ENGG1310 P3.3 Power system & Renewable energy

Power System

电力系统主要分为三个部分:

• Generation 发电
• Transmission 输电
• Distribution 配电

英文中 Power System 的 Power 可理解为 功率 (Power)
因此 Power System 可理解为 输送功率

Generation

Electricity power plants:

• Thermal: oil, gas, coal (都属于 fossil fuels)
• Nuclear
• Renewable: Hydro, wind, solar

Transmission

HVAC: High Voltage Alternating Current

为了减少输电功率损耗 (减小电流 $I$) 同时保证用户能得到一定的功率 (得到 $P$)
根据 $P=UI$，输电时需要采用高压电
AC 的电压能够轻松的改变，而 DC 不行，因此 HVAC 是采用最广的输电方式

HVDC: High Voltage Direct Current

若输电达到一定距离，HVDC 的成本将低于 HVAC

Power Efficiency

在输电过程中，由于输电线的 Load，会产生功率的损耗
我们定义 Power Efficiency 为 用户收到的功率 $P_R$ / 发电厂发电的功率 $P_V$

Power dissipation

自然的，Power dissipation 为 $P_C=P_V-P_R$
若输电线电阻为 $R'$，经过其的电流为 $I$，其电压为 $U$
则 $P_C=I^2R'=U^2/R'$

Overhead Transmission & Underground Transmission

Distribution

Primary Distribution: 3 线 ( 3 phase 3 wire )
Secondary Distribution: 4 线 ( 3 phase 4 wire )

Substation

Substation 包括 transformers, switches, circuit breakers 和其他辅助设施
它们能够改变输电电压: (由低配电电压到高输电电压/或 vice versa)

Transformer

Transformer 的物理构造如下 (很熟悉！)

primary coil 中的 primary voltage (AC) 变化引起了 secondary coil 中 voltage 的产生

重要的性质:
Primary Coil 与 Secondary Coil 的圈数分别是 $n_p, n_s$
则一定有 $n_p/n_s=V_p/V_s$
又根据 $V_pI_p=V_sI_s$
有 $n_p/n_s=I_s/I_p$

Step-down Transformer 与 Step-up Transformer

Step-down Transformer 使电压降低：因此 $n_p>n_s$

Step-up Transformer 使电压升高: 因此 $n_p<n_s$