Regionális szinkron hálózat (szinkron zóna) - regionális léptékű háromfázisú elektromos hálózat , amelynek minden generátora frekvenciában és fázisban szinkronizált, és normál működési körülmények között elektromosan összekapcsolódik. A legerősebb a kontinentális Európa szinkronhálózata (ENTSO-E, beépített kapacitása 859 GW), területileg a legnagyobb az oroszországi UES , amely a volt Szovjetunió legtöbb országát szolgálja ki. A nagy teljesítményű szinkron hálózatok jelentik a villamosenergia-piac alapját hatalmas területeken. Az Európai Energiatőzsdén (EEX) az ENTSO-E hálózat 2008-ban naponta több mint 350 GWh villamos energiát értékesített [1] .
A szinkron hálózatok Észak-Amerikában 60 Hz névleges frekvencián működnek, a szinkron hálózatok Európában - 50 Hz-es frekvencián. A szomszédos, azonos frekvenciájú szinkron hálózatok szinkronizálhatók és közvetlenül csatlakoztathatók, ezáltal egy nagyobb szinkron hálózat alakul ki. Szinkronizálatlan energiaáramlás is lehetséges nagyfeszültségű egyenáramú vezetékeken, szilárdtesttranszformátorokon vagy frekvencia-vezérelt transzformátorokon keresztül , amelyek lehetővé teszik az energiaáramlás szabályozását és egyidejűleg a hálózatok egymástól való elválasztását.
A szinkronzónák előnyei a termelés integrálása, ami alacsonyabb költségeket eredményez; jelentős szintező hatásokhoz vezető terhelések összevonása; közös tartalékképzés; hosszú távú szerződések megkötését és rövid távú villamosenergia-tőzsdét eredményező piacképzés; kölcsönös segítségnyújtás balesetek esetén [2] .
A regionális szinkron hálózat egyik hátránya, hogy a hálózat egy részének problémái az egész hálózatra kihathatnak.
A regionális szinkron hálózatok növelik a megbízhatóságot és lehetővé teszik az erőforrások összevonását. Ezen túlmenően terhelés-kiegyenlíthetők, ami csökkenti a szükséges termelési kapacitást, lehetővé téve a környezetbarátabb energia felhasználását; kombinálni a villamosenergia-termelés különféle sémáit, és a léptékhatás miatt megtakarítani [3] .
Regionális szinkron hálózat nem jöhet létre, ha a két összekapcsolt hálózat eltérő frekvencián működik, vagy jelentősen eltérő szabványokkal rendelkezik. Például Japánban történelmi okokból az ország északi része 50 Hz-es, míg a déli része 60 Hz-es frekvencián működik. Ez lehetetlenné teszi egyetlen szinkron hálózat kialakítását, ami problémákat okozott például a fukusimai baleset során .
Továbbá, még ha a hálózatok kompatibilis szabványúak is, problémák merülhetnek fel a különböző hibamódok miatt. Ennek eredményeként fázis- és áramkorlátozások lépnek fel, amelyek hatalmas kimaradásokhoz vezethetnek. Néha a problémákat egyenáramú kapcsolatok hozzáadásával oldják meg, ami nagyobb irányítást biztosít vészhelyzetekben.
Amint azt a 2000-es kaliforniai energiaválság során felfedezték , egyes piaci szereplők ösztönzőleg hathatnak arra, hogy szándékosan torlódásokat hozzanak létre, és rosszul kezeljék a hálózaton a termelési kapacitást az árak emelése érdekében. A kapacitás növelése és a piac bővítése a szomszédos szinkron hálózatokkal való egyesülés révén megnehezíti az ilyen manipulációkat.
Szinkron hálózatban minden generátor elektromosan össze van kötve egymással, azonos frekvencián működik és nagy pontossággal szinkronizálódik. A forgó generátorok esetében a helyi szabályozó szabályozza a nyomatékot, és a terhelés változásával többé-kevésbé állandó fordulatszámot tart fenn. A leesésvezérlés biztosítja, hogy több párhuzamosan kapcsolt generátor megossza a terhelést a névleges teljesítményükkel arányosan. A termelésnek és a fogyasztásnak kiegyensúlyozottnak kell lennie a hálózaton belül, mert az energiát az előállítás során fogyasztják el. Az energia azonnal felhalmozódik a generátorok forgási energiájának köszönhetően.
A rendszer névleges frekvenciájától való kis eltérések nagyon fontosak az egyes generátorok szabályozásához és a hálózat egészének egyensúlyának értékeléséhez. Ha a hálózat erősen terhelt, a frekvencia csökken, és a szabályozók szabályozzák a generátoraikat, hogy nagyobb teljesítményt biztosítsanak ( droop control ). A hálózat enyhe terhelése esetén a hálózat frekvenciája meghaladja a névleges frekvenciát, és ezt a hálózatban lévő automatikus termelésvezérlő rendszerek jelzik, hogy a generátoroknak csökkenteni kell a teljesítményt.
Emellett gyakran kerül sor olyan központosított szabályozásra, amely az egyes generátorok automata vezérlőrendszereinek paramétereit perc nagyságrendű időn belül megváltoztatja a regionális hálózat áramlásainak és a hálózat üzemi frekvenciájának további szabályozása érdekében. .
Ha különböző frekvencián működő szomszédos hálózatokat kell összekapcsolni, frekvenciaváltóra van szükség. Ilyen esetekben egyenáramú betéteket , szilárdtest transzformátorokat vagy változtatható frekvenciájú transzformátor kapcsolatokat használnak .
A hálózati időzítést az üzemi frekvencia napi ingadozásainak kiegyenlítése érdekében szinkron elektromos órák biztosítják, amelyeknek a hálózat normál működése során napi 4,32 millió ciklust kell rögzíteniük 50 Hz-es frekvencián és 5,184 millió ciklust 60 Hz frekvencia.
Ritka esetekben szinkronizálási hibák lépnek fel. Például 2018-ban Koszovó a Szerbiával fennálló nézeteltérések miatt több áramot fogyasztott, mint amennyit megtermeltek, ami a teljes kontinentális európai szinkronhálózat fáziskéséséhez vezetett . A generálási frekvencia 49,996 Hz-re csökkent. Mire a vita eldőlt, a szinkron elektromos óra hat perccel elmaradt [4] .
A szinkron hálózati csatlakozók , például nagyfeszültségű nagyfeszültségű egyenáramú vezetékek , szilárdtesttranszformátorok vagy változtatható frekvenciájú transzformátorok használhatók szinkron váltakozó áramú hálózatok összekapcsolására anélkül, hogy szükség lenne egymás szinkronizálására. Ez lehetővé teszi egységes elektromos hálózatok létrehozását hatalmas területeken az egyes alhálózatok szinkronizálásának költségei nélkül. A szilárdtesttranszformátorok veszteségei nagyobbak, mint a hagyományos transzformátoroké, de az egyenáramú összeköttetések reaktanciától mentesek, és kisebb veszteségeket biztosítanak, ami előnyös a szinkron hálózatok közötti vagy azon belüli nagy távolságú energiaátvitelhez.
Az alábbiakban felsoroljuk a világszerte létező regionális szinkron hálózatokat.
| Név | Terület | Beépített teljesítmény, GW | Éves energiatermelés, TWh | Év |
|---|---|---|---|---|
| Kontinentális Európa szinkron hálózata | Az ENTSO-E szövetség üzemelteti . 24 ország, 450 millió lakossal. | 859 | 2569 | 2017 [5] |
| Keleti szinkron hálózat | Az Egyesült Államok keleti része ( Texas nagy részének kivételével ) és Kelet-Kanada ( Québec , Newfoundland és Labrador kivételével ) | 610 | ||
| Indiai Nemzeti Hálózat | India, 1,3 milliárd ember | 371 | 1236 | 2017 |
| Oroszország UES | A volt Szovjetunió 12 országa 280 millió lakossal. | 337 | 1285 | 2005 [6] [7] |
| Nyugati szinkron hálózat | Nyugat-USA és Kanada, Észak-Baja California Mexikóban | 265 | 883 | 2015 |
| Nemzeti Egységes Rendszer (SIN) | Brazília | 150 | 410 (2007) | 2016 |
| Észak-Európa szinkronhálózata | Finnország , Svédország ( Gotland kivételével ), Norvégia és Dánia keleti része, 25 millió ember | 93 | 390 | |
| Egyesült Királyság nemzeti hálózata | Egyesült Királyság , 65 millió ember Üzemeltetője a National Grid plc | 83 (2018) | 336 | 2017 |
| Iráni Nemzeti Hálózat | Irán és Örményország, 84 millió ember | 82GW | 2019 [8] | |
| Texasi szinkronhálózat | Texas nagy része , 24 millió ember A texasi Electric Reliability Council (ERCOT) üzemeltetője | 78 | 352 (2016) | 2018 [9] |
| Ausztrál Nemzeti Energiapiac | Ausztrália Nyugat-Ausztrália és az Északi Terület kivételével . Tasmania online, de nincs szinkronban a mainstreammel | ötven | 196 | 2018 |
| Quebec szinkron hálózat | Quebec ( Kanada ) | 42 | 184 | |
| Java-Madura-Bali szinkronhálózat (JAMALI) | Indonézia 7 tartománya ( Nyugat-Jáva , Kelet- és Közép - Jáva , Banten , Jakarta , Yogyakarta , Bali ). 49,4 millió ember A PLN kezeli | 40 (2020) [10] | 163. (2017) [11] | 2021 |
| Argentína szinkronrendszere | Argentína , kivéve a Tierra del Fuego-t . | 129 | 2019 [12] | |
| Közép-Amerikai Szinkron Rendszer (SIEPAC) | Costa Rica , El Salvador , Guatemala , Honduras , Nicaragua , Panama | |||
| Délnyugati mediterrán blokk (SWMB) | Marokkó , Algéria , Tunézia | |||
| Dél-afrikai Power Pool | 12 dél-afrikai ország | |||
| Írország hálózat | Írország . Powered by EirGrid | harminc | (2020) [13] | |
| Kína állami hálózata | Észak-Kína állami hálózata. Kezelője a kínai State Grid Corporation | |||
| Dél-kínai elektromos hálózat | Dél-Kína. Kezeli a China Southern Power Grid | |||
| Délnyugati szinkron rendszer | Nyugat-Ausztrália | 17.3 | 2016 | |
| Központi szinkron rendszer | Chile fő lánca | 12.9 | 2011 |
A Tres Amigas SuperStation projekt célja az energia átvitele és egységes piac kialakítása az Egyesült Államok keleti és nyugati szinkronhálózatai között, 30 GW -os nagyfeszültségű egyenáramú vonalak használatával .