电网系统简介及其在美国地区的应用

这里的“电网”是指美国和北美的整个电力输送与分配系统。当一台风力机需要为电网提供电能时，必须在某个地方接入目前的电网，并且需要满足区域电网的特定要求。跨越美国配送电能的电网由大量电力线路构成，这些线路负责将电能从电源输送至负荷。发电机输出电压一般少于5000V，需要通过升压变压器升压至适合输送的更高电压等级，例如用于短距离输电的345kV，长距离输电的500kV，甚至适用于更长距离输电需要的高达765kV的电压等级。当电能被输送到用户侧，通过一个变电站将电压降低为能够使用的水平。图1-11显示了一个包括发电厂、输电线路和用户的完整电力系统。

图1-11 从发电厂到用户的电能输送与分配系统

图1-12按照州区地图表示了美国电网的组成。美国电网被划分为三大部分：东部互联电网、西部互联电网和德克萨斯州互联电网。东部互联电网包括东北区电力协调委员会（NPCC），地区范围有缅因州、佛蒙特州、新罕布什尔州、纽约州、马萨诸塞州和罗得岛州；东部中区可靠性协调组织（ECAR），地区范围包括密歇根州、印第安纳州、俄亥俄州、西弗吉尼亚州和肯塔基州；佛罗里达系统协调委员会（FRCC），地区范围包括佛罗里达州；中部美国互联电力系统（MAIN），地区范围包括威斯康星州和伊利诺伊州；中部大陆地区联合电力系统（MAPP），包括达科他州、内布拉斯加州和爱荷华州；西南联合电力系统（SPP），包括内布拉斯加州、堪萨斯州和俄克拉荷马州。

图1-12 美国的电力系统（图片来源：北美电力可靠性公司）

德克萨斯州电力可靠性协会（ERCOT）包括德克萨斯州的大部分地区，西部系统协调委员会（WSCC）包括新墨西哥州、科罗拉多州、怀俄明州和蒙大拿州等美国西部各州。ERCOT已经更名为德州地区实体（TRE）。(www.xing528.com)

表1-8给出了2009—2010年度的美国电力供应、电力负荷以及容量裕度。可以看出，东部互联电网的容量裕度为33.5%，德克萨斯州互联电网，即现在的德州地区实体的容量裕度为39%，西部互联电网为32.3%。美国的整体平均容量裕度为30.4%。

表1-8 2009—2010年度美国的电力负荷、实际或计划发电量以及容量裕度

注：表中数据来源于美国能源部能源信息机构。

美国电网为图1-12中的所有地区供电，如果一台风力机需要并网发电，就必须确定风力机应该并入哪部分电网，并且要熟知该电网的并网规范。这部分内容将在本书第8章有更详细的介绍。