Электрическая энергия это: Что такое электроэнергия?

Содержание

Электрическая энергия и мощность

Основные понятия и определения электротехники

Электрическая энергия — это способность электромаг­нитного поля производить работу, преобразовываясь в другие виды энергии.

Электроэнергия — наиболее совершенный и универсальный вид, сравнительно легко преобразующийся в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую и др.

Совершение работы связано с перемещением зарядов через элементы, обладающие сопротивлением. Единица измерения электроэнергии (работы) — джоуль (Дж). Она соответствует работе по перемещению заряда в один кулон между точками цепи с напряжением в один вольт: 1 Дж = 1 В • 1 Кл.

Электрическая мощность — это работа по перемещению электрических зарядов в единицу времени.

Различают активную, реактивную и полную мощности.

Активная мощность — это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую или меха­ническую энергию.

В цепях постоянного тока активная мощность, Вт,

Р ш UI = Р г, в цепях переменного синусоидального тока

(/

где U — действующее значение напряжения, В, U » -~;

л/2

I — действующее значение тока, А, I = ~.

Ф — угол сдвига между векторами напряжения и тока, град.

Реактивная (индуктивная) мощность в цепях перемен­ного синусоидального тока в установившихся режимах связана с созданием магнитных полей в элементах цепи и покрытием потерь на так называемые магнитные поля рассеяния этих элементов.

QL = UI sinq> * I2 xL .

Реактивная (емкостная

) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах направлена на создание электрических полей в диэлектрических средах элементов цепи.

Qc = UI sincp I2xc .

Единица измерения реактивной мощности — вар.

 

В цепях постоянного тока в установившихся режимах реак­тивные мощности равны нулю.

Полная мощность элемента в цепи переменного синусои­дального тока определяется как геометрическая сумма актив­ной и реактивной мощностей:  •

где z = /Jr2 + (xLxc)z  — полное сопротивление цепи, Ом. Единица измерения полной мощности — В>А



Способы получения и использования электрической энергии и энергии магнитного поля

Электрическая энергия – энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока).

Электрическая энергия применяется для:

  • получения механической энергии с помощью электродвигателей и осуществления механических процессов обработки материалов: дробления, измельчения, перемешивания;
  • для проведения электрохимических реакций;
  • получения тепловой энергии в электронагревательных устройствах и печах;
  • для непосредственной обработки материалов (электроэррозионная обработка).

Перечислим преимущества электрической энергии перед другими видами энергии:

  • Без электрической энергии невозможна нормальная жизнь современного общества.
  • Электрическая энергия является практически единственным видом энергии для искусственного освещения.
  • Электрическую энергию легко преобразовать в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и др.), и наоборот, в электрическую энергию легко преобразуются любые другие виды энергии
  • Электрическую энергию можно передавать практически на любые расстояния. Электрическую энергию удобно дробить на любые части в электрических цепях (мощность приемников электроэнергии может быть различна)
  • Процессы получения, передачи и потребления электроэнергии легко поддаются автоматизации, благодаря точности и чувствительности электрических методов контроля и управления.
  • Процессы, в которых используется электрическая энергия, допускают простое управление (нажатие кнопки, выключателя и т.
    д.) Использование электрической энергии позволяет повысить производительность труда во всех областях деятельности человека, автоматизировать почти все технологические процессы.

К недостаткам электрической энергии можно отнести невозможность запасать ее в больших количествах и сохранять эти запасы длительное время.

Электрическая и магнитная энергии тесно взаимосвязаны друг с другом. Магнитная энергия – это энергия постоянных магнитов, обладающих большим запасом энергии, но плохо отдающих ее. Электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля, поэтому чаще всего говорят об электромагнитной энергии.

Электромагнитная энергия – это энергия электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны.

Таким образом, электромагнитная энергия – это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, например в теплоту.

Фактический объем потребления электрической энергии потребителями, осуществляющими расчеты по второй ценовой категории, с разбивкой по каждой зоне суток

Клиентский офис *

Абзелиловский клиентский офисАльшеевский клиентский офисАскинский клиентский офисАургазинский клиентский офисБаймакский клиентский офисБакалинский клиентский офисБалтачевский клиентский офисБелебеевский клиентский офисБелокатайский клиентский офисБелорецкий клиентский офисБижбулякский клиентский офисБирский клиентский офисБлаговарский клиентский офисБлаговещенский клиентский офисБуздякский клиентский офисБураевский клиентский офисБурзянский клиентский офисВосточное отделение Белорецкая зона обслуживанияВосточное отделение Сибайская зона обслуживанияГафурийский клиентский офисДавлекановский клиентский офисДемский клиентский офисДополнительный офис Нефтекамского отделенияДуванский клиентский офисДюртюлинский клиентский офисЕрмекеевский клиентский офисЗападный клиентский офисЗианчуринский клиентский офисЗилаирский клиентский офисИглинский клиентский офисИлишевский клиентский офисИшимбайский клиентский офисКалтасинский клиентский офисКараидельский клиентский офисКармаскалинско-Архангельский клиентский офисКигинско-Салаватский клиентский офисКугарчинский клиентский офисКумертауский городской клиентский офисКумертауское отделениеКушнаренковский клиентский офисКуюргазинский клиентский офисМелеузовский клиентский офисМечетлинско-Белокатайский клиентский офисМишкинский клиентский офисМиякинский клиентский офисНефтекамский клиентский офисНефтекамское отделениеНуримановский клиентский офисОктябрьский клиентский офисСалаватский клиентский офисСеверный клиентский офисСибайский клиентский офисСипайловский абонентский участок Центрального клиентского офисаСтерлибашевский клиентский офисСтерлитамакский клиентский офисСтерлитамакское отделениеТатышлинский клиентский офисТуймазинский клиентский офисУфимский клиентский офисУфимское отделениеУчалинский клиентский офисФедоровский клиентский офисХайбуллинский клиентский офисЦентральное отделение Северо-Восточная зона обслуживанияЦентральное отделение Центральная зона обслуживанияЦентральный абонентский участок Восточного клиентского офисаЧекмагушевский клиентский офисЧерниковский абонентский участок Северного клиентского офисаЧишминский клиентский офисШакшинский абонентский участок Северного клиентского офиса Шаранский клиентский офисЮго-Восточный клиентский офисЮго-Западное отделение Белебеевская зона обслуживанияЮго-Западное отделение Октябрьская зона обслуживанияЮжный клиентский офисЯнаульский клиентский офис

Передача электроэнергии

Передача электрической энергии – один из основных видов деятельности ПАО «Россети Ленэнерго».

Услуги по передаче электрической энергии – комплекс организационно и технологически связанных действий, в том числе по оперативно-технологическому управлению, которые обеспечивают передачу электрической энергии через технические устройства электрических сетей в соответствии с обязательными требованиями.

Правовые основы экономических отношений в сфере электроэнергетики установлены Федеральным законом от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Он определяет полномочия органов государственной власти на регулирование этих отношений, основные права и обязанности субъектов электроэнергетики при осуществлении деятельности в сфере электроэнергетики (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и потребителей электрической энергии.

Общие принципы и порядок обеспечения недискриминационного доступа к услугам по передаче электроэнергии, а также принципы и порядок оказания этих услуг определены в Правилах недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 27.

12.2004 № 861.

Недискриминационный доступ к услугам по передаче электрической энергии предусматривает обеспечение равных условий предоставления указанных услуг их потребителям независимо от организационно-правовой формы и правовых отношений с лицом, оказывающим эти услуги.

Потребителями услуг по передаче электрической энергии являются лица, владеющие на праве собственности или на ином законном основании энергопринимающими устройствами и (или) объектами электроэнергетики, технологически присоединенные в установленном порядке к электрической сети (в том числе опосредованно) субъекты оптового рынка электрической энергии, осуществляющие экспорт (импорт) электрической энергии, а также энергосбытовые организации и гарантирующие поставщики в интересах обслуживаемых ими потребителей электрической энергии

Услуги по передаче электрической энергии предоставляются сетевой организацией на основании договора о возмездном оказании услуг по передаче электрической энергии.

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с энергосбытовой организацией

Договор услуг с энергосбытовой организацией 
Приложения к договору услуг с энергосбытовой организацией

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с потребителем

Договор услуг с потребителем
Приложения к договору услуг с потребителем

Основные принципы и методы регулирования цен (тарифов) в электроэнергетике, а также основания и порядок установления (пересмотра, применения) цен (тарифов) в электроэнергетике утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 29.12.2011 № 1178 «О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике».

Правовые основы функционирования розничных рынков электрической энергии установлены Основными положениями функционирования розничных рынков, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442. Этим же документом установлены Правила организации учета электрической энергии на розничных рынках (раздел X).  

Основы регулирования отношений, связанных с введением полного или частичного ограничения режима потребления электрической энергии потребителям электрической энергии (мощности) — участникам оптового и розничных рынков электрической энергии, установлены Правилами полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442.

В соответствии с «Основными положениями функционирования розничных рынков электрической энергии», утвержденными Постановлением Правительства РФ от 4 мая 2012г. №442, субъектами розничных рынков, обеспечивающими поставки электрической энергии потребителям электрической энергии, являются:

— исполнители коммунальной услуги;

— гарантирующие поставщики;

— энергосбытовые, энергоснабжающие организации;

— производители электрической энергии (мощности) на розничных рынках;

— сетевые организации;

— субъекты оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, осуществляющие оперативно-диспетчерское управление на розничных рынках (системный оператор).

Данные субъекты электроэнергетики, в пределах своей ответственности, отвечают перед потребителями электрической энергии, приобретающими электрическую энергию (мощность) для собственных бытовых и (или) производственных нужд.

Потребители (юридические лица) заключают договоры электроснабжения с энергосбытовыми организациями (физические лица с исполнителем коммунальной услуги), в которых эти организации берут на себя ответственность за надежность обеспечения их электроэнергией и ее качество в соответствии с требованиями соответствующих технических регламентов и иными обязательными требованиями.

Таким образом, какие услуги по договору Вам оказывает одна из вышеперечисленных организаций — к такому субъекту энергетики необходимо обращаться по всем вопросам электроснабжения.

Для выполнения этих функций энергосбытовые организации заключают договоры оказания услуг по передаче электроэнергии с сетевыми организациями.

В частности, ПАО «Россети Ленэнерго» (как сетевая организация) оказывает услуги по передаче электрической энергии и осуществляет право заключения договоров оказания услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и несет ответственность перед потребителями услуг по передаче электрической энергии согласно заключенному договору на оказание этих услуг.

Компания ПАО «Россети Ленэнерго» постоянно проводит работу по улучшению качества оказания услуг по передаче электроэнергии, в части повышения надежности электроснабжения и улучшения электромагнитной совместимости электрических сетей электроснабжения общего назначения ПАО «Россети Ленэнерго» с электрическими сетями потребителей электрической энергии. Это подтверждается соответствующими сертификатами на соответствие стандарту показателей и норм качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). ПАО «Россети Ленэнерго» работает в соответствии с «Методическими указаниями по расчету уровня надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг для организации по управлению единой национальной (общероссийской) электрической сетью и территориальных сетевых организаций», утвержденными Приказом Минэнерго России от 29. 06.2010 № 296.

Для улучшения проводимой ПАО «Россети Ленэнерго» работы, в соответствии с действующим законодательством, а также в целях повышения качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, просим вас обращаться в адрес организации, с которой у вас заключен договор электроснабжения, т.е. в энергосбытовую организацию (гарантирующему поставщику).

При обращениях в адрес нашей компании энергосбытовых организаций, с которыми у ПАО «Россети Ленэнерго» заключен договор оказания услуг по передаче электроэнергии, необходимо предоставлять следующие сведения, которые должны иметь также и потребители:

1. Копии документов о технологическом присоединении, составляемые в процессе технологического присоединения энергопринимающих устройств к объектам электросетевого хозяйства, акт об осуществлении технологического присоединения, акт разграничения балансовой принадлежности электросетей, акт разграничения эксплуатационной ответственности сторон и, при необходимости, акт согласования технологической и аварийной брони электроснабжения потребителя электрической энергии (мощности).

2. Данные по компенсации реактивной мощности, релейной защите, управлению, автоматизации и диспетчеризации системы электроснабжения.

3. Описание дополнительных и резервных источников электроэнергии.

4. Фактическую нагрузку.

Отсутствие вышеуказанной информации значительно затрудняет работу ПАО «Россети Ленэнерго» по дальнейшему повышению качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, а также не позволяет проводить работы по уменьшению допустимого числа часов отключения в год, не связанного с неисполнением потребителем обязательств по соответствующим договорам и их расторжением, а также с обстоятельствами непреодолимой силы и иными основаниями, исключающими ответственность гарантирующих поставщиков, энергоснабжающих, энергосбытовых и сетевых организаций и иных субъектов электроэнергетики перед потребителем в соответствии с законодательством Российской Федерации и условиями договоров.

Обращаем ваше внимание, что согласно «Правилам полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии», утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2012г. №442, невыполнение потребителем электроэнергии условий договора, касающихся обеспечения функционирования устройств релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики, устройств компенсации реактивной мощности или подключение потребителем, к принадлежащим ему энергопринимающим устройствам, электропотребляющего оборудования, повлекшего нарушение характеристик технологического присоединения, указанных в документах о технологическом присоединении, являются обстоятельствами, при наступлении которых вводится режим ограничения потребления электрической энергии.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ, один из самых важных видов энергии. Электроэнергия в своей конечной форме может передаваться на большие расстояния потребителю. См. также ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

Производство и распределение электроэнергии.

На районной (т.е. приближенной к источникам энергоресурсов) электростанции электроэнергия вырабатывается чаще всего электромашинными генераторами переменного тока. Для уменьшения потерь при ее передаче и распределении напряжение, снимаемое на выходные электрогенератора, повышается трансформаторной подстанцией. Затем электроэнергия передается по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) на большие расстояния, которые могут измеряться сотнями километров. К ЛЭП подключен ряд распределительных подстанций, отводящих электроэнергию к местным центрам электропотребления. Поскольку далее электроэнергия передается по улицам и населенным районам, на подстанциях напряжение для безопасности еще раз понижается трансформаторами. К понижающим трансформаторам подстанций подключены линии магистральной сети. В удобных точках этой сети устанавливаются пункты ответвления для распределительной сети электропотребителей.

Электростанции.

Электростанции разных типов, расположенные в разных местах, могут быть объединены высоковольтными ЛЭП в энергосистему. В этом случае постоянную (базовую) нагрузку, потребляемую на всем протяжении суток, берут на себя атомные электростанции (АЭС), высокоэффективные паротурбинные тепловые электростанции и электроцентрали (ТЭС и ТЭЦ), а также гидроэлектростанции (ГЭС). В часы повышенной нагрузки к общей сети ЛЭП энергосистемы дополнительно подключаются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), газотурбинные установки (ГТУ) и менее эффективные ТЭС, работающие на ископаемом топливе.

Электроснабжение от энергосистем имеет существенные преимущества перед снабжением от изолированных электростанций: улучшается надежность энергоснабжения, лучше используются энергоресурсы района, снижается себестоимость электроэнергии за счет наиболее экономичного распределения нагрузки между электростанциями, уменьшается требуемая резервная мощность и т.д.

Коэффициент нагрузки.

Потребительская нагрузка изменяется в зависимости от времени суток, месяца года, погоды и климата, географического расположения и экономических факторов.

Максимального (пикового) уровня нагрузка может достигать на протяжении всего лишь нескольких часов в году, но мощность электростанции или энергосистемы должна быть рассчитана и на пиковую нагрузку. Кроме того, избыток, или резерв, мощности необходим для того, чтобы можно было отключать отдельные энергоблоки для технического обслуживания и ремонта. Резервная мощность должна составлять около 25% полной установленной мощности.

Эффективность использования электростанции и энергосистемы можно характеризовать процентным отношением электроэнергии (в киловатт-часах), фактически выработанной за год, к максимально возможной годовой производительности (в тех же единицах). Коэффициент нагрузки не может быть равен 100%, так как неизбежны простои энергоблоков для планового технического обслуживания и ремонта в случае аварийного выхода из строя.

КПД электростанции.

Термический КПД электростанции, работающей на угле, можно приближенно характеризовать массой угля в килограммах, которая сжигается для получения одного киловатт-часа электроэнергии. Этот показатель (удельный расход топлива) неуклонно снижался от 15,4 кг/кВтЧч в 1920-х до 3,95 кг/кВтЧч в начале 1960-х, но к 1990-м годам постепенно повысился до 4,6 кг/кВтЧч. Повышение в значительной мере объясняется введением пылезолоуловителей и газоочистителей, съедающих до 10% выходной мощности электростанции, а также переходом на экологически более чистый уголь (с низким содержанием серы), на который многие электростанции не были рассчитаны.

В процентном выражении термический КПД современной ТЭС не превышает 36%, в основном из-за потерь тепла, уносимого отходящими газами – продуктами горения.

У АЭС, работающих при более низких температурах и давлениях, несколько меньший полный КПД – около 32%.

Газотурбинные установки с котлом-утилизатором (парогенератором, использующим тепло выхлопных газов) и дополнительной паровой турбиной могут иметь КПД более 40%.

Термический КПД паротурбинной электростанции тем больше, чем выше рабочие температуры и давления пара. Если в начале 20 в. эти параметры составляли 1,37 МПа и 260° C, то в настоящее время обычны давления свыше 34 МПа и температуры свыше 590° C (АЭС работают при более низких температурах и давлениях, чем самые крупные ТЭС, поскольку нормативами ограничивается максимально допустимая температура активной зоны реактора).

На современных паротурбинных электростанциях пар, частично отработавший в турбине, отбирается в ее промежуточной точке для повторного нагревания (промежуточного перегрева) до исходной температуры, причем могут быть предусмотрены две или более ступеней промперегрева. Пар из других точек турбины отводится для предварительного нагрева питательной воды, подводимой к парогенератору. Такие меры намного повышают термический КПД.

Экономика электроэнергетики.

В таблице представлены ориентировочные данные о потреблении электроэнергии на душу населения в некоторых странах мира.

Таблица «Годовое потребление электроэнергии на душу населения»
ГОДОВОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ДУШУ НАСЕЛЕНИЯ
(кВт·ч, начало 1990-х годов)
Норвегия 22485 Бразилия 1246
Канада 14896 Мексика 1095
Швеция 13829 Турция 620
США 10280 Либерия 535
ФРГ 6300 Египет 528
Бельгия 5306 Китай 344
Россия 5072 Индия 202
Япония 5067 Заир 133
Франция 4971 Индонезия 96
Болгария 4910 Судан 50
Италия 3428 Бангладеш 39
Польша 3327 Чад 14

ПАРОТУРБИННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Основную долю электроэнергии, производимой во всем мире, вырабатывают паротурбинные электростанции, работающие на угле, мазуте или природном газе.

Парогенераторы.

Парогенератор паротурбинной электростанции, работающей на ископаемом топливе, представляет собой котельный агрегат с топкой, в которой сжигается топливо, испарительными поверхностями, в трубах которых вода превращается в пар, пароперегревателем, повышающим температуру пара перед подачей в турбину до значений, достигающих 600° C, промежуточными (вторичными) пароперегревателями для повторного перегрева пара, частично отработавшего в турбине, экономайзером, в котором входная питательная вода нагревается отходящим топочным газом, и воздухоподогревателем, в котором топочный газ отдает свое остаточное тепло воздуху, подводимому к топке.

Для подачи в топку воздуха, необходимого для горения, применяются вентиляторы, создающие в ней искусственную, или принудительную, тягу. В одних парогенераторах тяга создается вытяжными вентиляторами (дымососами), в других – приточными (напорными), а чаще всего и теми и другими, что обеспечивает т.н. уравновешенную тягу с нейтральным давлением в топке.

При сгорании топлива негорючие компоненты, содержание которых может достигать 12–15% полного объема битуминозного и 20–50% бурого угля, оседают на подовине топочной камеры в виде шлака или сухой золы. Остальное проходит через топку в виде пыли, от которой полагается очищать отходящие газы, прежде чем выпускать их в атмосферу. Пылезолоочистка осуществляется циклонами и электрофильтрами, в которых частицы пыли заряжаются и осаждаются на коллекторных проволоках или пластинах, имеющих заряд противоположного знака.

Нормативами для новых электростанций ограничивается выброс в атмосферу не только твердых частиц, но и диоксида серы. Поэтому непосредственно перед дымовой трубой в газоходах предусматриваются химические скрубберы, часто устанавливаемые после электрофильтров. В скрубберах (мокрых или сухих) с помощью различных химических процессов из отходящих газов удаляют серу.

Из-за высокой требуемой степени пылезолоочистки в настоящее время применяют еще и тканевые рукавные фильтры с встряхиванием и обратной продувкой, содержащие сотни больших тканевых рукавов – фильтровальных элементов.

Электрогенераторы.

Электромашинный генератор приводится во вращение т.н. первичным двигателем, например турбиной. Вращающийся вал первичного двигателя связан соединительной муфтой с валом электрогенератора, который обычно несет на себе магнитные полюса и обмотки возбуждения. Магнитное поле тока, создаваемого в обмотке возбуждения небольшим вспомогательным генератором или полупроводниковым устройством (возбудителем), пересекает проводники обмотки статора (неподвижной станины генератора), благодаря чему в этой обмотке наводится переменный ток, который снимается с выходных зажимов генератора. Большие трехфазные генераторы вырабатывают три отдельных, но согласованных между собой тока в трех отдельных системах проводников, напряжение на которых достигает 25 кВ. Проводники присоединены к трехфазному повышающему трансформатору, с выхода которого электроэнергия передается по трехфазным же высоковольтным ЛЭП в центры потребления.

Мощные современные турбогенераторы имеют замкнутую систему вентиляции с водородом в качестве охлаждающего газа. Водород не только отводит тепло, но и уменьшает аэродинамические потери. Рабочее давление водорода составляет от 0,1 до 0,2 МПа. Для более интенсивного охлаждения генератора водород может также подаваться под давлением в полые проводники статора. В некоторых моделях генераторов обмотки статора охлаждаются водой. См. также ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ.

В целях повышения эффективности охлаждения и уменьшения размеров генератора ведутся исследования возможности создания генератора, охлаждаемого жидким гелием. См. также СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ.

Паровые турбины.

Пар от пароперегревателей парогенератора, поступивший в турбину, проходит через систему профилированных входных сопел (сопловой аппарат). При этом давление и температура пара понижаются, а скорость сильно увеличивается. Высокоскоростные струи пара ударяются о венец из рабочих лопаток (с аэродинамическим профилем), закрепленных на роторе турбины, и энергия пара преобразуется в энергию вращения ротора.

Пар проходит через последовательность направляющих и рабочих лопаточных решеток, пока его давление не понизится примерно до 2/3 атмосферного, а температура – до уровня (32–38° C), минимально необходимого для предотвращения конденсации пара.

На выходе турбины пар обтекает пучки труб конденсатора, по которым прокачивается холодная вода, и, отдавая тепло воде, конденсируется, благодаря чему здесь поддерживается небольшой вакуум. Конденсат, скапливающийся в нижней части конденсатора, откачивается насосами и, пройдя через ряд нагревательных теплообменников, возвращается в парогенератор, чтобы снова начать цикл. Пар для этих нагревательных теплообменников отбирается из разных точек парового тракта турбины со все более высокой температурой соответственно повышению температуры возвратного потока конденсата.

Поскольку для конденсатора требуются большие количества воды, крупные ТЭС целесообразно строить рядом с большими водоемами. Если запасы воды ограничены, то строятся градирни. В градирне вода, использованная для конденсации пара в конденсаторе, закачивается на вершину башни, откуда стекает по многочисленным перегородкам, распределяясь тонким слоем по поверхности большой площади. Входящий в башню воздух поднимается за счет естественной тяги или принудительной тяги, создаваемой мощными вентиляторами. Движение воздуха ускоряет испарение воды, которая за счет испарения охлаждается. При этом 1–3% охлаждающей воды теряется, уходя в виде парового облака в атмосферу. Охлажденная вода подается снова в конденсатор, и цикл повторяется. Градирни применяют и в тех случаях, когда вода забирается из водоема, – чтобы не сбрасывать отработанную теплую воду в естественный водный бассейн.

Мощность самых крупных паровых турбин достигает 1600 МВт. Ступени высокого, промежуточного и низкого давления могут быть выполнены на одном роторе, и тогда турбина называется одновальной. Но крупные турбины часто выпускаются в двухвальном исполнении: ступени промежуточного и низкого давления монтируются на роторе, отдельном от ступени высокого давления. Максимальная температура пара перед турбиной зависит от типа сталей, применяемых для паропроводов и пароперегревателей, и, как правило, составляет 540–565° C, но может достигать и 650° C. См. также ТУРБИНА.

Регулирование и управление.

Прежде всего необходимо точно поддерживать стандартную частоту вырабатываемого переменного тока. Частота тока зависит от частоты вращения вала турбины и генератора, а поэтому необходимо в полном соответствии с изменениями внешней нагрузки регулировать поток (расход) пара на входе в турбину. Это осуществляется при помощи очень точных регуляторов с компьютерным управлением, воздействующих на входные регулирующие клапаны турбины. Микропроцессорные контроллеры координируют работу разных блоков и подсистем электростанции. Компьютеры, находящиеся в центральной диспетчерской, автоматически осуществляют пуск и останов паровых котлов и турбин, обрабатывая данные, поступающие более чем из 1000 разных точек электростанции. Автоматизированные системы управления (АСУ) следят за синхронностью работы всех электростанций энергосистемы и регулируют частоту и напряжение.

ДРУГИЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Гидроэлектростанции.

Около 23% электроэнергии во всем мире вырабатывают ГЭС. Они преобразуют кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию вращения турбины, а турбина приводит во вращение электромашинный генератор тока. Самый крупный в мире гидроэнергоблок установлен в Итайпу на р. Парана, там, где она разделяет Парагвай и Бразилию. Его мощность равна 750 МВт. Всего на ГЭС в Итайпу установлено 18 таких блоков.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) оборудуются агрегатами (гидравлическими и электрическими машинами), которые по своей конструкции способны работать как в турбинном, так и в насосном режиме. В часы малых нагрузок ГАЭС, потребляя электроэнергию, перекачивает воду из низового водоема в верховой, а в часы повышенных нагрузок в энергосистеме использует запасенную воду для выработки пиковой энергии. Время пуска и смены режимов составляет несколько минут. См. также ГИДРОЭНЕРГЕТИКА.

Газотурбинные установки.

ГТУ довольно широко применяются на малых электростанциях, принадлежащих муниципалитетам или промышленным предприятиям, а также в качестве «пиковых» (резервных) блоков – на крупных электростанциях. В камерах сгорания ГТУ сжигается мазут или природный газ, и высокотемпературный газ высокого давления воздействует на рабочие колеса турбины примерно так же, как и пар в паровой турбине. Вращающийся ротор газовой турбины приводит во вращение электрогенератор, а также воздушный компрессор, который подводит к камере сгорания воздух, необходимый для горения. Примерно 2/3 энергии поглощается компрессором; горячие выхлопные газы после турбины выводятся в дымовую трубу. По этой причине КПД газотурбинных установок не очень высок, но зато малы и капитальные затраты в сравнении с паровыми турбинами той же мощности. Если ГТУ используется на протяжении лишь нескольких часов в году в периоды пиковой нагрузки, то высокие эксплуатационные расходы компенсируются низкими капитальными, так что применение ГТУ для обеспечения до 10% полной выходной мощности электростанции оказывается экономически целесообразным.

В комбинированных парогазотурбинных энергетических установках (ПГУ) высокотемпературные выхлопные газы газовой турбины направляются не в дымовую трубу, а в котел-утилизатор, который вырабатывает пар для паровой турбины. КПД такой установки выше, чем у лучшей паровой турбины, взятой отдельно (около 36%).

Электростанции с ДВС.

На электростанциях, принадлежащих муниципалитетам и промышленным предприятиям, для привода электрогенераторов часто применяются дизельные и бензиновые двигатели внутреннего сгорания. См. также ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ.

У двигателей внутреннего сгорания низкий КПД, что связано со спецификой их термодинамического цикла, но этот недостаток компенсируется низкими капитальными расходами. Мощность самых больших дизелей составляет около 5 МВт. Их преимуществом являются малые размеры, позволяющие с удобством располагать их рядом с электропотребляющей системой в хозяйстве муниципалитета или на заводе. Они не требуют больших количеств воды, так как не приходится конденсировать выхлопные газы; достаточно охлаждать цилиндры и смазочное масло. На установках с большим числом дизелей или бензиновых двигателей их выхлопные газы собираются в коллектор и направляются на парогенератор, что существенно повышает общий КПД.

Атомные электростанции.

На АЭС электроэнергия вырабатывается так же, как и на обычных ТЭС, сжигающих ископаемое топливо, – посредством электромашинных генераторов, приводимых во вращение паровыми турбинами. Но пар здесь получается за счет деления изотопов урана или плутония в ходе управляемой цепной реакции, протекающей в ядерном реакторе. Теплоноситель, циркулирующий через охлаждающий тракт активной зоны реактора, отводит выделяющуюся теплоту реакции и непосредственно либо через теплообменники используется для получения пара, который подается на турбины.

Капитальные расходы на строительство АЭС крайне велики по сравнению с расходами на электростанции, сжигающие ископаемое топливо, той же мощности: в США в среднем около 3000 долл./кВт, тогда как для ТЭС на угле – 600 долл./кВт. Но АЭС потребляет очень малые количества ядерного топлива, а это может оказаться весьма существенным для стран, которым иначе пришлось бы импортировать обычное топливо. См. также ТЕПЛООБМЕННИК; ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ; АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА; СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ДВИЖИТЕЛИ.

Солнечные, ветровые, геотермальные электростанции.

Солнечная энергия преобразуется непосредственно в электроэнергию полупроводниковыми фотоэлектрическими генераторами тока, но капитальные затраты на эти преобразователи и их установку таковы, что стоимость установленной мощности оказывается в несколько раз выше, чем на ТЭС. Существует ряд крупных действующих гелиоэлектростанций; самая крупная из них, мощностью 1 МВт, находится в Лос-Анджелесе (шт. Калифорния). Коэффициент преобразования составляет 12–15%. Солнечную радиацию можно также использовать для выработки электроэнергии, концентрируя солнечные лучи при помощи большой системы зеркал, управляемой компьютером, на парогенераторе, установленном в ее центре на башне. Опытная установка такого рода мощностью 10 МВт была построена в шт. Нью-Мексико. Гелиоэлектростанции в США вырабатывают около 6,5 млн. кВтЧч в год.

Создатели ветровых электростанций мощностью 4 МВт, построенных в США, встретились с многочисленными трудностями из-за их сложности и больших размеров. В штате Калифорния был построен ряд «ветровых полей» с сотнями малых ветровых турбин, включенных в местную энергосистему. Ветровые электростанции окупаются только при условии, что скорость ветра больше 19 км/ч, а ветры дуют более или менее постоянно. К сожалению, они очень шумны и поэтому не могут располагаться вблизи населенных пунктов. См. также ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ.

Геотермальная электроэнергетика рассматривается в статье ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Электроэнергия, вырабатываемая генератором, отводится к повышающему трансформатору по массивным жестким медным или алюминиевым проводникам, называемым шинами. Шина каждой из трех фаз (см. выше) изолируется в отдельной металлической оболочке, которая иногда заполняется изолирующим элегазом (гексафторидом серы).

Трансформаторы повышают напряжение до значений, необходимых для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния. См. также ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ.

Генераторы, трансформаторы и шины соединены между собой через отключающие аппараты высокого напряжения – ручные и автоматические выключатели, позволяющие изолировать оборудование для ремонта или замены и защищающие его от токов короткого замыкания. Защита от токов короткого замыкания обеспечивается автоматическими выключателями. В масляных выключателях дуга, возникающая при размыкании контактов, гасится в масле. В воздушных выключателях дуга выдувается сжатым воздухом или применяется «магнитное дутье». В новейших выключателях для гашения дуги используются изолирующие свойства элегаза.

Для ограничения силы токов короткого замыкания, которые могут возникать при авариях на ЛЭП, применяются электрические реакторы. Реактор представляет собой катушку индуктивности с несколькими витками массивного проводника, включаемую последовательно между источником тока и нагрузкой. Он понижает силу тока до уровня, допустимого для автоматического выключателя.

С экономической точки зрения, наиболее целесообразным, на первый взгляд, представляется открытое расположение большей части высоковольтных шин и высоковольтного оборудования электростанции. Тем не менее все чаще применяется оборудование в металлических кожухах с элегазовой изоляцией. Такое оборудование необычайно компактно и занимает в 20 раз меньше места, нежели эквивалентное открытое. Это преимущество весьма существенно в тех случаях, когда велика стоимость земельного участка или когда требуется нарастить мощность существующего закрытого распредустройства. Кроме того, более надежная защита желательна там, где оборудование может быть повреждено из-за сильной загрязненности воздуха.

Для передачи электроэнергии на расстояние используются воздушные и кабельные линии электропередачи, которые вместе с электрическими подстанциями образуют электросети. Неизолированные провода воздушных ЛЭП подвешиваются с помощью изоляторов на опорах. Подземные кабельные ЛЭП широко применяются при сооружении электросетей на территории городов и промышленных предприятий. Номинальное напряжение воздушных ЛЭП – от 1 до 750 кВ, кабельных – от 0,4 до 500 кВ.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

На трансформаторных подстанциях напряжение последовательно понижается до уровня, необходимого для распределения по центрам электропотребления и в конце концов по отдельным потребителям. Высоковольтные ЛЭП через автоматические выключатели присоединяются к сборной шине распределительной подстанции. Здесь напряжение понижается до значений, установленных для магистральной сети, разводящей электроэнергию по улицам и дорогам. Напряжение магистральной сети может составлять от 4 до 46 кВ.

На трансформаторных подстанциях магистральной сети энергия ответвляется в распределительную сеть. Сетевое напряжение для бытовых и коммерческих потребителей составляет от 120 до 240 В. Крупные промышленные потребители могут получать электроэнергию с напряжением до 600 В, а также с более высоким напряжением – по отдельной линии от подстанции. Распределительная (воздушная или кабельная) сеть может быть организована по звездной, кольцевой или комбинированной схеме в зависимости от плотности нагрузки и других факторов. Сети ЛЭП соседних электроэнергетических компаний общего пользования объединяются в единую сеть.

Преобразователь кинетической энергии в электрическую — Энергетика и промышленность России — № 3 (43) март 2004 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 3 (43) март 2004 года

Известный российский ученый А.О. Шахинов сказал о нем: «Это изобретение очень актуально для нашего XXI века. Так в свое время, когда была изобретена гидроэлектростанция, случился переворот, можно было получать энергию, не затрачивая на это ресурсов и так уже истощившегося запаса полезных ископаемых земного шара».

Устройство производит электроэнергию буквально из воздуха. Такой преобразователь энергии особенно подходит для больших современных городов.

Это не гидроэлектростанция, для которой обязательно требуется река.

Это не приливно/отливная станция, для которой обязательно требуется море или озеро. И это не ветряные электростанции, которые работают только в том случае, если есть ветер. Наш преобразователь энергии действует в любом современном городе и не зависит от воды, ветра, прилива или отлива.

Суть изобретения: специальные встраиваемые панели в дороги города.

При совершении наезда любым видом транспорта на такую панель вырабатывается энергия. Причем вырабатывается очень большое количество энергии. Обратите внимание на то, что если поставить такую панель на оживленном шоссе, то энергия будет поступать бесконечно.

По подсчетам наших специалистов, два таких устройства смогут питать круглые сутки большой 9-этажный 108-квартирный дом! Заметьте, что никаких затрат, кроме первоначальной покупки и установки преобразователя, не требуется. Такой дом не будет зависеть ни от каких электростанций, кроме своей собственной — локальной.

При постройке новых домов можно добавлять в проект наш преобразователь. И спрос на такое жилье будет поистине большим. Ведь кому хочется покупать квартиру, за электроэнергию в которой постоянно надо платить, — если можно купить жилье, в котором можно жить и не переживать за повышение цен на электроэнергию. Энергия в таких домах будет совершенно бесплатна.

Но не только жилые дома могут черпать энергию из преобразователя. Ведь везде существуют предприятия, которые нуждаются в постоянном источнике электропитания.

Вот один из вариантов. Если в аэропорту поставить пару преобразователей, то аэропорт не будет нуждаться в подводке проводов от других электростанций, которые расположены, как всегда, совсем не рядом. Помимо того, что не будет лишних затрат на километры проводов, не будет и надобности оплачивать бесконечное количество счетов от электростанций, которые отнимают значительную часть прибыли. Такой аэропорт сможет забыть про квитанции об оплате электроэнергии. В них отпадет надобность.

Возьмем город в целом. Если вдоль главной трассы поставить 100 таких устройств, то такая дорога будет питать весь город. Значительно улучшатся экологические показатели. А громоздкие сооружения в виде страшных дымящих труб исчезнут.

То есть это — экологически чистый, безопасный и бесплатный способ выработки энергии.

Преобразователь представляет собой редуктор с накопителем энергии — маховиком, который раскручивается за счет поступательного движения толкателя и поворота зубчатого сектора привода. Толкатель вертикально утапливается шарнирным соединением двух металлических площадок на всю ширину проезжей части, имеющих оптимальную длину по 20 метров в обе стороны от шарнира, причем верхняя точка шарнира от плоскости дорожного покрытия находится на высоте 0,5 метра.

Транспортное средство, двигаясь по площадкам, утапливает толкатель через шарнир, раскручивая маховик — накопитель энергии.

После прохождения транспортного средства по площадкам последние возвращаются в исходное положение простейшим механизмом возврата.

Таким образом преобразователь использует вторичный источник энергии, первичный (нефть, газ, уголь) уже затрачен на движение транспортного средства, при этом электрические транспортные средства можно перевести на непосредственное питание от преобразователей, установленных на маршрутах движения.

Проект готов к реализации, причем организация проекта осуществляется на базе любого машиностроительного предприятия и не изменяет принципиально и по существу действующую на нем организацию производства.

Преобразователь содержит силовой блок, включающий кинематически связанные между собой грузовой и уравнивающий механизмы и вал потребителя энергии. Грузовой механизм выполнен в виде двух подвижных шарнирно-соединенных между собой платформ. Платформы установлены своими опорными сторонами с возможностью возвратно-поступательного движения опорных сторон по направлению продольной оси дороги. Платформы являются частью проезжей части дороги. Ось шарнирного соединения платформ ориентирована параллельно опорным сторонам платформ и перпендикулярно продольной оси дороги.

Уравновешивающий механизм выполнен в виде механизма возврата, который содержит по меньшей мере два кронштейна, размещенных по обе стороны дороги, по меньшей мере два блока, размещенных на кронштейнах, по меньшей мере два груза и по меньшей мере два троса, каждый из которых одним своим концом через блок соединен с одним из грузов, а вторым — с грузовым механизмом непосредственно у шарнирного соединения. Кинематическая связь грузового механизма с валом потребителя энергии осуществляется посредством силового привода.

Силовой привод содержит толкатель, шатун, зубчатый сектор, храповой механизм с ведущей и ведомой шестернями, ведущую шестерню вала потребителя энергии и ведомую шестерню вала потребителя энергии, жестко соединенную с этим валом.

В 1998 году его для нас оценила оценочная компания (опытный образец) — 48 тыс. дол. Но это без вмонтирования устройства в дорогу.

С вмонтированием оного в дорогу получится примерно вдвое больше, т.е. около 100 тыс. дол.

Период окупаемости проекта — 1 год.

Сбыт электрической энергии

Продажа электрической энергии и мощности — один из ключевых видов деятельности ОАО
«ТГК-11». Компания является субъектом оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ), все её станции расположены во второй ценовой зоне — ЗСП «Сибирь» и ЗСП «Омск».

В структуре поставщиков второй ценовой зоны до 90% электроэнергии производится генерирующим оборудованием станций, не подающих ценовых заявок (технологические пропуски воды на ГЭС, выработка ТЭЦ в теплофикационном режиме, электростанции, обеспечивающие системную надёжность). Данные генерирующие мощности загружаются в первую очередь. Они не участвуют в конкурентном отборе заявок и формировании равновесной цены электроэнергии в РСВ («Рынок на сутки вперёд»).

Основная борьба на конкурентном рынке во второй ценовой зоне ведётся между тепловыми электростанциями (ТЭЦ и ГРЭС) и гидроэлектростанциями (ГЭС). На экономическую эффективность работы ТЭЦ существенное влияние оказывает объём комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. По этой причине конкурентоспособность ТЭЦ ОАО «ТГК-11» (как и других сибирских ТЭЦ) на ОРЭМ значительно меняется в течение года: в зимний период при большом объёме отопительной нагрузки себестоимость электроэнергии снижается и повышается конкурентоспособность станций; после завершения отопительного периода ТЭЦ компании работают в вынужденном режиме технологического минимума с высокой себестоимостью производства электроэнергии (её основной объём производится по конденсационному циклу). В данный период конкурентоспособность станций заметно снижается.

Несмотря на то, что Омский и Томский регионы граничат друг с другом, расположенные на их территориях генерирующие объекты находятся в разных экономических условиях. Омские ТЭЦ обладают существенно большей эффективностью продаж электроэнергии по свободным ценам.
Это объясняется наличием сетевых ограничений (пропускной способности межсистемных линий электропередач) на поставку электроэнергии в Омск из других регионов второй ценовой зоны.

В 2012 году доля электростанций ТГК-11 в генерации Омской области составила
98%, при этом доля компании в покрытии потребления территории Омской области
по итогам года составила 66%.

Отсутствие сетевых ограничений в узлах Томской генерации и высокая конкуренция со стороны более дешевых поставщиков (ГЭС Восточной Сибири, крупные угольные ТЭЦ Новосибирска, Красноярска и Кузбасса) приводит к формированию в регионе более низкой цены продажи электроэнергии в свободных секторах рынка. Данное обстоятельство негативно влияет на эффективность продаж энергии, производимой ТЭЦ-1, ГРЭС-2 и ТЭЦ-3 г. Томска. Высокая себестоимость производства электрической энергии этих станций, использующих в качестве топлива природный газ, ограничивает их конкурентоспособность на ОРЭМ.

В объёме генерации Томской области доля ТГК-11 составляет 48%.
Доля выработки компании в объёме потребления Томской области по итогам 2012 года составила 29%.

Для ТГК-11 главным фактором конкурентоспособности является наличие в составе её генерирующих мощностей ТЭЦ-4 и ТЭЦ-5 в г. Омске, работающих на угле. Учитывая, что в ближайшей перспективе темпы роста стоимости угля будет ниже темпа роста стоимости природного газа, низкая себестоимость производства электроэнергии угольной генерации будет повышать конкурентоспособность угольных станций. Вместе с тем, в составе ОАО «ТГК-11» находятся три ТЭЦ (Омская ТЭЦ-3, Томские ТЭЦ-3 и ГРЭС-2), работающие на газе. При прогнозируемом повышении роста стоимости газа, эффективность производства электроэнергии на данных ТЭЦ будет снижаться.

Стратегия продаж электрической энергии ОАО «ТГК-11» заключается в обеспечении заданного бизнес-планом компании экономического эффекта от реализации электроэнергии на РСВ и «балансирующем рынке» (БР), а также в достижении положительного финансового результата от продажи электроэнергии и мощности по свободным договорам.

Стратегия основана на выполнении следующих условий:
  • Производство дополнительных объёмов электроэнергии при рыночных ценах выше топливных составляющих затрат ТГК-11, с целью увеличения доходов компании от продажи электрической энергии;
  • Разгрузка станций ТГК-11 при формировании рыночных цен на электроэнергию ниже топливных составляющих затрат на ее производство (с целью снижение убытков от продажи), при условии покрытия тепловой нагрузки;
  • Загрузка/разгрузка станций ОАО «ТГК-11» при необходимости покрытия «колебаний» тепловой нагрузки.

В связи с тем, что равновесная рыночная цена электроэнергии в узлах Омских ТЭЦ-3 и ТЭЦ-4, Томских ГРЭС-2 и ТЭЦ-3 ниже утвержденных тарифов и себестоимости ее производства, эти
станции производят электрическую энергию исходя из технологического минимума, необходимого для обеспечения выполнения графика тепловых нагрузок.

Омская ТЭЦ-5 производит электрическую энергию по фактическому технологическому максимуму, покрывая неравномерность потребления электроэнергии потребителями Омского региона. Себестоимость производства электроэнергии Омской ТЭЦ-5 является самой низкой в Компании, и электростанция имеет возможность дополнительной загрузки генерирующего оборудования по конденсационному циклу для эффективной продажи электрической энергии в данном режиме.

В 2012 году объем продаж ОАО «ТГК-11» электрической энергии составил 10 182,5 млн. кВт/ч
(+14,4% к уровню 2011 года).

Поставка электрической энергии

Как работает электроэнергия?

Электрическая энергия — важное понятие в науке, но его часто неправильно понимают. Что такое электрическая энергия и какие правила применяются при ее использовании в расчетах?

Что такое электрическая энергия?

Электрическая энергия — это форма энергии, возникающая в результате протекания электрического заряда. Энергия — это способность выполнять работу или применять силу для перемещения объекта. В случае электрической энергии сила — это электрическое притяжение или отталкивание заряженных частиц.Электрическая энергия может быть либо потенциальной энергией, либо кинетической энергией, но обычно она встречается как потенциальная энергия, которая является энергией, запасенной из-за относительного положения заряженных частиц или электрических полей. Движение заряженных частиц по проводу или другой среде называется током или электричеством. Также существует статическое электричество, которое возникает в результате дисбаланса или разделения положительных и отрицательных зарядов на объекте. Статическое электричество — это форма потенциальной электрической энергии.Если накапливается достаточный заряд, электрическая энергия может разряжаться с образованием искры (или даже молнии), имеющей электрическую кинетическую энергию.

По соглашению, направление электрического поля всегда указывается в том направлении, в котором двигалась бы положительная частица, если бы она была помещена в это поле. Это важно помнить при работе с электрической энергией, потому что наиболее распространенным носителем тока является электрон, который движется в противоположном направлении по сравнению с протоном.

Как работает электроэнергия

Британский ученый Майкл Фарадей открыл способ производства электроэнергии еще в 1820-х годах. Он перемещал петлю или диск из проводящего металла между полюсами магнита. Основной принцип заключается в том, что электроны в медной проволоке могут свободно перемещаться. Каждый электрон несет отрицательный электрический заряд. Его движение регулируется силами притяжения между электроном и положительными зарядами (такими как протоны и положительно заряженные ионы) и силами отталкивания между электроном и одноименными зарядами (такими как другие электроны и отрицательно заряженные ионы).Другими словами, электрическое поле, окружающее заряженную частицу (в данном случае электрон), оказывает силу на другие заряженные частицы, заставляя их двигаться и, таким образом, выполнять работу. Необходимо приложить силу, чтобы отодвинуть две привлеченные заряженные частицы друг от друга.

Любые заряженные частицы могут участвовать в производстве электрической энергии, включая электроны, протоны, атомные ядра, катионы (положительно заряженные ионы), анионы (отрицательно заряженные ионы), позитроны (антивещество, эквивалентное электронам) и так далее.

Примеры

Электрическая энергия, используемая для выработки электроэнергии, например ток через стену, используемый для питания лампочки или компьютера, представляет собой энергию, которая преобразуется из электрической потенциальной энергии. Эта потенциальная энергия преобразуется в другой вид энергии (тепло, свет, механическую энергию и т. Д.). В электроснабжении движение электронов в проводе создает ток и электрический потенциал.

Аккумулятор — еще один источник электрической энергии, за исключением того, что электрические заряды могут быть ионами в растворе, а не электронами в металле.

Биологические системы также используют электрическую энергию. Например, ионы водорода, электроны или ионы металлов могут быть более сконцентрированы на одной стороне мембраны, чем на другой, создавая электрический потенциал, который можно использовать для передачи нервных импульсов, движения мышц и транспортировки материалов.

Конкретные примеры электрической энергии включают:

Единиц электроэнергии

Единицей измерения разности потенциалов или напряжения в системе СИ является вольт (В). Это разность потенциалов между двумя точками на проводе, по которому проходит ток 1 ампер с мощностью 1 ватт.Однако в электричестве обнаружено несколько единиц, включая:

Установка Символ Кол-во
Вольт В Разность потенциалов, напряжение (В), электродвижущая сила (E)
Ампер (А) A Электрический ток (I)
Ом Ом Сопротивление (R)
Ватт Вт Электроэнергия (P)
Фарад F Емкость (C)
Генри H Индуктивность (л)
Кулон С Электрический заряд (Q)
Джоуль Дж Энергия (E)
Киловатт-час кВтч Энергия (E)
Герц Гц Частота f)

Связь между электричеством и магнетизмом

Всегда помните, что движущаяся заряженная частица, будь то протон, электрон или ион, генерирует магнитное поле. Точно так же изменение магнитного поля индуцирует электрический ток в проводнике (например, проводе). Таким образом, ученые, изучающие электричество, обычно называют его электромагнетизмом, потому что электричество и магнетизм связаны друг с другом.

Ключевые моменты

  • Электричество определяется как тип энергии, производимый движущимся электрическим зарядом.
  • Электричество всегда связано с магнетизмом.
  • Направление тока — это направление движения положительного заряда, если его поместить в электрическое поле.Это противоположно потоку электронов, наиболее распространенному носителю тока.

Смотри: Обзор электроники

Электроэнергия — Энергетическое образование

Рис. 1: На этом изображении представлены различные примеры электрической энергии: электричество для освещения хорошо освещенных зданий и удар молнии. [1]

Электроэнергия — наиболее удобный вид энергии для большинства людей. Электрическую энергию легко использовать и перемещать из одного места в другое, но практически невозможно хранить в больших количествах.Его можно использовать для запуска компьютеров и большинства бытовых приборов, отопления дома и даже транспортировки. Электроэнергия используется промышленностью, домашними хозяйствами и предприятиями — на нее приходится 18% конечного потребления энергии во всем мире. [2]

Сама энергия удерживается в движении и конфигурации электрического заряда. Поток электрического заряда (обычно электронов) — это электрический ток. Заряд может накапливаться на конденсаторе и накапливать электрическую энергию. Эта энергия физически переносится в электрических полях и магнитных полях, связанных с расположением и движением зарядов, но ее можно легко превратить в большинство энергетических услуг.

Электрическая проводимость — это физическое явление, которое позволяет легко переносить электричество. Провода, материалы, сделанные из проводников (обычно металлов), способны переносить эту энергию на сотни километров. Эта система транспортировки электроэнергии называется электрической сетью.

Электроэнергия — это не первичный источник энергии, а скорее энергетическая валюта (подробнее читайте в статье электричество как энергетическая валюта). Первичная энергия (например, ветер или природный газ) поступает в электрический генератор, чтобы производить электричество для удобства использования и транспортировки.Энергия, которая транспортируется и используется значительной частью современного высокоэнергетического общества, должна, по сути, поступать из какого-то первичного топлива или первичного потока.

Электроэнергия очень удобна, и в результате все больше и больше энергии, используемой в обществе высоких энергий, находится в форме электричества, см. Рисунок 1. Уровень использования электроэнергии растет быстрее, чем уровень использования электроэнергии. см. рисунок 2.

Рисунок 1. На приведенном выше графике показано, как использование электроэнергии растет в процентах от общего конечного потребления энергии в мире. [2] Это показывает, что гибкость электричества создает сильный стимул для производства как можно большей доли энергии в этой форме.

Рисунок 2. На приведенном выше графике показано, как потребление электроэнергии в мире растет быстрее, чем общее конечное потребление энергии. [2] Это показывает, что гибкость электричества создает сильный стимул для производства как можно большей доли энергии в этой форме.

Визуализация данных

Изучите данные в приведенном ниже моделировании, чтобы узнать, как электрическая энергия варьируется в зависимости от страны и секторов в этой стране.Щелкните сектор в правой части визуализации, чтобы более подробно изучить пути его конечного использования, и щелкните «просмотреть все категории», чтобы вернуться к исходному экрану.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

Electric Energy — обзор

1 Введение

Накопление электрической энергии (EES) относится к процессу преобразования электрической энергии из электросети в форму, которую можно хранить для преобразования обратно в электрическую энергию, когда это необходимо [1–3] . Такой процесс позволяет производить электроэнергию в периоды низкого спроса, низкой стоимости генерации или из непостоянных источников энергии и использоваться во времена высокого спроса, высокой стоимости генерации или когда другое производство недоступно [1–5] . EES имеет множество приложений, включая портативные устройства (мобильные телефоны, ноутбуки, игрушки, персональные стереосистемы и т. Д.), Транспортные средства (электромобили, яхты, автоциклы, поезда и т. Д.) И стационарные источники энергии [1–9]. В этой главе основное внимание уделяется системам EES для стационарных приложений, таких как производство электроэнергии, распределительные и переходные сети, распределенные энергоресурсы, возобновляемые источники энергии, а также промышленные и коммерческие потребители.

EES в настоящее время переживает период возрождения по ряду причин, включая изменения в мировой нормативно-правовой базе коммунальных предприятий; постоянно растущая зависимость от электричества в промышленности, торговле и дома; вопросы качества электроэнергии / качества поставки; рост возобновляемых источников энергии как основного нового источника электроснабжения; и все это в сочетании со все более строгими экологическими требованиями [3,4,6]. Эти факторы в сочетании с быстро ускоряющимися темпами технологического развития многих возникающих систем EES с ожидаемым снижением стоимости единицы продукции делают их практическое применение очень привлекательным в будущих временных масштабах, составляющих всего несколько лет.Правительства США [1,2,9,13–15], Европейского Союза [3,6,10], Японии [10,16] и Австралии [4] объявили национальные программы по EES с конец 1990-х. Ожидаемый уровень накопления увеличит энергию на (10–15)% в Соединенных Штатах и ​​в европейских странах, и даже выше в Японии в ближайшем будущем [4,10] (по состоянию на 2015 год).

Несмотря на то, что Китай начал свою деятельность позже, чем другие развитые страны, упомянутые выше, в исследованиях и применении EES достигнут значительный прогресс.В этой главе рассматривается текущее состояние EES в Китае как по аспектам технологий, так и по развитию. Как показано в этой книге, в настоящее время используется или разрабатывается более 10 типов технологий EES. К ним относятся гидроаккумуляторы с гидроаккумулятором (PHES) [11,12,17], накопители энергии на сжатом воздухе (CAES) [18–22], маховики [13,16,33,34], свинцово-кислотные батареи [23–27], литий-ионные батареи, натрий-серные батареи, проточные батареи [3,4,6,13], топливные элементы [24,28], солнечное топливо [4,29], сверхпроводящие магнитные накопители энергии (SMES) [30–32] , криогенный накопитель энергии [33–43], а также накопитель на конденсаторе и суперконденсаторе [4,16].В настоящее время в Китае используются первые семь типов технологий в виде крупномасштабных установок мегаваттного масштаба или демонстрационных установок. В этой главе основное внимание будет уделено этим семи типам технологий EES.

Глава будет включать обсуждение императивности и применения технологий EES; технические характеристики, исследования, внедрение и состояние разработки систем EES; и перспективы EES-технологий в Китае.

Электроэнергия — это вид энергии?

Многие справочники утверждают, что электричество — это вид энергии, а электрический ток — это поток энергии, однако это не совсем так.

Да, электрическая энергия существует, но эту энергию нельзя назвать «электричеством», так как кулоны электричества сильно отличаются от джоулей электромагнитной энергии. Энергия и заряд — две разные вещи, поэтому они не могут быть одновременно электричеством.

Противоречие заключается в определении слова «электричество». Ученые определили электричество как вещество, протекающее по проводу. Электроны, протекающие по проводу, называются количеством электричества, а поток электричества упоминается как «электрический ток».”

Большинство людей относятся к электричеству совершенно по-другому, они используют слово «электричество» для описания электрической энергии. Электрические компании, учебники, написанные для учащихся K-6 классов, словари и энциклопедии — все это определение используется для описания электричества.

Физики постоянно пытались разъяснить, что заряды электричества не являются энергией, и что поток зарядов не является потоком энергии. Что касается определения «электричества», используемого всеми не-учеными, электрический ток — это не поток электричества.

Большинство ученых на протяжении истории, включая Бена Франклина, Майкла Фарадея, Джеймса К. Максвелла и Роберта Милликена, все принимали одно и то же определение электричества. Электричество — это положительное и отрицательное вещество, которое содержится во всех электронах и протонах. Это вещество, которое течет по внутренним проводам. Те же ученые называют поток электричества «зарядом электричества». Они также заявляют, что электроны и протоны являются «частицами электричества.

Прочие факты об электричестве

  • Что касается цепи постоянного тока, электричество течет по проводам намного медленнее, всего несколько дюймов в минуту, тогда как электрическая энергия течет со скоростью, близкой к скорости света.
  • Даже если вы знаете точное количество электричества, протекающего в секунду по проводу (амперы), вы все равно не сможете рассчитать количество энергии, доставляемой лампочке в секунду.
  • В электрической цепи поток электричества измеряется в кулонах в секунду. Поток энергии измеряется в Джоулях в секунду.
  • Электрическая энергия — это электромагнетизм, состоящий из электромагнитного поля. Напротив, частицы электричества, протекающие в проводе, мало похожи на электромагнитное поле.
  • Если вы измените полярность напряжения в электрической цепи, содержащей катушки, в то время как направление протекающего электричества останется прежним, тогда направление протекающей энергии не будет соответствовать направлению протекающего электричества.

Статьи по теме:

Разница между энергией и мощностью

Понимание основ ветроэнергетики

Разница между энергией и мощностью

Что такое электрический проводник

Сетевой накопитель энергии: как он будет работать?

Информация об электроэнергетике

«Различные виды энергии и их источники с примерами»

Вообще говоря, электричество — это не что иное, как форма энергии. Поток электронов называется электричеством.

Только представьте себе мир без электроэнергии. Можно ли комфортно жить без электроэнергии? Определенно невозможно! Потому что в каждой сфере жизни нам нужна электроэнергия. Да, во всех отраслях нам нужна электроэнергия

Электрическая энергия может быть определена следующими способами

  • Электроэнергия — это не что иное, как энергия, поставляемая электричеством.
  • Электроэнергия может генерироваться, передаваться, а также может храниться.
  • Энергия, запасенная в электрическом поле, также называется электрической энергией.

Энергия, переносимая движущимися электронами в электронном проводнике, называется электрической энергией. Мы не можем видеть электрическую энергию, но это одна из полезных форм энергии. Электрическая энергия тоже существует в природе; лучший пример его существования в природе — МОЛНИЯ.

Информация об электроэнергетике

Электрическая энергия легко поясняется на примере. Рассмотрим молнию как пример электрической энергии.Когда две разные заряженные электрические частицы сближаются, они испытывают силу. В атмосфере есть частицы воды, частицы льда и т. Д.

Частицы воды являются положительными электрическими зарядами, а частицы льда — отрицательными электрическими зарядами. И когда эти электрические заряды накапливаются, электрические заряды становятся огромными и прыгают на землю, что мы называем молнией.

Информация об электроэнергетике

Мы можем не только использовать электрическую энергию как таковую, но ее также можно передавать и преобразовывать в различные другие формы энергии.Электроэнергия может быть произведена путем преобразования других источников энергии, таких как солнце, уголь, ветер, вода и т. Д. Различные другие виды энергии, которые используются для производства электроэнергии, перечислены ниже,

  • Солнечная энергия
  • Тепловая энергия
  • Энергия вращения
  • Кинетическая энергия
  • Атомная энергия
  • Химическая энергия

Информация Электроэнергетика

  • В случае солнечной энергии тепловая энергия солнца улавливается и преобразуется в электрическую.
  • Тепло — это не что иное, как тепловая энергия. Его можно получить, сжигая ископаемое топливо. Таким образом, электрическая энергия может быть получена путем преобразования тепла, производимого при сжигании ископаемого топлива.
  • Далее мы переходим к вращению. Лучший пример вращательной энергии — ветряные мельницы. Энергия вращения используется для производства электроэнергии.
  • Это самый мощный источник энергии, то есть ядерная энергия. Энергия, запасенная в атомах или молекулах при высвобождении, используется для производства электроэнергии.
  • Для высвобождения химической энергии из топлива на основе углерода обычно требуется сжигание — например, сжигание угля, нефти, природного газа или биомассы, такой как древесина.

Информация Электроэнергетика

Электроэнергия считается превосходит все другие виды энергии из-за ее,

  • Удобная форма
  • Простое управление
  • Больше гибкости
  • Дешёвость
  • Чистота
  • Высокая эффективность передачи

Таким образом, электроэнергия играет важную роль во всех секторах

, как сельское хозяйство, промышленность и рост нации тоже зависят от электроэнергии.

Правдивые факты об электроэнергии

  • Энергия не может быть создана или уничтожена, но ее можно преобразовать из одной формы в другую.
  • Электричество движется со скоростью света — более 186 000 миль в секунду!
  • Искра статического электричества может измерять до трех тысяч (3000) вольт.
  • Разряд молнии может измерять до трех миллионов (3 000 000) вольт и длится менее одной секунды!
  • Электричество всегда пытается найти самый легкий путь к земле.
  • Электричество можно получить из ветра, воды, солнца и даже фекалий животных.
  • Газовая установка мощностью 600 мегаватт может обеспечить электроэнергией 220 000 домов.
  • Первая электростанция, принадлежащая Томасу Эдисону, открылась в Нью-Йорке в 1882 году.
  • Томас Эдисон изобрел более 2 000 новых продуктов, включая почти все необходимое для использования электричества в наших домах: выключатели, предохранители, розетки и счетчики.
  • Бенджамин Франклин не открыл электричество, но он доказал, что молния является одной из форм электрической энергии

Интересные факты об электроэнергии

  • Считается, что электрическая энергия превосходит все другие виды энергии.
  • Электроэнергия может генерироваться, передаваться, а также может храниться.
  • Электрический ток измеряется в амперах (амперах).
  • Электрические угри могут вызывать сильные поражения электрическим током напряжением около 500 вольт как при самообороне, так и при охоте.
  • Молния — это разряд электрической энергии в атмосфере. Молния может перемещаться со скоростью около 210 000 км / ч (130 000 миль / ч) при температуре около 30 000 ° C (54 000 ° F).

Прочие виды электроэнергии

Использование электроэнергии

Электроэнергия используется во всем мире для питания устройств, бытовых приборов и транспортных средств, используемых в повседневной жизни. Чтобы заставить вещи работать, электрическая энергия должна излучаться из источников энергии, таких как электростанции, чтобы объект мог потреблять энергию, необходимую для его функционирования. В результате электрическая энергия позволяет людям смотреть телевизор у себя дома или покупать газировку в торговом автомате, потому что электрическая энергия доступна.

Car Power

••• Никлас Йоханссон / iStock / Getty Images

Электроэнергия используется для энергоэффективных транспортных средств. Хотя электромобили существуют с начала 1920-х годов, новые электромобили подключаются к розеткам, которые могут заряжать аккумулятор в автомобиле, чтобы он работал.Эти автомобили часто имеют аэродинамический дизайн, который предотвращает сопротивление транспортного средства сопротивлению воздуха, позволяя ему расходовать меньше энергии на дороге. После того, как электрическая энергия в автомобиле уменьшится, его необходимо подключить к специальной розетке для подзарядки. Когда автомобиль закончил подзарядку, его можно снова ехать.

Home Power

••• Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Электроэнергия используется для электроснабжения домов по всему миру.Люди могут подключать приборы к розеткам, чтобы они работали, и подключать электропроводку внутри дома, чтобы обеспечить энергией внутреннее и внешнее освещение. Электроэнергия также используется для охлаждения или обогрева дома в течение всего года. Кондиционер, который используется для охлаждения дома в жаркую погоду, подключается к основному источнику питания в доме или здании, позволяя ему работать. Печи также используют электрическую энергию для питания вентилятора, который используется для отвода тепла, выделяемого устройством во время работы.

City Power

••• Stockbyte / Stockbyte / Getty Images

Электроэнергия помогает снабжать энергией город, снабжая энергией уличные знаки и светофоры, позволяя им функционировать должным образом. Уличные фонари, знаки и стоп-сигналы используют электрическую энергию, излучаемую линиями электропередач, которые проходят по всему городу. Эти линии электропередачи получают энергию от таких мест, как электростанции, ветряные турбины, гидроэлектростанции или солнечные энергосистемы. Провода, проложенные ниже или выше земли, подключают фонари к источнику энергии, позволяя им работать.В стоп-сигналах также используются датчики, таймеры и металлодетекторы в сочетании с электрической энергией, чтобы водители могли остановиться и уехать.

Объяснение электричества — Управление энергетической информации США (EIA)

Электроэнергия — вторичный источник энергии

Электричество — это поток электроэнергии или заряда. Электричество — это одновременно основная часть природы и одна из наиболее широко используемых форм энергии.

Электроэнергия, которую мы используем, является вторичным источником энергии, поскольку она производится путем преобразования первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия и энергия ветра, в электрическую энергию. Электричество также называется энергоносителем , что означает, что оно может быть преобразовано в другие формы энергии, такие как механическая энергия или тепло. Первичные источники энергии — это возобновляемые или невозобновляемые источники энергии, но электричество, которое мы используем, не является ни возобновляемым, ни невозобновляемым.

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Нажмите для увеличения

Использование электроэнергии резко изменило повседневную жизнь

Несмотря на большое значение в повседневной жизни, мало кто задумывается о том, какой была бы жизнь без электричества.Как воздух и вода, люди склонны принимать электричество как должное. Однако люди ежедневно используют электричество для множества работ — от освещения, отопления и охлаждения домов до питания телевизоров и компьютеров.

До того, как электричество стало широко доступным, около 100 лет назад, свет обеспечивали свечи, лампы с китовым маслом и керосиновые лампы; холодильники хранят продукты в холодном состоянии; а дровяные или угольные печи обеспечивали тепло.

Ученые и изобретатели работали над расшифровкой принципов электричества с 1600-х годов.Бенджамин Франклин, Томас Эдисон и Никола Тесла внесли заметный вклад в наше понимание и использование электричества.

Бенджамин Франклин продемонстрировал, что молния — это электричество. Томас Эдисон изобрел первую лампу накаливания с длительным сроком службы.

До 1879 года электричество постоянного тока (DC) использовалось в дуговых лампах для наружного освещения. В конце 1800-х годов Никола Тесла был пионером в области производства, передачи и использования электроэнергии переменного тока, что снизило стоимость передачи электроэнергии на большие расстояния.Изобретения Теслы принесли электричество в дома для внутреннего освещения и на фабрики для питания промышленных машин.

Последнее обновление: 20 марта 2020 г.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *