Quines són les formes de regulació de la freqüència elèctrica?

La regulació de la freqüència (Frequency Regulation) és una tasca essencial en els sistemes elèctrics, amb l'objectiu de mantenir l'estabilitat de la freqüència de la xarxa. La freqüència d'un sistema elèctric normalment ha de mantenir-se dins un rang específic, com 50 Hz o 60 Hz, per assegurar el funcionament adequat de tot l'equipament elèctric. A continuació, es presenten diversos mètodes comuns de regulació de la freqüència:

1. Control de Freqüència Primària

Principi: El control de freqüència primària s'aconsegueix ajustant automàticament la potència de sortida de les unitats generadores a través dels seus regidors per respondre a desviacions de freqüència a curt termini.

Aplicació: Adecuat per a una resposta ràpida a canvis de càrrega a curt termini.

Operació: Els regidors ajusten automàticament el flux de vapor o aigua cap als turbinots basant-se en les desviacions de freqüència, canviant així la potència de sortida del generador.

2. Control de Freqüència Secundària

Principi: El control de freqüència secundària ajusta més enllà la potència de sortida de les unitats generadores, basant-se en el control de freqüència primària, utilitzant sistemes de Control Automàtic de Generació (AGC) per restablir la freqüència al seu punt de referència.

Aplicació: Adecuat per al control de freqüència a mitjana escala.

Operació: Els sistemes AGC ajusten automàticament la potència de sortida de les unitats generadores basant-se en les desviacions de freqüència i l'Error de Control d'Àrea (ACE).

3. Control de Freqüència Terciària

Principi: El control de freqüència terciària optimitza la potència de sortida de les unitats generadores per a la despresa econòmica, basant-se en el control de freqüència secundària, per minimitzar els costos de generació.

Aplicació: Adecuat per al control de freqüència a llarga escala i la despresa econòmica.

Operació: Algoritmes d'optimització determinen la potència de sortida òptima per a cada unitat generadora per aconseguir l'estabilitat de la freqüència i la minimització dels costos.

4. Regulació de Freqüència Utilitzant Sistemes d'Emmagatzematge d'Energia (ESS)

Principi: Els sistemes d'emmagatzematge d'energia poden carregar o descarregar ràpidament per proporcionar o absorbir potència, ajudant a mantenir l'estabilitat de la freqüència.

Aplicació: Adecuat per a una resposta ràpida i el control de freqüència a curt termini.

Operació: Els sistemes d' emmagatzematge d'energia utilitzen convertidors electrònics de potència (com inversors) per respondre ràpidament a canvis de freqüència i proporcionar el suport de potència necessari.

5. Gestió del Costat de la Demanda (DSM)

Principi: El DSM implica incentivar els usuaris a ajustar el seu consum d'electricitat per ajudar a mantenir l'estabilitat de la freqüència de la xarxa.

Aplicació: Adecuat per al control de freqüència a mitjana escala.

Operació: Senyals de preu, mecanismes d'incentivació o tecnologies de xarxes intel·ligents orienten els usuaris a reduir el consum durant les hores punta i augmentar-ho durant les hores valles.

6. Regulació de Freqüència Utilitzant Fonts d'Energia Renovable (RES)

Principi: Utilitzar les capacitats de resposta ràpida de les fonts d'energia renovable (com l'eòlica i la solar) per proporcionar serveis de regulació de freqüència a través de convertidors electrònics de potència (com inversors).

Aplicació: Adecuat per a una resposta ràpida i el control de freqüència a curt termini.

Operació: Els inversors ajusten ràpidament la potència de sortida de les fonts d'energia renovable per respondre a canvis de freqüència.

7. Generador Sincrònic Virtual (VSG)

Principi: Simular les característiques dinàmiques dels generadors sincrònics per permetre que les fonts de potència distribuïdes (com els inversors) proporcionin capacitats de regulació de freqüència.

Aplicació: Adecuat per a la regulació de freqüència en fonts de potència distribuïdes i microxarxes.

Operació: Algoritmes de control fan que els inversors imiten el comportament dels generadors sincrònics, proporcionant inèrcia i suport de regulació de freqüència.

8. Inici de Xarxa (Black Start)

Principi: Restablir l'operació de la xarxa després d'un apagat total utilitzant unitats generadores pre-designades per assegurar l'estabilitat de la freqüència.

Aplicació: Adecuat per a la recuperació de la xarxa i situacions d'emergència.

Operació: Pre-designar certes unitats generadores com a fonts d'inici de xarxa, que s'inicien primer durant la recuperació, gradualment restablint altres unitats generadores i càrregues.

Resum

La regulació de la freqüència és un mitjà crític per assegurar l'estabilitat de la freqüència de la xarxa i es pot aconseguir a través de diversos mètodes. El control de freqüència primària i secundària són mètodes bàsics adequats per a diferents escalas temporals de control de freqüència. Els sistemes d' emmagatzematge d'energia, la gestió del costat de la demanda i la regulació de freqüència amb energies renovables proporcionen mitjans flexibles per a una resposta ràpida i el control de freqüència a curt termini. Els generadors sincrònics virtuals i l'inici de xarxa tenen un paper important en escenaris específics.