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电网的工作原理

由:马歇尔的大脑&戴夫·鲁斯

什么原因导致停电?

自由女神像是少数几个没有受到2003年大停电影响的建筑之一,那次大停电使纽约市和附近地区陷入瘫痪。”width=
自由女神像是少数几个没有受到2003年大停电影响的建筑之一,那次大停电使纽约市和附近地区陷入瘫痪。
Jason Nevader/WireImage/Getty Images

2003年8月14日下午4点刚过,美国东部和加拿大的大片地区陷入黑暗。2003年的大规模停电影响了美国8个州和加拿大安大略省的5000万人。一些地区的电力在两天后才恢复。USCPSOTF].

虽然停电这种规模的地震是罕见的,它们引起了人们对电网系统弱点的关注。美国-加拿大电网实际上由三个独立的电网组成:东部电网、西部电网和ERCOT电网(也称为德克萨斯电网)。在这三个电网中,每一个都有数百个发电厂必须发电,以跟上整个电网不断变化的电力需求。

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如果一个发电厂停工,或者一条高压输电线路被切断,或者一台发电机出现故障,那么其他机组必须接手。通常这不是问题。但当电力需求很高时——就像2003年8月那个炎热的下午那样——电网的个别故障可能引发一连串故障,导致数百万人无电可用。

2003年的大停电是人为失误、电脑故障和电线附近树木过度生长的综合原因。一开始,俄亥俄州北部的几台发电机因为机械故障而停运。负荷被转移到附近的发电机上,但杂草丛生的树木接触到了架空的电线,导致这些电线断了。该地区的公用事业公司没有足够的监测系统,因此在该地区的发电机过载并关闭之前,工作人员未能认识到情况的严重性。USCPSOTF].

就像一个断路器在美国,当负荷达到危险的高水平时,电网的组件会“跳闸”并关闭。其结果是,负荷被传递到电网的其他部分,这些部分也可能关闭,造成多米诺骨牌效应,导致停电。

虽然人为失误和电脑故障可以补救,但公用事业公司对恶劣天气无能为力。恶劣天气——大风、雷击、大雪——是美国停电的头号原因[来源:美国能源部].

下次当你在路上开车时,看着电线,或者下次你打开灯的时候,你可能会对发生的事情有更好的理解。配电网真是一个不可思议的系统。

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来源

  • 当前的结果。“各州年平均日照”(2015年5月22日)http://www.currentresults.com/Weather/US/average-annual-state-sunshine.php
  • 特斯拉汽车公司。“Powerwall”(2015年5月22日)http://www.teslamotors.com/powerwall
  • 美国忧思科学家联盟。“电网是如何工作的。”2015年2月18日(5月22日)http://www.ucsusa.org/clean-energy/how-electricity-grid-works#.VVuR7JNVikp
  • 美国能源部(DOE)。“并网可再生能源系统。”2015年1月28日(5月22日)http://energy.gov/energysaver/articles/grid-connected-renewable-energy-systems
  • 美国能源部(DOE)。“可再生能源”(2015年5月22日)https://www.smartgrid.gov/the_smart_grid/renewable_energy
  • 美国能源部(DOE)。《关于美国电网你不知道的9件事》2014.11.20 (2015.05.22) http://energy.gov/articles/top-9-things-you-didnt-know-about-americas-power-grid
  • 美国能源部。“什么是智能电网?”(2015年5月22日)https://www.smartgrid.gov/the_smart_grid/smart_grid
  • 美国能源信息署(EIA)。《能源简讯》。2014年9月16日(2015年5月22日)http://www.eia.gov/energy_in_brief/article/power_grid.cfm
  • 美国能源情报署。“按来源计算,美国的发电量是多少?”2015年3月31日。(2015年6月1日)。http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=427&t=3
  • 美国环境保护署。《温室气体排放的来源》(2015年5月22日)http://www.epa.gov/climatechange/ghgemissions/sources.html
  • 美国-加拿大电力系统停电特别工作组。"中期报告:8月14日美国和加拿大停电的原因"2003年11月(2015年5月22日)http://emp.lbl.gov/sites/all/files/interim-rpt-Aug-14-blkout-03.pdf

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