Содержание

электрическая ёмкость – это… Что такое электрическая ёмкость?

(С), величина, характеризующая способность проводника удерживать электрический заряд. Для уединённого проводника С = Q/φ, где Q — заряд проводника, φ — его потенциал. Электрическая ёмкость конденсатора С = Q/(φ1 – φ2), где Q — абсолютная величина заряда одной из обкладок, φ1 – φ2 — разность потенциалов между обкладками (φ12). Измеряется в системе СГС в см, в СИ — в фарадах.

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ (С), характеристика проводящего тела, мера его способности накапливать электрический заряд (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД).
Когда увеличивается заряд проводника, то прямо пропорционально заряду будет возрастать его потенциал (см. ПОТЕНЦИАЛ (в физике)). Это справедливо для проводников любой геометрической формы. Отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от величины заряда, находящегося на проводнике, и определяются свойствами самого проводника, а также среды, в которой он находится.
Характеристикой электрических свойств проводника, определяющей возможность накопления зарядов на данном проводнике, является электрическая емкость С.
Так как заряду q проводника пропорционален потенциал j(отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности), то электрическая емкость С уединенного проводника равна отношению заряда проводника к потенциалу и определяется отношением:
С = q/j.
Таким образом, чем больше электрическая емкость, тем больший заряд может накопить проводник, имеющий данный потенциал.
Численно электрическая емкость С равна заряду q, который необходимо сообщить уединенному телу для изменения его потенциала на единицу.
Единица электроемкости в системе СИ — фарад (см. ФАРАД). 1 Ф — это емкость такого уединенного проводника, потенциал которого изменяется на 1 В (вольт (
см.
ВОЛЬТ)) при сообщении ему заряда 1 Кл (кулон (см. КУЛОН (единица количества электричества))).
В системе единиц СГСЕ электрическая емкость измеряется в сантиметрах.
1 Ф = 9.1011 см.
Емкость уединенного шара радиусом R, равна:
С = 4pоR.
Поэтому в системе СГСЕ электрическая емкость проводящего шара в вакууме равна его радиусу. Емкостью 1 Ф обладает шар, радиус которого равен 9.106км. Если считать Землю уединенным проводником, то ее электрическая емкость составляла бы порядка 0,7мФ.
В общем случае электрическая емкость геометрически подобных проводящих тел пропорциональна их размерам. Емкость зависит от геометрических размеров и формы проводников, взаимного расположения проводников и диэлектрической проницаемости, но не зависит от материала проводника.
Наличие вблизи проводника других тел изменяет его электрическую емкость, так как потенциал проводника зависит и от электрических полей, создаваемых наведенными в окружающих телах зарядами вследствие явления электростатической индукции (
см.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ).
Понятие электрической емкости относится не только к одному проводнику, но и к системе проводников, в частности к системе двух проводников, разделенных тонким слоем диэлектрика — конденсатору электрическому (см. КОНДЕНСАТОР (электрический)). Конденсаторы используют для получения нужных величин электрической емкости в технике. Емкость конденсатора характеризует не отдельную пластину, а систему двух пластин (проводников) в их взаимном расположении друг к другу. Электрическая емкость всегда характеризует систему из двух тел, между которыми установилась разность потенциалов (так как физический смысл имеет только разность потенциалов между двумя точками (см Потенциал электростатический (
см.
ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ)). Электроемкость конденсатора (взаимная емкость его обкладок), заряженных соответственно зарядами +q и –q, это физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводниками. Электрическая емкость конденсатора практически не зависит от наличия окружающих тел и может достигать очень большой величины при малых геометрических размерах конденсаторов.
Все элементы и устройства, применяемые в электрических цепях различного назначения (трансформаторы, электронные приборы) также обладают электрической емкостью, влияние которой в некоторых режимах может быть существенным.

Что такое электрическая емкость конденсатора можно узнать из этой статьи.

Две металлические пластины (обкладки) или два проводника любой формы, разделенные диэлектриком, называются электрическим конденсатором. Электрическая емкость конденсатора будет зависеть от площади пластины и расстояния между пластинами.  Конденсатором, так же, являются два провода электрической сети. Каждый провод, изолированный от земли, можно тоже рассматривать как конденсатор, причем одной из его обкладок будет служить провод, а другой — земля.

Конденсаторы электрическая емкость которых может быть любой, образуются не только в естественных условиях, но и специально изготовляются на электротехнических заводах.


Конденсаторы обладают свойством накапливать и удерживать равные по величине и разные по знаку (разноименные) электрические заряды.
Конденсатор будет заряжен, если на его обкладках накоплены разноименные электрические заряды. В этом случае между обкладками конденсатора, как и вокруг любых заряженных тел, существует электрическое поле и возникает электрическое напряжение между любыми точками поля. В частности, существует напряжение и между обкладками конденсатора

U, которое пропорционально величине электрического заряда q на любой из обкладок. Эта зависимость становится понятной, если вспомнить, что электрическое напряжение зависит от напряженности электрического поля, а последняя пропорциональна величине заряда, вокруг которого создается электрическое поле.
Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется емкостью конденсатора.

Емкостью конденсатора (обозначение С) называется постоянная величина, равная отношению величины заряда одной из обкладок конденсатора к напряжению между обкладками.

Таким образом, расчетная электрическая емкость конденсатора формула размещена ниже:

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в одну фараду обладает конденсатор, у которого при напряжении в 1 в (1 вольт) заряды на каждой обкладке составляют 1 к (1 кулон), т.

е.

Однако фарада является очень крупной единицей, поэтому на практике чаще пользуются более мелкими единицами:
микрофарадой (мкф), составляющей миллионную долю фарады,
1 мкф = 10-6 ф
и пикофарадой (пф), составляющей миллионную долю микрофарады,
1 пф= 10-6 мкф = 10-12 ф.
На чертежах конденсатор условно изображается, как показано на рисунке ниже.

Что такое конденсаторы и электрическая емкость смотрите видео ниже:

Электрическая емкость – Основы электроники

Электрическая емкость характеризует способность проводника сохранять электрический заряд в электростатическом поле. Рассмотрим более подробно понятие электрической емкости.

При электризации диэлектрика заряжается только та часть его поверхности, которая подвергалась натиранию или сопри­касалась с другим заряженным телом.

Электрический заряд, возбужденный на части поверхности диэлектрика, не может распространиться по всей его поверхности, так как в диэлек­триках все электрические заряды прочно связаны с молеку­лами вещества, лишенными свободы передвижения. Можно, например, зарядить один конец эбонитовой палочки отрица­тельным электричеством, а другой конец — положительным электричеством, и оба этих противоположных по знаку заряда не смогут соединиться друг с другом (Рис. 1).

Рисунок 1. Распределение зарядов в диэлектрике.

Электрические заряды на проводниках ведут себя совер­шенно иначе. Если мы поместим на проводник некоторое ко­личество электронов, они немедленно, отталкиваясь друг от друга, распространятся по всей поверхности проводника, при­чем именно по поверхности, а не по толще проводника.

Если зарядить электричеством проводник удлиненной фор­мы, например металлическую палочку, то наибольшее количе­ство зарядов сосредоточится на ее концах (рис. 2.).

Рисунок 2. Распределение зарядов в проводнике.

При за­ряде металлического шара электрические заряды распределятся по его поверхности равномерно (рис. 3.). Если этот шар будет пустотелым, то это нисколько не повлияет на распреде­ление зарядов; они также равномерно «расселятся» по наруж­ной поверхности шара, так как каждый из них будет стре­миться уйти подальше от своих одноименных соседей — заря­дов. Это в равной степени относится как к отрицательным зарядам, так и к положительным.

Рисунок 3. Распределение зарядов на прверхности металлического шара.

Свободные электрические заряды, помещенные в каком-либо месте на проводнике, расходятся по его поверхности по­добно воде, растекающейся, например, по дну какого-либо со­суда. Подобно тому, как вода будет растекаться по дну сосуда до тех пор, пока уровень ее не сделается всюду одинако­вым, так и электрические заряды будут «растекаться» по поверхности проводника до тех пор, пока электрический по­тенциал всех точек поверхности не станет одинаковым.

Прак­тически этот процесс происходит мгновенно.

Легко сообразить, что потенциал положительно заряжен­ного проводника будет тем выше, чем больше заряд, сообщен­ный проводнику. Это видно хотя бы из такого рассуждения. Представим себе, что мы заряжаем положительным электри­чеством какой-либо уединенный металлический предмет (про­водник), перенося на его поверхность один за другим отдель­ные электрические заряды. По мере накопления на нем элек­тричества на перенесение новых зарядов придется затрачивать все больше и больше работы, так как при переносе каждого следующего заряда нам придется преодолевать силы отталки­вания, действующие со стороны всех предыдущих зарядов, помещенных ранее на проводник. А так как потенциал про­водника характеризуется работой, затраченной на перенесение единичного положительного заряда из бесконечно удаленной точки в какую-либо точку проводника, то с увеличением поло­жительного заряда проводника потенциал его будет повышать­ся (ясно, что потенциал проводника, заряженного отрицатель­ным зарядом, будет отрицателен и с увеличением заряда бу­дет понижаться).

Количественная связь между величиной заряда проводника и его потенциалом очень проста: потенциал проводника прямо пропорционален величине его заряда, т. е. при увеличении за­ряда проводника, например, вдвое потенциал его повышается также вдвое.

Однако, соотношение между зарядом и потенциалом раз­лично для разных проводников. Например, один проводник достаточно зарядить количеством электричества в одну милли­ардную долю кулона, чтобы довести его потенциал до одного вольта, а другому проводнику для этого потребуется заряд, например, в одну стомиллионную долю кулона. Следователь­но, для разных проводников нужны разные количества элек­тричества, чтобы довести их заряд до одного и того же «элек­трического уровня». Поэтому принято считать, что различные проводники обладают различной электрической емкостью.

Электрическая емкость проводника зависит, прежде всего, от его разме­ров, — чем больше размеры проводника, тем больше его ем­кость. Емкость проводника зависит и от других причин, о ко­торых мы еще будем говорить. За единицу электрической ем­кости принимают емкость такого проводника, которому надо сообщить заряд, равный единице количества электричества — одному кулону, чтобы потенциал его повысился также на одну единицу, т. е. на 1 вольт.

Поскольку мы сравнивали электрический потенциал с уров­нем жидкости в сосуде, можно попытаться и далее искать аналогию между емкостью проводника и свойствами сосуда.

Однако, электрическую емкость нельзя отождествлять с ем­костью (вместимостью) сосуда. Действительно, емкость сосу­да указывает, какое наибольшее количество жидкости он мо­жет вместить, между тем как электрическая емкость провод­ника ничего не говорит о том, какое количество электриче­ства может «вместить» проводник. Всякий проводник принци­пиально может вместить любое количество электричества, только с увеличением количества электричества будет повы­шаться потенциал (электрический уровень) проводника и по­вышаться тем быстрее, чем меньше емкость проводника.

Поэтому электрическую емкость проводника можно было бы сравнить с площадью дна сосуда (мы считаем, что сосуд имеет вертикальные стенки) Действительно, чем больше пло­щадь дна сосуда, тем больше нужно налить в него жидкости для того, чтобы она достигла определенного уровня (рис. 4.).

Рисунок 4. Отличие электрической емкости от обычного понятия емкости.

Итак, электрическая емкость уединенного проводника определяется как отношение количества электричества, сообщенного проводнику, к потенциалу, который при этом приобретает проводник, т. е.

C=Q/U

Если Q выражено в кулонах, а U в вольтах, то единица электрической емкости С получится в фарадах (обозначение Ф.).

Фарада представляет собой слишком крупную величину, никогда не встречающуюся на практике. Поэтому для измере­ния емкости приняты более мелкие единицы — микрофарада (мкФ), нанофарады (нФ) и пикофарады (пФ).

Микрофарада составляет одну миллионную долю фарады, нанофарада одну тысячную микрофарады, а пикофарада — одну миллионную долю микрофарады (или одну тысячную долю нанофарады).

То есть:

1 мкф = 10-6 Ф;

1 нф = 10-9 Ф;

1 пф =10-12 Ф.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

 

Добавить комментарий

Электрическая емкость

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд. Электронные элементы с такими свойствами называются конденсаторами. Единицей эл ёмкости является Фарада, а также применяются микрофарада, нанофарада, пикофарада. Активным сопротивлением емкости является сопротивление её постоянному электрическому току, который возникает вследствие несовершенства конструкции конденсатора,(идеальный конденсатор не пропускает постоянный ток вообще). Реактивное сопротивление конденсатора – то сопротивление, которое он оказывает прохождению переменного тока. Вычисляется по формуле: Xc=1/(2р*f*С), где:
Xc-реактивное емкостное сопротивление, Ом;
f – частота, Герц;
С – емкость, фарад.
ТКЕ – температурный коэффициент емкости – определяет зависимость величины электрической емкости конденсатора от его температуры.

Калькулятор расчета емкости конденсатора

Конденсаторы бывают бумажные, металлобумажные, слюдяные, керамические, воздушные, электролитические и т д. Они широко применяются в электронных схемах в качестве фильтров и накопителей заряда.

Основные параметры:

  1. Номинальная емкость
  2. %
  3. Тангенс угла потерь или добротность
  4. ТКЕ – температурный коэфициент емкости(изменение емкости при изменении температуры).Характеризует температурную стабильность конденсаторов
  5. Стабильность во времени-коэфициент старения
    Сопротивление изоляции и ток утечки
  • Номинальное напряжение
  • При длительном воздействии «U» на обкладках конденсатора возможен пробой диэлектрика. Поэтому величина «U» нормируется. Материал диэлектрика (д/э) между обкладками определяет свойства конденсатора и область его использования.

    По данному классификационному признаку кон-ры бывают:

    1. C газообразным д/э(воздушные,газонаполненные,ваккумные)
    2. C жидким д/э(некоторые виды солей)
    3. C твердым органическим д/э(слюдяные,керамические,стелокерамические,стеклоэмалевые,пленочные,стеклопленочные)
    4. C твердым органическим д/э (бумажные,металлобумажные,фторопластовые,полиэтиленфлатантные)
    5. C оксидным д/э(электролитические,оксиднополупроводниковые,оксиднометаллические).В этом случае оксидная д/э пленка образуется на обкладках из тантала,титана,алюминия,ниобия и в названии присутствует материал обкладок.

    Электрическая емкость • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

    Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

    Сенсорный экран этого планшета выполнен с использованием проекционно-емкостной технологии.

    Общие сведения

    Измерение емкости конденсатора номинальной емкостью 10 мкФ с помощью осциллографа-мультиметра

    Электрическая емкость — это величина, характеризующая способность проводника накапливать заряд, равная отношению электрического заряда к разности потенциалов между проводниками:

    C = Q/∆φ

    Здесь Q — электрический заряд, измеряется в кулонах (Кл), — разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

    В системе СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф). Данная единица измерения названа в честь английского физика Майкла Фарадея.

    Фарад является очень большой емкостью для изолированного проводника. Так, металлический уединенный шар радиусом в 13 радиусов Солнца имел бы емкость равную 1 фарад. А емкость металлического шара размером с Землю была бы примерно 710 микрофарад (мкФ).

    Так как 1 фарад — очень большая емкость, поэтому используются меньшие значения, такие как: микрофарад (мкФ), равный одной миллионной фарада; нанофарад (нФ), равный одной миллиардной; пикофарад (пФ), равный одной триллионной фарада.

    В системе СГСЭ основной единицей емкости является сантиметр (см). 1 сантиметр емкости — это электрическая емкость шара с радиусом 1 сантиметр, помещенного в вакуум. СГСЭ — это расширенная система СГС для электродинамики, то есть, система единиц в которой сантиметр, грам, и секунда приняты за базовые единицы для вычисления длины, массы и времени соответственно. В расширенных СГС, включая СГСЭ, некоторые физические константы приняты за единицу, чтобы упростить формулы и облегчить вычисления.

    Использование емкости

    Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

    Условные обозначения конденсаторов на принципиальных схемах

    Понятие электрической емкости относится не только к проводнику, но и к конденсатору. Конденсатор — система двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. В простейшем варианте конструкция конденсатора состоит из двух электродов в виде пластин (обкладок). Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухэлектродный прибор для накопления заряда и энергии электромагнитного поля, в простейшем случае представляет собой два проводника, разделённые каким-либо изолятором. Например, иногда радиолюбители при отсутствии готовых деталей изготавливают подстроечные конденсаторы для своих схем из отрезков проводов разного диаметра, изолированных лаковым покрытием, при этом более тонкий провод наматывается на более толстый. Регулируя число витков, радиолюбители точно настраивают контура аппаратуры на нужную частоту. Примеры изображения конденсаторов на электрических схемах приведены на рисунке.

    Параллельная RLC-цепь, состоящая из резистора, конденсатора и катушки индуктивности

    Историческая справка

    Еще 275 лет назад были известны принципы создания конденсаторов. Так, в 1745 г. в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку» — в ней диэлектриком были стенки стеклянной банки, а обкладками служили вода в сосуде и ладонь экспериментатора, державшая сосуд. Такая «банка» позволяла накапливать заряд порядка микрокулона (мкКл). После того, как ее изобрели, с ней часто проводили эксперименты и публичные представления. Для этого банку сначала заряжали статическим электричеством, натирая ее. После этого один из участников прикасался к банке рукой, и получал небольшой удар током. Известно, что 700 парижских монахов, взявшись за руки, провели лейденский эксперимент. В тот момент, когда первый монах прикоснулся к головке банки, все 700 монахов, сведенные одной судорогой, с ужасом вскрикнули.

    В Россию «лейденская банка» пришла благодаря русскому царю Петру I, который познакомился с Мушенбруком во время путешествий по Европе, и подробнее узнал об экспериментах с «лейденской банкой». Петр I учредил в России Академию наук, и заказал Мушенбруку разнообразные приборы для Академии наук.

    В дальнейшем конденсаторы усовершенствовались и становились меньше, а их емкость — больше. Конденсаторы широко применяются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют колебательный контур, который может быть использован для настройки приемника на нужную частоту.

    Существует несколько типов конденсаторов, отличающихся постоянной или переменной емкостью и материалом диэлектрика.

    Примеры конденсаторов

    Оксидные конденсаторы в блоке питания сервера.

    Промышленность выпускает большое количество типов конденсаторов различного назначения, но главными их характеристиками являются ёмкость и рабочее напряжение.

    Типичные значение ёмкости конденсаторов изменяются от единиц пикофарад до сотен микрофарад, исключение составляют ионисторы, которые имеют несколько иной характер формирования ёмкости – за счёт двойного слоя у электродов – в этом они подобны электрохимическим аккумуляторам. Суперконденсаторы на основе нанотрубок имеют чрезвычайно развитую поверхность электродов. У этих типов конденсаторов типичные значения ёмкости составляют десятки фарад, и в некоторых случаях они способны заменить в качестве источников тока традиционные электрохимические аккумуляторы.

    Вторым по важности параметром конденсаторов является его рабочее напряжение. Превышение этого параметра может привести к выходу конденсатора из строя, поэтому при построении реальных схем принято применять конденсаторы с удвоенным значением рабочего напряжения.

    Для увеличения значений ёмкости или рабочего напряжения используют приём объединения конденсаторов в батареи. При последовательном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение удваивается, а суммарная ёмкость уменьшается в два раза. При параллельном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение остаётся прежним, а суммарная ёмкость увеличивается в два раза.

    Третьим по важности параметром конденсаторов является температурный коэффициент изменения ёмкости (ТКЕ). Он даёт представление об изменении ёмкости в условиях изменения температур.

    В зависимости от назначения использования, конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, требования к параметрам которых некритичны, и на конденсаторы специального назначения (высоковольтные, прецизионные и с различными ТКЕ).

    Маркировка конденсаторов

    Подобно резисторам, в зависимости от габаритов изделия, может применяться полная маркировка с указанием номинальной ёмкости, класса отклонения от номинала и рабочего напряжения. Для малогабаритных исполнений конденсаторов применяют кодовую маркировку из трёх или четырёх цифр, смешанную цифро-буквенную маркировку и цветовую маркировку.

    Соответствующие таблицы пересчёта маркировок по номиналу, рабочему напряжению и ТКЕ можно найти в Интернете, но самым действенным и практичным методом проверки номинала и исправности элемента реальной схемы остаётся непосредственное измерение параметров выпаянного конденсатора с помощью мультиметра.

    Оксидный конденсатор собран из двух алюминиевых лент и бумажной прокладки с электролитом. Одна из алюминиевых лент покрыта слоем оксида алюминия и служит анодом. Катодом служит вторая алюминиевая лента и бумажная лента с электролитом. На алюминиевых лентах видны следы электрохимического травления, позволяющего увеличить их площадь поверхности, а значит и емкость конденсатора.

    Предупреждение: поскольку конденсаторы могут накапливать большой заряд при весьма высоком напряжении, во избежание поражения электрическим током необходимо перед измерением параметров конденсатора разряжать его, закоротив его выводы проводом с высоким сопротивлением внешней изоляции. Лучше всего для этого подходят штатные провода измерительного прибора.

    Оксидные конденсаторы: данный тип конденсатора обладает большой удельной емкостью, то есть, емкостью на единицу веса конденсатора. Одна обкладка таких конденсаторов представляет собой обычно алюминиевую ленту, покрытую слоем оксида алюминия. Второй обкладкой служит электролит. Так как оксидные конденсаторы имеют полярность, то принципиально важно включать такой конденсатор в схему строго в соответствии с полярностью напряжения.

    Твердотельные конденсаторы: в них вместо традиционного электролита в качестве обкладки используется органический полимер, проводящий ток, или полупроводник.

    Трехсекционный воздушный конденсатор переменной емкости

    Переменные конденсаторы: емкость может меняться механическим способом, электрическим напряжением или с помощью температуры.

    Пленочные конденсаторы: диапазон емкости данного типа конденсаторов составляет примерно от 5 пФ до 100 мкФ.

    Имеются и другие типы конденсаторов.

    Ионисторы

    В наши дни популярность набирают ионисторы. Ионистор (суперконденсатор) — это гибрид конденсатора и химического источника тока, заряд которого накапливается на границе раздела двух сред — электрода и электролита. Начало созданию ионисторов было положено в 1957 году, когда был запатентован конденсатор с двойным электрическим слоем на пористых угольных электродах. Двойной слой, а также пористый материал помогли увеличить емкость такого конденсатора за счет увеличения площади поверхности. В дальнейшем эта технология дополнялась и улучшалась. На рынок ионисторы вышли в начале восьмидесятых годов прошлого века.

    С появлением ионисторов появилась возможность использовать их в электрических цепях в качестве источников напряжения. Такие суперконденсаторы имеют долгий срок службы, малый вес, высокие скорости зарядки-разрядки. В перспективе данный вид конденсаторов может заменить обычные аккумуляторы. Основными недостатками ионисторов является меньшая, чем у электрохимических аккумуляторов удельная энергия (энергия на единицу веса), низкое рабочее напряжение и значительный саморазряд.

    Ионисторы применяются в автомобилях Формулы-1. В системах рекуперации энергии, при торможении вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в маховике, аккумуляторах или ионисторах для дальнейшего использования.

    Электромобиль А2В Университета Торонто. Общий вид

    В бытовой электронике ионисторы применяются для стабилизации основного питания и в качестве резервного источника питания таких приборов как плееры, фонари, в автоматических коммунальных счетчиках и в других устройствах с батарейным питанием и изменяющейся нагрузкой, обеспечивая питание при повышенной нагрузке.

    В общественном транспорте применение ионисторов особенно перспективно для троллейбусов, так как становится возможна реализация автономного хода и увеличения маневренности; также ионисторы используются в некоторых автобусах и электромобилях.

    Электромобиль А2В Университета Торонто. Под капотом

    Электрические автомобили в настоящем времени выпускают многие компании, например: General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Университет Торонто совместно с компанией Toronto Electric разработали полностью канадский электромобиль A2B. В нем используются ионисторы вместе с химическими источниками питания, так называемое гибридное электрическое хранение энергии. Двигатели данного автомобиля питаются от аккумуляторов весом 380 килограмм. Также для подзарядки используются солнечные батареи, установленные на крыше электромобиля.

    Емкостные сенсорные экраны

    В современных устройствах все чаще применяются сенсорные экраны, которые позволяют управлять устройствами путем прикосновения к панелям с индикаторами или экранам. Сенсорные экраны бывают разных типов: резистивные, емкостные и другие. Они могут реагировать на одно или несколько одновременных касаний. Принцип работы емкостных экранов основывается на том, что предмет большой емкости проводит переменный ток. В данном случае этим предметом является тело человека.

    Поверхностно-емкостные экраны

    Cенсорный экран iPhone выполнен по проекционно-емкостной технологии.

    Таким образом, поверхностно-емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. В качестве резистивного материала обычно применяется имеющий высокую прозрачность и малое поверхностное сопротивление сплав оксида индия и оксида олова. Электроды, подающие на проводящий слой небольшое переменное напряжение, располагаются по углам экрана. При касании к такому экрану пальцем появляется утечка тока, которая регистрируется в четырех углах датчиками и передается в контроллер, который определяет координаты точки касания.

    Преимущество таких экранов заключается в долговечности (около 6,5 лет нажатий с промежутком в одну секунду или порядка 200 млн. нажатий). Они обладают высокой прозрачностью (примерно 90%). Благодаря этим преимуществам, емкостные экраны уже с 2009 года активно начали вытеснять резистивные экраны.

    Недостаток емкостных экранов заключается в том, что они плохо работают при отрицательных температурах, есть трудности с использованием таких экранов в перчатках. Если проводящее покрытие расположено на внешней поверхности, то экран является достаточно уязвимым, поэтому емкостные экраны применяются лишь в тех устройствах, которые защищены от непогоды.

    Проекционно-емкостные экраны

    Помимо поверхностно-емкостных экранов, существуют проекционно-емкостные экраны. Их отличие заключается в том, что на внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод, к которому прикасаются, вместе с телом человека образует конденсатор. Благодаря сетке, можно получить точные координаты касания. Проекционно-емкостный экран реагирует на касания в тонких перчатках.

    Проекционно-емкостные экраны также обладают высокой прозрачностью (около 90%). Они долговечны и достаточно прочные, поэтому их широко применяют не только в персональной электронике, но и в автоматах, в том числе установленных на улице.

    Автор статьи: Sergey Akishkin, Tatiana Kondratieva

    Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

    Электричество и магнетизм

    Энергию можно накапливать, поднимая груз (часы-ходики с кукушкой), закручивая пружину (обычные механические часы), сжимая газ (пневматическое оружие). Энергию можно также накапливать в виде электро­статического поля. Для этого служат устройства, называемые конденсаторами. В самом грубом приближении любой конденсатор — это пара проводников (обкладок), между которыми создается некая разность потенциалов . Способность конденсатора накапливать энергию в форме электростатического поля характеризуется величиной его емкости. Сам этот термин восходит к временам, когда бытовало представление об электрической жидкости. Представим себе сосуд, который мы наполняем та­кой жидкостью. Ее уровень (перепад высот между дном сосуда и поверх­ностью жидкости) соответствует разности потенциалов , до которой заряжается конденсатор. А количество жидкости в сосуде — заряду , сообщаемому конденсатору. В зависимости от формы сосуда, при том же уровне (разности потенциалов) в него войдет больше или меньше жидкости (зарядов). Отношение  и называется емкостью конденсатора.

    Уединенные проводники также обладают емкостью.  Роль второй обкладки играют при этом бесконечно удаленные точки пространства. Рассмотрим, например, заряженную сферу радиусом . Вне сферы  имеется кулоновское электрическое поле

    (2.6)

    направленное вдоль радиуса. Потенциал, создаваемый заряженной сферой при , дается выражением

    (2.7)

    Внутри проводящей сферы , и, следовательно, потенциал во всех точках этой сферы постоянен и совпадает со значением потенциала на её поверхности:

    (2.8)

    Это значение в сущности является разностью потенциалов между поверхностью сферы и бесконечно удаленной точкой. По определению емкости

    (2. 9)

    В СИ за единицу емкости принят фарад (в честь М. Фарадея): фарад это емкость такого проводника, которому для повышения потенциала на 1 В, необходимо сообщить заряд в 1 Кл:

     

    Соотношение для емкости уединенной сферы в вакууме  показывает, что 1 Ф — это емкость шара с радиусом  м, что в 13 раз превышает радиус Солнца и в 1413 раз — радиус Земли. Таким образом, емкость Земли составляет примерно 1/1413 Ф, т. е.   мкФ. Иными словами, 1 Ф — это огромная емкость. Изготовлять конденсаторы такой емкости научились лишь относительно недавно, главным образом, благодаря совершенствованию технологии нанесения сверхтонких диэлектрических и металлических пленок. Например, габаритный размер конденсатора фирмы NEC/TOKIN (www.nec-tokin.net/now/english/index.html) емкостью в 1 Ф меньше 22 мм, а его масса 6,7 грамма.

    Элеком37, Электрическая емкость. Плоский конденсатор. Соединения конденсаторов. Физика.

    Электрическая емкость.

    Плоский конденсатор. Соединения конденсаторов.

    Электрическая емкость. Плоский конденсатор.

    При сообщении проводнику заряда всегда существует некоторый предел, более которого зарядить тело не удастся. Для характеристики способности тела накапливать электрический заряд вводят понятие электрической емкости. Емкостью уединенного проводника называют отношение его заряда к потенциалу:

    В системе СИ емкость измеряется в Фарадах [Ф]. 1 Фарад – чрезвычайно большая емкость. Для сравнения, емкость всего земного шара значительно меньше одного фарада. Емкость проводника не зависит ни от его заряда, ни от потенциала тела. Аналогично, плотность не зависит ни от массы, ни от объема тела. Емкость зависит лишь от формы тела, его размеров и свойств окружающей его среды.

    Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:

    Величина электроемкости проводников зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники. Существуют такие конфигурации проводников, при которых электрическое поле оказывается сосредоточенным (локализованным) лишь в некоторой области пространства. Такие системы называются конденсаторами, а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

    Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским. Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами.

    Каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи своей поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого выражается соотношением уже приводившимся выше. Тогда модуль напряженности итогового поля внутри конденсатора, создаваемого двумя пластинами, равен:

    За пределами конденсатора, электрические поля двух пластин направлены в разные стороны, и поэтому результирующее электростатическое поле E = 0. Электроёмкость плоского конденсатора может быть рассчитана по формуле:

    Таким образом, электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз. Обратите внимание, что S в этой формуле есть площадь только одной обкладки конденсатора. Когда в задаче говорят о «площади обкладок», то имеют в виду именно эту величину. На 2 умножать или делить её не надо никогда.

    Еще раз приведем формулу для заряда конденсатора. Под зарядом конденсатора понимают только заряд его положительной обкладки:

    Сила притяжения пластин конденсатора. Сила, действующая на каждую обкладку, определяется не полным полем конденсатора, а полем, созданным противоположной обкладкой (сама на себя обкладка не действует). Напряженность этого поля равна половине напряженности полного поля, и сила взаимодействия пластин:

    Энергия конденсатора. Ее же называют энергией электрического поля внутри конденсатора. Опыт показывает, что заряженный конденсатор содержит запас энергии. Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор. Существует три эквивалентные формы записи формулы для энергии конденсатора (они следуют одна из другой если воспользоваться соотношением q = CU):

    Особое внимание обращайте на фразу: «Конденсатор подключён к источнику». Это означает, что напряжение на конденсаторе не изменяется. А фраза «Конденсатор зарядили и отключили от источника» означает, что заряд конденсатора не изменится.

    Энергия электрического поля

    Электрическую энергию следует рассматривать как потенциальную энергию, запасенную в заряженном конденсаторе. По современным представлениям, электрическая энергия конденсатора локализована в пространстве между обкладками конденсатора, то есть в электрическом поле. Поэтому ее называют энергией электрического поля. Энергия заряженных тел сосредоточена в пространстве, в котором есть электрическое поле, т.е. можно говорить об энергии электрического поля. Например, у конденсатора энергия сосредоточена в пространстве между его обкладками. Таким образом, имеет смысл ввести новую физическую характеристику – объёмную плотность энергии электрического поля. На примере плоского конденсатора, можно получить такую формулу для объёмной плотности энергии (или энергии единицы объёма электрического поля):

    Соединения конденсаторов

    Параллельное соединение конденсаторов – для увеличения ёмкости. Конденсаторы соединены одноименно заряженными обкладками, как бы увеличивая площадь одинаково заряженных пластин. Напряжение на всех конденсаторах одинаковое, общий заряд равен сумме зарядов каждого из конденсаторов, и общая ёмкость также равна сумме емкостей всех конденсаторов соединенных параллельно. Выпишем формулы для параллельного соединения конденсаторов:

    При последовательном соединении конденсаторов общая ёмкость батареи конденсаторов всегда меньше, чем ёмкость наименьшего конденсатора, входящего в батарею. Применяется последовательное соединение для увеличения напряжения пробоя конденсаторов. Выпишем формулы для последовательного соединения конденсаторов. Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов находится из соотношения:

    Из закона сохранения заряда следует, что заряды на соседних обкладках равны:

    Напряжение равно сумме напряжений на отдельных конденсаторах.

    Для двух последовательно соединённых конденсаторов формула выше даст нам следующее выражение для общей емкости:

    Для N одинаковых последовательно соединённых конденсаторов:



    Емкость против энергии: Праймер

    Электроэнергия измеряется как мощностью, так и энергией – ваттами и ватт-часами. Понимание разницы имеет решающее значение для понимания того, как работает электросеть.

    Мощность – это максимальная мощность, которую генератор электроэнергии может физически производить, измеряется в мегаваттах (МВт). Вы часто будете видеть, что ISO ссылается на паспортную мощность генератора, которая представляет собой определение производителем максимальной выходной мощности в мегаваттах электроэнергии, которую генератор может производить без превышения проектных ограничений.Ресурсы спроса измеряются их способностью снижать спрос, также в МВт.

    Мощность этих ресурсов вместе составляет мощность энергосистемы. ISO New England требуется в соответствии с федеральными стандартами надежности, чтобы гарантировать, что в регионе достаточно ресурсов для соответствия минимальному общему уровню пропускной способности системы (Требования к установленной мощности). ISO New England использует конкурентный форвардный аукцион мощности для обеспечения ресурсов для удовлетворения прогнозируемых потребностей в мощности системы за три года вперед (так называемое обязательство по предоставлению мощности).Электросеть Новой Англии летом и зимой имеет разную мощность, поскольку разные температуры могут повлиять на мощность, которую способен производить генератор. ISO публикует информацию о том, сколько мощностей доступно каждый день для удовлетворения прогнозируемого пикового спроса в своем утреннем отчете.

    Энергия – это количество электроэнергии, производимой генератором за определенный период времени. Многие генераторы не всегда работают на полную мощность. Например, около 26% мощности системы Новой Англии составляют генераторы, работающие на угле и мазуте.Но в совокупности они произвели всего 3% электроэнергии в регионе в 2017 году. Мощность генератора может варьироваться в зависимости от условий на электростанции, наличия и стоимости топлива, изменчивости ветра и солнца, рыночных цен или инструкций по отправке от ISO. Вот почему важно, чтобы система имела множество типов ресурсов, в том числе те, которые могут запускаться или быстро набирать обороты в ответ на внезапные изменения потребительского спроса или выпуска других ресурсов.

    Рассмотрим этот недавний реальный пример разницы между мощностью и энергией из зимы 2017/2018:

    • Мощность. Имея мощность более 32 000 МВт, оказалось, что у региональной энергосистемы достаточно мощности для удовлетворения прогнозируемого зимнего пикового спроса в 21 197 МВт плюс резервные требования.
    • Energy: Однако историческое двухнедельное похолодание и зимние бури серьезно подорвали реальную производительность энергосистемы. Холод вынудил некоторые генераторы отключиться от сети или снизить выработку энергии. Другими словами, в то время как было доступно достаточно мегаватт мощности , регион был опасно близок к дефициту мегаватт-часов на энергии (имея достаточно мегаватт для удовлетворения спроса).

    Производство, мощность и продажа электроэнергии в США

    • Генерация – это показатель выработки электроэнергии с течением времени.Большинство электростанций используют часть производимой электроэнергии для работы электростанции.
    • Мощность – это максимальный уровень электроэнергии (электричества), которую электростанция может подавать в определенный момент времени при определенных условиях.
    • Продажи – это количество электроэнергии, проданной потребителям за определенный период времени, и на них приходится большая часть потребления электроэнергии в США.

    Вырабатывается больше электроэнергии, чем продается, потому что некоторая часть энергии теряется (в виде тепла) при передаче и распределении электроэнергии.Кроме того, некоторые потребители электроэнергии вырабатывают электроэнергию и используют большую часть или всю ее, и количество, которое они используют, называется прямого использования . Эти потребители включают промышленные, производственные, коммерческие и институциональные предприятия, а также домовладельцев, у которых есть собственные генераторы электроэнергии. Соединенные Штаты также экспортируют и импортируют часть электроэнергии в Канаду и Мексику и из них. Общее потребление электроэнергии в США конечными потребителями равно розничным продажам электроэнергии в США плюс прямое использование электроэнергии.

    • Шкала коммунальных услуг включает производство электроэнергии и мощность генерирующих блоков (генераторов), расположенных на электростанциях, общая генерирующая мощность которых составляет не менее одного мегаватта (МВт).
    • Малый масштаб включает генераторы с генерирующей мощностью менее 1 МВт, которые обычно находятся в местах потребления электроэнергии или поблизости от них. Большинство солнечных фотоэлектрических систем, установленных на крышах зданий, представляют собой небольшие системы.
    • Мегаватт (МВт) = 1000 кВт; мегаватт-час (МВтч) = 1000 кВтч
    • ГВт (ГВт) = 1000 МВт; гигаватт-час (ГВтч) = 1000 МВтч

    Нажмите для увеличения

    Производство электроэнергии

    В 2020 году чистая выработка электроэнергии генераторами коммунальных предприятий в Соединенных Штатах составила около 4 009 миллиардов киловатт-часов (кВтч) (или около 4 триллионов кВтч).По оценкам EIA, дополнительные 41,7 миллиарда кВтч (или около 0,04 триллиона кВтч) были произведены с помощью небольших солнечных фотоэлектрических (PV) систем.

    В 2020 году около 60% выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США было произведено из ископаемого топлива (угля, природного газа и нефти), около 20% – за счет ядерной энергии и около 20% – из возобновляемых источников энергии.

    • природный газ 40%
    • уголь 19%
    • ядерная 20%
      • негидроэлектрические возобновляемые источники энергии 13%
      • гидроэлектростанция 7%
    • нефть и прочее 1%

    Электроэнергетическая мощность

    Чтобы обеспечить стабильную поставку электроэнергии потребителям, операторам электроэнергетической системы или сети , требовать от электростанций производить и размещать в сети необходимое количество электроэнергии в любой момент, чтобы мгновенно удовлетворить и сбалансировать спрос на электроэнергию. .

    • Генераторы базовой нагрузки обычно полностью или частично удовлетворяют минимальную или базовую потребность (нагрузку) в электросети. Генератор базовой нагрузки работает непрерывно, вырабатывая электричество с почти постоянной скоростью в течение большей части дня. Атомные электростанции обычно работают в режиме базовой нагрузки из-за их низких затрат на топливо и технических ограничений на работу в зависимости от нагрузки. Геотермальные установки и установки, работающие на биомассе, также часто работают с базовой нагрузкой из-за их низких затрат на топливо.Многие крупные гидроэлектростанции, несколько угольных электростанций и все большее количество генераторов, работающих на природном газе, особенно в комбинированных энергетических установках, также обеспечивают мощность базовой нагрузки.
    • Генераторы пиковой нагрузки помогают удовлетворить спрос на электроэнергию, когда спрос наивысший или пиковый, например, ближе к вечеру и когда потребление электроэнергии для кондиционирования и отопления увеличивается в жаркую и холодную погоду соответственно. Эти так называемые пиковые блоки обычно представляют собой генераторы, работающие на природном газе или нефти.В целом, эти генераторы относительно неэффективны и дороги в эксплуатации, но обеспечивают высококачественные услуги в периоды пикового спроса. В некоторых случаях гидроаккумулирующие гидроэлектростанции и обычные гидроэлектростанции также поддерживают работу сети, обеспечивая электроэнергию в периоды пикового спроса.
    • Блоки генерации промежуточной нагрузки составляют крупнейший сектор генерирования и обеспечивают работу в зависимости от нагрузки между базовой нагрузкой и пиковым режимом работы. Профиль спроса меняется со временем, и промежуточные источники в целом технически и экономически подходят для отслеживания изменений нагрузки.Многие источники энергии и технологии используются в промежуточных операциях. Установки комбинированного цикла, работающие на природном газе, которые в настоящее время вырабатывают больше электроэнергии, чем любая другая технология, обычно работают как промежуточные источники.

    Дополнительные категории электрогенераторов включают

    • Периодические генераторы возобновляемых ресурсов , работающие на ветровой и солнечной энергии, которые вырабатывают электроэнергию только тогда, когда эти ресурсы доступны (то есть, когда ветрено или солнечно).Когда эти генераторы работают, они имеют тенденцию уменьшать количество электроэнергии, требуемой от других генераторов для обеспечения электросети.
    • Системы / объекты накопления электроэнергии , включая гидроаккумулирующие накопители, солнечно-тепловые накопители, батареи, маховики и системы сжатого воздуха. Эти системы обычно используют (или покупают) и хранят электроэнергию, которая генерируется в периоды непикового спроса на электроэнергию (когда цены на электроэнергию относительно низкие), и они обеспечивают (или продают) сохраненную электроэнергию в периоды высокого или пикового спроса на электроэнергию (когда цены на электроэнергию относительно высоки).Некоторые объекты используют электроэнергию, произведенную с помощью периодически возобновляемых источников энергии (ветра и солнца), когда доступность возобновляемых ресурсов высока, и обеспечивают накопленную электроэнергию, когда возобновляемых источников энергии мало или они недоступны. Негидроаккумулирующие системы также могут оказывать вспомогательные услуги электросети. Приложения для хранения энергии по своей природе потребляют больше электроэнергии, чем обеспечивают. В гидроаккумулирующих системах для перекачки воды в водохранилища используется больше электроэнергии, чем в системах накопления воды, а в негидроаккумулирующих системах наблюдаются потери при преобразовании и хранении энергии.Таким образом, склады электроэнергии имеют отрицательный чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Общее поколение обеспечивает лучший индикатор уровня активности технологий хранения и приводится в выпусках данных отчета EIA-923 Power Plant Operation Report.
    • Распределенные генераторы подключены к электросети, но в основном они обеспечивают часть или всю потребность в электроэнергии отдельных зданий или сооружений. Иногда эти системы могут вырабатывать больше электроэнергии, чем потребляет объект, и в этом случае излишки электроэнергии отправляются в сеть.Большинство небольших солнечных фотоэлектрических систем представляют собой распределенные генераторы.

    В конце 2020 года в Соединенных Штатах было 1117 475 МВт – или около 1,12 миллиарда киловатт (кВт) – общей мощности по выработке электроэнергии коммунальными предприятиями и около 27 724 МВт – или почти 0,03 миллиарда кВт – малых солнечных фотоэлектрических установок. генерирующая мощность.

    На генерирующие установки, работающие в основном на природном газе, приходится наибольшая доля генерирующих мощностей коммунальных предприятий в Соединенных Штатах.

    • природный газ 43%
    • уголь 20%
      • негидроэлектрические 16%
      • гидроэлектростанция 9%
    • ядерная 9%
    • Нефть 3%
    • прочие источники 0,5%

    Существует три категории генерирующих мощностей. Паспортная мощность , определяемая производителем генератора, представляет собой максимальную выработку электроэнергии генерирующим агрегатом без превышения установленных тепловых ограничений. Чистая летняя мощность и Чистая зимняя мощность – это максимальная мгновенная электрическая нагрузка, которую генератор может поддерживать летом или зимой, соответственно. Эти значения могут отличаться из-за сезонных колебаний температуры охлаждающей жидкости генератора (воды или окружающего воздуха). В большинстве своих отчетов по электроэнергии EIA указывает мощность производства электроэнергии как чистую летнюю мощность.

    Источники энергии для СШАпроизводство электроэнергии

    Состав источников энергии для производства электроэнергии в США со временем изменился, особенно в последние годы. На природный газ и возобновляемые источники энергии приходится все большая доля производства электроэнергии в США, в то время как выработка электроэнергии на угле снизилась. В 1990 году на угольные электростанции приходилось около 42% от общей мощности по выработке электроэнергии коммунальными предприятиями США и около 52% от общей выработки электроэнергии. К концу 2020 года доля угля в генерирующих мощностях составляла 20%, а доля угля в общем объеме производства электроэнергии коммунальными предприятиями составляла 19%.За тот же период доля генерирующих мощностей, работающих на природном газе, увеличилась с 17% в 1990 году до 43% в 2020 году, а их доля в производстве электроэнергии более чем утроилась с 12% в 1990 году до 40% в 2020 году.

    Большинство атомных и гидроэлектростанций в США были построены до 1990 года. Доля ядерной энергии в общем объеме производства электроэнергии в США с 1990 года стабильно составляла около 20%. Производство электроэнергии с помощью гидроэлектроэнергии, исторически являвшейся крупнейшим источником общего годового производства возобновляемой электроэнергии в масштабах коммунальных предприятий (до 2019), колеблется из года в год из-за режима осадков.

    Общее производство электроэнергии в США за счет негидро возобновляемых источников энергии увеличивается

    Производство электроэнергии из возобновляемых источников, помимо гидроэнергетики, в последние годы неуклонно росло, в основном из-за увеличения ветровой и солнечной генерирующих мощностей. С 2014 года общий годовой объем производства электроэнергии из негидро возобновляемых источников коммунальных услуг превышает объем производства гидроэлектроэнергии.

    Доля энергии ветра в общих генерирующих мощностях коммунальных предприятий в США выросла с 0. 2% в 1990 г. до почти 11% в 2020 г., а его доля в общем годовом производстве электроэнергии коммунальными предприятиями выросла с менее 1% в 1990 г. до примерно 8% в 2020 г.

    Несмотря на относительно небольшую долю в общей мощности и выработке электроэнергии в США, мощность и выработка солнечной электроэнергии значительно выросли за последние годы. Мощность производства солнечной электроэнергии в коммунальном масштабе выросла с 314 МВт (или 314 000 кВт) в 1990 году до примерно 47 848 МВт (или около 48 миллионов кВт) в конце 2020 года, из которых около 96% приходились на солнечные фотоэлектрические системы и 4% – на солнечную. теплоэлектрические системы.Доля солнечной энергии в общем объеме выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2020 году составила около 2,3% по сравнению с менее 0,1% в 1990 году. Кроме того, по оценкам EIA, в конце 2020 года было 27 724 МВт малых солнечных фотоэлектрических генераторов. мощность, а выработка электроэнергии от малых фотоэлектрических систем в целом составила около 42 миллиардов кВтч.

    Количество небольших распределенных солнечных фотоэлектрических (PV) систем, таких как те, что устанавливаются на крышах зданий, значительно выросло в Соединенных Штатах за последние несколько лет.Оценки малых солнечных фотоэлектрических мощностей и генерации по штатам и секторам включены в Electric Power Monthly . По состоянию на конец 2020 года почти 38% от общего объема малых солнечных фотоэлектрических генерирующих мощностей США приходилось на Калифорнию.

    Различные факторы влияют на сочетание источников энергии для производства электроэнергии

    • Падение цен на природный газ
    • Государственные требования по увеличению использования возобновляемых источников энергии
    • Наличие государственных и других финансовых стимулов для создания новых возобновляемых мощностей
    • Федеральные правила выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для электростанций
    • Снижение спроса на электроэнергию
    • Может добавляться с меньшими приращениями для удовлетворения требований к генерирующей мощности сети
    • Может быстрее реагировать на изменения почасовой потребности в электроэнергии
    • Обычно меньше затрат на соблюдение экологических норм

    Розничная продажа электроэнергии

    U. S. Розничные продажи электроэнергии конечным потребителям составили около 3664 млрд кВтч или 3,7 трлн кВтч в 2020 году, что на 147 млрд кВтч меньше, чем в 2019 году. Розничные продажи включают чистый импорт (импорт минус экспорт) электроэнергии из Канады и Мексики. .

    • жилая 1462 млрд кВтч 50%
    • коммерческие 1,276 млрд кВтч 45%
    • промышленные 920 млрд кВтч 35%
    • транспорт 7 млрд кВтч 0,2%

    Кто продает электроэнергию?

    Есть две основные категории поставщиков электроэнергии: поставщиков полного спектра услуг , которые продают комплексные электрические услуги – энергия (электричество) и доставка конечным пользователям, и других поставщиков .

    Поставщики полного спектра услуг могут вырабатывать электроэнергию на собственных электростанциях и продавать электроэнергию своим клиентам, а также могут продавать часть электроэнергии поставщикам других типов. Они, в свою очередь, могут покупать электроэнергию у других поставщиков полного спектра услуг или у независимых производителей электроэнергии, которую они продают своим клиентам. Существует четыре основных типа поставщиков полного спектра услуг:

    • Коммунальные предприятия, принадлежащие инвестору – это электроэнергетические компании, акции которых обращаются на бирже.
    • Государственные учреждения включают муниципалитеты, органы государственной власти и муниципальные органы сбыта.
    • Федеральные субъекты либо принадлежат федеральному правительству, либо финансируются им.
    • Кооперативы – это электроэнергетические компании, принадлежащие членам кооператива и управляемые ими.

    Другие поставщики продают и продают электроэнергию клиентам поставщиков полного спектра услуг или предоставляют потребителям только услуги по доставке электроэнергии.В основном они включают продавцов электроэнергии, которые работают в штатах, где есть выбор потребителей для выбора поставщиков электроэнергии. Поставщики полного спектра услуг поставляют электроэнергию для продавцов электроэнергии потребителям. Существуют также прямые сделки с электроэнергией от независимых производителей электроэнергии к (обычно крупным) потребителям электроэнергии.

    • ЖКХ, принадлежащие инвестору 57%
    • государственных и федеральных организаций 16%
    • кооперативов 12%
    • другие провайдеры 16%

    Помимо продажи конечным потребителям, электроэнергия также часто продается на оптовых рынках или по двусторонним контрактам.

    Последнее обновление: 18 марта 2021 г.

    Что такое плата за емкость? – Электрический выбор

    Когда вы получите счет за электроэнергию в конце месяца, вы увидите, что в него включено много разных сборов. Плата, которая чаще всего сбивает с толку людей, называется платой за емкость. Возможно, вы этого не знаете, но плата за мощность может отображаться как «вторая по величине стоимость киловатт-часа в вашем счете» после генерации.

    Чтобы помочь прояснить этот термин и то, что именно он означает для вашего бумажника, мы собрали воедино все, что вам нужно знать об этом конкретном списании.

    Что такое плата за емкость?

    Плата за мощность

    основана на максимальном количестве энергии, которое вы, по оценкам, используете или потребляете в течение месяца (или года в некоторых регионах). По сути, вы платите комиссию, чтобы гарантировать, что электричество, которое вы может использовать, будет доступно вам, когда вам нужно его использовать, когда вам нужно его использовать.

    Цена на электроэнергию отличается от места к месту, что также означает, что мощность также отличается. Следовательно, плата за мощность, которую один потребитель может увидеть в своем счете, скорее всего, будет отличаться от другой. Плата за мощность применяется ко многим различным типам потребителей, включая

    • Жилая
    • Муниципалитеты
    • Коммерческий
    • Промышленное

    Зачем нам нужна плата за емкость?

    Итак, определение платы за мощность может заставить вас задуматься: «Почему с меня взимают плату за электроэнергию, которая может мне понадобиться, а может и нет?» Это хороший вопрос, но суть в том, что мощность помогает производителям знать, сколько электроэнергии им нужно предоставить в электросеть. Их задача – обеспечить постоянную доступность электричества для всех потребителей. Если они не вырабатывают достаточно электроэнергии, у потребителей не будет электричества. Судя по тому, как сегодня устроен мир, электричество является критически важным компонентом повседневной жизни, поэтому генераторам требуется мощность.

    Отмена регулирования энергетики

    Плата за мощность обычно взимается только на нерегулируемых рынках энергии.

    Дерегулируемые рынки энергии позволяют организациям, называемым поставщиками электроэнергии, заявить о себе в качестве поставщиков энергии в Соединенных Штатах.Вместо того, чтобы разрешать коммунальным предприятиям только предлагать потребителям электроэнергии все услуги, связанные с энергией (от производства до обслуживания потребителей), дерегулируемый рынок энергии открыт для конкуренции.

    Конкуренция гарантирует, что тарифы на электроэнергию останутся низкими и доступными для всех потребителей. Когда есть только одна или две энергокомпании, у потребителей нет выбора, от какой компании они получают свои энергетические услуги. Поскольку многие поставщики электроэнергии предлагают одни и те же услуги, им действительно нужно стремиться к тому, чтобы их продукты и предложения выделялись из общей массы.Если потребитель электроэнергии недоволен своим текущим поставщиком электроэнергии, он может переключиться на того, который лучше соответствует его потребностям.

    В настоящее время существует множество штатов, которые разрешают выбор потребителя, в том числе

    • Техас
    • Делавэр
    • Нью-Йорк
    • Мэриленд
    • Иллинойс
    • Огайо
    • Нью-Джерси
    • Вашингтон, округ Колумбия
    • Пенсильвания
    • Мичиган
    • Мэн
    • Орегон
    • Массачусетс
    • Коннектикут
    • Нью-Гэмпшир

    Вы можете иметь в виду, что в Техасе дерегулировано только 80% энергии.Есть еще некоторые области штата, которые остаются регулируемыми. Кроме того, в других и дополнительных штатах также может быть частично дерегулировано регулирование в области природного газа или только дерегулирование энергии для коммерческих предприятий.

    Чтобы узнать, имеете ли вы право на дерегулирование энергопотребления, вы всегда можете обратиться в свою коммунальную компанию. Если в вашем штате есть Комиссия по коммунальным предприятиям (PUC), вы также можете связаться с ней для получения дополнительной информации о доступных и утвержденных поставщиках электроэнергии.

    Поставщики электроэнергии и плата за мощность

    Организации, требующие оплаты за мощность, обычно являются производителями электроэнергии. Поскольку потребители – это те, кто использует электроэнергию, сборы с генераторов переходят к поставщикам электроэнергии, которые затем перекладывают плату на своих потребителей.

    Плата, которую поставщики электроэнергии добавляют к счету потребителя, основывается на стоимости мощности. Эта стоимость не является произвольной цифрой, она определяется клиринговой ценой на аукционе для области, которую они обслуживают.Когда потребитель оплачивает счет поставщика электроэнергии, поставщик электроэнергии может затем платить независимым системным операторам (ISO) или региональным передающим организациям (RTO), которые затем платят производителям электроэнергии.

    Аукционы мощности

    Как упоминалось выше, расходы, которые потребитель видит в своем счете, не являются цифрой, которую предлагает поставщик электроэнергии. Он основан на результатах аукционов мощности.

    Аукционы мощности – это процесс, в котором ISO и RTO предоставляют оценки пикового потребления электроэнергии по местоположению соответствующим участникам, которые делают ставки на такие вещи, как:

    • Электростанции (новые и действующие)
    • Энергоэффективность
    • Ответ на спрос
    • Импорт

    Вся цель аукциона – убедиться в наличии более чем достаточного количества электроэнергии на случай пикового спроса.Когда ставка принята, ресурс становится обязанностью обеспечить ее доступность в нужный момент.

    Как рассчитывается плата за емкость?

    Плата за мощность основана на доле пиковой нагрузки потребителя (PLC) в течение года. Хотя все государства-участники используют PLC, способ его расчета в них различается. В некоторых штатах используется пиковое количество электроэнергии на основе часового периода по сравнению с предыдущим годом. Другие определяют ПЛК для пяти основных часов пиковой нагрузки на электроэнергию на основе среднего количества.

    Плата за мощность затем умножается на общее количество кВтч, использованных в течение этих периодов времени ПЛК, и взимается с потребителя.

    Способы снижения платы за емкость

    Хорошая новость заключается в том, что есть способы уменьшить эту плату за электроэнергию. Один из самых больших способов сэкономить – это участие в ваших местных программах реагирования на спрос (DR) или PLC. Эти программы обычно реализуются через поставщика электроэнергии.

    Программы

    PLC требуют от потребителя ограничивать потребление электроэнергии в определенные периоды времени.Как упоминалось в разделе выше, штаты рассчитывают плату за мощность на основе расчетных периодов пиковой нагрузки, приходящейся на год. Несмотря на то, что каждый штат или место имеет свои собственные правила, потребители могут извлечь выгоду, зная, какие предстоящие даты определены как пиковые нагрузки, и могут снизить свои ставки, потребляя меньше электроэнергии в течение определенного периода времени.

    Потребитель не увидит снижения расходов в текущем году. Влияние снижения потребления проявится в следующем году.

    Влияние платы за мощность на муниципалитеты

    Одна из причин, по которой использование программ DR или PLC является хорошей идеей, очевидна при рассмотрении таких организаций, как муниципалитеты. Муниципалитеты ежегодно тратят большие деньги на электроэнергию. По данным муниципального совета по планированию, муниципалитеты, не использующие программы PLC или DR, могут получить увеличение своих счетов на 140 000 долларов (до конца мая 2018 года). По оценке Совета, если муниципалитеты снизят свое потребление наполовину в течение определенного времени PLC, это поможет значительно снизить плату за мощность.

    Та же логика применима ко всем остальным потребителям электроэнергии. Хотя стоимость мощности может быть не такой высокой, использование программ, связанных с ПЛК или аварийным восстановлением, действительно поможет сохранить низкую стоимость электроэнергии на долгие годы.

    Определение электрической емкости

    | Law Insider

    Относится к

    Электрическая мощность

    Проектная мощность означает объем средства локализации на сливном сооружении, который учитывает все разрешенные потоки и соответствует всем условиям разрешения на защиту водоносного горизонта, включая поправки на соответствующие пиковые значения и коэффициенты безопасности для обеспечения стабильная, надежная работа.

    Емкость системы означает Преимущества адекватности ресурсов системы, связанные с PDR, обозначенными Продавцом в соответствии с Разделом 1.4, поскольку такие атрибуты могут время от времени определяться CPUC, CAISO или другим государственным органом, обладающим юрисдикцией, который может быть засчитан в RAR, который может не включать любую локальную емкость и гибкую емкость, как указано в Таблице 1.1 (b).

    номинальная вместимость означает объем, указанный производителем, который представляет собой максимальный рекомендуемый уровень наполнения.

    Простаивающая мощность – неиспользованная мощность частично используемых мощностей. Это разница между: (а) тем, что предприятие могло бы достичь менее 100% рабочего времени на односменной основе за вычетом перерывов в работе, вызванных потерями времени на ремонт, настройку, использование неудовлетворительных материалов и другие обычные задержки; и (б) степень, в которой кредитная линия фактически использовалась для удовлетворения спроса в течение отчетного периода. Следует использовать многосменную основу, если можно показать, что такой объем использования обычно ожидается для данного типа задействованного объекта.

    Новая мощность означает новый генератор, существенное добавление мощности к существующему генератору или возобновление работы всего или части генератора, который не работал в течение пяти или более лет, который начинает коммерческое обслуживание после дата вступления в силу этого определения. Для целей Раздела 23.4.5 настоящего Приложения H, «Минимальный уровень предложения» для Поставщика установленной мощности зоны смягченной мощности, который не является ресурсом особого случая, означает меньшее из (i) числовое значение, равное 75% от чистой суммы смягчения последствий. CONE переводится в ежемесячное значение UCAP, скорректированное с учетом сезонных колебаний, («Минимальный уровень предложения по чистому CONE для смягчения последствий») или (ii) числовое значение, которое представляет собой значение Чистого CONE единицы за первый год, определяемое, как указано в Разделе 23.4.5.7, переведенный в ежемесячное значение UCAP, скорректированное с учетом сезонных колебаний, с использованием частоты отключений соответствующего класса («Минимальный уровень предложения чистых единиц CONE»). Минимальный уровень предложения для Поставщика установленной мощности зоны смягченной мощности, который является ресурсом для особого случая, означает числовое значение, определенное в соответствии с разделом 23.4.5.7.5. Нижняя граница предложения для Дополнительного CRIS MW означает числовое значение, определенное в соответствии с Разделом 23.4.5.7.6. Для целей Раздела 23.4.5 настоящего Приложения H, «Неквалифицированные спонсоры входа» означают владельца передачи, государственную энергетическую организацию или любую другую организацию с передающим округом в NYCA, либо агентство или инструмент Нью-Йорка. Государство или его политическое подразделение.

    Контрактная мощность означает установленную электрическую мощность, доступную на Дату коммерческой эксплуатации Объекта, в сумме, как указано в Приложении «PPA-A». «Контрактная мощность» измеряется счетчиком выручки Покупателя в Пункте доставки и не включает любые нагрузки на станцию, любые применимые потери в повышающем трансформаторе Объекта и потери при распределении в распределительной системе Покупателя до Пункта доставки.

    Паспортная мощность означает максимальную электрическую выходную мощность (в МВт), которую генератор может поддерживать в течение определенного периода времени, если не ограничивается сезонным или другим отклонением от номинальных значений, измеренным в соответствии со стандартами Министерства энергетики США.

    Избыточная пропускная способность означает объем или пропускную способность любого существующего или будущего воздуховода, кабелепровода, люка, люка или другого коммунального объекта с полосой отвода, которая есть или будет доступна для использования для дополнительных средств связи.

    Проектная мощность означает проектную мощность переменного тока на генерирующем терминале (ах), который будет заключен по контракту с MSEDCL на поставку от проекта солнечной энергии.

    Вместимость заявки означает емкость, предложенную участником торгов в его заявке по приглашению.

    Вместимость хранилища означает общую вместимость AST или контейнера, заполненного полностью или частично маслом, смесью масла или смесями масла с неопасными веществами, или пустого. AST, который был окончательно закрыт в соответствии с этой главой, не имеет емкости для хранения.

    Потенциальная выходная электрическая мощность означает номинальную мощность в МВт (эл. с изменениями, внесенными до 23 марта 1993 г.

    Лицензионная вместимость означает количество детей, о которых, по определению Департамента, детский сад может заботиться в любое время, помимо всех проживающих в доме детей в возрасте до 12 лет. Дети в возрасте 12 лет и старше, находящиеся в помещении, не учитываются при определении разрешенной вместимости.

    Максимальная мощность или «Pmax» означает максимальную непрерывную активную мощность, которую может производить энергогенерирующий модуль, за вычетом любого спроса, связанного исключительно с облегчением работы этого энергогенерирующего модуля и не поданного в сеть, как указано в договор о подключении или по согласованию между соответствующим системным оператором и собственником генерирующего объекта;

    Номинальная мощность означает Среднесуточный расход, для обработки которого утверждены Работы;

    Контрактная мощность означает мощность переменного тока проекта на генерирующем терминале (ах) и контракт с MSEDCL на поставку от проекта солнечной энергии, которая должна быть равна (указать МВт).

    Установленная мощность или «IC» означает сумму мощностей, указанных на паспортных табличках всех блоков генерирующей станции, или мощность генерирующей станции (учитываемых на терминалах генератора), время от времени утверждаемые Комиссией;

    Зарезервированная мощность означает передачу мощности в МВт между указанной точкой (точками) нагнетания и точкой (точками) отбора, разрешенной краткосрочному потребителю в системе передачи / распределения в зависимости от наличия пропускной способности передачи / распределения и выражение «резервирование пропускной способности» должно толковаться соответствующим образом;

    Официальная должность означает (i) когда используется в отношении Директора, офис Директора Компании, и (ii) когда используется в отношении лица, отличного от Директора, выборный или назначенный офис Компании удерживаемые таким лицом, или трудовые или агентские отношения, осуществляемые таким лицом от имени Компании, но в каждом случае не включают услуги для любой другой иностранной или отечественной корпорации или любого партнерства, совместного предприятия, индивидуального предпринимательства, траста, плана вознаграждений работникам или другое предприятие.

    Возможность использования альтернативного топлива означает ситуацию, когда альтернативное топливо могло быть использовано независимо от того, были ли фактически установлены средства для такого использования; при условии, однако, что если природный газ используется для защиты растений, в качестве сырья или в технологических целях, а единственным альтернативным топливом является пропан или другое газообразное топливо, то с покупателем будут обращаться так, как если бы он не имел возможности использовать альтернативное топливо.

    компенсируемая способность означает любую и все прошлые, настоящие и будущие услуги возмещенного представителя в одном или нескольких качестве в качестве директора, должностного лица, сотрудника или агента корпорации или, по запросу корпорации, в качестве директора , должностное лицо, служащий, агент, фидуциар или попечитель другой корпорации, партнерства, совместного предприятия, траста, плана вознаграждений работникам или другого юридического лица или предприятия;

    Доступная мощность означает общее количество единиц обслуживания (койко-дней, часов, слотов и т. Д.), которые Подрядчик фактически предоставляет в текущем финансовом году.

    Паспортная табличка Номинальная мощность означает максимальную мощность Объекта, указанную производителем, выраженную в кВт, которая не должна превышать 10 000 кВт.

    Плотина означает насыпь или гребень из природных или искусственных материалов, используемых для предотвращения движения жидкостей, шламов, твердых частиц или других материалов.

    Непрозрачность означает степень, в которой излучение снижает пропускание света и затемняет вид объекта на заднем плане.

    низкое напряжение означает набор номинальных уровней напряжения, которые используются для распределения электроэнергии и чей верхний предел обычно принимается как переменный ток. напряжение 1000 В (или напряжение постоянного тока 1500 В). [SANS 1019]

    Самый быстрый словарь в мире: Vocabulary.com

  • электрическая емкость электрическое явление, при котором сохраняется электрический заряд

  • конденсатор электролитический конденсатор постоянной емкости, состоящий из двух электродов, разделенных электролитом

  • электрический кабель кабель, обеспечивающий электрическое соединение для телефона или телевидения или электростанций

  • электрическая цепь: электрическое устройство, обеспечивающее путь прохождения электрического тока

  • электрический контакт контакт, позволяющий току проходить от одного проводника к другому

  • Электростанция Коммунальное предприятие, обеспечивающее электроэнергией

  • электрическая цепь: электрическое устройство, обеспечивающее путь для прохождения электрического тока

  • электрическая мощность произведение напряжения и тока

  • электровоз локомотив, приводимый в движение электродвигателем

  • Розетка электрической розетки, обеспечивающая место в системе электропроводки, где может подаваться ток для работы электрических устройств

  • электрическое устройство Устройство, производящее электроэнергию или приводимое в действие

  • электрический переключатель управления, состоящий из механического, электрического или электронного устройства для включения, разрыва или изменения соединений в цепи

  • поражение электрическим током рефлекторная реакция на прохождение электрического тока через тело

  • шунтировать проводник с низким сопротивлением параллельно другому устройству для отвода части тока

  • инженер-электрик человек, обученный практическому применению теории электричества

  • Электросистема Коммунальное предприятие, обеспечивающее электроэнергией

  • электричество физическое явление, которое может производить свет, тепло и энергию

  • преобразователь электрический преобразователь, преобразующий переменный ток в постоянный или наоборот

  • электролог специалист в области использования электричества для удаления родинок, бородавок или корней волос

  • электрическое одеяло Одеяло, содержащее и электрический нагревательный элемент, который может регулироваться до желаемой температуры с помощью реостата

  • Хранение электроэнергии | Агентство по охране окружающей среды США

    Посмотреть интерактивную версию этой схемы >>

    О накоплении электроэнергии

    Электросеть работает на основе тонкого баланса между предложением (генерацией) и спросом (потребителями).Один из способов помочь сбалансировать колебания предложения и спроса на электроэнергию – хранить электроэнергию в периоды относительно высокого производства и низкого спроса, а затем отправлять ее обратно в электрическую сеть в периоды более низкого производства или повышенного спроса. В некоторых случаях хранение может обеспечить экономические выгоды, надежность и экологию. В зависимости от степени развертывания, хранение электроэнергии может помочь коммунальной сети работать более эффективно, снизить вероятность сбоев во время пикового спроса и позволить создавать и использовать больше возобновляемых ресурсов.

    Энергия может храниться различными способами, в том числе:

    • Насосная гидроэлектростанция. Электричество используется для перекачки воды в резервуар. Когда вода выпускается из резервуара, она стекает через турбину для выработки электроэнергии.
    • Сжатый воздух. Электричество используется для сжатия воздуха до 1000 фунтов на квадратный дюйм и хранения его, часто в подземных пещерах. Когда потребность в электроэнергии высока, сжатый воздух выпускается для выработки электроэнергии через турбодетандер.
    • Маховики. Электричество используется для разгона маховика (типа ротора), благодаря которому энергия сохраняется в виде кинетической энергии вращения. Когда требуется энергия, вращающая сила маховика используется для вращения генератора. В некоторых маховиках используются магнитные подшипники, они работают в вакууме для уменьшения сопротивления и могут достигать скорости вращения до 60 000 оборотов в минуту.
    • Аккумуляторы. Подобно обычным аккумуляторным батареям, очень большие батареи могут накапливать электроэнергию до тех пор, пока она не понадобится.В этих системах могут использоваться литий-ионные, свинцово-кислотные, литиево-железные или другие аккумуляторные технологии.
    • Накопитель тепловой энергии. Электричество можно использовать для производства тепловой энергии, которую можно хранить до тех пор, пока она не понадобится. Например, электричество можно использовать для производства охлажденной воды или льда в периоды низкого спроса, а затем использовать для охлаждения в периоды пикового потребления электроэнергии.

    В дополнение к этим технологиям в настоящее время разрабатываются новые технологии, такие как проточные батареи, суперконденсаторы и сверхпроводящие магнитные накопители энергии.

    Хранение электроэнергии в США

    По данным Министерства энергетики США, по состоянию на март 2018 года в Соединенных Штатах имелось более 25 гигаватт накопительных мощностей электроэнергии. Из этого общего количества 94 процента приходилось на гидроаккумулирующие гидроаккумуляторы, и большая часть этой гидроаккумулируемой мощности приходилась на установлен в 1970-х гг. Шесть процентов остальной емкости аккумуляторов составляют аккумулятор, теплоаккумулятор, сжатый воздух и маховик, как показано на следующем графике:

    Источник: У.S. База данных по хранению глобальной энергии Министерства энергетики США (по состоянию на 1 марта 2018 г.).

    Воздействие накопления электроэнергии на окружающую среду

    Хранение электроэнергии может принести косвенные экологические выгоды. Например, накопление электроэнергии можно использовать для интеграции большего количества возобновляемых источников энергии в электрическую сеть. Хранение электроэнергии также может помочь генерирующим объектам работать на оптимальном уровне и сократить использование менее эффективных генерирующих агрегатов, которые в противном случае работали бы только в часы пик.Кроме того, дополнительная мощность, обеспечиваемая накопителями электроэнергии, может отсрочить или избежать необходимости строительства дополнительных электростанций или инфраструктуры передачи и распределения.

    Возможные негативные последствия накопления электроэнергии будут зависеть от типа и эффективности технологии хранения. Например, в батареях используется сырье, такое как литий и свинец, и они могут представлять опасность для окружающей среды, если не утилизируются или не перерабатываются должным образом. Кроме того, в процессе хранения теряется часть электроэнергии.

    Рынки мощности

    | EME 801: Энергетические рынки, политика и регулирование

    Рынки мощности

    Многие реструктурированные рынки электроэнергии предлагают производителям электроэнергии оплату за мощность, которую они готовы производить, а не только за электроэнергию, которую они фактически производят. Например, если у вас есть электростанция мощностью 100 МВт (100 000 кВт), а плата за мощность составляет 10 долларов за кВт в месяц, вы будете зарабатывать 12 миллионов долларов в год независимо от того, сколько электроэнергии вы фактически произвели.В тех регионах, где они есть, плата за мощность стала основной частью потока доходов производителей.

    Рынки мощности немного странные. Практически ни на одном другом рынке какого-либо товара нигде в мире их нет. (Существует рынок мощности для трубопроводов природного газа, но он работает иначе, чем рынки мощности для электроэнергии.) На рынках других товаров, не подлежащих хранению, таких как гостиничные номера и места в самолетах, любые фиксированные эксплуатационные расходы включаются в стоимость номера. или стоимость билета.Если будет достаточно неиспользуемых мощностей, то она уйдет с рынка (гостиница закроется, авиакомпания обанкротится). Однако в электричестве этого не происходит.

    На рынках электроэнергии есть три особенности, которые оправдывают потребность в рынках мощности: две – это регуляторные вмешательства. Первый относится к 1965 году, когда из-за большого отключения электроэнергии была повреждена большая часть северо-востока США. Вместо того чтобы обременять себя дополнительными правилами, введенными разгневанным правительством, электроэнергетическая отрасль приняла набор добровольных на тот момент стандартов надежности.(Стандарты теперь являются обязательными.) Один из этих стандартов был назван требованием «установленной мощности», в котором говорилось, что операторам электросетей необходимо контролировать большую мощность, чем они думали, для удовлетворения пикового спроса. Например, если годовая пиковая потребность в электроэнергии в вашей системе составляла 100 МВт, вам может потребоваться владеть или контролировать мощность 120 МВт на случай, если ваши электростанции выйдут из строя; ваша оценка спроса была неверной; или их комбинация. Это требование дополнительной мощности иногда называют «запасом мощности».”

    Второе вмешательство восходит к энергетическому кризису в Калифорнии в 2000 и 2001 годах. Калифорния была одним из первых штатов, дерегулировавших свою электроэнергетическую отрасль, и в процессе дерегулирования она допустила много ошибок. В частности, как выяснили такие фирмы, как Enron, рынками, созданными в Калифорнии, было до смешного просто манипулировать. Цены могут быть легко доведены до уровня, в 100 раз превышающего нормальный. После провала в Калифорнии другие регионы продолжили отмену госконтроля, но никто не хотел быть следующей Калифорнией.Таким образом, практически все реструктурированные рынки установили «потолки» (или верхние пределы) цен на электроэнергию. В PJM, например, предельная цена установлена ​​на уровне 1000 долларов за МВтч. Это максимальная сумма, которую любая компания может взимать за электроэнергию. Рынки также установили наблюдателей, известных как «наблюдатели за рынком», которым поручено проверять заявки на поставку, подаваемые генерирующими компаниями, и отмечать те, которые считаются манипулятивными. Калифорния показала нам, что рынки электроэнергии (даже хорошо спроектированные) подвержены манипуляциям, поэтому многие из этих наблюдателей за рынком довольно агрессивны, наказывая фирмы, которые подают заявки, превышающие предельные издержки.

    Последнее регулирующее вмешательство – это фиксированные розничные тарифы на электроэнергию, которые не отражают колебаний стоимости производства электроэнергии. Частично это было оправдано соображениями защиты потребителей от неустойчивых цен на энергию (факт в том, что ни один энергетический товар не имеет большей волатильности цен, чем электричество), а также тем фактом, что электрические счетчики, которые есть у большинства потребителей, по-прежнему основаны на аналоговая технология столетней давности, которая не позволяет коммунальным предприятиям выставлять счета клиентам на основе времени использования.

    Итак, предположим, что оператор электросистемы решил, что новую электростанцию ​​необходимо построить «для надежности» (то есть для удовлетворения требований установленной мощности). В рыночных условиях все, что вам нужно, – это построить завод, эксплуатировать его в периоды пикового спроса, когда цены относительно высоки, и загребать деньги. Звучит достаточно просто, правда?

    Рисунок 7.3 показывает, почему на самом деле ситуация не так проста. На рисунке показана средняя стоимость производства одного мегаватт-часа на новой электростанции, работающей на природном газе («нормированная стоимость энергии», о которой мы подробно поговорим на следующем уроке), в зависимости от того, как часто завод работает.Чем больше часов работает завод, тем более продуктивными часами он может распределить свои капитальные затраты, так что тем ниже цена, которую он должен будет взимать, чтобы быть прибыльным. Типичная электростанция, которая будет работать только в самые дорогие часы, должна будет взимать цену, превышающую ценовой предел, чтобы оставаться финансово платежеспособным. Более того, потребители, покупающие энергию на этой станции, будут платить по фиксированной розничной ставке, а не по приведенной на заводе стоимости энергии.

    Рисунок 7.3: Приведенная стоимость энергии для новой электростанции, работающей на природном газе.

    Рисунок 7.3 в основном иллюстрирует загадку: кому-то нужно построить завод по соображениям надежности. Но из-за предельных цен и фиксированных розничных цен никто никогда не заработал бы на этом заводе. Мы находимся в противоречии: системному оператору необходимо поддерживать запас установленной мощности, но у энергогенерирующей компании нет стимула строить электростанции, которые будут соответствовать этому нормативному требованию.

    В электрических системах, которые не подверглись реструктуризации, это не такая уж большая проблема, поскольку регулируемое коммунальное предприятие может попросить свою комиссию коммунального предприятия передать расходы на эту установку своим налогоплательщикам. Но в условиях дерегулируемой генерации нет гарантии возмещения затрат. Эту загадку иногда называют проблемой «недостающих денег». Плата за мощность должна решить эту проблему, обеспечив электростанциям дополнительный доход для поддержания их работы. Важно понимать, что выплаты за мощность были невероятно противоречивыми, поскольку они иногда рассматриваются как непредвиденная прибыль для производителей электроэнергии.

    Чтобы увидеть актуальность интеграции VER, возьмем наш пример аукциона с единой ценой из предыдущего урока. В этом примере у нас есть пять генераторов, а потребность составляет 55 МВтч. Генератор D очищает рынок, и SMP составляет 40 долларов за МВтч. Прибыль:

    • Фирма A: 300 долларов США
    • Фирма B: 375 долларов США
    • Фирма C: 200 долларов США
    • Фирма D: $ 0
    • Фирма E: $ 0

    Вы можете видеть, что у фирмы D может быть проблема «недостающих денег», поскольку она производит электроэнергию, но не получает прибыли.Если фирма D слишком часто выступает в роли «маржинального генератора», она не сможет покрыть какие-либо постоянные затраты и в конечном итоге выйдет из бизнеса. (У нас не было фиксированных затрат в этом примере, но у большинства электростанций есть фиксированные эксплуатационные расходы, такие как аренда земли или другие арендные платежи.)

    Рисунок 7.4: Аукцион по единой цене.

    Теперь предположим, что на этом рынке была построена ветряная электростанция мощностью 20 МВт. Энергия ветра имеет очень низкие предельные издержки – настолько близкие к нулю, что мы можем просто назвать их нулевыми для этого примера.Эта новая ветроэнергетическая установка сдвигает всю диспетчерскую кривую вправо на 20 МВт. Если ветер вырабатывает на полную мощность и спрос составляет 55 МВтч, тогда фирма C становится генератором, очищающим рынок, и SMP падает до 30 долларов / МВтч. (20 МВт ветра с нулевыми предельными затратами имеют такое же влияние на Фирмы A – E, как снижение спроса на электроэнергию на 20 МВт – почему?) Попробуйте пересчитать прибыль самостоятельно в рамках этого сценария. Должно получиться:

    • Фирма A: 200 долл. США
    • Фирма B: $ 225
    • Фирма C: $ 0
    • Фирма D: $ 0
    • Фирма E: $ 0
    • Ветряная электростанция: 600 долларов

    Хотя это хорошо, что прибыль ветряной электростанции настолько высока и что оптовая цена на электроэнергию упала, три из пяти существующих генерирующих компаний не получают никакой прибыли и могут подумать о закрытии.Но согласно правилам надежности, нам нужно, чтобы эти станции работали, чтобы иметь достаточную общую генерирующую мощность. Из-за этого требования ветряная электростанция фактически спровоцировала проблему «недостающих денег» для некоторых других генераторов в системе. Следовательно, существует некоторая потребность в оплате мощности или другом потоке доходов, но только из-за нормативных требований к установленной мощности.

    Чтобы выяснить, какой должна быть плата за мощность для конкретного производителя, мы можем сравнить его доходы с его общими затратами.Разница представляет собой плату за мощность, необходимую для обеспечения безубыточности электростанции. В качестве иллюстрации рассмотрим два случая. Во-первых, предположим, что у фирмы C в нашем примере выше фиксированные затраты равны 100 долларам. Имея ветряную установку на рынке, фирма C окупает свои эксплуатационные расходы (SMP составляет 30 долларов за МВтч, а ее производственные затраты также составляют 30 долларов за МВтч), но покрывает ноль своих постоянных затрат. Таким образом, плата за мощность, необходимая для фирмы C, составит 100 долларов. В качестве второго примера предположим, что у фирмы А были фиксированные издержки в 250 долларов.Имея ветряную установку на рынке, фирма A получает операционную прибыль в размере 200 долларов США, но ее постоянные затраты составляют 250 долларов США. Таким образом, ее общая прибыль составит -50 долларов, а фирме А потребуется оплата мощности в размере 50 долларов, чтобы выйти на уровень безубыточности.

    Наконец, предположим, что у фирмы B были фиксированные издержки в 100 долларов. Имея операционную прибыль в размере 225 долларов, фирма Б получает общую прибыль в размере 225 долларов – 100 долларов = 125 долларов. Таким образом, Фирма Б прибыльна даже без платы за мощность. Означает ли это, что Фирме Б не разрешается получать плату за мощность на рынке электроэнергии? Нет – Фирма B может конкурировать на рынке мощности и получать плату за мощность, как и любая другая электростанция.Хотя рынок мощности был создан из-за того, что некоторые электростанции (например, A и C на наших иллюстрациях) имеют дефицит доходов, участие на рынке мощности не ограничивается только теми станциями, которым «нужна» оплата мощности, чтобы избежать потери денег.

    Вам может быть интересно, что случилось с 20 МВт нового ветра – разве это не считается «мощностью»? Ответ заключается в том, что в разных регионах очень разные способы распределения кредитов мощности для VER. Обычно системный оператор позволяет подсчитывать VER лишь часть его емкости.Таким образом, наша ветряная электростанция мощностью 20 МВт в этом примере будет засчитана, возможно, в 2 или 3 МВт в счет общесистемной установленной мощности.

    В некоторых районах с высоким уровнем проникновения ВСЭ, особенно ветра, цена на электроэнергию начала становиться отрицательной, что означает, что поставщики должны платить системному оператору, чтобы продолжать производство электроэнергии. Это также означает, что потребителям платят за использование большего количества электроэнергии, что звучит как отличная сделка. Вот как такое возможно. Озеро Маунт Сторм в Западной Вирджинии является домом для большой угольной электростанции (одной из крупнейших в штате) и большой ветряной электростанции.Эти станции подключены к той же линии электропередачи, которая ведет к Вашингтону, округ Колумбия.Эта линия электропередачи почти всегда перегружена, поэтому группа электростанций Mount Storm не всегда может работать с полной совокупной мощностью. Осенним вечером, когда спрос на электроэнергию низкий, угольная электростанция Mount Storm работает на полную мощность и удовлетворяет спрос на электроэнергию. Внезапно ветер усиливается, и ветряная электростанция Mount Storm начинает вырабатывать много энергии, а на Mount Storm возникает избыток энергии.Какие возможности есть у системного оператора? Он может просто закрыть угольную электростанцию ​​(что было бы трудно сделать быстро, поскольку угольные станции негибкие) или закрыть ветряную электростанцию ​​(что, как вы видели в Вермонте, имеет свои проблемы). Или он может позволить цене стать отрицательной и зарядить одну (или обе) электростанции, чтобы они продолжали производить электроэнергию. Если бы на горе Шторм был какой-то потребитель электроэнергии, он мог бы получить оплату за поглощение этого избыточного предложения на месте.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *