, запасы же его сокращаются, а стоимость постоянно возрастает из-за все усложняющихся условий добычи и дальности перевозок. Коэффициент использования топлива в них довольно низок (не более 40%), а объемы отходов, загрязняющих окружающую среду, велики.
Экономические, технико-экономические и экологические факторы не позволяют считать тепловые электростанции перспективным способом получения электроэнергии.
Гидроэнергетические установки (ГЭС) являются самыми экономичными. Их КПД достигает 93 %, а стоимость одного кВт•ч в 5 раз дешевле, чем при других способах получения электроэнергии. Они используют неисчерпаемый источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работ¬ников, хорошо регулируются. По величине и мощности отдельных гидростанций и агрегатов наша страна занимает ведущее положение в мире.
Но темпы развития сдерживают значительные затраты и сроки строительства, обусловленные удаленностью мест строительства ГЭС от крупных городов, отсутствие дорог, трудные условия строительства, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть построены только в местах наличия соответствующих ресурсов.
Атомные электростанции (АЭС) работают по одному принципу с тепловыми электростанциями, т. е. происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала турбины, которая приводит в действие генератор, где механическая энергия преобразовывается в электрическую.
Главное достоинство АЭС – небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традици-онного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭС незначительно воздействуют на окружающую среду.
Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включения требуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.
Атомная энергетика выросла в одну из ведущих отраслей народного хозяйства и продолжает быстро развиваться, обеспечивая безопасность и экологическую чистоту.

1.1 Генератор

Электрический генератор – это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.
Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.
Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.
Генератор переменного тока – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Генераторы переменного тока, так же как и генераторы постоянного тока, основаны на использовании явления электромагнитной индукции. Коллектор генератора постоянного тока в генераторе переменного тока заменен контактными кольцами. В простейшем генераторе переменного тока проводники, выполненные в виде рамки, соединены своими концами с контактными кольцами. Кольца вращаются вместе с рамкой, по их поверхности скользят щетки, соединяющие генератор со внешней цепью. В электрических машинах переменного тока вращающуюся часть называют ротором, а неподвижную часть – статором.

В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит

При вращении рамки изменяется магнитный поток через нее, поэтому в ней индуцируется ЭДС. Так как с помощью токосъемника (колец и щеток) рамка соединена с внешней электрической цепью, то в рамке и внешней цепи возникает электрический ток.
При равномерном вращении рамки угол поворота изменяется по закону:

Магнитный поток через рамку также изменяется с течение времени, его зависимость определяется функцией:

где S − площадь рамки.
По закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС индукции, возникающая в рамке равна:

где – амплитуда ЭДС индукции.
Другая величина, которой характеризуется генератор, является сила тока, выражающаяся формулой:

где i — сила тока в любой момент времени, I_m – амплитуда силы тока (максимальное по модулю значение силы тока), φ_c — сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
Электрическое напряжение на зажимах генератора меняется по синусодальному или косинусоидальному закону:

или

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый такой генератор представляет собой соединение в одной электрической машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода:

2.

Использование электроэнергии

Электроснабжение промышленных предприятий. Промышленные предприятия потребляют 30-70% электроэнергии, вырабатываемой в составе электроэнергетической системы. Значительный разброс промышленного потребления определяется индустриальной развитостью и климатическими условиями различных стран.
Электроснабжение электрифицированного транспорта. Выпрямительные подстанции электротранспорта на постоянном токе (городской, промышленный, междугородний) и понижающие ПС междугороднего электрического транспорта на переменном токе питаются электроэнергией от электрических сетей ЭЭС.
Электроснабжение коммунально-бытовых потребителей. К данной группе ПЭ относится широкий круг зданий, расположенных в жилых районах городов и населенных пунктов. Это – жилые здания, здания административно-управленческого назначения, учебные и научные заведения, магазины, здания здравоохранения, культурно-массового назначения, общественного питания и т.п.

III. Трансформаторы

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Схема устройства трансформатора

1 – первичная обмотка трансформатора
2 – магнитопровод
3 – вторичная обмотка трансформатора
Ф – направление магнитного потока
U₁ – напряжение на первичной обмотке
U₂ – напряжение на вторичной обмотке

Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. П.Н. Яблочков, который применил их для питания электрической «свечи». В 1885 г. венгерские ученые М. Дери, О. Блати, К. Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. В 1889-1891 гг. М.О. Доливо-Добровольский предложил трехфазный трансформатор.

1. Назначение

Трансформаторы широко применяются в различных областях:
Для передачи и распределения электрической энергии
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В.
Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя (преобразовательные трансформаторы).
Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.
Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.
Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. (измерительные трансформаторы)

2. Классификация

Классификация трансформаторов:

• По назначению: силовые общего(используются в линиях передачи и распределения электроэнергии) и специального применения (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы).
• По виду охлаждения: с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
• По числу фаз на первичной стороне: однофазные и трёхфазные.
• По форме магнитопровода: стержневые, броневые, тороидальные.
• По числу обмоток на фазу: двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
• По конструкции обмоток: с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

3. Устройство

Простейший трансформатор (однофазный трансформатор) представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток.

Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора
Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, по которой замыкается основной магнитный поток.
При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки.

Условное обозначение трансформатора:
а) – трансформатор со стальным сердечником, б) – трансформатор с сердечником из феррита

4. Характеристики трансформатора

• Номинальная мощность трансформатора – мощность, на которую он рассчитан.
• Номинальное первичное напряжение – напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.
• Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки, получающееся при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
• Номинальные токи, определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжения.
• Высшее номинальное напряжение трансформатора – наибольшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
• Низшее номинальное напряжение – наименьшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
• Среднее номинальное напряжение – номинальное напряжение, являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным напряжением обмоток трансформатора.

5. Режимы

5.1 Холостой ход

Режимом холостого хода – режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение.

В первичной обмотке трансформатора, соединенной с источником переменного тока течёт ток, в результате чего в сердечнике появляется переменный магнитный поток Φ, пронизывающий обе обмотки. Так как Φ одинаков в обеих обмотках трансформатора, то изменение Φ приводит к появлению одинаковой ЭДС индукции в каждом витке первичной и вторичной обмоток. Мгновенное значение ЭДС индукции e в любом витке обмоток одинаково и определяется формулой:

где – амплитуда ЭДС в одном витке.
Амплитуда ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках будет пропорционально числу витков в соответствующей обмотке:

где N₁ и N₂ – число витков в них.
Падение напряжения на первичной обмотке, как на резисторе, очень мало, по сравнению с ε₁, и поэтому для действующих значений напряжения в первичной U_{1и вторичной U2 обмотках будет справедливо следующее выражение:}

K – коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, а при K<1 – повышающий.

5.2 Режим короткого замыкания

Режимом короткого замыкания – режим, когда выводы вторичной обмотки замкнуты токопроводом с сопротивлением, равным нулю (Z=0).

Короткое замыкание трансформатора в условиях эксплуатации создает аварийный режим, так как вторичный ток, а следовательно, и первичный увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальным. Поэтому в цепях с трансформаторами предусматривают защиту, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.

Необходимо различать два режима короткого замыкания:

Аварийный режим – тогда, когда замкнута вторичная обмотка при номинальном первичном напряжении. При таком замыкании токи возрастают в 15¸ 20 раз. Обмотка при этом деформируется, а изоляция обугливается. Железо так же подгорает. Это тяжелый режим. Максимальная и газовая защита отключает трансформатор от сети при аварийном коротком замыкании.

Опытный режим короткого замыкания – это режим, когда вторичная обмотка накоротко замкнута, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение, когда по обмоткам протекает номинальный ток – это U_K – напряжение короткого замыкания.

В лабораторных условиях можно провести испытательное короткое замыкание трансформатора. При этом выраженное в процентах напряжение U_K, при I₁=I_1ном обозначают u_K и называют напряжением короткого замыкания трансформатора:

где U_1ном – номинальное первичное напряжение.

Это характеристика трансформатора, указываемая в паспорте.

5.3 Нагрузочный режим

Нагрузочный режим трансформатора – режим работы трансформатора при наличии токов не менее чем в двух его основных обмотках, каждая из которых замкнута на внешнюю цепь, при этом не учитываются токи, протекающие в двух или более обмотках в режиме холостого хода:

Если к первичной обмотке трансформатора подключить напряжение U₁, а вторичную обмотку соединить с нагрузкой, в обмотках появятся токи I₁ и I₂. Эти токи создадут магнитные потоки Φ₁ и Φ₂, направленные навстречу друг другу. Суммарный магнитный поток в магнитопроводе уменьшается. Вследствие этого индуктированные суммарным потоком ЭДС ε₁ и ε₂ уменьшаются. Действующее значение напряжения U₁ остается неизменным. Уменьшение ε₁ вызывает увеличение тока I₁:

При увеличении тока I_{1поток Φ1 увеличивается ровно настолько, чтобы скомпенсировать размагничивающее действие потока Φ2. Вновь восстанавливается равновесие при практически прежнем значении суммарного потока.}

IV. Передача электроэнергии

Передача электроэнергии от электростанции к потребителям – одна из важнейших задач энергетики.
Электроэнергия передаётся преимущественно по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) переменного тока, хотя наблюдается тенденция ко всё более широкому применению кабельных линий и линий постоянного тока.

Необходимость передачи электроэнергии на расстояние обусловлена тем, что электроэнергия вырабатывается крупными электростанциями с мощными агрегатами, а потребляется сравнительно маломощными электроприёмниками, распределёнными на значительной территории. Тенденция к концентрации генерирующих мощностей объясняется тем, что с их ростом снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии.
Размещение мощных электростанций производится с учётом целого ряда факторов, таких, например, как наличие энергоресурсов, их вид, запасы и возможности транспортировки, природные условия, возможность работы в составе единой энергосистемы и т.п. Часто такие электростанции оказываются существенно удалёнными от основных центров потребления электроэнергии. От эффективности передачи электроэнергии на расстояние зависит работа единых электроэнергетических систем, охватывающих обширные территории.
Передавать электроэнергию от мест её производства к потребителям необходимо с минимальными потерями. Главная причина этих потерь – превращение части электроэнергии во внутреннюю энергию проводов, их нагрев.

Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты Q, выделяемое за время t в проводнике сопротивлением R при прохождении тока I , равно:

Из формулы следует, что для уменьшения нагрева проводов необходимо уменьшать силу тока в них и их сопротивление. Чтобы уменьшить сопротивление проводов, увеличивают их диаметр, однако, очень толстые провода, висящие между опорами линий электропередач, могут оборваться под действием силы тяжести, особенно, при снегопаде. Кроме того, при увеличении толщины проводов растёт их стоимость, а они сделаны из относительно дорогого металла – меди. Поэтому более эффективным способом минимизации энергопотерь при передаче электроэнергии служит уменьшение силы тока в проводах.
Таким образом, чтобы уменьшить нагрев проводов при передаче электроэнергии на дальние расстояния, необходимо сделать силу тока в них как можно меньше.
Мощность тока равна произведению силы тока на напряжение:

Следовательно, для сохранения мощности, передаваемой на дальние расстояния, надо во столько же раз увеличить напряжение, во сколько была уменьшена сила тока в проводах:

Из формулы следует, что при постоянных значениях передаваемой мощности тока и сопротивления проводов потери на нагрев в проводах обратно пропорциональны квадрату напряжению в сети. Поэтому для передачи электроэнергии на расстояния в несколько сотен километров используют высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), напряжение между проводами которых составляет десятки, а иногда сотни тысяч вольт.
С помощью ЛЭП соседние электростанции объединяются в единую сеть, называемую энергосистемой. Единая энергосистема России включает в себя огромное число электростанций, управляемых из единого центра и обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии потребителям.

V. ГОЭЛРО

1. История

ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России) – орган, созданный 21 февраля 1920 года для разработки проекта электрификации России после Октябрьской революции 1917 года.

К работам комиссии было привлечено свыше 200 деятелей науки и техники. Возглавлял комиссию Г.М. Кржижановский. ЦК Коммунистической партии и лично В. И. Ленин повседневно направляли работу комиссии ГОЭЛРО, определяли основные принципиальные положения плана электрификации страны.

К концу 1920 комиссия проделала огромную работу и подготовила «План электрификации РСФСР» – том в 650 страниц текста с картами и схемами электрификации районов.
План ГОЭЛРО, рассчитанный на 10-15 лет, реализовал ленинские идеи электрификации всей страны и создания крупной индустрии.
В области электроэнергетического хозяйства план состоял из программы, рассчитанной на восстановление и реконструкцию довоенной электроэнергетики, строительство 30 районных электрических станций, сооружение мощных районных тепловых электростанций. Электростанции намечалось оборудовать крупными для того времени котлами и турбинами.
Одной из основных идей плана являлось широкое использование огромных гидроэнергоресурсов страны. Предусматривались коренная реконструкция на базе электрификации всех отраслей народного хозяйства страны и преимущественно рост тяжёлой промышленности, рациональное размещение промышленности по всей территории страны.
Осуществление плана ГОЭЛРО началось в трудных условиях Гражданской войны и хозяйственной разрухи.

С 1947 СССР занимал 1-е место в Европе и 2-е в мире по производству электроэнергии.

План ГОЭЛРО сыграл в жизни нашей страны огромную роль: без него не удалось бы вывести СССР в столь короткие сроки в число самых развитых в промышленном отношении стран мира. Реализация этого плана сформировала всю отечественную экономику и до сих пор в значительной мере ее определяет.

Составление и выполнение плана ГОЭЛРО стали возможным и исключительно благодаря сочетанию многих объективных и субъективных факторов: немалого промышленно-экономического потенциала дореволюционной России, высокого уровня российской научно-технической школы, сосредоточения в одних руках всей экономической и политической власти, ее силы и воли, а также традиционного соборно-общинного менталитета народа и его послушно-доверительного отношения к верховным правителям.
План ГОЭЛРО и его реализация доказали высокую эффективность системы государственного планирования в условиях жестко централизованной власти и предопределили развитие этой системы на долгие десятилетия.

2. Результаты

К концу 1935 программа электростроительства была в несколько раз перевыполнена.

Вместо 30 было построено 40 районных электростанций, на которых вместе с другими крупными промышленными станциями было введено 6914 тыс. кВт мощностей (из них районных 4540 тыс. кВт – почти в три раза больше, чем по плану ГОЭЛРО).
В 1935 г. среди районных электростанций было 13 электроцентралей по 100 тыс. кВт.

До революции мощность самой крупной электростанции России (1-й Московской) составляла всего 75 тыс. кВт; не было ни одной крупной ГЭС. К началу 1935 г. общая установленная мощность гидроэлектростанций достигла почти 700 тыс. кВт.
Были построены крупнейшая в то время в мире Днепровская ГЭС, Свирская 3-я, Волховская и др. В высшей точке своего развития Единая энергосистема СССР по многим показателям превосходила энергосистемы развитых стран Европы и Америки.

Электричество было практически неизвестно в деревнях до революции. Большие землевладельцы устанавливали небольшие электростанции, но число их было мало.

Электроэнергия стала применяться в сельском хозяйстве: в мельницах, кормовых резцах, зерноочистительных машинах, на лесопилках; в промышленности, а позже – в быту.

Список использованной литературы

Веников В. А., Дальние электропередачи, М.– Л., 1960;
Совалов С. А., Режимы электропередач 400–500 кв. ЕЭС, М., 1967;
Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи : учебник / Л.А. Бессонов. — 10-е изд. — М. : Гардарики, 2002.
Электротехника: Учебно-методический комплекс. /И. М. Коголь, Г. П. Дубовицкий, В. Н. Бородянко, В. С. Гун, Н. В. Клиначёв, В. В. Крымский, А. Я. Эргард, В. А. Яковлев; Под редакцией Н. В. Клиначёва. — Челябинск, 2006-2008.
Электрические системы, т. 3 – Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения, М. , 1972.
Яворский Б. М., Детлаф А. А., Справочник по физике для инженеров и студентов вузов, М.: Наука, — 2-е изд., — 1964, — 848с.
Автомобильный справочник BOSCH. Перевод с англ. Первое русское издание. – М.: За рулем, 2002. – 896 с.
Доцент кафедры МСА Кузнецов М.И., Краткий конспект лекций по курсу «Электромеханические системы». – Пермь, 2001.
Богданов К.Ю., Физика. 11 класс. Учебник. — М.: Просвещение, 2010. — 208 с.
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н., Физика. 11 класс. Учебник.19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 399 с.
Электрические сети, оборудование, документация, инструкции
Практическая электроника
Электротехника
Школа для электрика
Физический портал для школьников
Мозговой штурм трансформатора
Электротехнический портал для студентов ВУЗов и инженеров

Извините, ничего не найдено.

Производство передача потребление электрической энергии. Производство, передача и использование электрической энергии (презентация)

Генерирование электрической энергии Электрический ток вырабатывается в генераторах-устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Там механическая энергия превращается в электрическую. Электрический ток вырабатывается в генераторах-устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Там механическая энергия превращается в электрическую. Генератор состоит из Генератор состоит из постоянного магнита, создающего магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. постоянного магнита, создающего магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС.

Трансформаторы ТРАНСФОРМАТОР– аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. В простейшем случае трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на который надеты две катушки с проволочными обмотками. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Производство электрической энергии Производится электроэнергия на больших и малых электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существует несколько типов электростанций: тепловые, гидроэлектрические и атомные электростанции. АЭС ГЭСТепловые электростанции

Использование электроэнергии Главным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. Крупным потребителем является также транспорт. Все большее количество железнодорожных линий переводиться на электрическую тягу. Почти все деревни и села получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд. Около трети электроэнергии, потребляемой промышленностью, используются для технологических целей (электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и т. п.).

Передача электроэнергии Передача энергии связана с заметными потерями: электрический ток нагревает провода линий электропередачи. При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной. Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Они увеличивают напряжение в линии во столько же раз, во сколько уменьшают силу тока. Для непосредственного использования электроэнергии на концах линии ставят понижающие трансформаторы. Повышающий трансформатор Понижающий трансформатор Понижающий трансформатор Понижающий трансформатор К потребителю Генератор 11 кВ 110 кВ 35 кВ 6 кВ Линия передачи Линия передачи Линия передачи 35 кВ 6 кВ 220 В

Эффективное использование электроэнергии Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается. Удовлетворить эту потребность можно двумя способами. Самый естественный и единственный на первый взгляд способ – строительство новых мощных электростанций. Но ТЭС потребляют не возобновляемые природные ресурсы, а также наносят большой ущерб экологическому равновесию на нашей планете. Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом. Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности электростанций.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ НАУКИ
И ВЛИЯНИЕ НАУКИ НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЖИЗНИ

ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т.д. Естественно, что наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. С одной стороны наука способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, но с другой стороны в эпоху, когда неограниченное использование невозобновляемых энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.

Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и быт приходит к нам благодаря новым разработкам в различных отраслях науки.

Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Но если в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в век НТР (научно-технической революции) все теоретические расчеты, отбор и анализ научных данных и даже лингвистический разбор литературных произведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи ее на расстояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались для научных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь.

Сейчас они используются во всех сферах деятельности человека: для записи и хранения информации, создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, автоматизации производства и сельского хозяйства. Электронизация и автоматизация производства — важнейшие последствия «второй промышленной» или «микроэлектронной» революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственно связано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этап которой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора — микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различные устройства для управления их работой.

Микропроцессоры ускорили рост робототехники. Большинство применяемых ныне роботов относится к так называемому первому поколению и применяются при сварке, резании, прессовке, нанесении покрытий и т.д. Приходящие им на смену роботы второго поколения оборудованы устройствами для распознавания окружающей среды. А роботы-«интеллектуалы» третьего поколения будут «видеть», «чувствовать», «слышать». Ученые и инженеры среди наиболее приоритетных сфер применения роботов называют атомную энергетику, освоение космического пространства, транспорта, торговлю, складское хозяйство, медицинское обслуживание, переработку отходов, освоение богатств океанического дна. Основная часть роботов работают на электрической энергии, но увеличение потребления электроэнергии роботами компенсируется снижением энергозатрат во многих энергоемких производственных процессах за счет внедрения более рациональных методов и новых энергосберегающих технологических процессов.

Но вернемся к науке. Все новые теоретические разработки после расчетов на ЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапе исследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализов и т.д. Здесь инструменты научных исследований многообразны — многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магниторезонансные томографы и т.д. Основная часть этих инструментов экспериментальной науки работают на электрической энергии.

Но наука не только использует электроэнергию в своей теоретической и экспериментальной областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с получением и передачей электроэнергии. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору приходится подводить постоянный ток, чтобы возникла «магнитная сила». К электромагниту, «работающему ротором» (скорость его вращения достигает трех тысяч оборотов в минуту) электрический ток приходится подводить через проводящие угольные щетки и кольца, которые трутся друг о друга и легко изнашиваются. У физиков родилась мысль заменить ротор струей раскаленных газов, плазменной струей, в которой много свободных электронов и ионов. Если пропустить такую струю между полюсами сильного магнита, то по закону электромагнитной индукции в ней возникнет электрический ток — ведь струя движется. Электроды, с помощью которых должен выводится ток из раскаленной струи, могут быть неподвижными, в отличие от угольных щеток обычных электрических установок. Новый тип электрической машины получил название магнитогидродинамического генератора.

В середине ХХ столетия ученые создали оригинальный электрохимический генератор, получивший название топливного элемента. К электродным пластинкам топливного элемента подводится два газа — водород и кислород. На платиновых электродах газы отдают электроны во внешнюю электрическую цепь, становятся ионами и, соединяясь, превращаются в воду. Из газового топлива получается сразу и электроэнергия и вода. Удобный, бесшумный и чистый источник тока для дальних путешествий, например в космос, где особенно нужны оба продукта топливного элемента.

Другой оригинальный способ получения электроэнергии, получивший распространение в последнее время, заключается в преобразовании солнечной энергии в электрическую «напрямую» — с помощью фотоэлектрических установок (солнечных батарей). С ними связано появление «солнечных домов», «солнечных теплиц», «солнечных ферм». Такие солнечные батареи используются и в космосе для обеспечения электроэнергией космических кораблей и станций.

Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций. Спутниковая связь используется уже не только как средство международной связи, но и в быту — спутниковые антенны не редкость и в нашем городе. Новые средства связи, например волоконная техника, позволяют значительно снизить потери электроэнергии в процессе передачи сигналов на большие расстояния.

Не обошла наука и сферу управления. По мере развития НТР, расширения производственной и непроизводственной сфер деятельности человека, все более важную роль в повышении их эффективности начинает играть управление. Из своего рода искусства, еще недавно основывавшегося на опыте и интуиции, управление в наши дни превратилось в науку. Наука об управлении, об общих законах получения, хранения, передачи и переработки информации называется кибернетикой. Этот термин происходит от греческих слов «рулевой», «кормчий». Он встречается в трудах древнегреческих философов. Однако новое рождение его произошло фактически в 1948 году, после выхода книги американского ученого Норберта Винера «Кибернетика».

До начала «кибернетической» революции существовала только бумажная Информатика, основным средством восприятия которой оставался человеческий мозг, и которая не использовала электроэнергию. «Кибернетическая» революция породила принципиально иную — машинную информатику, соответствующую гигантски возросшим потокам информации, источником энергии для которой служит электроэнергия. Созданы совершенно новые средства получения информации, ее накопления, обработки и передачи, в совокупности образующие сложную информационную структуру. Она включает АСУ (автоматизированные системы управления), информационные банки данных, автоматизированные информационные базы, вычислительные центры, видеотерминалы, копировальные и фототелеграфные аппараты, общегосударственные информационные системы, системы спутниковой и скоростной волокнисто-оптической связи — все это неограниченно расширило сферу использования электроэнергии.

Многие ученые считают, что в данном случае речь идет о новой «информационной» цивилизации, приходящей на смену традиционной организации общества индустриального типа. Такая специализация характеризуется следующими важными признаками:

· широким распространением информационной технологии в материальном и нематериальном производстве, в области науки, образования, здравоохранения и т. д.;

· наличием широкой сети различных банков данных, в том числе общественного пользования;

· превращение информации в один из важнейших факторов экономического, национального и личного развития;

· свободной циркуляцией информации в обществе.

Такой переход от индустриального общества к «информационной цивилизации» стал возможен во многом благодаря развитию энергетики и обеспечению удобным в передаче и применении видом энергии — электрической энергией.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ

Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всего потребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии прежде всего связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность.

При этом встает проблема эффективного использования этой энергии. При передаче электроэнергии на большие расстояния, от производителя до потребителя, потери на тепло вдоль линии передачи растут пропорционально квадрату тока, т.е. если ток удваивается, то тепловые потери увеличиваются в 4 раза. Поэтому, желательно, чтобы ток в линиях был мал. Для этого повышают напряжение на линии передач. Электроэнергия передается по линиям, где напряжение достигает сотен тысяч вольт. Возле городов, получающих энергию от линий передач, это напряжение с помощью понижающего трансформатора доводят до нескольких тысяч вольт. В самом же городе на подстанциях напряжение понижается до 220 вольт.

Наша страна занимает большую территорию, почти 12 часовых поясов. А это значит, что если в одних регионах потребление электроэнергии максимально, то в других уже окончен рабочий день и потребление снижается. Для рационального использования электроэнергии вырабатываемой электростанциями, они объединены в электроэнергетические системы отдельных районов: европейской части, Сибири, Урала, Дальнего Востока и др. Такое объединение позволяет эффективней использовать электроэнергию согласовывая работу отдельных электростанций. Сейчас различные энергосистемы объединены в единую энергетическую систему России.

Следующая возможность эффективного использования — снижение энергозатрат электроэнергии с помощью энергосберегающих технологий и современного оборудования, потребляющего минимальное ее количество. Таким примером может служить сталеплавильное производство. Если в 60-е годы основным методом выплавки стали был мартеновский способ (72% всей выплавки), то в 90-е годы эта технология выплавки заменена более эффективными методами: кислородно-конверторным и электросталеплавильным.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Колтун М. Мир физики: Научно-художественная лит-ра. — М.: Дет. лит., 1984.- 271с.

2. Максаковский В.П. Географическая картина мира. Ч.1. Общая характеристика мира. — Ярославль: Верх.-Волж. кн. изд-во, 1995.- 320с.

3. Эллион Л., Уилконс У. Физика. — М.: Наука, 1967.- 808с.

4. Энциклопедический словарь юного физика /Сост. В.А. Чуянов. — М.: Педагогика, 1984.- 352с.

Хохлова Кристина

Презентация на тему «Производство, передача и использование электрической энергии»

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Презентация Производство, передача и использование электрической энергии Хохлова Кристина, 11 класс, МОУ-СОШ № 64

План презентации Произвотство электроэнергии Типы электростанций Альтернативные источники энергии Передача электроэнергии Использование электроэнергии

Подразделяют несколько видов электростанций: Типы электростанций ТЭС ГЭС АЭС

Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. На тепловых электростанциях химическая энергия топлива преобразуется сначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора. ТЭС

ТЭС ТЭС подразделяются на: Конденсационные (КЭС) Они предназначенные для выработки только электрической энергии. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС). теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара.

Гидроэлектрическая станция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. ГЭС

Мощность ГЭС Так же ГЭС подразделяют на: Мощность ГЭС зависит от напора, расхода воды, используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а, кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. высоконапорные (более 60 м) средненапорные (от 25 до 60 м) низконапорные (от 3 до 25 м) Средние (до 25 МВт) Мощные (свыше 25 МВт) Малые (до 5 МВт)

Особое место среди ГЭС занимают: Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) Способность ГАЭС аккумулировать энергию основана на том, что свободная в энергосистеме в некоторый период времени электрическая энергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в режиме насоса, нагнетают воду из водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн. В период пиков нагрузки аккумулированная энергия возвращается в энергосистему Приливные электростанции (ПЭС) ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнергия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичным характером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые восполняют провалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев.

Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu) . Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического, топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. АЭС

АЭС Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: графитоводные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя граффито — газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем

Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется главным образом накопленным опытом в реактороносителе, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. д. К реактору и обслуживающим его системам относятся: собственно реактор с биологической защитой, теплообменники, насосы или газодувные установки, осуществляющие циркуляцию теплоносителя, трубопроводы и арматура циркуляции контура, устройства для перезагрузки ядерного горючего, системы специальной вентиляции, аварийного расхолаживания и др. Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, серпантиновый песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герметичным. АЭС

Альтернативные источники энергии. Энергия солнца Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а, следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовления гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Ветровая энергия Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры. Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок. Энергия земли Энергия Земли пригодна не только для отопления помещений, как это происходит в Исландии, но и для получения электроэнергии. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке Лардерелло. Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали все новые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч киловатт.

Энергия Солнца Энергия воздуха Энеригя земли

Передача электроэнергии Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливных и гидроресурсов. Поэтому возникает необходимость передачи электроэнергии на расстояния, достигающие иногда сотен километров. Но передача электроэнергии на большие расстояния связана с заметными потерями. Дело в том, что, протекая по линиям электропередачи, ток нагревает их. В соответствии с законом Джоуля — Ленца, энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой: Q= I 2 Rt где R — сопротивление линии. При большой длине линии передача энергии может стать вообще экономически невыгодной. Для уменьшения потерь можно увеличить прощадь поперечьного сечения проводов. Но при уменьшении R в 100 раз массу надо увеличить тоже в 100 раз. Такой расход цветного метала нельзя допускать. Поэтому потери энергии в линии снижают другим путем: уменьшением тока в линии. Например, уменьшение тока в 10 раз уменьшает количество выделившегося в проводниках тепла в 100 раз, т. е. достигается тот же эффект, что и от стократного утяжеления провода. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько уменьшает силу тока. Потери мощности при этом невелики. Электрические станции ряда областей страны соединены высоковольтными линиями передач, образуя общую электросеть, к которой присоединены потребители. Такое объединение называется энергосистемой. Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям не зависимо от их месторасположения.

Использование электроэнергии в различных областях науки Наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. Около 80% прироста ВВП развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и быт приходит к нам благодаря новым разработкам в различных отраслях науки. Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Но если в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в век НТР (научно-технической революции) все теоретические расчеты, отбор и анализ научных данных и даже лингвистический разбор литературных произведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи ее на растояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались для научных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь. Электронизация и автоматизация производства — важнейшие последствия «второй промышленной» или «микроэлектронной« революции в экономике развитых стран. Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций. Спутниковая связь используется уже не только как средство международной связи, но и в быту — спутниковые антенны не редкость и в нашем городе. Новые средства связи, например волоконная техника, позволяют значительно снизить потери электроэнергии в процессе передачи сигналов на большие расстояния. Созданы совершенно новые средства получения информации, ее накопления, обработки и передачи, в совокупности образующие сложную информационную структуру.

Использование электроэнергии в произвотстве Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всего потребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии прежде всего связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность.

Использование электроэнергии в быту Электроэнергия в быту неотъемлемый помощник. Каждый день мы имеем с ней дело, и, наверное, уже не представляем свою жизнь без нее. Вспомните, когда последний раз вам отключали свет, то есть в ваш дом не поступала электроэнергия, вспомните, как вы ругались, что ничего не успеваете и вам нужен свет, вам нужен телевизор, чайник и куча других электроприборов. Ведь если нас обесточить навсегда, то мы просто вернемся в те давние времена, когда еду готовили на костре и жи ли в холодных вигвамах. Значимости электроэнергии в нашей жизни можно посветить целую поэму, настолько она важна в нашей жизни и настолько мы привыкли к ней. Хотя мы уже и не замечаем, что она поступает к нам в дома, но когда ее отключают, становится очень не комфортно.

Спасибо за внимание

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Явление электромагнитной индукции
заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока
через поверхность, ограниченную этим контуром.

Переменный ток-
это электрический ток, сила которого каким-либо образом меняется со временем.

Трансформатор-
это устройство для повышения или понижения переменного напряжения.

1. Производство:

Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.

На тепловых электростанциях химическая энергия топлива преобразуется сначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут.

2. Передача:

Трансформатор -устройство, которое позволяет, как повышать, так и понижать напряжение. Преобразование переменного тока осуществляется с помощью трансформаторов. Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками. Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в железном сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке.

3. Потребление:

Электронизация и автоматизация производства — важнейшие последствия «второй промышленной» или «микроэлектронной» революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственно связано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этап которой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора — микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различные устройства для управления их работой. Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций. Спутниковая связь используется уже не только как средство международной связи, но и в быту — спутниковые антенны не редкость и в городе.

Проблемы электросбережения.
Россия имеет огромные перспективы по энергосбережению и одновременно является одной из самых расточительных в мире стран. Энергосбережение напрямую зависит от рационального использования существующих энергоресурсов. Огромные потери энергии характерны жилищно-коммунальному хозяйству. По подсчётам экспертов, около 70% теплопотерь происходит из-за халатного отношения потребителей. Часто в квартирах установлены батареи без регулировки мощности, вследствие чего они работают на всю и жильцам приходится открывать окна для снижения температуры в помещении. Для реализации потенциала энергосбережения в ЖКХ предполагается ввести повсеместное внедрение приборов учета, перейти к обязательным стандартам энергоэффективности для новых и реконструируемых зданий, модернизировать системы теплоснабжения зданий и сооружений, внедрить энергосберегающие системы освещения, внедрение энергосберегающих приборов и технологий на котельных, очистных сооружениях, предприятиях водоканала, предоставление бюджетным организациям прав распоряжения средствами, сэкономленными в результате реализации проектов по энергосбережению на срок до 5 лет и другое.

Техника безопасности в обращении с электрическим током.
Опасным для человека считается ток от 25 В. В данной ситуации нужно четко отличать напряжение и силу тока. Убивает именно последняя. Для примера: голубые искорки статических разрядов имеют напряжение 7000 В, но ничтожную силу, тогда как напряжение розетки в 220 В, но с силой тока 10-16 А может стать причиной смерти. Более того, прохождение тока с силой 30-50 мА через сердечную мышцу уже может вызвать фибрилляцию (трепетание) сердечной мышцы и рефлекторную остановку сердца. Чем это закончится, вполне понятно. Если ток не заденет сердце (а пути электричества в человеческом организме весьма причудливы), то его воздействие может вызвать паралич дыхательных мышц, что тоже ничего хорошего не сулит.

Электромагнитное поле и электромагнитные волны.
Электромагнитное поле
— особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Электромагнитная волна
— процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Скорость электромагнитных волн.
Длина волны есть частное от деления скорости на частоту.

Принципы радиосвязи.
Принципы радиосвязи заключаются в следующем. Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

Электрическая энергия производится на различных масштабах электрических станциях, в основном, с помощью индукционных электромеханических генераторов.

Производство электроэнергии

Существует два основных типа электростанций:

1. Тепловые.

2. Гидравлические.

Это деление вызвано типом двигателя, который вращает ротор генератора. В тепловых
электростанциях в качестве источника энергии используется топливо: уголь, газ, нефть, горючие сланцы, мазут. Ротор приводится во вращение паровыми газовыми турбинами.

Самыми экономичными являются тепловые паротурбинные электростанции (ТЭС). Их максимальный КПД достигает 70%. Это с учетом того, что отработанный пар используется на промышленных предприятиях.

На гидроэлектростанциях
для вращения ротора используется потенциальная энергия воды. С помощью гидравлических турбин приводится во вращение ротор. Мощность станции будет зависеть от напора и массы воды, проходящей через турбину.

Использование электроэнергии

Электрическая энергия используется почти повсеместно. Конечно, большая часть производимой электроэнергии приходится на промышленность. Помимо этого, крупным потребителем будет являться транспорт.

Многие железнодорожные линии уже давно перешли на электрическую тягу. Освещение жилищ, улиц городов, производственные и бытовые нужды сел и деревень — все это тоже является крупным потребителем электроэнергии.

Огромная часть получаемой электроэнергии превращается в механическую энергию. Все механизмы, используемые в промышленности, приводятся в движение за счет электродвигателей. Потребителей электроэнергии достаточно, и находятся они повсюду.

А производится электроэнергия лишь в немногих местах. Возникает вопрос о передаче электроэнергии, причем на большие расстояния. При передаче на большие расстояния, происходит много потерь электроэнергии. Главным образом, это потери на нагрев электропроводов.

По закону Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев, вычисляется по формуле:

Так как снизить сопротивление до приемлемого уровня практически невозможно, то приходится уменьшать силу тока. Для этого повышают напряжение. Обычно на станциях стоят повышающие генераторы, а в конце линий передач стоят понижающие трансформаторы. И уже с них энергия расходится по потребителям.

Потребность в электрической энергии постоянно увеличивается. Для того чтобы соответствовать запросам на увеличение потребления есть два пути:

1. Строительство новых электростанций

2. Использование передовых технологий.

Эффективное использование электроэнергии

Первый способ требует затрат большого числа строительных и денежных ресурсов. На строительство одной электростанции тратится несколько лет. К тому же, например, тепловые электростанции потребляют много невозобновляемых природных ресурсов, и наносят вред окружающей природной среде.

Рекомендуем также

Конспект урока физики «Производство, передача и потребление электроэнергии» (11класс)

Тема: Производство, передача и использование
электрической энергии. 11 класс.

Цели
урока:  1)Сформулировать представление о производстве
и                    

                        
использовании электрической энергии.

                       
2) Развивать навыки самостоятельности в чтении диаграмм, 

                         
умение проводить сравнения, находить общие и    

                         
отличительные черты, выделять главное при рассмотрении

                         
различных типов электростанций

 3) Воспитывать патриотические чувства.

Задачи
урока: 1) Рассмотреть способы
передачи, использование и значение           

                            
электрической энергии для развития и благополучия страны.

                         
2) Познакомить  с типами электростанций, с  

                            
производством и применениями  электрической энергии в

                            
народном хозяйстве, с развитием и перспективами       

                            
производства электроэнергии на основе документальных  

                            
материалов.

                         
3) Рассмотреть вопрос эффективного использования                    

                            
электроэнергии

Тип
урока: комбинированный урок

Методы
урока: урок – мозаика, тест,
виртуальная экскурсия, кроссворд, презентация слайдов с помощью медиапроектора.

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, компьютерная
презентация, указка

Литература:

1.     
Физика (для нетехнических
специальностей) Издательство «Мастерство»2002год.

2.    
Энциклопедия для детей.
М.Аксенова. Издательский центр «Аванта +» 2004  год.

3.    
Справочник по физике
О.Кабардин издательство «Квант»– 2005 год

4.    
Журнал «Физика в школе» № 1
– 2006 год.

5.    
Физика А.П. Рымкевич
издательство «Дрофа» -2008год

Ход урока

I Организационный момент

Проверить готовность
к уроку, количество присутствующих и отсутствующих.

II Повторение изученного материала

— Повторим изученный
материал по теме «Генераторы тока. Трансформатор» в ходе теста – дополнения.

(слайд №1)

Тест по теме

Обменялись тетрадями
и провели проверку. Условия на слайде 1.

Поставили оценки
товарищу в тетрадь и дневник, на перемене подходим за росписью.

III Сообщение темы и цели урока

Последние уроки мы
с вами изучаем электричество, электроэнергию, поэтому я предлагаю взять
эпиграфом к нашему уроку следующее высказывание:

Энергия – хлеб промышленности

(народное высказывание)

Давайте обсудим, как
вы понимаете эту фразу. (Ученики высказывают предположения).

Скажите, пожалуйста,
вы в школе часто устаете? Домой приходите, что хотите сделать в первую очередь?
(Посмотреть телевизор, покушать, поиграть в компьютер). Здорово, представьте:
вы пришли домой, только взялись за чайник, а свет ….. выключили! Бывает такое?
А вы когда-нибудь задумывались, куда пропадает свет? И, вообще, откуда он к нам
приходит?

(слайд №2).
Учитель слушает рассуждения учеников, задает наводящие вопросы.

А теперь
сформулируйте тему нашего урока:

Производство,
передача и использование электрической энергии

Для того, чтобы нам
разобраться в этом вопросе, необходимо решить следующие задачи:

Задачи
урока: 1) Рассмотреть способы
передачи, использование и значение            

                            
электрической энергии для развития и благополучия страны.

                      
   2) Познакомить  с типами электростанций, с   

                            
производством и применениями  электрической энергии в

                            
народном хозяйстве, с развитием и перспективами        

                            
производства электроэнергии на основе документальных   

                            
материалов.

                         
3) Рассмотреть вопрос эффективного использования                    

                            
электроэнергии

IV.
Изучение нового материала.

1.Вступительное слово учителя

– В наше время уровень производства и потребления энергии – один из
важнейших показателей развития производительных сил общества.

Ведущую роль при этом играет электроэнергия – самая универсальная и
удобная для использования форма энергии. Если потребление энергии в мире
увеличивается в два раза, примерно за 25 лет, то увеличение потребления
электроэнергии в два раза происходит в среднем за 10 лет.

Это означает, что все больше и больше процессов, связанных с
расходованием энергоресурсов переводится на электроэнергию.

2. Производство электроэнергии.

    Диаграмма «Производство электроэнергии в России» (слайд №4)

Посмотрите на
диаграмму и скажите, что вы можете сказать о данных по производству
электроэнергии.

1.    
Обратите внимание на
диаграмму роста производства электроэнергии в нашей стране.

2.    
Сравните эти цифры с теми,
которые показывают производство электроэнергии с СССР в 1980 году и в
современной России 2008 года. (Производство электроэнергии за этот период
времени возросло на 2856 млрд кВ∙ч. Это означает, что производство
электроэнергии с каждым годом увеличивалось от 16 до 20% вырабатываемой
электростанциями электроэнергии.)

    — А сейчас, ответьте мне на вопрос: Какие виды электростанций вы
знаете?

I. Производство электроэнергии.

   1. Тепловые электростанции.

   2. Гидроэлектростанции.

   3. Атомные
электростанции.

   4. Электростанции
на нетрадиционных видах топлива.

Давайте проверим ваши варианты (слайд 5). Правильно.

Какие электростанции находятся не далеко от нас? Тюмень, ТЭЦ 1,2.
Давайте посмотрим, что из себя представляет ТЭЦ1. Слайд 6.

Слайд 7. Так как проходит день на ТЭЦ в любом городе России? Сегодня
нам предстоит виртуальная экскурсия на ТЭЦ 1 и ТЭЦ 2 г. Тюмень и на ТЭЦ 3 г.
Барнаул.

 Наша задача с вами внимательно слушать и делать краткий конспект в
рабочих тетрадях по физике.

— Давайте перейдем к
рассмотрению первого вопроса урока.

Ваша задача в
процессе просмотра фильма заполнить схему и получить ответы на следующие
вопросы:

Что служит источником
энергии на ТЭЦ?

Чем приводятся в
движение роторы электрических генераторов?

Слайд 8.

Просмотр завершен.
Давайте проверим, как вы справились с заданием?

(На тепловых
электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, горючие
сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и
газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.) Давайте проверим как
вы заполнили схему (слайд 9).

Хорошо, а как
происходит преобразование энергии?

Посмотрите,
пожалуйста, на превращение энергии, оно представлено на схеме.

(слайд №10
Тепловые электростанции. Схема превращения энергии).

В нашей стране
тепловые электростанции дают от 40% до 68% электроэнергии и снабжают
электроэнергией и теплом несколько сот городов и сел.

Гимнастика для глаз.
В тетрадь, на доску, закрыли, открыли, поморгали. Продолжаем работу?

Преподаватель:

— А теперь, 3 мин на
поиски описания остальных видов ЭС. Можете воспользоваться учебником, можете
взять дополнительный материал на столе. Через 3 мин. коротко рассказываете о каждом
виде. Кто в паре, кто в одиночестве = приступаем к выполнению задания. В парах
определяемся заранее, кто будет представлять новый вид ЭС. И не забываем
заполнять конспект урока.

Гидроэлектростанции.
И т.д. Готовы? Проверяем.

Преподаватель: Для кого вырабатывается электричество?

Потребители электроэнергии имеются повсюду: промышленные предприятия,
транспорт, освещение жилищ, бытовые электроприборы и др.

Давайте посмотрим на схему Передача электроэнергии. Вопросами побуждаем
прийти к следующему выводу:

 Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к
источникам топлива и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в
больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому
возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

 (схема1.передачи
и распределения электроэнергии)

Вашему вниманию предоставляется схема передачи и распределения
электроэнергии.

Генераторы переменного тока строят на напряжении, не превышающем 10-20
кВт. Так как передача энергии связана с заметными потерями на нагревание
провода линий электропередачи (ЛЭП), то для передаваемой мощности нужно
повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее
использовать более высокое напряжение. Поэтому на крупных электростанциях
ставят трансформаторы, которые увеличивают напряжение в линии во столько раз,
во сколько уменьшают силу тока. На схеме видно, что повышающий транзистор
подает на ЛЭП U=400-900 кВ., но для использования на промышленных предприятиях,
транспорте, в быту необходимо понижение напряжения. Это делается с помощью
понижающего транзистора, подает на ЛЭП  U=35-6 кВ. понижение напряжения
трансформаторами происходит  в несколько этапов. На I этапе
6 кВ поступает на понижающий транзистор к потребителю с U=380 В.

На II этапе 6 кВ. трансформатор преобразует U=220 В. На
осветление сети домов,  III этап 6 кВ. преобр. на U=660 В. к потребителю
железнодорожного транспорта. Передача энергии на большие расстояния с малыми
потерями до большого города или промышленного центра является в настоящее
время  сложной научно – технической проблемой.

V Закрепление изученного материала

VI Подведение итога урока

Домашнее задание

§39; §40; §41 стр. 109-114.
Решить кроссворд

VII Рефлексия урока

1. Что нового вы
узнали на этом уроке?

2. Чему вы
научились?

3. Что произвело
на вас наибольшее впечатление?

 Давайте вспомним,
какие задачи мы с вами сегодня ставили? Получилось их достигнуть?

— И в заключении
урока хочу прочитать стихотворение В. Шефера о русских ученых изобретателях,
которые внесли большой вклад в создание электрооборудования, необходимого для
передачи и использования электроэнергии:

Летят года, за годом
год.

Наука движется
вперед.

Проводит опыты свои

От ночи темной до
зари

Лодыгин, Яблоков,
Петров.

Всегда сказать свое
слово

Наука русская готова!

Свой след оставили
они

На Земле могучей и
обильной Руси.

Гордится ими вся
страна

И помнит мир те
имена!

                                 (В.
Шефер)

I Организационный момент

Проверить готовность
к уроку, количество присутствующих и отсутствующих  студентов.

II Повторение изученного материала

— Повторим изученный
материал по теме «Генераторы тока. Трансформатор» в ходе теста – дополнения.

(слайд №1)

Тест по теме

Обменялись тетрадями
и провели проверку. Условия на слайде 1.

Поставили оценки
товарищу в тетрадь и дневник, на перемене подходим за росписью.

III Сообщение темы и цели урока

Последние уроки мы
с вами изучаем электричество, электроэнергию, поэтому я предлагаю взять
эпиграфом к нашему уроку следующее высказывание:

Энергия – хлеб промышленности

(народное высказывание)

Давайте обсудим, как
вы понимаете эту фразу. (Ученики высказывают предположения).

Скажите, пожалуйста,
вы в школе часто устаете? Домой приходите, что хотите сделать в первую очередь?
(Посмотреть телевизор, покушать, поиграть в компьютер). Здорово, представьте:
вы пришли домой, только взялись за чайник, а свет ….. выключили! Бывает такое?
А вы когда-нибудь задумывались, куда пропадает свет? И, вообще, откуда он к нам
приходит?

(слайд №2).
Учитель слушает рассуждения учеников, задает наводящие вопросы.

А теперь
сформулируйте тему нашего урока:

Производство, передача
и использование электрической энергии

Для того, чтобы нам
разобраться в этом вопросе, необходимо решить следующие задачи:

Задачи
урока: 1) Рассмотреть способы
передачи, использование и значение           

                            
электрической энергии для развития и благополучия страны.

                         
2) Познакомить  с типами электростанций, с  

                            
производством и применениями  электрической энергии в

                            
народном хозяйстве, с развитием и перспективами       

                            
производства электроэнергии на основе документальных  

                            
материалов.

                         
3) Рассмотреть вопрос эффективного использования                    

                             электроэнергии

IV. Изучение нового материала.

1.Вступительное слово учителя

– В наше время уровень производства и потребления энергии – один из
важнейших показателей развития производительных сил общества.

Ведущую роль при этом играет электроэнергия – самая универсальная и
удобная для использования форма энергии. Если потребление энергии в мире
увеличивается в два раза, примерно за 25 лет, то увеличение потребления
электроэнергии в два раза происходит в среднем за 10 лет.

Это означает, что все больше и больше процессов, связанных с
расходованием энергоресурсов переводится на электроэнергию.

2. Производство электроэнергии.

    Диаграмма «Производство электроэнергии в России» (слайд №4)

Посмотрите на
диаграмму и скажите, что вы можете сказать о данных по производству
электроэнергии.

1.    
Обратите внимание на
диаграмму роста производства электроэнергии в нашей стране.

2.    
Сравните эти цифры с теми,
которые показывают производство электроэнергии с СССР в 1980 году и в
современной России 2008 года. (Производство электроэнергии за этот период
времени возросло на 2856 млрд кВ∙ч. Это означает, что производство
электроэнергии с каждым годом увеличивалось от 16 до 20% вырабатываемой
электростанциями электроэнергии.)

    — А сейчас, ответьте мне на вопрос: Какие виды электростанций вы
знаете?

I. Производство электроэнергии.

   1. Тепловые электростанции.

   2. Гидроэлектростанции.

   3. Атомные
электростанции.

   4. Электростанции
на нетрадиционных видах топлива.

Давайте проверим ваши варианты (слайд 5). Правильно.

Какие электростанции находятся не далеко от нас? Тюмень, ТЭЦ 1,2.
Давайте посмотрим, что из себя представляет ТЭЦ1. Слайд 6.

Слайд 7. Так как проходит день на ТЭЦ в любом городе России? Сегодня
нам предстоит виртуальная экскурсия на ТЭЦ 1 и ТЭЦ 2 г. Тюмень и на ТЭЦ 3 г.
Барнаул.

 Наша задача с вами внимательно слушать и делать краткий конспект в
рабочих тетрадях по физике.

— Давайте перейдем к
рассмотрению первого вопроса урока.

Ваша задача в
процессе просмотра фильма заполнить схему и получить ответы на следующие
вопросы:

Что служит источником
энергии на ТЭЦ?

Чем приводятся в
движение роторы электрических генераторов?

Слайд 8.

Просмотр завершен.
Давайте проверим, как вы справились с заданием?

(На тепловых
электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, горючие
сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и
газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.) Давайте проверим как
вы заполнили схему (слайд 9).

Хорошо, а как происходит
преобразование энергии?

Посмотрите,
пожалуйста, на превращение энергии, оно представлено на схеме.

(слайд №10
Тепловые электростанции. Схема превращения энергии).

В нашей стране
тепловые электростанции дают от 40% до 68% электроэнергии и снабжают электроэнергией
и теплом несколько сот городов и сел.

Гимнастика для глаз.
В тетрадь, на доску, закрыли, открыли, поморгали. Продолжаем работу?

Преподаватель:

— А теперь, 3 мин на
поиски описания остальных видов ЭС. Можете воспользоваться учебником, можете
взять дополнительный материал на столе. Через 3 мин. коротко рассказываете о
каждом виде. Кто в паре, кто в одиночестве = приступаем к выполнению задания. В
парах определяемся заранее, кто будет представлять новый вид ЭС. И не забываем
заполнять конспект урока.

Гидроэлектростанции.
И т.д. Готовы? Проверяем.

Преподаватель: Для кого вырабатывается электричество?

Потребители электроэнергии имеются повсюду: промышленные предприятия,
транспорт, освещение жилищ, бытовые электроприборы и др.

Давайте посмотрим на схему Передача электроэнергии. Вопросами побуждаем
прийти к следующему выводу:

 Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к
источникам топлива и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в
больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому
возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

 (схема1.передачи
и распределения электроэнергии)

Вашему вниманию предоставляется схема передачи и распределения
электроэнергии.

Генераторы переменного тока строят на напряжении, не превышающем 10-20
кВт. Так как передача энергии связана с заметными потерями на нагревание
провода линий электропередачи (ЛЭП), то для передаваемой мощности нужно
повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее
использовать более высокое напряжение. Поэтому на крупных электростанциях
ставят трансформаторы, которые увеличивают напряжение в линии во столько раз,
во сколько уменьшают силу тока. На схеме видно, что повышающий транзистор
подает на ЛЭП U=400-900 кВ., но для использования на промышленных предприятиях,
транспорте, в быту необходимо понижение напряжения. Это делается с помощью
понижающего транзистора, подает на ЛЭП  U=35-6 кВ. понижение напряжения
трансформаторами происходит  в несколько этапов. На I этапе
6 кВ поступает на понижающий транзистор к потребителю с U=380 В.

На II этапе 6 кВ. трансформатор преобразует U=220 В. На
осветление сети домов,  III этап 6 кВ. преобр. на U=660 В. к потребителю
железнодорожного транспорта. Передача энергии на большие расстояния с малыми
потерями до большого города или промышленного центра является в настоящее
время  сложной научно – технической проблемой.

V Закрепление изученного материала

VI Подведение итога урока

Домашнее задание

§39; §40; §41 стр.
109-114. Решить кроссворд

VII Рефлексия урока

1. Что нового вы
узнали на этом уроке?

2. Чему вы
научились?

3. Что произвело
на вас наибольшее впечатление?

 Давайте вспомним,
какие задачи мы с вами сегодня ставили? Получилось их достигнуть?

— И в заключении
урока хочу прочитать стихотворение В. Шефера о русских ученых изобретателях,
которые внесли большой вклад в создание электрооборудования, необходимого для
передачи и использования электроэнергии:

Летят года, за годом
год.

Наука движется
вперед.

Проводит опыты свои

От ночи темной до
зари

Лодыгин, Яблоков,
Петров.

Всегда сказать свое
слово

Наука русская готова!

Свой след оставили
они

На Земле могучей и
обильной Руси.

Гордится ими вся
страна

И помнит мир те
имена!

                                
(В. Шефер)

Передача электрической энергии

О качестве обслуживания потребителей услуг сетевой орагнизации:
Приложение №7 к Единым стандартам качества обслуживания сетевыми организациями потребителей за 2020 год

Годовая финансовая (бухгалтерская) отчетность:

Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг):

• 
  Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг), 2015 г.
• 
  Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг), 2016 г.
• 
  Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг), 2017 г.
• 
  Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг), 2018 г.
• 
  Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг), 2019 г.
• 
  Структура и объем затрат на производство и реализацию товаров (работ, услуг), 2020-2024 г.

При расчете тарифов на передачу электрической энергии по сетям АО «РСК «МиГ» применяется метод экономически обоснованных расходов (затрат), метод индексации тарифов и метод сравнения аналогов.
Метод доходности инвестированного капитала при установлении тарифов для АО «РСК «МиГ» не применяется.

Предложение о размере цен (тарифов):

Цены (тарифы) на товары (работы, услуги) субъектов естественных монополий, в отношении которых применяется государственное регулирование, включая информацию о тарифах на услуги по передаче электрической энергии и размерах платы за технологическое присоединение к электрическим сетям на текущий период регулирования:

• 
  2020 год:
• 
  Решение РСТ НО №40/3 от 29. 10.2020 г.

• 
  Тарифы на технологическое присоединение.

Основные потребительские характеристики:

• 
  2014 год:
• 
  Баланс электрической мощности, 2014 г.
• 
  Баланс электрической энергии, 2014 г.
• 
  2015 год:
• 
  Баланс электрической мощности, 2015 г.
• 
  Баланс электрической энергии, 2015 г.
• 
  Структура электропотребления за 2015 г.
• 
  2016 год:
• 
  Баланс электрической мощности, 2016 г.
• 
  Баланс электрической энергии, 2016 г.
• 
  Структура электропотребления за 2016 г.
• 
  Основные показатели деятельности организации, 2016 г.
• 
  2017 год:
• 
  Структура электропотребления за 2017 г.
• 
  2018 год:
• 
  Плановое потребление электрической энергии, 2018 г.
• 
  Структура электропотребления за 2018 г.
• 
  2019 год:
• 
  Плановое потребление электрической энергии, 2019 г.
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, 2019 г.
• 
  2020 год:
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, январь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, февраль
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, март
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, апрель
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, май
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, июнь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, июль
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, август
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, сентябрь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, октябрь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, ноябрь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, декабрь

• 
  2021 год:
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, январь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, февраль
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, март
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, апрель
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, май
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, июнь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, июль
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, август
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, сентябрь
• 
  Фактическое потребление электрической энергии, октябрь

В АО «РСК «МиГ» отсутствует техническая возможность доступа к регулируемым товарам, реализации заявок на технологическое присоединение в электронном виде.

      1 квартал       3 квартал

      2 квартал       4 квартал

Результаты контрольных замеров:

Услуги по передаче электрической энергии предоставляются сетевой организации на основании договора о оказании услуг по передаче. На основании Постановления Правительства РФ от 27.12.2004 №861 и Постановление Правительства РФ от 04.05.2012 №442 — заключен договор на оказание услуг по передаче электрической энергии между АО РСК МиГ с ПАО МРСК Центра и Приволжья, договор от 31.01.2008 №58-юр.

АО «РСК МиГ» технологические присоединения не осуществляет.

АО «РСК «МиГ» инвестиционной программы на 2016-2019 гг. не имеет, на основании выше указанного отчеты предоставлять не может.

Информация о способах приобретения, стоимости и объемах товаров, необходимых для оказания услуг по передаче электроэнергии:

Услуги осуществляются ТСО АО «РСК «МиГ» на основании Паспорта услуг

Сведения о лицах, намеревающихся перераспределить максимальную мощность принадлежащих им энергопринемающих устройств в пользу других лиц – Приложение

О качестве обслуживания потребителей услуг сетевой организации:

АО «РСК «МиГ» заключил договор на покупку электроэнергии с целью компенсации потерь с ПАО «ТНС энерго НН» от 17. 12.2014г. №0889000:

Для обращения потребителей услуг по передаче электрической энергии выделен абонентский номер: +7 (831) 242-37-99

Телефон для круглосуточной оперативной связи: +7 (831) 242-36-69.

Модель электрической системы — Производство, передача, распределение, потребление и качество электроэнергии ЭЭ1-С-Р (Стендовое исполнение, ручная версия)

Объяснение

фактов об энергетике США — потребление и производство

Соединенные Штаты используют сочетание источников энергии

Соединенные Штаты используют и производят множество различных типов и источников энергии, которые можно сгруппировать в общие категории, такие как первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые источники энергии и ископаемое топливо.

Первичные источники энергии включают ископаемое топливо (нефть, природный газ и уголь), атомную энергию и возобновляемые источники энергии.Электроэнергия – это вторичный источник энергии, который вырабатывается (производится) из первичных источников энергии.

Источники энергии измеряются в различных физических единицах: жидкое топливо в баррелях или галлонах, природный газ в кубических футах, уголь в коротких тоннах, а электричество в киловаттах и ​​киловатт-часах. В Соединенных Штатах британские тепловые единицы (БТЕ), мера тепловой энергии, обычно используются для сравнения различных видов энергии друг с другом. В 2020 году общее потребление первичной энергии в США составило около 92 943 042 000 000 000 БТЕ, или около 93 квадриллионов БТЕ.

Скачать изображение

Потребление первичной энергии в США по источникам энергии, 2020 г., всего = 92,94 квадриллиона британских тепловых единиц (БТЕ), всего = 11,59 квадриллиона БТЕ2% — геотермальная энергия11% — солнечная энергия26% — ветер4% — отходы биомассы17% — биотопливо18% — древесина22% — гидроэлектроэнергиябиомасса39%возобновляемая энергия 12%природный газ34% нефть35%ядернаяэлектроэнергия9%уголь10%Источник: Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергетики, таблицы 1. 3 и 10.1, апрель 2021 г., предварительные данныеПримечание. Сумма компонентов может не равняться 100% из-за независимого округления.

• электрическая мощность35,74 квадроцикла
• транспорт24.23квадроциклы
• промышленный22.10quads
• жилой6.54квадроциклы
• коммерческий4.32quads

В 2020 году на сектор электроэнергетики приходилось около 96% от общего объема производства электроэнергии в коммунальных масштабах США, почти вся электроэнергия была продана другим секторам. ¹

Транспортный, промышленный, коммерческий и жилой секторы называются секторами конечного использования , поскольку они потребляют первичную энергию и электроэнергию, произведенную электроэнергетическим сектором.

• промышленный25.24quads
• транспорт24.25квадроциклы
• жилой11.53квадроциклы
• коммерческий8.67quads

Общее потребление энергии секторами конечного потребления включает потребление ими первичной энергии, покупную электроэнергию и потери энергии в электрических системах (преобразование энергии и другие потери, связанные с производством, передачей и распределением покупной электроэнергии) и другие потери энергии.

Источники энергии, используемые каждым сектором, сильно различаются. Например, в 2020 году нефть обеспечивала примерно 90% энергопотребления транспортного сектора, но только 1% потребления первичной энергии электроэнергетикой. На приведенной ниже диаграмме показаны типы и объемы первичных источников энергии, потребляемых в Соединенных Штатах, объемы первичной энергии, используемые электроэнергетическим сектором и секторами конечного потребления энергии, а также розничные продажи электроэнергии электроэнергетическим сектором населению. сектора конечного потребления энергии.

Нажмите, чтобы увеличить

На приведенной ниже диаграмме показано годовое потребление первичной энергии с 1950 по 2020 год.

Внутреннее производство энергии превысило потребление энергии в США в 2019 и 2020 годах

После рекордно высокого уровня производства и потребления энергии в США в 2018 году производство энергии выросло почти на 6% в 2019 году, в то время как потребление энергии снизилось примерно на 1%, при этом производство превысило потребление в годовом исчислении впервые с 1957 года. Общее производство энергии снизилось примерно на 5% в 2020 году, но все еще примерно на 3% превышает потребление: производство равнялось 95,75 квадрациклам, а потребление равнялось 92,94 квадроциклам.

На ископаемые виды топлива — нефть, природный газ и уголь — приходилось около 79% общего производства первичной энергии в США в 2020 году.

Соотношение потребления и производства энергии в США менялось с течением времени

Ископаемые виды топлива доминировали в энергетическом балансе США более 100 лет, но со временем этот состав изменился.

Потребление угля в США достигло своего пика в 2007 году и составило около 1,13 миллиарда коротких тонн, а пик добычи угля в 2008 году составил около 1,17 миллиарда коротких тонн. Оба показателя снижались почти каждый год после тех пиковых лет, главным образом из-за снижения спроса на уголь в США для производства электроэнергии. Что касается общего содержания энергии в угле, годовое потребление угля в США достигло пика в 2005 г. и составило около 22,80 квадр., а производство достигло пика в 1998 г. — около 24,0 квадр. Энергосодержание общего годового потребления и производства угля с тех пор в целом снизилось из-за снижения спроса на уголь и из-за увеличения доли использования угля с более низким содержанием тепла в электроэнергетическом секторе.В 2020 году потребление угля составило около 477 миллионов коротких тонн, что соответствует примерно 9,18 квадрациклам, и это самая низкая процентная доля от общего потребления энергии в США по крайней мере с 1949 года. Добыча угля в 2020 году составила 534 миллиона коротких тонн — самый низкий показатель с 1965 года — и равна примерно до 10,69 квадов.

Добыча природного газа (сухого газа) достигла рекордного уровня в 33,97 триллиона кубических футов (триллион кубических футов) или 93,06 миллиарда кубических футов в день (миллиард кубических футов в день) в 2019 году. Добыча сухого природного газа была примерно на 2% ниже в 2020 году и составила около 33.44 триллиона кубических футов (91,36 миллиарда кубических футов в день) и равняется примерно 34,68 квадроциклам. Потребление природного газа в 2020 году составило около 83,28 млрд куб. футов в день, что соответствует 31,54 квадрациклам и 34% от общего потребления энергии в США. Ежегодная добыча сухого природного газа в США превышает годовое потребление природного газа в США как по объему, так и по теплосодержанию с 2017 года. Более эффективные методы бурения и добычи привели к увеличению добычи природного газа из сланцевых и плотных геологических формаций. Рост производства способствовал снижению цен на природный газ, что, в свою очередь, способствовало увеличению потребления природного газа в электроэнергетике и промышленности.

Ежегодная добыча сырой нефти в период с 1970 по 2008 год в целом снижалась. В 2009 году тенденция изменилась, и добыча начала расти, а в 2019 году добыча сырой нефти в США достигла рекордного уровня в 12,25 млн баррелей в день. Более экономичные технологии бурения и добычи помогли увеличить добычу, особенно в Техасе и Северной Дакоте. Добыча сырой нефти в США снизилась примерно до 11,31 млн баррелей в день в 2020 году. Значительное падение спроса на нефть в США в марте и апреле 2020 года в результате реагирования на пандемию COVID-19 привело к снижению добычи нефти в США.С. нефтедобыча.

Газовые заводские жидкости (NGPL) извлекаются из природного газа до того, как природный газ подается в трубопроводы для передачи потребителям. Ежегодное производство NGPL в целом увеличилось с 2005 года, что совпало с увеличением добычи природного газа, и достигло рекордного уровня в 5,16 млн баррелей в день в 2020 году. NGPL являются крупнейшим источником производства жидких углеводородных газов (HGL) в США. Ежегодный рост производства HGL с 2008 года способствовал снижению цен на HGL и увеличению U.S. Потребление HGL (и экспорт).

Производство ядерной энергии на коммерческих атомных электростанциях в США началось в 1957 г., ежегодно росло в течение 1990 г. и в целом стабилизировалось после 2000 г. Несмотря на то, что в 2020 г. было меньше действующих ядерных реакторов, чем в 2000 г. в 2020 году было 790 миллиардов киловатт-часов (кВтч) — или 8,25 квадроцикла — второй по величине показатель за всю историю после 2019 года. Сочетание увеличения мощности за счет модернизации электростанций и сокращения циклов дозаправки и обслуживания помогло компенсировать сокращение количества ядерных реакторов. и поддерживать относительно постоянный уровень ежегодного U.Производство электроэнергии на АЭС за последние 20 лет.

Производство и потребление возобновляемой энергии в 2020 году достигли рекордно высокого уровня, составив около 11,77 и 11,59 квадрика соответственно, в основном благодаря рекордно высокому производству солнечной и ветровой энергии. Производство гидроэлектроэнергии в 2020 году было примерно на 1% выше, чем в 2019 году, но примерно на 9% ниже, чем в среднем за 50 лет. Общее производство и потребление биомассы в 2020 году были на 10% ниже, чем самые высокие уровни, зарегистрированные в 2018 году. Использование геотермальной энергии в 2020 году было почти таким же, как самый высокий годовой уровень производства и потребления геотермальной энергии, зарегистрированный в 2014 году.

Последнее обновление: 14 мая 2021 г.

Поставка электроэнергии и ее воздействие на окружающую среду

Посмотреть интерактивную версию этой диаграммы >>

О поставке электроэнергии

После того, как централизованная электростанция выработает электроэнергию, электроэнергия должна быть доставлена ​​конечному потребителю. Эта доставка происходит в три этапа:

• Трансмиссия. Централизованные электростанции производят электроэнергию высокого напряжения для облегчения передачи электроэнергии на большие расстояния и уменьшения потерь электроэнергии на трение в проводах.Высоковольтные линии электропередач обычно передают электричество на подстанцию.
• Подстанция. Подстанции используются для кондиционирования электричества при его перемещении по сети. Подстанции могут включать коммутационное, защитное и управляющее оборудование; конденсаторы; регуляторы напряжения; и трансформаторы. Подстанции могут «понизить» или «повысить» электроэнергию высокого или низкого напряжения, чтобы подготовить ее к дальнейшей передаче или распределению.
• Распределение. Распределительная часть электрической сети включает линии электропередач более низкого напряжения, которые доставляют электроэнергию конечным потребителям.Распределительные сети, как правило, охватывают более короткие расстояния и предполагают поставку электроэнергии с напряжением, которое соответствует потребностям конечного пользователя (например, 120 вольт для типичного дома).

На этом графике показан средний почасовой спрос на электроэнергию для коммунального предприятия, которое поставляет электроэнергию всем типам потребителей в теплом климате. Источник: данные из формы FERC 714 за дни в январе и июле с 2006 по 2013 год.

Коммунальные предприятия и другие операторы энергосистем работают вместе, чтобы производить и поставлять электроэнергию туда и тогда, где и когда это необходимо.По большей части электроэнергию необходимо вырабатывать, когда она будет использоваться. Эти потребности колеблются в зависимости от дня, времени и погоды. На приведенном ниже графике показаны изменения количества электроэнергии, потребляемой клиентами в час в течение обычной недели летом и типичной недели зимой.

Доступность генерирующих мощностей также может колебаться. Например, количество солнечного света, которое может быть захвачено солнечными фотоэлектрическими панелями и преобразовано в электричество, зависит от погоды (солнечная или облачная) и угла падения солнечного света (который зависит от сезона и времени суток).

Коммунальные предприятия и операторы сетей должны гарантировать, что будет вырабатываться достаточно энергии для удовлетворения спроса, когда он будет высоким. Электростанции с базовой нагрузкой вырабатывают электроэнергию большую часть времени в году, и их часто невозможно легко отключить или перезапустить. Если потребители требуют больше электроэнергии, чем могут обеспечить электростанции с базовой нагрузкой, операторы реагируют, увеличивая производство централизованных генерирующих мощностей, которые уже работают на более низком уровне или находятся в режиме ожидания, импортируют электроэнергию из удаленных источников или обращаются к конечным потребителям, которые согласились потреблять меньше. электроэнергию из сети через программы реагирования на спрос.Улучшение способности сбалансировать спрос и предложение электроэнергии является одной из причин, по которой вкладывают средства в накопление энергии и модернизацию электросети.

Доставка электроэнергии в США

Во второй половине 20-го века коммунальные предприятия начали соединять свои системы передачи для распределения электроэнергии на большие расстояния от более крупных и централизованных электростанций. Эта система разрослась и включает в себя тысячи миль линий электропередачи и миллионы миль распределительных линий.

Хотя одна коммунальная служба может строить и обслуживать линии передачи и распределения, эти линии часто используются несколькими коммунальными службами и розничными торговцами электроэнергией. В некоторых регионах региональные организации, известные как независимые системные операторы (ISO) или региональные передающие организации (RTO), состоящие из коммунальных предприятий и федеральных и государственных регулирующих органов, координируют передачу и распределение в своем регионе. В районах, где нет установленного ISO или RTO, системы доставки обслуживаются отдельными коммунальными службами.Чтобы узнать больше об ISO и RTO, посетите веб-сайт Федеральной комиссии по регулированию энергетики.

Воздействие поставки электроэнергии на окружающую среду

Хотя наиболее значительное воздействие электроэнергии на окружающую среду связано с тем, как она вырабатывается, поставка электроэнергии также может влиять на окружающую среду несколькими способами:

• Передача и распределение приводят к некоторым потерям электроэнергии при ее перемещении от точки производства к конечному потребителю. Эти потери в совокупности называются «линейными потерями».В целом, чем большее расстояние электричество должно пройти от генерации до потребителя, тем больше потери в линии.
• Линии электропередач требуют регулярного обслуживания и эксплуатации. Деревья и другие растения рядом с проводами необходимо поддерживать, чтобы они не касались проводов. На некоторых коридорах линий электропередач гербициды используются для борьбы с растительностью.
• При прокладке линий электропередач и подъездных путей к ним в незастроенных районах они могут нарушать леса, болота и другие природные территории.

Многие высоковольтные автоматические выключатели, выключатели и другое оборудование, используемое в системе передачи и распределения, изолированы гексафторидом серы, который является сильным парниковым газом. Этот газ может попасть в атмосферу из-за устаревшего оборудования или во время технического обслуживания и ремонта. Узнайте больше о гексафториде серы в электроэнергетических системах.

Глоссарий | DataBank

комбинированные теплоэлектроцентрали за вычетом потерь при передаче, распределении и преобразовании и собственного использования теплоэлектростанциями.

Код	eg.use.elec.kh.pc
Наименование показателя	Потребление электроэнергии (кВтч на душу населения)
Длинное определение
Источник	Статистика МЭА © OECD/IEA 2014 (http://www.iea.org/stats/index.asp), с учетом https://www.iea.org/t&c/termsandconditions/
Тема	Окружающая среда: Энергетика Производство и использование
Действительность	Ежегодно
Метод агрегации	Средневзвешенные
Ограничения и исключения	Данные по производству электроэнергии и потребления и потребления собраны из национальной энергии агентствами Международного энергетического агентства (МЭА) и скорректированы МЭА для соответствия международным определениям.Данные представлены как чистое потребление, а не как валовое потребление. Чистое потребление не включает энергию, потребляемую генерирующими установками. Для всех стран, кроме США, общее потребление электроэнергии равно общему чистому производству электроэнергии плюс импорт электроэнергии минус экспорт электроэнергии минус потери при распределении электроэнергии. МЭА делает эти оценки в консультации с национальными статистическими управлениями, нефтяными компаниями, электроэнергетическими компаниями и национальными экспертами по энергетике. МЭА время от времени пересматривает свои временные ряды, чтобы отразить политические изменения, и энергетическая статистика претерпевает постоянные изменения в охвате или методологии по мере появления более подробных энергетических счетов.Поэтому разрывы в сериях неизбежны.
Общие комментарии	Использование с ограничениями: Пожалуйста, свяжитесь с Международным энергетическим агентством для использования этих данных третьими лицами.
Тип лицензии	Использование и распространение этих данных регулируется положениями и условиями МЭА.
	Перейти к данным

Производство и потребление энергии

Энергия

Общее производство энергии
относится к общему производству
первичной энергии всеми энергопроизводящими предприятиями страны в заданный
период времени. Это всеобъемлющий показатель, показывающий мощность, масштаб,
состав и развитие энергетического производства страны. Производство
первичной энергии включает уголь, сырую нефть, природный газ, гидроэнергию
и электроэнергия, вырабатываемая ядерной энергией и другими способами, такими как энергия ветра.
и геотермальная энергия. Однако он исключает производство топлива с низким
теплотворная способность, биоэнергия, солнечная энергия и вторичная энергия, преобразованная
от первичной энергии.

Общее бытовое потребление энергии  относится к общему потреблению
энергии различных видов по отраслям материального производства, нематериального
производственных отраслей и домохозяйств в стране в данный период времени. Это
комплексный показатель, показывающий масштаб, состав и развитие
энергопотребление. Общее потребление энергии включает потребление угля, сырой
нефть и продукты их переработки, природный газ и электричество,
Однако при этом исключается потребление низкокалорийного топлива, биоэнергии.
и солнечной энергии.Общее внутреннее потребление энергии можно разделить на три
части: конечное потребление энергии, потери в процессе преобразования энергии,
и потери энергии.

(1)Окончательный
Потребление энергии: относится к общему потреблению энергии материалом
производственные отрасли, отрасли нематериального производства и домохозяйства в
стране (регионе) в данный период времени, но без учета потребления в
преобразование первичной энергии во вторичную энергию и потери в
процесс преобразования энергии.

(2) Потери в процессе преобразования энергии: относится к
суммарный расход различных видов энергии на преобразование минус общий выход
различных видов энергии в стране в данный период времени. Это
индикатор, показывающий потери, возникающие в процессе преобразования энергии.

(3)Энергия
Потери: это относится к общей потере энергии в течение энергии
транспортировке, распределении и хранении, а также потери, вызванные любой объективной причиной
в данный период времени. Потери различных видов газа из-за газа
сбросы и инвентаризация исключены.

Коэффициент эластичности производства энергии — это показатель, показывающий
зависимость между темпом роста производства энергии и темпом роста
народного хозяйства. Формула:

Эластичность
Коэффициент производства энергии = среднегодовой темп роста производства энергии / средний
Годовой темп роста национальной экономики

среднегодовые темпы роста народного хозяйства можно показать по валовому
национальный продукт, валовой внутренний продукт и другие показатели в зависимости от
цели или потребности.Валовой внутренний продукт используется для расчета
отношение в этой главе.

Коэффициент эластичности электроэнергии
Производство
является показателем, показывающим взаимосвязь между темпами роста электроэнергии
производства и темпов роста народного хозяйства. Вообще говоря,
темпы роста производства электроэнергии должны быть выше, чем
Национальная экономика.

Его
формула:

Эластичность
Коэффициент производства электроэнергии = среднегодовой темп роста производства электроэнергии
Производство / Среднегодовой темп роста народного хозяйства

Коэффициент эластичности потребления энергии – это показатель, показывающий
зависимость между темпом роста энергопотребления и темпом роста
народного хозяйства.Формула:

Эластичность
Коэффициент потребления энергии = среднегодовой темп роста потребления энергии
Среднегодовой темп роста национальной экономики

Коэффициент эластичности потребления электроэнергии  – это показатель, показывающий
зависимость между темпами роста потребления электроэнергии и ростом
темп народного хозяйства. Формула:

Эластичность
Коэффициент потребления электроэнергии = среднегодовой темп прироста электроэнергии
Среднегодовой темп роста национальной экономики

Эффективность обработки и преобразования энергии относится к отношению к общему выходу энергии
продукции различных видов после обработки и переработки и всего ввода
энергии различных видов для обработки и преобразования в одном источнике
период. Это важный индикатор, показывающий текущее состояние энергии.
перерабатывающее и конверсионное оборудование, технология производства и управление. То
формула:

Эффективность использования энергии
Обработка и преобразование = (выход энергии после обработки и
Преобразование / Затраты энергии на переработку и преобразование)100%

Electricity Grid — обзор

28.1 Введение

Современные электрические сети претерпевают беспрецедентные изменения для достижения нескольких амбициозных целей, включая необходимость снижения нашей зависимости от ископаемого топлива и более эффективного управления текущей стареющей инфраструктурой при одновременном создании экономических выгод для общества [ 1].Ожидается, что эти проблемы должны быть решены с помощью электросети следующего поколения, широко известной как «умная сеть». Интеллектуальная сеть направлена ​​​​на изменение парадигмы от нисходящего режима работы существующей сети за счет включения распределенной генерации, как правило, из возобновляемых источников (ветер, солнце), распределенного хранения с помощью подключаемых транспортных средств и технологий реагирования на спрос. [1]. Основой этой будущей сети является интеллектуальная, работающая в режиме реального времени система глобального мониторинга, способная оценивать ключевые показатели стабильности сети [2].

Одним из наиболее тщательно контролируемых показателей является системная частота, так как ее отклонение от номинальной частоты 50 Гц или 60 Гц указывает на несоответствие между подачей и потреблением электроэнергии или неисправность. Поскольку электричество не подлежит хранению, его производство и потребление должны быть сбалансированы в режиме реального времени. Если спрос больше, чем генерация, частота падает, а если генерация больше, чем спрос, частота возрастает. Поэтому точное отслеживание частоты системы является необходимым условием для решения задачи балансировки спроса и производства электроэнергии [3].

В трехфазных энергосистемах ни одна из отдельных фаз не может точно охарактеризовать всю систему и ее свойства. Следовательно, устойчивая оценка частоты должна учитывать информацию обо всех трех фазах, чтобы обеспечить унифицированную оценку частоты системы в целом и обеспечить повышенную надежность. С этой целью было введено преобразование Кларка αβ для построения комплексного сигнала с информацией, предоставляемой всеми трехфазными напряжениями одновременно.Это сделало классические однофазные методы более надежными при описании частоты системы [4]. В настоящее время используемые методы оценки частоты в этом направлении включают: (i) подходы преобразования Фурье [5, 6], (ii) градиентный спуск и адаптивную оценку методом наименьших квадратов [7, 8] и (iii) методы пространства состояний и фильтры Калмана. [9]. Они явно или неявно предполагают сбалансированные условия (равные амплитуды напряжения и одинаковое расстояние между фазами) и будут адекватными для интеллектуальной сети, если динамика сети останется в пределах статус-кво [3].

Тем не менее, ключевой проблемой для оценки частоты в сети будущего является большое проникновение прерывистых возобновляемых ресурсов (ветер, солнечная энергия), что, как ожидается, сократит временные масштабы регулирования частоты [10] и ухудшит качество используемых сигналов напряжения. традиционными алгоритмами управления и оценивания [11]. Во-первых, ожидается, что временные рамки регулирования частоты в будущих сетях будут сокращены, поскольку ожидается, что замена значительной части обычных генераторов возобновляемыми источниками энергии уменьшит общую инерцию, доступную в сети [12], что приведет к более экстремальным скачкам частоты, что требует быстрого реагирования со стороны операторов системы передачи [12].Вторая проблема связана с ухудшением качества сигнала (измерения напряжения и тока), используемого в алгоритмах оценки. Это связано с разнообразным профилем пользователей, которые подключаются к сети и выходят из нее более быстрыми темпами [13]. Кроме того, более широкое использование электронного оборудования на основе инвертора, например бытовой электроники, вносит коммутационный шум и неравномерное распределение однофазных нагрузок [11], неблагоприятные эффекты, которые плохо представлены алгоритмами, полученными в стандартной линейной теории оценки [14]. , 15].

Наша более ранняя работа показала, что комплексное значение напряжения αβ допускает широко линейную авторегрессионную (WLAR) модель [16–19] как в сбалансированных, так и в несбалансированных условиях системы. Было обосновано, что стандартные, строго линейные комплексные оценки, применяемые к этому напряжению αβ , вносят смещенные и колебательные оценки частоты для несбалансированных условий системы. Действительно, широко линейные оценщики (также известные как «расширенные» оценщики) способны обеспечить оптимальные и непротиворечивые оценки частоты системы в диапазоне рабочих условий [15, 20, 21].Таким образом, цель этой работы состоит в том, чтобы распространить одноузловые широколинейные оценки частоты в пространстве состояний в [21–24] на распределенный сценарий, чтобы удовлетворить требования интеллектуальной сети. Распределенная оценка уже нашла различные применения как в военных, так и в гражданских сценариях [25–28], поскольку взаимодействие между узлами (датчиками) обеспечивает более точную и надежную оценку по независимым узлам, приближаясь к производительности централизованных систем при значительном снижении коммуникационных издержек. Недавние распределенные подходы включают диффузионную оценку методом наименьших квадратов [29, 30] и фильтрацию Калмана [26, 28, 31]; однако они учитывают шумовые измерения без межузловых корреляций, что нереально в реальных энергосистемах.

С этой целью мы предлагаем дополненный диффузией комплексный расширенный фильтр Калмана (D-ACEKF), адаптировав схему диффузии в [32] и модели фильтрации Калмана в [21, 33] для класса реальных задач, где системная частота одинакова в определенной географической области на уровне распределения, в то время как дисбаланс напряжения и межузловая корреляция могут быть разными.В частности, распространение широколинейных частотных оценок на распределенный случай нетривиально, поскольку состояния, которые необходимо оценить, не идентичны в сети электропитания, как того требует классическая диффузионная схема [32].

Обозначения: Строчные буквы используются для обозначения скаляров, a , жирные буквы для векторов-столбцов, a , и жирные прописные буквы для матриц, A . Символы (⋅) ^T , (⋅)* и (⋅) ^H являются соответственно операторами транспонирования, комплексного сопряжения и эрмитова транспонирования.Символ E⋅ обозначает оператор статистического ожидания, а Re⋅ и Im⋅ представляют собой, соответственно, действительную и мнимую части комплексной переменной, а j = −1.

Производство — передача — распределительные и электрические установки

 Заземление и испытания сопротивления результирующее напряжение.

В зависимости от топологии установки измерение может выполняться с использованием классического метода измерения с вехами или выборочного метода, особенно когда среда не позволяет использовать вехи. Наконец, когда заземление обеспечивается сетью из нескольких параллельных заземлителей, можно использовать зажимы заземления для определения характеристик сети заземления.
Загрузить руководство по измерению земли/грунта

 Испытания изоляции

Основной причиной измерения электрической изоляции кабеля или другого предмета является предотвращение проблем, связанных со старением материалов. Эти измерения значительно снижают опасность для оборудования (короткое замыкание и возгорание) и людей (риск поражения электрическим током).

В зависимости от характеристик проверяемого устройства оператор определяет применяемое испытательное напряжение. Для этой задачи идеально подходят тестеры изоляции Chauvin Arnoux, способные выполнять испытания до 1000 В, 5000 В и 10–15 кВ.

Загрузить руководство по измерению изоляции

Специальные испытания передающего и распределительного оборудования

Кроме того, Chauvin Arnoux предлагает приборы, способные выполнять специальные испытания оборудования для передачи и распределения электроэнергии, такие как тестеры заземления для сетей опор, микроомметры и логометры.

Монтажные испытания

Чтобы соответствовать требованиям к тестированию и техническому обслуживанию электроустановок, Chauvin Arnoux предлагает бифункциональные или многофункциональные тестеры электроустановок, способные выполнять все тесты, предусмотренные национальными и международными стандартами (IEC 60364-6, NFC 15100, VDE100 и т. д.) с одним инструментом.

Откройте для себя наши учебные модули NFC 15-100

Термические испытания
  
Поскольку ненормальный нагрев электрического устройства свидетельствует о потенциальных проблемах в электроустановке, тепловизионная камера может использоваться для удаленной и безопасной проверки:
— соединений кабелей
— отсутствия каких-либо отопление на терминалах и т.д.

На тепловизионном изображении, полученном с помощью камеры, показаны различные температурные зоны, что дает быстрый и простой обзор разницы температур. Как только аномалия обнаружена, ремонтные работы выполняются быстрее, а риски снижаются.

Термограмма, позволяющая пользователям проверять, равномерно ли распределяется ток на разных клеммах.

Обучение термографии

Регулярная стоимость производства, распределения и потребления электроэнергии…

Контекст 1

… Все эти и многие другие соображения были генерированы энергией, изображенной на рис. 1. подключены. Энергия к энергосистеме электростанций, природные энергетические ресурсы и потоки информации различного происхождения (уголь, нефть, двунаправленные и т. д.). Это и новая технологическая ситуация с их использованием создадут внутреннюю потребность в машинном оборудовании, например, в распределительной сети турбин и генераторов. — таким образом, получая необработанную электроэнергию, которая преобразуется в электроэнергию высокого напряжения для агрегатора/розничного продавца: транспортируется по линиям управления этого объекта высокого напряжения.низкое В конце концов, мощность напряжения, которая превращается, передается в средние и обычные места низкого напряжения, где потребляется электричество. что, в конце концов, в ведении находится покупка малогабаритной электроэнергии, сценарии ее учета (как правило, и выставление счетов за жилые помещения, функциональные магазины, конечные или потребители/потребители: общественные здания). Это последнее звено в цепочке создания стоимости электроэнергии, безусловно, является самым важным источником стоимости в интеллектуальной сети. Потребителям будет отведена более активная роль, чем простым потребителям энергии, и, благодаря их количеству и гибкости, они, вероятно, станут главными действующими лицами в создании новых бизнес-моделей.Все эти соображения отражены на рис. 1. Электростанции используют природные ресурсы различного происхождения (уголь, нефть и т. д.) и перерабатывают их с помощью внутреннего оборудования, например, турбин и генераторов, таким образом получая необработанную электроэнергию, которая преобразуется. в электроэнергию высокого напряжения для транспортировки по высоковольтным линиям. В конце концов, она превращается в электроэнергию среднего и низкого напряжения, которая, в конце концов, передается в небольшие сценарии (как правило, жилые дома, универмаги или общественные здания).В то время как многие уже существующие стороны останутся в сценарии на основе интеллектуальной сети с теми же услугами, которые у них были раньше, будут некоторые другие элементы, предлагающие дополнительные. Наиболее очевидным было бы распределенное производство (DG) энергии, которое будет происходить с использованием распределенных энергетических ресурсов (DER) и возобновляемых источников энергии (RES), таких как солнечная энергия или энергия ветра, которые будут использоваться в интересах потребителя. , как показано на рисунке …

Контекст 2

… Все эти и многие другие соображения были генерированы энергией, изображенной на рис. 1. подключены. Энергия к энергосистеме электростанций, природные энергетические ресурсы и потоки информации различного происхождения (уголь, нефть, двунаправленные и т. д.). Это и новая технологическая ситуация с их использованием создадут внутреннюю потребность в машинном оборудовании, например, в распределительной сети турбин и генераторов. — таким образом, получая необработанную электроэнергию, которая преобразуется в электроэнергию высокого напряжения для агрегатора/розничного продавца: транспортируется по линиям управления этого объекта высокого напряжения.низкое В конце концов, мощность напряжения, которая превращается, передается в средние и обычные места низкого напряжения, где потребляется электричество. что, в конце концов, в ведении находится покупка малогабаритной электроэнергии, сценарии ее учета (как правило, и выставление счетов за жилые помещения, функциональные магазины, конечные или потребители/потребители: общественные здания). Это последнее звено в цепочке создания стоимости электроэнергии, безусловно, является самым важным источником стоимости в интеллектуальной сети. Потребителям будет отведена более активная роль, чем простым потребителям энергии, и, благодаря их количеству и гибкости, они, вероятно, станут главными действующими лицами в создании новых бизнес-моделей.Все эти соображения отражены на рис. 1. Электростанции используют природные ресурсы различного происхождения (уголь, нефть и т. д.) и перерабатывают их с помощью внутреннего оборудования, например, турбин и генераторов, таким образом получая необработанную электроэнергию, которая преобразуется. в электроэнергию высокого напряжения для транспортировки по высоковольтным линиям. В конце концов, она превращается в электроэнергию среднего и низкого напряжения, которая, в конце концов, передается в небольшие сценарии (как правило, жилые дома, универмаги или общественные здания).В то время как многие уже существующие стороны останутся в сценарии на основе интеллектуальной сети с теми же услугами, которые у них были раньше, будут некоторые другие элементы, предлагающие дополнительные.