Енергетски систем

Физичките компоненти на просечен енергетски систем што снабдува горива и електрична енергија (не и топлинска енергија) до крајните корисници

Енергетски систем е систем што е првенствено дизајниран за снабдување со енергетски услуги до крајните корисници.^[1]:941

Од структурна гледна точка, Петтиот извештај за проценка на МПКП го дефинира енергетскиот систем како „сите компоненти поврзани со производство, претворање, испорака и употреба на енергија“.^[2]:1261 Во областа на енеростапанството се вклучуваат и енергетските пазари кои го третират енергетскиот систем како „технички и економски системи“ што ја задоволуваат побарувачката на потрошувачите за енергија во облик на топлина, горива и електрична енергија.^[1]:941

Според првите две дефиниции се овозможуваат мерки кон побарувачката страна, вклучувајќи го дневното осветлување, термо-изолацијата на градбите и дизајнирањето пасивни сончеви градби, и социо-економски фактори, како што е управувањето со побарувачката на енергија, па дури и за работењето од дома. Третата дефиниција не се однесува за сивата економија и биомасата која што е значајна за многу земји во развој.^[3]

Анализата на енергетските системи ги опфаќа инженерството и економијата.^[4]:1 Спојувањето на идеите од двете области, за формирање на разбирлива дефиниција, е исклучителен предизвик, особено онаму каде што е вклучена макроекономската динамика.^[5][6]

Концептот околу тоа што би претставувал енергетски систем се менува кога нови регулативи, технологии и практики стапуваат во функција - на пример, трговијата со емисии, развојот на паметни мрежи и поголемата употреба на управувањето со побарувачката на енергија.

Терминологија

Од структурна перспектива, енергетскиот систем е како и секој општ систем и е составен од збир на допирни компоненти, сместени во неговата околина.^[7] Овие компоненти потекнуваат од инженерството и економијата. Во поглед на процесот, енергетскиот систем „се состои од интегриран збир на технички и економски активности кои работат во комплексна општествена рамка“.^[4]:423 Одбирањето на компонентите и однесувањето на енергетскиот систем зависи од околностите, целта на анализата и зададените параметри. Затоа, концептот за тоа што претставува енергетски систем, е всушност апстракција на која обично и претходи некаква форма на компјутерско испитување, како што е изградбата и употребата на соодветен енергетски модел.^[8]

Гледано од инженерска смисла, енергетскиот систем е претставен како проточна мрежа: темињата на една замислена отсечка соодвестуваат со инженерските компоненти како електричните централи и цевководи, додека рабовите се врската помеѓу овие компоненти. Овој пристап овозможува збирови од слични или соседни компоненти да се соберат и третираат како едно за поедноставување на моделот. Откако ќе бидат опишани на тој начин, можат да се применат алгоритмите за проточни мрежи, како што е проблемот за проток од минимални трошоци.^[9] Самостојно, и самите компоненти можат да се третираат како прости динамички системи.^[1]

Спротивно на ова, релативно чистото економско моделирање може да усвои секторски пристап со ограничени детали кон инженерството. Секторските и подсекторските категории објавени од „Меѓународната енергетска агенција“, често се користат како основи за анализа. Студија од 2009 година на секторот за енергетска енергија во Велика Британија, го споредува користењето на технолошки богатиот „Маркал модел“ со некои други секторско станбени модели во Велика Британија.^[10]

Меѓународните енергетски пресметки обично се делат според изворите на енергија, секторот и под-секторот, и по државата.^[11] Изворите на енергија (т.е. производите на енергија) се класифицираат како примарна и секундарна енергија, а понекогаш и како финална (за крајна употреба) енергија. Објавените податоци за енергија се нормално прилагодени на начин што се внатрешно конзистентни, што значи дека сите залихи и текови на енергија мора да се балансирани. МЕА редовно објавува енергетски статистики и енергетски биланси со различно ниво на детали и трошоци, и исто така нуди среднорочни проекции засновани на овие податоци.^[12][13] Поимот „конвергиран енергетски извор“, што се користи во енергетската економија, е различен од дефиницијата за енергија што се користи во физиката.

Енергетските системи можат да се разликуваат според опсегот, од локално, општинско, националнио и регионално ниво, до глобално, во зависност од зададените параметри. Истражувачите понекогаш ги вклучуваат и мерките од побарувачката страна во рамките на нивната дефиниција за енергетски систем. Меѓународниот панел за климатски промени (МПКП) ги вклучува и овие мерки, на пример, но ги опфаќа во посебни поглавја за транспортот, градбите, индустријата и земјоделството.^{[б 1][2]:1261[14]:516}

Одлуките за потрошувачката и инвестициите на домаќинствата, исто така може да бидат вклучени во рамките на енергетскиот систем. Ваквите размислувања не се вообичаени бидејќи однесувањето на потрошувачите е тешко да се одликува, но вообичаено е да се вклучи човечкиот фактор во моделите. Однесувањето на домаќинствата може да биде симулирано со техниките како ограничена рационалност и однесувањето на поединци.^[15] Американското здружение за напредуок во науката (АЗНН) конкретно се залага дека „треба да се посвети поголемо внимание на однесувањето на потрошувачите, наместо само истражување на цените и приходот, во економските модели (на енергетскиот систем)“.^[16]:6

Енергетски услуги

Концептот за енергетската услуга е неопходен, особено при дефинирање на целта на енергетскиот систем:

Важно е да се сфати дека употребата на енергијата не е целта, туку насочувањето на неа кон задоволување на човечките потреби и желби. Енергетските услуги се целта на која енергетскиот систем треба да ги обезбеди средствата.^[1]:941

Енергетските услуги можат да се дефинираат како комфорност што се обезбедува преку потрошувачката на енергија или снабдувањето на овој начин.^[17]:2 Поточно кажано:

Побарувачката треба, кога е можно, да се дефинира во смисла на обезбедување енергетски услуги, карактеризирани со соодветена употреба^{[б 2]} - на пример, температурата на воздухот во случај на греење на просторот или нивото на лукс при осветлувањето. Овој пристап дава поголем збир на потенцијални одговори на прашањето за снабдување, вклучително и употребата на енергетски-пасивни техники - на пример, обновата на топлинската изолација на градбите и дневното осветлување.^[18]:156

Разгледувањето на енергетските услуги по глава на жител и како таквите услуги придонесуваат за благосостојбата на човекот и поединечниот квалитет на живот е најважно во дебатата за одржливата енергија. Луѓето што живеат во сиромашните региони, со ниско ниво на потрошувачка на енергетските услуги, сигурно би имале корист од поголема потрошувачка, но истото генерално е неточно за оние со високо ниво на потрошувачка.^[19]

Поимот енергетски услуги ги создаде компаниите за енергетски услуги (КЕУ) кои склучуваат договори за да обезбедат енергетски услуги на клиентите на подолг период. Потоа, КЕУ се слободни да ги изберат најдобрите средства за тоа, вклучително и инвестиции за топлински подобности и опрема за ГВК во однос на градбите што се снабдуваат.^[20]

ISO 13600, 13601, 13602 кон техничките енергетски системи

ISO 13600, ISO 13601 и ISO 13602 формираат збир на меѓународни стандарди кои ги покриваат техничките енергетски системи (ТЕС).^{[21][22][23][24]} Иако се повлечени во 2016 година, овие документи даваат корисни дефиниции и рамки за формализирање на ваквите системи. Овие стандарди го отсликуваат енергетскиот систем поделен на сектори на понуда и побарувачка, поврзан со трговијата со енергија (или производите на енергија). Секторите понатаму може да се поделат на подсектори, секој исполнувајќи некаква наменска цел. Секторот за побарувачка е во крајна линија присутен за снабдување на потрошувачите со услуги засновани на производи на енергија (видете во енергетски услуги).

Видете и:

• Контролен волумен - концепт од механиката и термодинамиката
• Систем на електрична енергија - мрежа на електрични компоненти што се користат за генерирање, пренесување и користење на електрична енергија
• Секундарна енергија - познато и како производ на енергија, енергетски вектор, енергетска стока
• Развој на енергијата - напорот да се обезбеди на општествата доволно енергија со намалено социјално и еколошко влијание
• Енергетска економија - областа на економијата која се занимава со снабдување и побарувачка на енергија
• Енергетско моделирање - процесот на градење компјутерски модели на енергетски системи
• Енергетска индустрија - снабдувчката страна на енергетскиот сектор
• Математички модел - претставата на систем кој користи математика и често се решава со употреба на компјутер
• Објектно-ориентирано програмирање - парадигма за компјутерско програмирање прилагодена да ги претстави енергетските системи како мрежи
• Мрежна наука - проучување на комплексни мрежи
• Бази на податоци за отворен енергетски систем - проекти за бази на податоци што собираат, чистат и преобјавуваат збирки на податоци поврзани со енергијата
• Модели на отворен енергетски систем - преглед на модели на енергетски системи кои исто така се со отворен извор
• Сенков дијаграм - се користи за да се прикажат енергетските текови на системот
• Систем - општ термин

Белешки

1. The IPCC chapter on agriculture is titled: Agriculture, forestry, and other land use (AFOLU).
2. The term intensity refers to quantities which do not scale with component size. See intensive and extensive properties.

Наводи

1. Groscurth, Helmuth-M; Bruckner, Thomas; Kümmel, Reiner (September 1995). „Modeling of energy-services supply systems“ (PDF). Energy. 20 (9): 941–958. doi:10.1016/0360-5442(95)00067-Q. ISSN 0360-5442. Посетено на 2016-10-14.
2. Allwood, Julian M; Bosetti, Valentina; Dubash, Navroz K; Gómez-Echeverri, Luis; von Stechow, Christoph (2014). „Annex I: Glossary, acronyms and chemical symbols“ (PDF). Во IPCC (уред.). Climate change 2014: mitigation of climate change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press. стр. 1249–1279. ISBN 978-1-107-65481-5. Посетено на 2016-10-12.
3. van Ruijven, Bas; Urban, Frauke; Benders, René MJ; Moll, Henri C; van der Sluijs, Jeroen P; de Vries, Bert; van Vuuren, Detlef P (December 2008). „Modeling energy and development: an evaluation of models and concepts“ (PDF). World Development. 36 (12): 2801–2821. doi:10.1016/j.worlddev.2008.01.011. ISSN 0305-750X. Посетено на 2016-10-25.
4. Hoffman, Kenneth C; Wood, David O (1 November 1976). „Energy system modeling and forecasting“ (PDF). Annual Review of Energy. 1 (1): 423–453. doi:10.1146/annurev.eg.01.110176.002231. ISSN 0362-1626. Посетено на 2016-10-07.
5. Böhringer, Christoph; Rutherford, Thomas F (March 2008). „Combining bottom-up and top-down“ (PDF). Energy Economics. 30 (2): 574–596. CiteSeerX 10.1.1.184.8384. doi:10.1016/j.eneco.2007.03.004. ISSN 0140-9883. Архивирано од изворникот (PDF) на 2022-01-20. Посетено на 2016-10-21.
6. Herbst, Andrea; Toro, Felipe; Reitze, Felix; Jochem, Eberhard (2012). „Introduction to energy systems modelling“ (PDF). Swiss Journal of Economics and Statistics. 148 (2): 111–135. doi:10.1007/BF03399363. Посетено на 2016-11-04.
7. „Definition of system“. Merriam-Webster. Springfield, MA, USA. Посетено на 2016-10-09.
8. Anandarajah, Gabrial; Strachan, Neil; Ekins, Paul; Kannan, Ramachandran; Hughes, Nick (March 2009). Pathways to a low carbon economy: Energy systems modelling — UKERC Energy 2050 Research Report 1 — UKERC/RR/ESM/2009/001. United Kingdom: UK Energy Research Centre (UKERC). Архивирано од изворникот на 2016-10-30. Посетено на 2016-10-22.
9. Quelhas, Ana; Gil, Esteban; McCalley, James D; Ryan, Sarah M (May 2007). „A multiperiod generalized network flow model of the US integrated energy system: Part I — Model description“. IEEE Transactions on Power Systems. 22 (2): 829–836. doi:10.1109/TPWRS.2007.894844. ISSN 0885-8950. Посетено на 2016-10-22.
10. Kannan, Ramachandran; Strachan, Neil (April 2009). „Modelling the UK residential energy sector under long-term decarbonisation scenarios: Comparison between energy systems and sectoral modelling approaches“. Applied Energy. 86 (4): 416–428. doi:10.1016/j.apenergy.2008.08.005. ISSN 0306-2619.
11. International Recommendations for Energy Statistics (IRES) — ST/ESA/STAT/SER.M/93 (PDF). New York, NY, USA: Statistics Division, Department of Economic and Social Affairs, United Nations. 2016. ISBN 978-92-1-056520-2. Посетено на 2016-12-17. Annotated as final edited version prior to typesetting. Also covers energy-related greenhouse gas emissions accounting.
12. Key world energy statistics (PDF). Paris, France: International Energy Agency (IEA). 2016. Архивирано од изворникот (PDF) на 2017-10-13. Посетено на 2016-12-15.
13. World Energy Outlook 2016 — Executive summary (PDF). Paris, France: OECD/IEA. 2016. Архивирано од изворникот (PDF) на 2019-08-29. Посетено на 2016-11-30.
14. Bruckner, Thomas; Bashmakov, Igor Alexeyevic; Mulugetta, Yacob; и др. (2014). „Chapter 7: Energy systems“ (PDF). Во IPCC (уред.). Climate change 2014: mitigation of climate change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press. стр. 511–597. ISBN 978-1-107-65481-5. Посетено на 2016-10-12.
15. Wittmann, Tobias; Bruckner, Thomas (28–30 June 2009). Agent-based modeling of urban energy supply systems facing climate protection constraints (PDF). Fifth Urban Research Symposium 2009: Cities and Climate Change: Responding to an Urgent Agenda. Marseille, France: The World Bank. Посетено на 2016-11-11.
16. Beyond technology: strengthening energy policy through social science (PDF). Cambridge, MA, USA: American Academy of Arts and Sciences (AAAS). 2011. Архивирано од изворникот (PDF) на 29 August 2017. Посетено на 2016-10-25.
17. Morrison, Robbie; Wittmann, Tobias; Heise, Jan; Bruckner, Thomas (20–22 June 2005). „Policy-oriented energy system modeling with xeona“ (PDF). Во Norwegian University of Science and Technology (NTNU) (уред.). Proceedings of ECOS 2005: shaping our future energy systems: 18th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems. ECOS 2005. 2. Trondheim, Norway: Tapir Academic Press. стр. 659–668. ISBN 82-519-2041-8. Архивирано од изворникот (PDF) на 2020-01-10. Посетено на 2016-10-14.
18. Bruckner, Thomas; Morrison, Robbie; Handley, Chris; Patterson, Murray (July 2003). „High-resolution modeling of energy-services supply systems using deeco: overview and application to policy development“ (PDF). Annals of Operations Research. 121 (1–4): 151–180. doi:10.1023/A:1023359303704. Архивирано од изворникот (PDF) на 2016-05-12. Посетено на 2016-10-14.
19. Haas, Reinhard; Nakicenovic, Nebojsa; Ajanovic, Amela; Faber, Thomas; Kranzl, Lukas; Müller, Andreas; Resch, Gustav (November 2008). „Towards sustainability of energy systems: a primer on how to apply the concept of energy services to identify necessary trends and policies“ (PDF). Transition Towards Sustainable Energy Systems. 36 (11): 4012–4021. doi:10.1016/j.enpol.2008.06.028. ISSN 0301-4215. Архивирано од изворникот (PDF) на 5 July 2017. Посетено на 2016-10-22.
20. Duplessis, Bruno; Adnot, Jérôme; Dupont, Maxime; Racapé, François (June 2012). „An empirical typology of energy services based on a well-developed market: France“. Energy Policy. 45: 268–276. doi:10.1016/j.enpol.2012.02.031. ISSN 0301-4215.
21. Technical energy systems: basic concepts — ISO 13600:1997 — First edition. Geneva, Switzerland: International Standards Organization. 15 November 1997. Status withdrawn.
22. Technical energy systems: basic concepts — ISO 13600:1997 — Technical corrigendum 1. Geneva, Switzerland: International Standards Organization. 1 May 1998. Status withdrawn.
23. Technical energy systems: : structure for analysis : energyware supply and demand sectors — ISO 13601:1998. Geneva, Switzerland: International Standards Organization. 11 June 1998. Status withdrawn.
24. Technical energy systems: methods for analysis: part 1: general — ISO 13602-1:2002. Geneva, Switzerland: International Standards Organization. 1 November 2002. Status withdrawn.