瓦茨对你重要吗?输电

输电

无论用于生产它的发电厂类型如何，离开发电厂并向电网输送的电力都会显著增加电压，以方便其可能的长途传输到终端用户。电力通常以低于30千伏(kV)的电压离开电厂，然后它的电压(通过附近变电站的变压器)被提高到更高的电压，通常高达765kV，通常至少为155kV。当这发生，电力离开发电厂进入传输阶段，我们的电力旅程。

电力的物理原理是电压增加的主要原因——更高的电压允许更有效，从而更便宜的传输。为了进一步说明电力传输的物理原理，考虑以下基本公式:

• 功率等于电压的平方，除以电阻，或P = V²/ R。

一条765kV输电线路的输电能力几乎是一条345kV输电线路的四倍，因为电力随线路电压的平方而增加。虽然765kV输电线路的建设成本越来越高，但考虑到它们可以传输的额外电力，它们有更大的潜在回报。

可以说，在今天的电力输送过程中，传输系统是存在最显著缺陷的地方。在新的输电线路建设开始之前，需要清除大量的监管和项目选址障碍，这是阻碍进展的主要障碍。

我们的传输系统主要是在20世纪60年代设计和建造的，它没有预想到该系统将必须为如此遥远的地方的客户提供服务，并接收来自众多发电厂的电力，它现在做到了。当电网在40-50年前建成时，平均而言，地区公用事业公司监管发电、输电和配电基础设施的自用部分。从那以后，行业的放松管制促进了所有权的分裂，发电公司、输电公司、投资者和地方公用事业公司现在在整个系统中拥有不同的、零散的股份。

美国电网

美国有三大输电网网络东部互联互通、西部互联互通、德州互联互通。这些区域互连背后的想法是，在孤立的输电线路中断时，通过构建供电力流动的备用路径来提供系统冗余。还有一个非盈利组织北美电力可靠性委员会，负责制定和执行传输标准，并为系统操作员提供培训。

美国拥有超过157,000英里的“超过230kV）传输线路。大多数传输线或导体由铝制成（通常具有钢芯，以更大强度）。虽然未在整个系统中进行广泛安装，但可以通过分布式温度传感设备监控传输线，可以准确地检测和报告异常（如偏差与正常和预期的线温）宣布的）。大多数传输系统是传统的三相交流电流（AC）系统。高压直流（HVDC）系统是AC系统的替代，用于数百英里的长距离变速箱。HVDC传输系统具有较低的线路损耗和更好的可控性的优点，但HVDC设备毫不均匀地安装。传输线的类型和电压可迅速辨别到行业专业人员。背景参考信息对于像我这样的普通观察者来说能帮助辨别不同的传输系统。

许多作者指出了传输系统堵塞的挑战，我们现在正经历着对新电力需求的增长超过了我们预计的未来容量。拥塞会产生几个负面影响，包括：

• 引入更大的“线损耗”（由电阻，效率低，发电等，从最大化传输线路的容量）。
• 限制消费者在一天中的某些时段使用更便宜的电价。
• 由于有限的传输系统冗余，增加了停电的风险，阻碍了急需的升级或紧急维修。

“绿色”电力传动

我们之前提到过创新的“绿色”发电技术，并指出它们现在只占我们电力的很小一部分。未来通过这些方式发电的一个大缺点是传输系统。该系统不是为“绿色”电力传输网络的一致或务实交易而建立的，特别是从地理位置和时间框架有时最适合这些技术。例如，没有足够的传播来提供大量的风和太阳能在美国的潜力。

这种情况的一个例子，特别是风力发电，在西德克萨斯州很明显。由于这一地区的人口更加稀少，它适合于不受阻碍地建设新的输电线路，而且它见证了适合旋转风力发电机的稳定风速。然而，西德克萨斯州不需要额外的电力，那里的多余电力需要远距离输送，以增加电网的价值。考虑到这些因素，从西德克萨斯州(以及全国其他理论上合适的地点)收集风力涡轮机的电力并不划算。美国沙漠地区的太阳能电池板也遭遇了类似的投资回报不足。

智能电网

一位作者通过一个方便的类似于水管系统．水管建得非常大，它们只能处理有限的流量(与安培有关)和压力(与电压有关)。在任何一天中，相对于消费者的使用，可能会有过剩流和涓滴流的时期。当你打开“电龙头”(按这个比喻，你的企业或家庭的主要设备)时，传输系统可能会受到挑战，以提供你需要的东西，特别是在一个有利的成本。

的水管类比是对智能电网概念的一个很好的介绍，该概念将试图在需要时和需要时在逻辑上将电力应用到电网，以在供求的谨慎平衡中优化整个系统。这种智能电网的净效应和预期结果将是解决刚才提到的几个问题。在今天的交流电(AC)电网中，电力的流向取决于它可能采取的路径的相对大小。有了智能电网，电力将能够由控制系统操作员通过被称为FACTS -柔性交流输电系统的新技术沿着特定的路径输送。此外，智能电网将采用更先进的监测和保护，使现有设施得到更充分的利用。一个智能电网，结合一个整体的输电网络总体规划和一个新的输电线路的精明建设努力，将在很大程度上解决我们目前的输电系统的困境。

注意事项

电力传输是由联邦能源管理委员会(FERC)。然而，FERC仍然必须满足输电线路经过的地方市政当局的投入和要求。这是FERC网站首页的一份声明:“只有在某些州没有或不能设置传输设施的情况下，FERC才会参与设置传输设施。”

在过去的几十年中，建造新传输线的尝试已经漫长而昂贵。即使是明显需要的项目也需要多年才能获得必要的许可，途径和许可证。公众在减轻未来的黑人外面竞争利益，但避免了创造个人影响的新传动建设项目。这种冲突是传输系统的“未in-in-my-backyard”（nimby）综合征的版本。历史上，环境和特殊的兴趣团体在历史上雇用法院禁令等挑战输电线路建设的方法。

从传输网出来后，我们整个社区的数千个变电站的电压都降低了。在某些情况下，输电线路电压被降至110kV以下，称为次级输电线路，之后才进一步降至正式进入配电系统领域。

在配电系统中，电流越往下游流动，电压通常就越低，最终以240/120伏的电压进入大多数家庭。不同的企业、园区和生产设施将从配电系统中获得满足其需求的电压。配电系统是大多数当地公用事业公司广泛监督和参与的地方。

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Bruce Renz先生和Bill Randle先生是本文的技术投稿人。两人都是电力行业的顾问。