Hệ thống điện lưới hay Lưới điện là mạng lưới liên kết giúp truyền tải và phân phối điện từ các nhà máy đến tay người tiêu dùng. Nó bao gồm các nhà máy/ trạm phát điện, các đường dây truyền tải điện cao thế kết nối nguồn cung cấp và trung tâm tiêu thụ, cùng với các đường dây phân phối đến từng khách hàng sử dụng điện.
Nhà máy điện thường được đặt gần nguồn nhiên liệu như đập nước (thủy điện) hoặc những nơi có nguồn năng lượng tái tạo, thường ở xa khu dân cư đông đúc. Chúng được xây dựng quy mô lớn để tận dụng kinh tế quy mô, và điện năng sản xuất được nâng lên điện thế cao trước khi truyền tải qua lưới điện.
Phần lớn mạng lưới truyền tải điện dùng để vận chuyển điện qua những khoảng cách dài, đôi khi xuyên quốc gia, tới các khách hàng bán buôn (thường là các công ty sở hữu mạng lưới phân phối điện địa phương).
Khi điện được truyền đến trạm biến áp, điện áp cao của mạng lưới truyền tải sẽ được giảm xuống để phù hợp với mạng lưới phân phối. Sau khi rời khỏi trạm biến áp, điện sẽ tiếp tục di chuyển qua đường dây phân phối. Cuối cùng, tại điểm dịch vụ, điện áp sẽ được hạ thêm lần nữa để phù hợp với yêu cầu của các thiết bị sử dụng điện.
Lịch sử
Vào những năm 1880, nguồn điện chủ yếu được sản xuất gần các thiết bị tiêu thụ. Điện phải cạnh tranh với các nguồn năng lượng như hơi nước, thủy lực và đặc biệt là khí than. Ban đầu, khí than được sản xuất ngay tại chỗ cho khách hàng, sau đó được phát triển thành các nhà máy khí hóa để khai thác lợi ích từ quy mô lớn. Ở những thành phố công nghiệp phát triển, hệ thống ống dẫn khí được lắp đặt để thắp sáng. Tuy nhiên, đèn khí ga không chỉ tỏa sáng kém, làm tăng nhiệt độ phòng và thải ra khí độc hại, mà còn không hiệu quả. Do đó, vào những năm 1880, thắp sáng bằng điện đã nhanh chóng chiếm ưu thế hơn so với khí than.
Các công ty điện đã tận dụng lợi thế của quy mô lớn để phát triển thành các nhà máy điện tập trung, đồng thời nâng cấp hệ thống phân phối và quản lý. Việc truyền tải điện cao thế qua khoảng cách dài đã giúp kết nối các nhà máy, cân bằng tiêu thụ và cải thiện hiệu quả tiêu thụ.
Tại Vương Quốc Anh, Charlez Merz từ công ty tư vấn Merz & McLellan đã xây dựng Nhà Máy Điện Neptune Bank ở Tyne, gần Newcastle vào năm 1901. Đến năm 1912, nó đã phát triển thành hệ thống điện cao thế lớn nhất châu Âu. Merz được bổ nhiệm làm lãnh đạo Ủy ban Quốc hội, và các nghiên cứu của ông đã dẫn đến Báo cáo Williamson năm 1918, tạo cơ sở cho Dự Luật Cung Cấp Điện năm 1919. Dự luật này là bước đầu tiên hướng tới hệ thống điện tích hợp. Đạo luật Cung Cấp Điện năm 1926 đã mở đường cho việc xây dựng Mạng lưới điện quốc gia. Ban Điện Trung ương đã điều chỉnh hệ thống cung cấp điện quốc gia và thành lập mạng lưới điện xoay chiều đầu tiên, hoạt động ở mức điện thế 132kV, 50Hz. Mạng lưới bắt đầu hoạt động như Lưới điện quốc gia từ năm 1938.
Trong những năm 1920, tại Hoa Kỳ, các nhà cung cấp dịch vụ hợp tác để giảm tải nhu cầu cao điểm và cung cấp điện dự phòng. Đến năm 1934, Đạo Luật quy định các công ty dịch vụ công ích được thông qua, coi việc cung cấp điện là một dịch vụ công quan trọng và được giám sát nghiêm ngặt. Đạo Luật Chính sách Năng lượng năm 1992 yêu cầu các chủ đường dây truyền tải điện phải cho phép các nhà sản xuất tiếp cận mạng lưới của họ, dẫn đến việc tái cấu trúc ngành điện để thúc đẩy cạnh tranh trong sản xuất điện. Dịch vụ điện không còn được xây dựng theo mô hình độc quyền chiều dọc, mà được chia thành ba giai đoạn khác nhau nhằm tạo ra môi trường cạnh tranh công bằng cho truyền tải điện cao thế. Đạo Luật Chính Sách Năng lượng năm 2005 đã cung cấp ưu đãi và đảm bảo khoản vay cho sản xuất năng lượng thay thế và phát triển công nghệ sáng tạo để giảm khí thải nhà kính.
Tại Pháp, việc khai thác năng lượng điện bắt đầu từ những năm 1890, với 700 khu dân cư vào năm 1919 và 36,528 khu dân cư vào năm 1938. Trong thời gian đó, các mạng lưới lân cận bắt đầu kết nối: Paris vào năm 1907 với điện thế 12kV, vùng Pyrenees vào năm 1923 với điện thế 150kV và toàn quốc được kết nối vào năm 1938 ở mức điện thế 220kV. Đến năm 1946, mạng lưới điện của Pháp trở thành một trong những mạng lưới dày đặc nhất thế giới. Chính phủ đã quốc hữu hóa ngành công nghiệp điện năng bằng cách sáp nhập các công ty tư nhân thành Electricite de France (EDF). Tần số được chuẩn hóa ở mức 50 Hz và mạng lưới 225kV thay thế cho mạng lưới 110kV và 120kV trước đó. Từ năm 1956, điện trong các hộ gia đình được chuẩn hóa ở mức 220/380V thay vì 127/220V. Trong những năm 1970, mạng lưới 440kV, tiêu chuẩn châu Âu mới, được xây dựng.
Các thành phần của hệ thống điện.
- Hệ thống điện Việt Nam
- Hệ thống điện thông minh