Regionální synchronní síť (synchronní zóna) - třífázová elektrická síť regionálního měřítka, jejíž všechny generátory jsou frekvenčně a fázově synchronizovány a za normálních provozních podmínek jsou elektricky propojeny. Nejvýkonnější je synchronní síť kontinentální Evropy (ENTSO-E, instalovaný výkon 859 GW) a teritoriálně největší je UES Ruska , obsluhující většinu zemí bývalého SSSR. Synchronní sítě vysokého výkonu jsou základem trhu s elektřinou v rozsáhlých oblastech. Na evropské energetické burze (EEX) se v síti ENTSO-E v roce 2008 denně obchodovalo s 350 GWh elektřiny [1] .
Synchronní sítě v Severní Americe pracují na nominální frekvenci 60 Hz, synchronní sítě v Evropě - na frekvenci 50 Hz. Sousední synchronní sítě se stejnou frekvencí mohou být synchronizovány a propojeny přímo, čímž se vytvoří větší synchronní síť. Nesynchronizované toky energie jsou také možné prostřednictvím vysokonapěťových stejnosměrných vedení, polovodičových transformátorů nebo frekvenčně řízených transformátorů , které umožňují řídit toky energie a zároveň sítě od sebe izolovat.
Výhodou synchronních zón je integrace výroby, což vede k nižším nákladům; sdružování zatížení vedoucí k významným vyrovnávacím účinkům; společná tvorba rezerv; formování trhu vedoucí k možnosti uzavírání dlouhodobých smluv a krátkodobé výměny elektřiny; vzájemná pomoc v případě nehod [2] .
Jednou nevýhodou regionální synchronní sítě je to, že problémy v jedné části sítě mohou mít dopad na celou síť.
Regionální synchronní sítě zvyšují spolehlivost a umožňují sdružování zdrojů. Navíc dokážou vyvažovat zátěž, což snižuje potřebnou výrobní kapacitu, což umožňuje využití energie šetrnější k životnímu prostředí; kombinovat různé schémata výroby elektřiny a ušetřit díky efektu rozsahu [3] .
Regionální synchronní sítě nelze vytvořit, pokud obě propojené sítě pracují na různých frekvencích nebo mají výrazně odlišné standardy. Například v Japonsku z historických důvodů funguje severní část země na frekvenci 50 Hz, zatímco jižní část používá frekvenci 60 Hz. To znemožňuje vytvoření jediné synchronní sítě, což způsobilo problémy například při havárii ve Fukušimě .
Také, i když jsou sítě kompatibilní se standardy, mohou nastat problémy kvůli různým režimům selhání. V důsledku toho dochází k fázovým a proudovým omezením, což může vést k masivním výpadkům. Někdy se problémy řeší přidáním stejnosměrných spojů, které poskytují větší kontrolu v nouzových situacích.
Jak bylo zjištěno během kalifornské energetické krize v roce 2000, pro některé účastníky trhu mohou existovat pobídky, aby vytvářeli záměrné přetížení a nesprávné řízení výrobní kapacity v síti s cílem zvýšit ceny. Zvyšování kapacity a rozšiřování trhu sloučením se sousedními synchronními sítěmi takové manipulace ztěžují.
V synchronní síti jsou všechny generátory navzájem elektricky propojeny, pracují na stejné frekvenci a jsou synchronizovány s velkou přesností. U rotačních generátorů místní regulátor řídí krouticí moment a udržuje víceméně konstantní otáčky při změně zatížení. Řízení poklesu zajišťuje, že více paralelně zapojených generátorů sdílí zátěž v poměru k jejich jmenovitému výkonu. Výroba a spotřeba musí být v celé síti vyvážené, protože energie se spotřebovává tak, jak je vyrobena. Energie se okamžitě akumuluje díky kinetické energii otáčení generátorů.
Malé odchylky od jmenovité frekvence soustavy jsou velmi důležité pro regulaci jednotlivých generátorů a posouzení bilance sítě jako celku. Když je síť silně zatížena, frekvence se sníží a regulátory řídí své generátory tak, aby poskytovaly vyšší výkon ( regulace poklesu ). Když je síť mírně zatížena, frekvence sítě překračuje jmenovitou frekvenci, což je automatickými systémy řízení výroby v síti považováno za indikaci, že by generátory měly snížit výkon.
Často se navíc provádí centralizované řízení, které mění parametry systémů automatického řízení jednotlivých generátorů v průběhu času v řádu minut za účelem další regulace průtoků v regionální síti a provozní frekvence sítě. .
Pokud mají být propojeny sousední sítě pracující na různých frekvencích, je nutný frekvenční měnič. V takových případech se používají stejnosměrné vložky , polovodičové transformátory nebo články transformátorů s proměnnou frekvencí .
Časování v síti za účelem vyhlazení denních výkyvů v provozní frekvenci zajišťují synchronní elektrické hodiny, které by při běžném provozu sítě měly zaznamenat 4,32 milionů cyklů denně při frekvenci 50 Hz a 5,184 milionů cyklů při frekvenci 60 Hz.
Ve vzácných případech dochází k selhání synchronizace. Například v roce 2018 Kosovo kvůli neshodám se Srbskem spotřebovalo více elektřiny, než bylo vyrobeno, což vedlo k fázovému zpoždění celé kontinentální evropské synchronní sítě . Generační frekvence klesla na 49,996 Hz. V době, kdy byl spor vyřešen, byly synchronní elektrické hodiny o šest minut pozadu [4] .
Synchronní síťové konektory , jako jsou vysokonapěťové vysokonapěťové stejnosměrné vedení , polovodičové transformátory nebo transformátory s proměnnou frekvencí , lze použít k připojení synchronních střídavých sítí bez nutnosti jejich vzájemné synchronizace. To umožňuje vytvářet jednotné elektrické sítě v rozsáhlých oblastech bez nákladů na synchronizaci jednotlivých podsítí. Polovodičové transformátory mají vyšší ztráty než konvenční transformátory, ale stejnosměrné spoje jsou bez reaktance a poskytují nižší ztráty, což je výhodné pro přenos energie na dlouhé vzdálenosti mezi nebo v rámci synchronních sítí.
Níže je uveden částečný seznam regionálních synchronních sítí existujících po celém světě.
| název | Území | Instalovaný výkon, GW | Roční produkce energie, TWh | Rok |
|---|---|---|---|---|
| Synchronní síť kontinentální Evropy | Provozováno sdružením ENTSO-E . 24 zemí s populací 450 milionů lidí. | 859 | 2569 | 2017 [5] |
| Východní synchronní síť | Východní Spojené státy (kromě většiny Texasu ) a východní Kanada (kromě Quebecu , Newfoundlandu a Labradoru ) | 610 | ||
| Indická národní síť | Indie, 1,3 miliardy lidí | 371 | 1236 | 2017 |
| UES Ruska | 12 zemí bývalého SSSR s populací 280 milionů lidí. | 337 | 1285 | 2005 [6] [7] |
| Západní synchronní síť | Západ USA a Kanada, severní Baja California v Mexiku | 265 | 883 | 2015 |
| Národní jednotný systém (SIN) | Brazílie | 150 | 410 (2007) | 2016 |
| Synchronní síť severní Evropy | Finsko , Švédsko (kromě Gotlandu ), Norsko a východní část Dánska, 25 milionů lidí | 93 | 390 | |
| Národní síť Spojeného království | Spojené království , 65 milionů lidí Provozováno společností National Grid plc | 83 (2018) | 336 | 2017 |
| Íránská národní síť | Írán a Arménie, 84 milionů lidí | 82 GW | 2019 [8] | |
| Texas synchronní mřížka | Většina Texasu , 24 milionů lidí Provozováno organizací Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) | 78 | 352 (2016) | 2018 [9] |
| Australský národní trh s energií | Austrálie kromě Západní Austrálie a Severního teritoria . Tasmánie je online, ale není synchronizovaná s mainstreamem | padesáti | 196 | 2018 |
| Quebecká synchronní síť | Quebec ( Kanada ) | 42 | 184 | |
| Synchronní síť Java-Madura-Bali (JAMALI) | 7 provincií Indonésie ( Západní Jáva , Východní a Střední Jáva , Banten , Jakarta , Yogyakarta , Bali ). 49,4 milionu lidí Spravuje PLN | 40 (2020) [10] | 163 (2017) [11] | 2021 |
| Synchronní systém Argentiny | Argentina kromě Ohňové země . | 129 | 2019 [12] | |
| Synchronní systém Střední Ameriky (SIEPAC) | Kostarika , El Salvador , Guatemala , Honduras , Nikaragua , Panama | |||
| Jihozápadní středomořský blok (SWMB) | Maroko , Alžírsko , Tunisko | |||
| South African Power Pool | 12 jihoafrických zemí | |||
| Irská síť | Irsko . Běží na EirGrid | třicet | (2020) [13] | |
| Státní síť Číny | Státní síť severní Číny. Spravováno společností State Grid Corporation of China | |||
| Energetická síť Jižní Číny | Jižní Čína. Spravováno společností China Southern Power Grid | |||
| Jihozápadní synchronní systém | západní Austrálie | 17.3 | 2016 | |
| Centrální synchronní systém | Chilský hlavní řetězec | 12.9 | 2011 |
Projekt Tres Amigas SuperStation je navržen tak, aby přenášel energii a vytvořil jednotný trh mezi synchronními rozvodnými sítěmi USA Východ a Západ pomocí vysokonapěťových DC vedení 30 GW .