Her büyük ölçekli değişim mevcut (AC) güç sistemi nominal bir frekansta çalışır - Avrupa, Asya ve Afrika'da ve 60 Hz, Kuzey Amerika ve Japonya ve Güney Amerika'nın bazı bölgelerindeki yanlış bir işarettir. Bu frekans, yalnızca bir tasarım sözleşmesi değildir; bu tür taşıyıcıları, motorları ve toplam yükleri yansıtmak, kontrol altına almak için anlık dengeyi yansıtacak şekilde.

Sistem operatörleri dünya çapındaki frekansları, şebeke sağlığının birincil hayati işareti olarak izleyebilirler.Demimarlıklar, saniyede binlerce kilometre boyunca ortaya çıkabilir, 2003 Kuzeydoğu Blackout’un gösterdiği gibi - Ohio'daki tek bir sagging iletim hattının 55 milyon insanı güç olmadan terk ettiğini açıklar. Frekans ölçümleri, genellikle gerilim veya mevcut değişiklikler ortaya çıkan en erken tespit edilebilir imzasını sağlar.

Grid Stability Fiziği: Frekans Maddeleri Neden

Elektromekanik denklemler senkronizasyon jeneratörleri yönetiyor, herhangi bir nesil yük yanlış bir şekilde hemen hızlanıyor veya dönen kütleyi zayıflatıyor, öründükleri zaman aralığına neden oluyor, aşırı enerji jeneratörleri geri döndürüyor, frekans yükseltiyor.Bu fiziksel gerçeklik her frekans yanıtı tasarımından aşağı doğru bir şekilde hızlanıyor.

Modern AC şebekelerinin birbirine bağlı doğası, bir bölgede bir rahatsızlık anlamına gelir ve büyük mesafelerde hızla yayılabilir. Frekans ölçümleri bu nedenle en erken uyarı sistemi olarak hizmet eder, genellikle gerilim veya mevcut sinyalleri önemli ölçüde açığa çıkarır. Bu nedenle Kuzey Amerika Elektrik Güvenilirliği Şirketi (NERC) gibi düzenleyici organların sürekli frekans izleme ve izinsiz sapmalara ilişkin katı sınırları belirlemesi gerekir.

İlk Savunma Hattı Olarak Atertia

Herhangi bir kontrol sistemi tepki vermeden önce, gridin doğuştan fiziksel inertia, bağlantıdaki tüm bağlantılı dönen makinelerden gelen ilk karşıtlığı sağlar.Bu inertia, büyük jeneratörler ve türbinlerin büyük geri dönüş kitlelerinden gelir. büyük bir birim gezileri - 1.200 MW nükleer bitki - yakın bir enerji açığı, bağlantıdaki tüm bağlantılı dönen makinelerden gelen tüm sistemden elde edilir.

Zengin ısı ve hidro kuşak olan bir ızgara ikinci başına bir RoCoF'yi görebilir; bu nedenle yüksek dönüştürücü tabanlı kaynaklar (IBRs) güneş ve rüzgar gibi bir şebeke - ki bu durum için RoCoF değerlerinin 0.5 Hz /s'i deneyimleyebilmesi, bu nedenle İrlanda'da kritik eşlere ulaşır ve bu nedenle en az maliyetli ürünler olarak atlayıcı ve izleme işlemine olanak sağlar. NERC, inertia ve acil istikrar yönetimi için birçok uyarı yayınladı.

Yeterli inertia olmadan, frekans yanıtlarının tüm zaman çizelgesi çöküyor. Her bir milisaniye doğrudan daha derin frekans gezilerine ve daha yüksek yük yığınağı riskini doğrudan çevirir.Inertia zaman alır ve zaman acil kontrol para birimidir.

Sentetik Inertia ve Power Electronics'in Rolü

Modern inverter tabanlı kaynaklar, bu tür bir batarya depolama sistemi veya gelişmiş rüzgar türbinini sağlamak için programlanabilir.[Dönetici: 1 ) Bu tür bir jeneratörün doğal davranışını taklit eden bir kontrol yanıtı, sentetik inertia algılaması ve aktif güç orantılı olarak, bir batarya depolama sistemi veya gelişmiş bir rüzgar türbini, bir senkronizasyonun kinetik enerji serbest bırakılması hızlanır.

İlk Frekans Yanıtı: Otomatik Fren

Frekansın dar bir ölü bandının ötesine geçilir (tipik olarak Kuzey Amerika'da ±0.036 Hz veya Avrupa'da ±0.015 Hz), bir sonraki koruyucu tabaka otomatik olarak saniyede girer.Bu, makinenin belirli bir sapma cevabı için çıktısını değiştirir (PFR)[Düzükleersiz bir sistemde, mekanik gücü frekans hatalarına göre ayarlar ve birkaç tane gaz kapasitesi ve benzeri olmayan birkaç saniye boyunca - 10 saniye içinde - makineyi değiştirir.

Tek başına birincil yanıt, nominal olarak geri yüklemez; sadece yeni bir sabit devlet frekansında geri çekilmeyi tutuklamaz.Bu tasarım tarafından yapılır - eğer her vali tam 60 Hz'a geri dönmeye çalışırsa, diğerini ve istikrarsızlığı azaltır, ilk yanıt tam kurtarma için değil. PFR teslimat hızı ve derinliği kritiktir. Yavaş yanıt veya yetersiz baş oda - tam yükteki termal birimler gibi - tam yükteki ısıtılır (minimum frekansı) aşağıları azaltır (min)

Modern ağ kodları giderek, gerçek vali performansı sahnelenmiş test ve gerçek zamanlı telemetri göstermek için jeneratörler gerektirir. Batı Elektrik koordinatörü (WECC) görevlerinde bulunan birincil frekansın müdahalesini geçici olarak uygulamalıdır. Sistem operatörleri de uygulamaktadır.Gerek:0fret yanıtı ölçümler (FRM)).

Talep-Side İlk Yanıtlara Katkı

Temel frekans cevabı artık büyük jeneratörlerin özel domaini değildir. Endüstriyel yükler, veri merkezleri ve toplam konut cihazları, yarı yarıya inen etkili bir nesil artışı sağlar ve çelik değirmenleri, yüklerinin acil durumlardan daha az düşmesine izin verir.

Orta Frekans Yanıtı ve Restorasyon Aşaması

İlk yanıt, sabit bir devlet dengesinde frekans stabilize edildikten sonra, [[FONT:0) saniyelik frekans cevabı (SFR)), her 2-6 saniye boyunca belirlenen jeneratörleri nominal olarak geri almak için aşırı hızlanır. Bu işlem, sistem operatörünün otomatik nesil kontrolü (AGC) sistemi tarafından koordine edilir. AGC, ikincil sapmalar, hidro santraller ve hızlı başlangıç gaz türbinlerine yol açar.

Tüm restorasyon süreci, 10-15 dakika içinde, orta rezervler yetersiz ve nesil başarısız olduğunda gerçekleşen uzun süreli operasyona son vermeli: Sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılanlar.

Tertiary Reserves and Manual Interventions

Otomatik ikincil yanıtın ötesinde, sistem operatörleri bozulmamış ve piyasa temelli mekanizmalar üzerinde ithalat yaparlar; ikincil rezervlerin değiştirilmesi için daha fazla miktarda sabit bir şekilde sabitlenebilir. Tertiary rezervleri ayrıca kara başlangıç olayları sonrasında frekans restorasyonu da içerir.Tam karaout gerçekleştiğinde, ilk büyük gecikmeli yedekler için geri yükleme işlemine hazır hale getirmek için ilk önce, yüksek miktarda para tasarrufu sağlar.

Enerji Depolamanın Acil Frekans Yönetimindeki Rolü

Battery enerji depolama sistemleri (BESS) acil durum frekansı istikrarı için dönüştürücü varlıklar olarak ortaya çıktı. Vali gecikmeleri ve mekanik inertia ile aksine, bir grid-ölçümün 200 milisaniye altında tam olarak puanlanan bir gücü enjekte edebilir - Güney Avustralya'da, 150 MW / 193.5 MWh Hornsdale Power Reserve, uzaktan jeneratör yolculuğu milisaniyeleri içinde sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık tutma yeteneğini göstermiştir.

BESS, İrlanda'nın, eşlerin düzenli olarak yüzde 70'i ve inertia zeminini oluşturan fiziksel bir dönen kütlenin RoCoF yanıtını taklit ederek sentetik inertia sağlamak için programlanabilir.[0]EirGrid'in DS3 programı) açıkça "Fast Post-Fault Active Power Recovery" hizmetini tanımlar, bataryaların hız ve doğruluk için ödüllendirir.

Sanal enerji santrallerine (VPP) eklenmiş olan depolama, birkaç saniye içinde frekans yanıtlarına da katkıda bulunabilir. Ancak, enerji depolaması, küçük enerji kapasitesine sahip değildir; 15-30 dakika sonra şarj edilmelidir, bu da uzun süreli adalama olayları sırasında problemli bir depolamadır.

Yenilenebilir İntegratların Acil Frekans Dinamikleri Üzerine Etkisi

Rüzgar ve güneş fotovoltaik tarafından senkronizasyon jeneratörlerinin yerleşmesi iki ilgili meydan okuma getirir: düşük sistem inertia ve birincil ve ikincil yanıt sağlama yeteneğine sahip kaynakların kullanılabilirliğini azaltmaktadır. Modern fayda ölçekli rüzgar türbinleri elektronik olarak ızgaraya bağlanır, böylece dönen kütle geri dönüşen yere katkıda bulunmaz.

NERC tarafından yapılan bir çalışma, yüksek çözünürlüklü bir senaryoda 1.000 MW kaybının, RoCoF'yi üç ila beş kat daha yüksek bir geleneksel termal sistemde, birincil yanıt için 10-15 saniyeden 2 saniyeye kadar uzatabileceğini buldu.Bu güçler minimum sayıda senkronizasyonu tutmak için otomatik olarak otomatik olarak (minimum inertia taahhüdü) veya daha hızlı frekans yanıt için kullanılabilir.

Yenilenebilir yetimler de daha küçük ama kronik frekans rahatsızlıklarını da ortaya koyar. 2017 Büyük Amerikan Tutumları sırasında, şebeke operatörleri birkaç saat içinde güneş enerjisinin kaybı ve kurtarılması, tahmin ve önceden belirlenmiş rezervlerin değerini gösterir. Yenilenebilir penetrasyonlar, acil durum olayları ve normal operasyonlar arasındaki çizgi belirsizliği azaltır.Her gün daha önce yapılan hızlı frekans olayları tekrarlayarak, bu durum sürekli olarak geri dönüşüm oranını ve geri yüklemeyi amaçlamaktadır.

Coğrafi ve Temporal Çeşitlilik Bir Dava Stratejisi Olarak

Yenilenebilir odaklı frekans değişkenliği yönetmek için ortaya çıkan bir strateji, rüzgar ve güneş kaynaklarının coğrafi çeşitliliğine dayanıyor. rüzgar hızları bir bölgede düşerken, 2030 yılına kadar bir güneş çiftliğinde geçen bulutlar, bu çeşitlilikteki ekono çiftlikleri tamamen terk edebilir.

Under-Frequency Load Shedding: The Last Otomatik Savunma

Tüm yüksek frekans yanıt önlemleri başarısız olduğunda, son güvenlik net şu şekildedir:0) Aşırı frekanslı yük olama (UFLS))[Dönetici koruma sistemleri, frekansların altındayken önceden belirlenmiş yük blokların kapatılması – sadece 59.5 Hz'e 57.0 Hz (60 Hz için) hedef, nesli azaltmak, toplamı azaltmak ve azaltmak için hızla azaltılır. UFLS'ler, sadece ikinci ve sadece belirlenmiş eşiğin altındaki yük bloklarının altında çalışır - sadece yerel frekans ölçümler dikkate alınmaz.

UFLS kasıtlı olarak ham: tüm şebekeyi kurtarmak için bir alt müşteriyi feda ediyor. Ağustos 2019'da, bir yıldırım grevi İngiltere'nin 1,1 Hz'e kadar kesintiye uğrattığında, frekans 49'a düştü.1 Hz., ve otomatik UFLS daha geniş bir karalamanın gerekliliğini doğruladı.UFLS programları, bu tür bir otomasyona neden olan farklı frekanslar için farklı frekanslar kullanıyorsa, bu tür güvenilir bir şekilde otomatikleştirilmiş bir şekilde kontrol etmek için RoCoF'u dahil etmek için bazı gelişmiş programları dahil etmek için.

Acil Kontrol Stratejileri ve Geniş-Area İzleme

Otomatik yanıtların ötesinde, sistem operatörleri, büyük coğrafi ayak izi olan geniş çaplı izleme sistemlerinin (WAMS) yararlanılması için sofistike acil durum kontrol stratejilerine güveniyor. Phasor ölçüm birimleri (PMU), GPS-enkronize phasors 30–120 kez ikinci, her 2-4 saniyede bir gerçekleme sistemleri sağlar.

Büyük bir rahatsızlık, büyük bir bağlantıyı ayrı adalara böltüğünde, her ada kendi frekans yörüngesini iç nesil yük dengesine bağlı olarak deneyimliyor. WAMS, sistemli olay yeniden yapılandırmasını ve hızlı bir karar alma işlemine olanak tanır. Avrupa TSOs, gerçek zamanlı osilasyon izleme sistemlerini altüst modları kullanarak dağıtmıştır.Bir sonraki sınırda, acil durum tahmin eden hataları otomatik olarak doğrulayarak kurtarma işlemlerini ve tüm ilde 200 ms kullanarak şarj etmeyi önerir.

Frekans Yanıtı için Düzenlemeler ve Pazar Tasarımları

Yeterli frekans yanıt kapasitesi düzenleyici görevler ve piyasa teşvikleri gerektirir. Kuzey Amerika'da NERC'nin BAL-003-2 standardı, tespit edilen olaylar sırasında gerçek yanıtları ölçerek, doğrulayıcı eylem planları zorunludur.

Piyasa tabanlı tedarik hızla gelişti.ETHFLT:0) İngiltere'de Ulusal Izgara (FFR) hizmet, dinamik Containment, Dynamic Moderation ve Dynamic Regulation hizmetleri için günlük açık artırmalar, belirli zaman çerçeveleri ve frekans eşleri ile yanıt verme sağlayıcıları için hesaplamalar yapıyor. ERCOT'un Hızlı Frekans Yanıtı (FFR) hizmeti, 2020'de başlatılan ve tam yanıt veren 15 döngü içinde tam bir uyarı için yüksek çözünürlükte garanti altına alındı.

Future Frontiers: Grid-Formingzhous ve% 100 Yenilenebilir Sistemler

Frekans istikrarı için nihai meydan okuma,% 100 dönüştürücü tabanlı kaynaklarla çalışan güç sistemlerinde ve hiçbir senkronizasyon türü online olarak değil. Hawaii'nin Kauai adası, batarya depolama ve şebeke bilgilendirme dönüştürücüleri kullanarak% 100 yenilenebilir anında operasyon göstermiştir.

[FONT=0]US Enerji Enerji Enerji Enerji Enerji Enerji Enerji Enerji Konsorsiyumu [Dönetici: 0,4]) Bölümü, bu yetenekleri standartlaştırmak için çalışıyor.Ancak, ağlatıcılar mühendislik engelleriyle karşı karşıya kalır: merkezi bir gerilim referansı olmadan yüzlerce dönüştürücü, düşük seviyeli bir güçle çalışan doğrulayıcı sistem paradigması gerektirir.

Synthesis: Riske Dayanlı, Katmanlı Savunma Mimarisi

Etkili bir şekilde frekans acil durumlarını yönetmek, tüm yanıt paketini görmek gerektirir - birincil, ikincil, tertiary, UFLS ve geniş tabanlı bir kontrol -bir eşanlı, çok katmanlı savunma mimarisi olarak.Bir sonraki her katman kaynakları belirli tehditler için zaman alır: jeneratör kontingencies, şiddetli rampalar, aşırı havalar ve kötü niyetli saldırılar. Risk tabanlı bir yaklaşım çeşitli büyüklüklerin olasılığını ölçmek ve tahminler altında korumayı gerektirir.

Bu olasılıksal çerçeve, WECC Reliability Risk Değerlendirme ve Kaliforniya ISO'nın kaynak sistemi ile ilgili olarak giderek daha fazla kabul edilmez, dönüştürücü-zengin bir ızgara, frekans stabilitesi gibi kuruluşlar tarafından geliştirilmelidir - bu şekilde geri dönüşüme uğratılır ve kontrol edilir. Tüm sistem, güvenilir olmayan bir şekilde kontrollere sahip olacak.