Rețea sincronă regională (zonă sincronă) - o rețea electrică trifazată de scară regională, toate generatoarele sunt sincronizate în frecvență și fază și, în condiții normale de funcționare, sunt interconectate electric. Cea mai puternică este rețeaua sincronă a Europei continentale (ENTSO-E, capacitate instalată de 859 GW), iar cea mai mare ca teritoriu este UES a Rusiei , care deservește majoritatea țărilor fostei URSS. Rețelele sincrone de mare putere stau la baza pieței de energie electrică în zone vaste. La Bursa Europeană de Energie (EEX), rețeaua ENTSO-E a tranzacționat zilnic peste 350 GWh de energie electrică în 2008 [1] .
Rețelele sincrone din America de Nord funcționează la o frecvență nominală de 60 Hz, rețelele sincrone din Europa - la o frecvență de 50 Hz. Rețelele sincrone învecinate cu aceeași frecvență pot fi sincronizate și conectate direct, formând astfel o rețea sincronă mai mare. Fluxurile de putere nesincronizate sunt posibile și prin linii de curent continuu de înaltă tensiune , transformatoare cu stare solidă sau transformatoare controlate în frecvență , care vă permit să controlați fluxurile de energie și, în același timp, să izolați rețelele unele de altele.
Avantajele zonelor sincrone sunt integrarea generației, ceea ce duce la costuri mai mici; punerea în comun a sarcinilor conducând la efecte semnificative de nivelare; crearea comună de rezerve; formarea pieței conducând la posibilitatea încheierii de contracte pe termen lung și schimb de energie electrică pe termen scurt; asistență reciprocă în caz de accidente [2] .
Un dezavantaj al unei rețele sincrone regionale este că problemele dintr-o parte a rețelei pot avea repercusiuni asupra întregii rețele.
Rețelele sincrone regionale sporesc fiabilitatea și permit punerea în comun a resurselor. În plus, pot echilibra sarcina, ceea ce reduce capacitatea de generare necesară, permițând utilizarea unei energie mai ecologice; combina o varietate de scheme pentru producerea de energie electrică și economisește datorită efectului de scară [3] .
Rețelele sincrone regionale nu pot fi formate dacă cele două rețele conectate funcționează la frecvențe diferite sau au standarde semnificativ diferite. De exemplu, în Japonia, din motive istorice, partea de nord a țării funcționează la o frecvență de 50 Hz, în timp ce partea de sud folosește o frecvență de 60 Hz. Acest lucru face imposibilă formarea unei singure rețele sincrone, ceea ce a cauzat probleme, de exemplu, în timpul accidentului de la Fukushima .
De asemenea, chiar dacă rețelele sunt de standarde compatibile, pot apărea probleme din cauza diferitelor moduri de defecțiune. Ca urmare, există limitări de fază și curent, care pot duce la întreruperi masive. Uneori problemele sunt rezolvate prin adăugarea de legături DC, ceea ce oferă mai mult control în situațiile de urgență.
După cum s-a descoperit în timpul crizei energetice din California din 2000, ar putea exista stimulente pentru unii participanți la piață să creeze congestie deliberată și să gestioneze greșit capacitatea de generare a rețelei pentru a crește prețurile. Creșterea capacității și extinderea pieței prin fuziunea cu rețelele sincrone vecine fac astfel de manipulări mai dificile.
Într-o rețea sincronă, toate generatoarele sunt conectate electric între ele, funcționează la aceeași frecvență și sunt sincronizate cu mare precizie. Pentru generatoarele rotative, regulatorul local controlează cuplul, menținând o viteză mai mult sau mai puțin constantă pe măsură ce sarcina se modifică. Controlul căderii asigură că mai multe generatoare conectate în paralel se schimbă în sarcină proporțională cu puterea lor nominală. Producția și consumul trebuie echilibrate în întreaga rețea deoarece energia este consumată pe măsură ce este produsă. Energia se acumulează instantaneu datorită energiei cinetice de rotație a generatoarelor.
Micile abateri de la frecvența nominală a sistemului sunt foarte importante pentru reglarea generatoarelor individuale și evaluarea echilibrului rețelei în ansamblu. Când rețeaua este puternic încărcată, frecvența este redusă, iar regulatoarele își controlează generatoarele pentru a oferi mai multă putere ( controlul căderii ). Când rețeaua este puțin încărcată, frecvența rețelei depășește frecvența nominală, iar acest lucru este luat de sistemele de control automat al generației din rețea ca un indiciu că generatoarele ar trebui să reducă puterea.
În plus, se efectuează adesea un control centralizat, care modifică parametrii sistemelor automate de control ale generatoarelor individuale pe o perioadă de timp de ordinul minutelor pentru a regla în continuare fluxurile din rețeaua regională și frecvența de funcționare a rețelei. .
Dacă rețelele adiacente care funcționează la frecvențe diferite vor fi interconectate, este necesar un convertor de frecvență. În astfel de cazuri, se folosesc inserții de curent continuu , transformatoare în stare solidă sau legături de transformatoare de frecvență variabilă .
Cronometrarea în rețea pentru a netezi fluctuațiile zilnice ale frecvenței de funcționare este asigurată de ceasurile electrice sincrone, care, în timpul funcționării normale a rețelei, ar trebui să înregistreze 4,32 milioane de cicluri pe zi la o frecvență de 50 Hz și 5,184 milioane de cicluri la un frecventa de 60 Hz.
În cazuri rare, apar erori de sincronizare. De exemplu, în 2018, Kosovo , din cauza dezacordurilor cu Serbia , a consumat mai multă energie electrică decât a fost produsă, ceea ce a dus la un decalaj de fază a întregii rețele sincrone continentale europene . Frecvența de generare a scăzut la 49,996 Hz. Până la soluționarea disputei , ceasul electric sincron era cu șase minute în urmă [4] .
Conectorii de rețea sincronă, cum ar fi liniile DC de înaltă tensiune de înaltă tensiune , transformatoarele cu stare solidă sau transformatoarele de frecvență variabilă pot fi utilizați pentru a conecta rețelele sincrone de curent alternativ fără a necesita sincronizarea între ele. Acest lucru vă permite să creați rețele electrice unificate în zone vaste fără costul sincronizării subrețelelor individuale. Transformatoarele cu stare solidă au pierderi mai mari decât transformatoarele convenționale, dar legăturile de curent continuu sunt lipsite de reactanță și oferă pierderi mai mici, ceea ce este benefic pentru transmisia de energie pe distanțe lungi între sau în cadrul rețelelor sincrone.
Următoarea este o listă parțială a rețelelor sincrone regionale existente în întreaga lume.
| Nume | Teritoriu | Capacitate instalată, GW | Producția anuală de energie, TWh | An |
|---|---|---|---|---|
| Rețeaua sincronă a Europei continentale | Operat de asociația ENTSO-E . 24 de țări cu o populație de 450 de milioane de oameni. | 859 | 2569 | 2017 [5] |
| Rețeaua sincronă de est | Estul Statelor Unite (excluzând cea mai mare parte a Texasului ) și estul Canadei (excluzând Quebec , Newfoundland și Labrador ) | 610 | ||
| Rețeaua națională indiană | India, 1,3 miliarde de oameni | 371 | 1236 | 2017 |
| UES din Rusia | 12 țări din fosta URSS cu o populație de 280 de milioane de oameni. | 337 | 1285 | 2005 [6] [7] |
| Rețeaua sincronă occidentală | Vestul SUA și Canada, nordul Baja California din Mexic | 265 | 883 | 2015 |
| Sistemul Național Unificat (SIN) | Brazilia | 150 | 410 (2007) | 2016 |
| Rețeaua sincronă a Europei de Nord | Finlanda , Suedia (cu excepția Gotland ), Norvegia și partea de est a Danemarcei, 25 de milioane de oameni | 93 | 390 | |
| Rețeaua Națională a Marii Britanii | Regatul Unit , 65 de milioane de oameni Operat de National Grid plc | 83 (2018) | 336 | 2017 |
| Rețeaua națională iraniană | Iran și Armenia, 84 de milioane de oameni | 82GW | 2019 [8] | |
| Rețea sincronă din Texas | Cea mai mare parte a Texasului , 24 de milioane de oameni Operat de Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) | 78 | 352 (2016) | 2018 [9] |
| Piața Națională a Energiei din Australia | Australia, cu excepția Australiei de Vest și a Teritoriului de Nord . Tasmania este online, dar desincronizată cu mainstreamul | cincizeci | 196 | 2018 |
| Rețeaua sincronă Quebec | Quebec ( Canada ) | 42 | 184 | |
| Rețeaua sincronă Java-Madura-Bali (JAMALI) | 7 provincii din Indonezia ( Java de Vest, Java de Est și Central , Banten , Jakarta , Yogyakarta , Bali ) . 49,4 milioane de oameni Gestionat de PLN | 40 (2020) [10] | 163 (2017) [11] | 2021 |
| Sistemul sincron al Argentinei | Argentina , cu excepția Țării de Foc . | 129 | 2019 [12] | |
| Sistemul Sincron al Americii Centrale (SIEPAC) | Costa Rica , El Salvador , Guatemala , Honduras , Nicaragua , Panama | |||
| Blocul sud-vest al Mediteranei (SWMB) | Maroc , Algeria , Tunisia | |||
| Bazinul de energie din Africa de Sud | 12 țări din Africa de Sud | |||
| Rețeaua Irlanda | Irlanda . Alimentat de EirGrid | treizeci | (2020) [13] | |
| Rețeaua de stat a Chinei | Rețeaua de stat a Chinei de Nord. Administrat de State Grid Corporation din China | |||
| Rețeaua electrică de sud a Chinei | China de Sud. Gestionat de China Southern Power Grid | |||
| Sistemul sincron sud-vest | Australia de Vest | 17.3 | 2016 | |
| Sistem sincron central | Principalul lanț al Chile | 12.9 | 2011 |
Proiectul Tres Amigas SuperStation este conceput pentru a transmite energie și a forma o piață unică între rețelele sincrone de est și vest din SUA folosind linii de înaltă tensiune DC de 30 GW .