Какви са методите за регулиране на честотата на електричеството?

Честотната регулация (Frequency Regulation) е важна задача в електроенергийните системи, насочена към поддържането на стабилността на мрежовата честота. Честотата на електроенергийната система обикновено трябва да се поддържа в определен диапазон, например 50 Hz или 60 Hz, за да се осигури правилната работа на всичко електрическо оборудване. Ето няколко общоизвестни метода за честотна регулация:

1. Първична честотна регулация

Принцип: Първичната честотна регулация се постига чрез автоматично коригиране на изходната мощност на генериращите агрегати чрез техните регулатори, за да отговорят на краткосрочни отклонения на честотата.

Приложение: Подходяща за бърз отговор на краткосрочни промени на потреблението.

Функциониране: Регулаторите автоматично коригират потока на пара или вода към турбините в зависимост от отклоненията на честотата, като така се променя изходната мощност на генератора.

2. Вторична честотна регулация

Принцип: Вторичната честотна регулация допълнително коригира изходната мощност на генериращите агрегати, базирайки се на първичната честотна регулация, използвайки системи за автоматичен контрол на генерацията (AGC), за да възстанови честотата до зададената точка.

Приложение: Подходяща за средносрочна честотна регулация.

Функциониране: Системите AGC автоматично коригират изходната мощност на генериращите агрегати в зависимост от отклоненията на честотата и Грешката на Контрол на Областта (ACE).

3. Третична честотна регулация

Принцип: Третичната честотна регулация оптимизира изходната мощност на генериращите агрегати за икономически диспечеризация, базирайки се на вторичната честотна регулация, за да се минимизират разходите за генерация.

Приложение: Подходяща за дългосрочна честотна регулация и икономическа диспечеризация.

Функциониране: Оптимизационни алгоритми определят оптималната изходна мощност за всеки генериращ агрегат, за да се постигне честотна стабилност и минимизиране на разходите.

4. Честотна регулация чрез системи за съхранение на енергия (ESS)

Принцип: Системите за съхранение на енергия могат бързо да зареждат или разтоварват, за да предоставят или абсорбират мощност, помагайки за поддържане на честотната стабилност.

Приложение: Подходяща за бърз отговор и краткосрочна честотна регулация.

Функциониране: Системите за съхранение на енергия използват преобразуватели на енергия (като инвертори) за бърз отговор на промените на честотата и предоставяне на необходимата мощностна подкрепа.

5. Управление на потребителската страна (DSM)

Принцип: DSM включва стимулиране на потребителите да коригират своето електроенергийно потребление, за да помогнат за поддържане на честотната стабилност на мрежата.

Приложение: Подходяща за средносрочна честотна регулация.

Функциониране: Ценови сигнали, механизми за стимулиране или технологии на умната мрежа водят потребителите да намалят потреблението в часове на връхно потребление и да го увеличат в часове на ниско потребление.

6. Честотна регулация чрез възобновяеми източници на енергия (RES)

Принцип: Използване на бързите реакции на възобновяемите източници на енергия (например вятър и слънце) за предоставяне на услуги за честотна регулация чрез преобразуватели на енергия (като инвертори).

Приложение: Подходяща за бърз отговор и краткосрочна честотна регулация.

Функциониране: Инверторите бързо коригират изходната мощност на възобновяемите източници на енергия, за да отговорят на промените на честотата.

7. Виртуален синхронен генератор (VSG)

Принцип: Симулира динамичните характеристики на синхронните генератори, за да позволи на разпределените източници на мощност (например инвертори) да предоставят способности за честотна регулация.

Приложение: Подходяща за честотна регулация в разпределени източници на мощност и микромрежи.

Функциониране: Алгоритми за управление карат инверторите да имитират поведението на синхронните генератори, предоставяйки инерция и подкрепа за честотна регулация.

8. Черен старт

Принцип: Възстановяване на функционирането на мрежата след пълен прекъсване, използвайки предварително определени генериращи агрегати, за да се осигури честотна стабилност.

Приложение: Подходяща за възстановяване на мрежата и спешни ситуации.

Функциониране: Предварително се определят определени генериращи агрегати като източници за черен старт, които започват първи при възстановяването на мрежата, постепенно възстановявайки другите генериращи агрегати и потребители.

Резюме

Честотната регулация е ключов начин за осигуряване на стабилността на мрежовата честота и може да се постигне чрез различни методи. Първичната и вторичната честотна регулация са основни методи, подходящи за различни времеви мащаби на честотна регулация. Системите за съхранение на енергия, управление на потребителската страна и честотна регулация чрез възобновяеми източници на енергия предоставят гъвкави средства за бърз отговор и краткосрочна честотна регулация. Виртуалните синхронни генератори и черния старт играят важна роля в специфични сценарии.