Wie genau geht das Netz mit kleinen Schwankungen im Stromverbrauch um?

Ich habe schon oft gehört, dass Stromerzeugung und -verbrauch im Netz ausgeglichen sein müssen und Ungleichgewichte zu Über- oder Unterspannung führen. Ich habe noch nie eine Erklärung dieses Phänomens vom Standpunkt des Energieerhaltungsgesetzes gesehen.

Angenommen, ich habe ein Netz mit genau einem Gigawatt Erzeugung und genau einem Gigawatt Verbrauch. Nehmen wir an, es gäbe keine Verluste – alle Leiter sind Supraleiter. Was auch immer erzeugt wird, wird vollständig verbraucht.

Jetzt schaltet jemand seinen 1000-Watt-Raumheizer aus. Die Erzeugung übersteigt nun den Verbrauch. Obwohl es sich um relativ kleine Anstiege handelt, gibt es immer noch ein gewisses Ungleichgewicht.

Was geschieht? Wohin geht diese überschüssige Energie?

Ich denke, in Ihrem Szenario steigt die Frequenz (weniger Belastung der Generatoren, sie neigen zum Hochdrehen) und der Typ beginnt, das Bedienfeld (des Landes) schnell einige Generatoren auszuschalten. Ich habe im Fernsehen eine Dokumentation gesehen, die zeigt, wie es gemacht wird.
Der "Supraleiter"-Teil der Frage stört den normalen Mechanismus zur Lastanpassung.
@IgnacioVazquez-Abrams Ich bin mir nicht sicher, ob ich den Unterschied sehe. Wenn eine Heizung mit Widerstandsdrähten verbunden ist, müssen wir nur ihren Widerstand zum Widerstand der Heizung addieren. Wenn also die Heizung ausgeht, sind sowohl sie als auch die Drähte ausgeschlossen.
Die Übertragungsdrähte sind Teil eines Widerstandsteilers. Ohne Widerstand werden die Dinge seltsam.
@IgnacioVazquez-Abrams: Sogar ein supraleitender Generator hat eine Quellenimpedanz, die es ermöglicht, dass die Klemmenspannung mit der Last variiert. Aber es stimmt, dass der Widerstand eines realen Übertragungssystems eine wichtige Rolle bei der Dämpfung von Störungen spielt, die durch Lastschwankungen verursacht werden. Ein rein induktives (und kapazitives) Verteilersystem würde keinen Spaß machen!

Antworten (2)

Bei kleinen Lastschwankungen ändert sich die Netzspannung geringfügig, wodurch sich die Leistungsaufnahme aller anderen Verbraucher entsprechend ändert.

Wenn beispielsweise Ihre 1-GW-Last plötzlich 0,999999 GW (-1 ppm) wird, ist nur ein Spannungsanstieg von +0,5 ppm erforderlich, um den Verbrauch wieder auf 1 GW zu bringen. Dieser Anstieg reicht aus, um zu bewirken, dass die Leistung, die von der abgeschalteten Last verbraucht wurde, auf alle anderen Lasten verteilt wird.

Der erzeugte Strom kommt von elektrischen Generatoren. Ich glaube, das runde Ding darin heißt auf Englisch Rotor. Wie auch immer, diese Rotoren drehen sehr schnell (meistens 3000 oder 1500 U / min) und haben ein sehr großes Gewicht. Daher steckt in all diesen Rotoren viel kinetische Energie. Wird nun weniger Energie produziert als verbraucht, kommt die Energie aus dieser Bewegungsenergie. Da die Wellen kinetische Energie verlieren, drehen sie sich langsamer. Die Frequenz des Gitters ist proportional zur Drehfrequenz. Dieser Frequenzabfall wird gemessen und alle Kraftwerke zusammen schalten hoch, um den Unterschied auszugleichen. (Manche Kraftwerke leisten viel und manche sehr wenig)

Wenn Sie mehr wissen wollen, sollten Sie etwas über Primärreserve / Primärregelung lesen, was dieses Hochpowern der Kraftwerke (in den ersten Sekunden) ist. Bei größeren/längeren Differenzen wird auch die Sekundärreserve benötigt.

Nein, große Versorgungsgeneratoren haben viele Pole und drehen sich normalerweise höchstens mit ein paar hundert Umdrehungen pro Minute. Aber es ist immer noch wahr, dass das System eine erhebliche mechanische Trägheit aufweist.
Ja, ich weiß, deshalb habe ich "most commen" verwendet. Ich kenne nur große Kraftwerke, die Wasserkraft verwenden, um viele Pole zu haben und sich mit niedriger Geschwindigkeit zu drehen. Alle anderen mir bekannten Kraftwerke gehen wie gesagt. Auch diese langsamen sind viel größer und haben mehr Gewicht und daher auch viel Energie, auch wenn sie langsamer werden.
Wie genau geht das Netz mit kleinen Schwankungen im Stromverbrauch um?
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