我不是工程师，所以我可能无法正确说出这句话，并希望得到一个假设，该假设假定您具有最低的背景知识（我对电压，变压器等只有基本的了解）。问题来自所有关于可变风能和潜在破坏电网的讨论。
例如，请参阅2012年电气连接文章“ 太阳能装置的快速增长可能使电网超负荷”，其中讨论了“反向功率流”的可能性，还讨论了某种“网络保护器”设备。另外，也有一篇关于夏威夷的文章，类似的文章“夏威夷的互连噩梦及其对美国住宅光伏产业的重要性”，该文章说，“夏威夷经验确定的唯一具体担忧是，馈线上可能出现瞬时过电压，这很短持续电压尖峰”。
我很好奇在大型网格和微型环境中会发生什么。例如，假设我有一块充满电的电池，并且不断向其中通电。怎么了？是否有将热量作为热量转移或消散而不损坏任何东西的设备？我在网上发现了一些类似的问题，但答案不太清楚。
Answers:
对主要问题的最简单直接的答案取决于它的“过度”程度。由于大多数设备被设计为在标称值的+/- 5％范围内运行，因此“额外能量”通常会随着热量散发到设备本身中。例如，在灯泡的情况下，它会产生更多的光和热量。如果多余的能量超出设备的承受能力，它们将过热和/或燃烧（造成损坏）。无论是什么原因导致电网“过剩的能源”（闪电，太阳能装置，风力发电等），都将获得这些结果。
对于最后两个问题，如果使用12v电池为12v电池充电，则额外的1v电池在充电至12v后将使电池保持“温暖”状态。如果使用非稳压24v电源为其充电，电池将过热，烧毁并可能爆炸。如果使用过压和限流电源对其进行充电，则电池将被充电至12v，多余的能量将在电源调节器中以热量的形式散发。可以“有效”利用任何“额外能量”的一种方法是使用电池组和“智能”充电器，当一个电池充满电后，该充电器将充电切换为另一个电池，然后关闭（断开连接）当银行中的所有电池都充满电时。如果没有兴趣节省多余的能源，可以将其“倾销”
正如您可能想象的那样，这不是只有一种解决方案的问题，而且问题本身也非常复杂。让我们分解一下。
目前在大多数文明国家中存在的电网具有分层结构：顶部是大型集中式电站，下面是大型MV配电网或配电环，然后是城市电网（通常约为400kV）通常是地下高压，邻域网络（20kV或多相市电电压），然后是分配115 / 230V的低压“邮政编码”网。当然，正如您的问题已经暗示的那样，此层次结构假定从发电厂到家庭的净能量流，而不是相反。
大多数分散式发电（非商业性太阳能电池板，风力涡轮机等）都发生在房屋级别，即产生115 / 230VAC，并将其泵入主电源。在大多数情况下，这是可以的，因为产生的功率远小于消耗的功率，并且净能量流仍在正确的方向上。很少见，但如今由于太阳能价格低廉，产生的电量多于邮政编码一级所消耗的电量。对于基本上所有的电网来说，实际上这并不是什么大问题。用于将MV转换为115 / 230V的变压器只是线性变压器，它们在一个方向上的作用与在另一个方向上的作用相同。他们几乎从来没有PFC或其他与流向相关的参数，所以很好。
大多数电网都无法很好地应对的问题是在此之上一步发生的。在这里，我们到达了从地下城市电网到较小街区的转换步骤，如今这些变电站通常具有PFC或至少某种解耦机制，以确保来自城市电网的干扰不会传播回高压电源线，就像通过线性变压器一样。如果该设备产生的电能多于其消耗的电能，那么该能量将（通常）无法传递到任何地方，或者至少通过非常昂贵的，不那么容易替换的电子设备阻止了这样做。系统的反射响应是抛出一个开关并将此单元与网格的其余部分分开。当然，这不会“杀死”这个单位；产生的功率只会将电网上的电压提升到功率逆变器的安全极限（通常是标称电压+ 5-7％），而且经常会破坏交流频率的稳定性。但是，直到云层通过之前，电源将一直存在，电网下降到电源电压以下，并且太阳能逆变器都自行关闭。这个问题称为孤岛发电问题，如果在电网和逆变器（即智能电网）中没有任何其他智能，很难解决。
但是，正如您在上一段中所看到的那样，多余的能量不一定会随处可见。如果发生孤岛情况，不仅要求逆变器将所有可用能量都倾倒在电网上，而且还需要在电网达到一定电压时进行自我调节。当那片云最终过去时，他们将关闭电源，情况得到解决。
有其他保护机制。一些国家/地区有短路开关，可以与电力线上的特殊（DTMF）信号配合使用。创建孤岛后，他们可以使电网短路接地，并立即使一部分电网中断。但是，这不是非常安全的做法，因为这通常会在电网上引起感应尖峰，从而可能损坏电网和家用电子设备。如今，这已很少使用。但是，对于不能很好调节输出功率并可能导致过压情况的发电机，这是一种重要的保护机制。
在德国这个五月，付出的代价可再生能源真正地摆动负，因为他们有太多的话。换句话说，他们要向生产者收取多余的能量。因此，他们通过激励生产者不要将其推到电网上来应对过剩的能源-这对于太阳能来说是容易的，而对于风力发电来说则是可能的。
不同的发电方法具有不同的时间常数-核电站要平整运行，启动和关闭都需要大量时间。通过改变水流的方向或使水流阻塞，可快速改变水力发电的输出。火力发电厂（我曾经在附近有一个电厂）的时间常数较长，因此，如果您突然失去负载（大功率正在使涡轮机减速），则必须将蒸汽中存储的能量排空（大声！），以防止发电机起火。假脱机。据我所知，他们并没有尝试吸收电能，尽管我对仪表的可行性研究进行了研究，该仪表用于吸收大量能量的大型能量吸收器（这是一种有趣的仪器，可以与共模电压一起工作）。 100's kV）。
合理有效地大量存储能量是一个非常困难的问题，没有明显的解决方案。分布式电池/逆变器以及老式的方法是将山上的水抽到大坝中进行存储，然后通过涡轮机和发电机将其冲出以回收（部分），这是几种方法。
让我用易于理解和易于理解的术语来重新表述这些文章。我看到这些文章等同于“我刚买了一辆新的法拉利，这是一个严重的问题，因为当我接近刹车灯时，我的发动机输出的功率太大，我不得不更换刹车片。”
简单的答案是-“踩油门”。即在无法使用时停止发电。
过度生产确实没有问题，过度交付存在问题，他们只需要向生产者发出信号，“停止向电网供电”。事实上，一些太阳能电池板的控制器使用的云遮蔽预测多少功率会在接下来的10分钟或15分钟，以产生和信号，即向前到电网权限。
这些文章没有帮助。主电网和互连关系存在严重问题，只需通过法律和花费金钱即可解决。让风力发电商运行您的控制系统可以提供更为简单的解决方案。
这是一个具有多种答案的复杂问题。
即使没有适当的解决方案，也存在供需不匹配的容忍度。需求过多/供给过少）将使电网电压和频率从通常的50hz / 60hz /无论您所在国家的主电源是什么，都下降。相反，供应过多/需求不足会增加频率。少量的频率偏差不是很大的问题。在新西兰，主电源频率为50 hz，但电网频率范围为49-52 hz时很好。除此之外，您可能会遇到严重的问题。更具体地说，如果您低于49 Hz，这可能会损坏发电机，发电机会自动关闭或隔离。这意味着电网频率下降得更多，因为供电量减少，从而导致连锁反应并最终导致整个电网崩溃。
为了防止这种情况的发生，市场经营者向人们付费以提供各种服务。这些国家/地区不同，但是我还是以新西兰为例。
频率保持-根据需要增加和降低电网频率。要使用驾驶类比，请在有人转向时观察他们。他们不断地用轮子做微小的运动，他们可能不知道这些，他们对轮子的位置做出反应，以使汽车在道路上的小颠簸时保持直行。传统上，这是由发电机（以低于100％的容量运行）执行的，能够以亚秒级的响应时间改变其输出。
备用电源-在新西兰，必须时刻采购“备用电源”，以在N-1情况下维护电网，无论是最大型发电机的丢失，还是北部与北部之间的输电线路的丢失南群岛。在欧洲，整个非洲大陆以N-2局势运行，这意味着损失了2座大型核电站。这些储备可以采取发电机运行的形式，即在容量不足的情况下运行并能够迅速增加，或者（更便宜，更快速）需求响应资源-愿意根据需要降低负荷以维护电网的站点。这些资源通常按响应时间和它们可以承受变更的时间量来区分。NZ市场快速（负载响应时间为1秒，发电机持续1分钟的响应时间为6 s），和持续的市场（响应时间为60秒，但持续时间更长-最多约30分钟）。回到汽车类比，这是您的汽车碰到一个大颠簸，使您转向树木的地方-您必须以另一种方式向后扭动车轮才能回到道路上（但不要转太远，否则您会最终会撞到马路另一边的树）。
应对高峰-高峰发电或传统需求响应-用我们的汽车比喻，道路上有一个弯道。我们可以看到它从很远的地方传来，我们需要做一个大的转弯才能继续前进。这是夏季的热浪，冬季的寒流，傍晚的高峰等。可以通过多种技术来解决。通常，大部分来自高峰发电机，每年仅运行几天。需求响应再次发挥作用-每年关闭工厂20个小时通常比建造一个全新的峰值发电机和升级传输线便宜
我从事该学科的工作，我认为我可以为您提供帮助。
我将使用水类比来解释它：
电流->水流量
电压->压力
这样说
如果您的网络中有节点和分支；节点是注入水并从网络中减去的地方，而分支是管道。
（在电网中，管道是变压器和线路，而节点是节点或母线）
如果在最初设计用于消耗的节点中注入了“水”，则管道中的压力可能会增加到管道破裂的水平。（这将是家庭级别的太阳能生产）。同样，节点上的过多消耗可能会降低管道压力，从而导致系统无法正常工作。
处理此问题的方法是存储多余的能量并在需要时提供，这就是为什么电池是可再生能源的圣杯。
巨大的可再生能源普及率是电网运营商和电力公司所反对的一种情况，因为它迫使他们采用新方法来完成他们已经从事了一个世纪的工作，而很少做出需要做出的根本性改变。（我的想法）
我希望这已经足够清楚了，否则我可以做进一步解释，因为这是我的日常工作。
[编辑：为什么管道破裂？]
根据您的要求，我将在此处进行详细介绍：
每个分支元件（线路和变压器）在不过热的情况下可以通过的电流量有一定限制，并着火。该标称电流可以在有限的时间内被超过，因此，如果过载持续时间不长，则过载不是生命或死亡事件（过载也会缩短元件寿命）。
另一方面，电压应在节点标称电压的+ -5％范围内，即每相230V + -5％（在欧洲，美国为125？）。节点中的发电会增加该节点和相邻节点中的电压（对于相同的负载情况），节点中需求的增加会降低该节点及其邻居中的电压。这就是为什么如果我在家中放置大量太阳能电池板，可能会在我的房屋和邻居房屋中出现电压问题。通过适当的逆变器固件编程可以缓解此问题，但是在许多国家/地区都没有对此进行监管，因此存在人们未曾听说过但确实存在的问题。
但是为什么电压必须在这样的限制内？嗯，这个限制是电网运营商设定的安全约束。如果房屋插座的电压过高，则电压过低可能会损坏设备的电源电子设备（PC电视等），电子设备可能无法工作甚至损坏。白炽灯泡在高电压下发光，在低电压下发光。
告诉我是否需要更多详细信息。桑蒂
我们具有高电压电平来传输能量，而低挥发性电平（例如230V）则可以进行电源分配。随着网格的建立和今天的大部分时间，功率从网格的高挥发部分变为低挥发部分。一个tarformformer将电源分配给村庄或城镇中的几所房屋。在如此低的电压下，没有N-1-安全装置，只有一个变压器和周围许多房屋。由于电流从高电压变为低电压，因此最高电压位于变压器处。最多（我所知道的）老变压器，该电压是恒定的。为了完全使用+/- 5％的范围，油压变压器的电压约为+ 4/5％。在通往房屋的路上，电压可能下降高达10％，并且在-5％的情况下一切正常。如果现在许多光伏发电所产生的电能超过了该区域消耗的电能，则该电能必须通过变电站进入电网。可是 电流流向变压器，这意味着电压最低，而不是最高。因此，电压很容易过高，而光伏电源必须关闭（高电压可能会损坏该区域中的任何受保护设备）。通过使用/安装可调变压器，在这种情况下不会出现问题，只需将tarnsformer处的电压调整为例如-4％。但是它们很昂贵。