瓦茨，这跟你有关系吗?输电

输电

无论使用何种类型的发电厂来生产，离开发电厂并送往电网的电力在电压上都有相当大的提升，以促进其到达终端客户的可能的漫长旅程。一般来说，发电厂的电压低于30千伏(kV)，而它的电压(由邻近变电站的变压器)被提高到更高的电压，通常高达765kV，通常至少为155kV。当这发生时，电力离开发电厂进入我们电力旅程的传输阶段。

电力的物理原理是导致电压大幅增加的原因——更高的电压可以实现更高效、更便宜的传输。为了进一步说明电力传输的物理，考虑基本公式:

• 功率等于电压的平方，除以电阻，或者P = V²/ R。

一个765kV输电线路的输电量几乎是345kV输电线路的四倍，因为电力是随着线路电压的平方而增加的。虽然765kV输电线路的建设成本越来越高，但考虑到可以传输更多的电能，它们的回报潜力也更大。

可以说，传输系统是当今电力传输过程中存在的最大缺陷。在新的输电线路建设开始之前，需要清除许多监管和项目选址方面的障碍，这一直是项目进展的一个主要障碍。

我们的传输系统主要是在20世纪60年代设计和建造的，当时并没有预见到该系统必须为如此遥远的地方的客户服务，并从众多的发电厂接收电力。平均而言，当电网在40-50年前建成时，地区公用事业公司监管的是发电、输电和配电基础设施的自私自利部分。从那以后，行业的放松管制促进了所有权的分散，发电公司、输电公司、投资者和地方公用事业公司现在在整个系统中拥有不同的、零星的股份。

美国电网

美国已经三大输电网:东部互联、西部互联和德州互联。每一个区域互联背后的想法是，在孤立的输电线路中断的情况下，通过构建电力流动的替代路径，提供系统冗余。还有一个非营利组织，the北美电力可靠性委员会，负责制定和执行传输标准，并为系统操作员提供培训。

美国有超过157,000英里的“超高压”输电线路(超过230千伏)。大多数输电线路或导体都是铝制的(为了增加强度，通常用钢芯)。尽管没有在整个系统中广泛安装，但输电线路可以通过分布式温度传感设备进行监控，该设备可以准确地检测和报告异常情况(通过偏离正常和预期的线路温度来宣布)。大多数传输系统是传统的三相交流(AC)系统。高压直流(HVDC)系统是交流系统的另一种选择，可用于长达数百英里的远距离传输。高压直流输电系统具有线路损耗低、可控性好等优点，但高压直流设备的安装成本明显较高。输电线路的类型和电压对行业专业人员来说很快就能辨别出来。背景参考信息有助于辨别不同的传输系统，更随意的观察者像我。

许多作者提到了输电系统拥堵的挑战，我们现在正经历着这一挑战，因为对新电力的需求增长超过了我们未来的预期容量。交通挤塞会造成以下几方面的负面影响:

• 引入更大的“线路损失”(由电阻、低效率、发热等引起，由最大化输电线路容量引起)。
• 限制消费者在一天的某些时段使用更便宜的电价。
• 由于有限的传输系统冗余，阻碍了急需的升级或紧急维修，增加了停电的风险。

“绿色”电力传动

我们之前提到了创新的“绿色”发电技术，但不幸的是，这些技术现在只占我们发电总量的很小一部分。未来通过这些方式发电的一个大缺点是传输系统。该系统的建立不是为了将“绿色”能源一致或务实地传输到传输网络上，特别是从偶尔最适合这些技术的地理位置和时间框架。例如，没有足够的传播来提供大部分风和太阳能在美国的潜在可用性。

这种情况的一个例子，特别是在风力发电方面，在西德克萨斯是很明显的。由于人口较为稀少，这一地区适合不受阻碍地建设新的输电线路，而且它的风速始终如一，适宜风力涡轮机旋转。然而，西德克萨斯不需要额外的电力，那里的多余电力需要被传送很远的距离才能增加电网的价值。考虑到这些因素，从西德克萨斯(以及全国其他理论上合适的地方)收集风力涡轮机的能量是不划算的。在美国的沙漠中，太阳能电池板也遭遇了类似的投资回报率不足。

智能电网

一位作者轻松地描述了目前的困境，我们的电力传输系统通过一个方便类似于水管系统。水管只能建得这么大，它们只能处理这么多的流量(与安培数有关)和压力(与电压有关)。在任何一天中，相对于消费者的使用，都可能有流量过剩的时期和流量涓滴的时期。当您打开“电气龙头”(按此类推，是您的企业或家庭中的主要设备)时，传输系统可能会受到挑战，以提供您需要的东西，特别是在优惠的成本。

的水管类比是介绍智能电网概念的一个很好的基础，该概念将尝试在需要的时候在需要的地方逻辑地将电力应用到电网，从而在供需平衡中优化整个系统。这种智能电网的净效果和预期结果将是解决刚才提到的几个问题。在今天的交流电(AC)电网中，电能流向的方向取决于它可能采取的路径的相对大小。有了智能电网，电力将能够通过控制系统操作员沿着特定的路径进行路由，使用一种被称为FACTS的新技术——柔性交流传输系统。此外，智能电网将采用更先进的监控和保护，允许更好地利用现有设施。智能电网，加上输电网络总体规划和新输电线路的精明建设，将大大有助于解决我们目前输电系统的问题。

注意事项

电力传输是由联邦能源管理委员会(FERC)。然而，FERC仍然必须适应输电线路所经过的地方市政当局的输入和要求。这是FERC网站首页上的一份声明:“FERC只会在某些国家没有或不能部署传输设施的情况下参与传输选址。”

在过去的几十年里，建造新的输电线的尝试是漫长而昂贵的。即使是明显需要的项目也需要很多年才能获得必要的许可、通行权和许可。在减少未来的停电方面，公众有着相互竞争的利益，但要避免新建输电建设项目，以免造成个人影响。这种冲突就是传输系统版的“邻避综合症”(NIMBY syndrome)。无论对错，环境和特殊利益集团历来都使用法院禁令和其他方法来挑战输电线建设。

离开输电网络后，我们社区的数千个变电站的电压都在降低。在某些情况下，输电线路电压降至110kV以下，称为子输电线路，然后进一步降至110kV以下，正式进入配电系统领域。

电力在配电系统中越往下游流动，其电压通常就会越低，最终以240/120伏特的电压进入大多数家庭。不同的企业、校园和生产设施将从配电系统中以适合他们需要的电压获取电力。大多数当地公用事业公司都对配电系统进行了广泛的监督和参与。

在Buildipedia.com再次加入我们，了解美国能源基础设施的最后一部分，瓦茨，这跟你有关系吗?配电我们将继续与比尔·兰德尔先生一起调查美国的电力系统。

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Bruce Renz先生和Bill Randle先生是本文的技术贡献者。两人都是电力行业的顾问。