Ano ang Electrical Grid

Pangangailangan

Ang isang electrical grid, na kilala rin bilang power grid, ay inilalarawan bilang isang komprehensibong network na naglalaman ng mga yunit ng paggawa, transmisyon, at distribusyon ng kapangyarihan. Ang pangunahing tungkulin nito ay ang pagpapadali sa paglipat ng elektrikal na kapangyarihan mula sa mga pinagmulan ng paggawa ng kapangyarihan patungo sa mga end-users. Malaking bahagi ng kuryente ay ipinapadala mula sa mga istasyon ng paggawa ng kapangyarihan patungo sa mga load center sa mga boltehiyang 220kV o mas mataas pa. Ang network na binubuo ng mga high-voltage transmission lines na ito ay tinatawag na super grid. Ang super grid, naman, ay nagbibigay ng kapangyarihan sa sub-transmission network, na karaniwang gumagana sa 132kV o mas mababang boltehiya.

Mga Uri ng Electrical Grids

Ang mga power station sa loob ng isang electrical grid ay kadalasang matatagpuan malapit sa mga pinagmulan ng fuel upang mapababa ang mga gastos sa transportasyon ng sistema. Gayunpaman, ito ay kadalasang nangangahulugan na sila ay nasa malayo mula sa mga makapal na populasyon. Ang mataas na boltehiyang kuryente na ginawa sa mga istasyon na ito ay ibinaba gamit ang step-down transformers sa mga substation bago ibinigay sa mga consumer. Ang mga electrical grids ay maaring pangunahing ikategorya sa dalawang uri:

Rehiyonal na Grid

Ang isang rehiyonal na grid ay itinatag sa pamamagitan ng pag-uugnay ng iba't ibang mga sistema ng transmisyon sa loob ng isang tiyak na heograpikal na lugar gamit ang mga transmission lines. Ang uri ng grid na ito ay naglilingkod para optimisin ang pagdistribute at pagpapamahala ng kapangyarihan sa lokal o rehiyonal na antas, siguraduhin na ang mga pangangailangan ng kuryente ng lugar ay natutugunan nang epektibo.

Pambansang Grid

Ang pambansang grid ay nabuo sa pamamagitan ng pag-uugnay ng maraming rehiyonal na grids. Ito ay nagbibigay ng iisang uniporme at malawak na network ng pagdistribute ng kapangyarihan sa buong bansa, nagpapahintulot ng walang sagabal na paglipat ng kuryente sa pagitan ng iba't ibang rehiyon. Ang interconected na sistema na ito ay tumutulong sa pagbalanse ng supply at demand ng kapangyarihan sa buong bansa, nagpapataas ng kabuuang estabilidad at reliabilidad ng grid.

Mga Dahilan para sa Interconnection ng Grid

Ang interconnection ng mga electrical grids ay nagbibigay ng maraming mahalagang mga benepisyo. Ito ay nagpapahintulot ng optimal na paggamit ng mga resource ng kapangyarihan, siguraduhin na ang enerhiya ay napapadala nang epektibo sa iba't ibang lugar. Ang interconnection na ito ay din nagpapataas ng seguridad ng supply ng kapangyarihan, dahil ang mga pagkakamali sa isang bahagi ng grid ay maaaring mapagbayad ng kapangyarihan mula sa iba pang mga ugnay na rehiyon.

Bukod dito, ang interconnection ng grid ay nakakatulong sa ekonomiko na epektibidad at reliabilidad ng kabuuang sistema ng kapangyarihan. Sa pamamagitan ng pag-uugnay ng mga generating stations, ito ay maaaring mabawasan ang kinakailangang reserve generation capacity sa bawat indibidwal na lugar. Ang shared resource approach na ito hindi lamang nakakatipid sa mga gastos na kaugnay sa pag-maintain ng labis na backup power kundi nagpapataas din ng kabuuang katatagan at performance ng electrical grid.

Kapag may biglaang pagtaas ng load o pagkawala ng paggawa ng kapangyarihan sa isang tiyak na zone ng electrical grid, ang zone na iyon ay maaaring humikayat ng kapangyarihan mula sa mga kalapit na ugnay na lugar. Gayunpaman, upang matiyak ang maasahan na interconnections, isang tiyak na halaga ng generating capacity, na kilala bilang spinning reserve, ay kinakailangan. Ang spinning reserve ay binubuo ng mga generator na gumagana sa normal na bilis at handa na magbigay ng kapangyarihan agad kung kailangan.

Mga Uri ng Interconnections

Ang mga interconnections sa pagitan ng mga electrical networks ay maaring pangunahing ikategorya sa dalawang uri: ang HVAC (High Voltage Alternating Current) link at ang HVDC (High Voltage Direct Current) link.

HVAC (High Voltage Alternating Current) Interconnection

Sa isang HVAC link, dalawang alternating current (AC) systems ay konektado sa pamamagitan ng isang AC transmission line. Para sa matagumpay na interconnection ng mga AC systems, mahalaga na panatilihin ang masinsing kontroladong frequency sa parehong mga system. Sa isang 50Hz system, halimbawa, ang tanggap na range ng frequency ay karaniwang nasa pagitan ng 48.5 Hz at 51.5 Hz. Ang uri ng interconnection na ito ay tinatawag na synchronous interconnection o synchronous tie, dahil ito ay lumilikha ng isang matigas na koneksyon sa pagitan ng dalawang AC systems.

Bagama't malawak ang paggamit nito, ang AC interconnection ay may maraming limitasyon, at ang interconnection ng mga AC systems ay kadalasang nakakaroon ng mga sumusunod na hamon:

• Frequency Disturbance Propagation: Dahil ang interconnection ng dalawang AC networks ay synchronous, anumang pagbabago ng frequency sa isang sistema ay mabilis na ipinapadala sa isa pa. Ito ay maaaring magresulta sa instability sa interconnected network.

• Power Swing Impact: Ang mga power swings sa isang AC system ay maaaring malaki ang epekto sa isa pa. Ang mga large-scale power swings ay maaaring magsimula ng madalas na tripping ng mga protective devices, posibleng magdulot ng malaking mga fault sa loob ng sistema. Sa mga seryosong kaso, ang mga fault na ito ay maaaring magresulta sa buong pagbagsak ng buong interconnected AC network.

• Increased Fault Levels: Ang pagkonekta ng isang umiiral na AC system sa isa pa sa pamamagitan ng isang AC tie line ay maaaring tumaas ang fault level. Ito ay nangyayari dahil ang dagdag na parallel line ay nagbabawas sa equivalent reactance ng interconnected system. Gayunpaman, kung parehong AC systems ay konektado sa iisang fault line, ang fault level ng bawat indibidwal na sistema ay nananatiling hindi naapektuhan.

HVDC (High Voltage Direct Current) Interconnection

Ang isang DC interconnection, o DC tie, ay nagbibigay ng higit na flexible na coupling sa pagitan ng dalawang AC systems na konektado. Hindi tulad ng HVAC interconnections, ang DC ties ay non-synchronous (asynchronous). Ang HVDC interconnection approach ay may maraming notableng mga benepisyo:

• Frequency Independence: Ang asynchronous nature ng DC interconnection system ay nagpapahintulot sa koneksyon ng AC networks na gumagana sa parehong o iba't ibang frequencies. Ang unique feature na ito ay nagpapahintulot sa seamless integration ng iba't ibang AC systems habang pinapayagan ang bawat sistema na panatilihin ang sarili nitong frequency standards at gumana nang independiyente.

• Precise Power Flow Control: Ang HVDC links ay maaaring mabilis at maasahan na kontrolin ang magnitude at direksyon ng power flow sa pamamagitan ng pag-adjust ng firing angle ng mga converters. Ang precise control mechanism na ito ay malaking nagpapataas ng transient stability limit ng interconnected system, nagpapataas ng mas maasahang power transmission.

• Power Swing Damping: Sa pamamagitan ng pag-modulate ng power flow sa pamamagitan ng DC tie, ang HVDC interconnections ay maaaring mabilis na dampen ang power swings sa interconnected AC networks. Ito ay epektibong nagpapataas ng kabuuang estabilidad ng electrical grid, nagbabawas ng panganib ng cascading failures at nagpapataas ng katatagan ng sistema.

Sa modernong panahon, ang mga tradisyonal na electrical grids ay lubhang nalilipat sa smart grids. Sa pamamagitan ng smart meters at intelligent appliances, ang mga smart grids ay nagbibigay ng enhanced operational efficiency, mas mahusay na demand-side management, at mas mabuting kabuuang performance kumpara sa kanilang mga konbensyon.