電力周波数調整の方法は何ですか

周波数調整（Frequency Regulation）は、電力システムにおいて網の周波数の安定性を維持するための重要な作業です。電力システムの周波数は通常、すべての電気機器が適切に動作するように50 Hzまたは60 Hzなどの特定の範囲内に保たれる必要があります。以下にいくつかの一般的な周波数調整方法を示します。

1. 一次周波数制御

原理：一次周波数制御は、短期的な周波数偏差に対応するために発電ユニットのガバナーを通じて出力電力を自動的に調整することで達成されます。

適用：短期的な負荷変動への迅速な対応に適しています。

動作：ガバナーは周波数偏差に基づいてタービンへの蒸気または水流を自動的に調整し、それによって発電機の出力電力を変更します。

2. 二次周波数制御

原理：二次周波数制御は、一次周波数制御に加えて、自動発電制御（AGC）システムを使用して周波数を設定値に戻すために発電ユニットの出力電力をさらに調整します。

適用：中長期的な周波数制御に適しています。

動作：AGCシステムは周波数偏差とエリア制御誤差（ACE）に基づいて発電ユニットの出力電力を自動的に調整します。

3. 三次周波数制御

原理：三次周波数制御は、二次周波数制御に加えて経済的な発電のために発電ユニットの出力電力を最適化し、発電コストを最小限に抑えることを目指します。

適用：長期的な周波数制御および経済的な発電に適しています。

動作：最適化アルゴリズムは各発電ユニットの最適な出力電力を決定し、周波数の安定性とコストの最小化を達成します。

4. エネルギー貯蔵システム（ESS）を使用した周波数調整

原理：エネルギー貯蔵システムは急速に充電または放電することにより、電力を供給または吸収し、周波数の安定性を維持するのに役立ちます。

適用：迅速な対応と短期的な周波数調整に適しています。

動作：エネルギー貯蔵システムはパワーエレクトロニクスコンバータ（インバータなど）を使用して周波数の変化に迅速に対応し、必要な電力サポートを提供します。

5. 需要側管理（DSM）

原理：DSMは、ユーザーが電力消費を調整することで網の周波数の安定性を維持するよう誘導することを含みます。

適用：中長期的な周波数制御に適しています。

動作：価格シグナル、インセンティブメカニズム、またはスマートグリッド技術がユーザーを導き、ピーク時間帯での消費を減らし、オフピーク時間帯での消費を増やすようにします。

6. 再生可能エネルギー源（RES）を使用した周波数調整

原理：再生可能エネルギー源（風力や太陽光など）の高速応答能力を利用して、パワーエレクトロニクスコンバータ（インバータなど）を通じて周波数調整サービスを提供します。

適用：迅速な対応と短期的な周波数調整に適しています。

動作：インバータは周波数の変化に対応するために再生可能エネルギー源の出力電力を迅速に調整します。

7. 仮想同期発電機（VSG）

原理：同期発電機の動的特性をシミュレートし、分散型電源（インバータなど）が周波数調整機能を提供できるようにします。

適用：分散型電源およびマイクログリッドでの周波数調整に適しています。

動作：制御アルゴリズムによりインバータが同期発電機の動作を模倣し、慣性と周波数調整サポートを提供します。

8. ブラックスタート

原理：完全な停電後に予め指定された発電ユニットを使用して網の運転を復旧し、周波数の安定性を確保します。

適用：網の復旧および緊急状況に適しています。

動作：特定の発電ユニットをブラックスタートソースとして事前に指定し、網の復旧時に最初に起動させ、他の発電ユニットと負荷を徐々に復旧させます。

まとめ

周波数調整は網の周波数の安定性を確保するための重要な手段であり、さまざまな方法で達成できます。一次および二次周波数制御は異なる時間スケールの周波数制御に適した基本的な方法です。エネルギー貯蔵システム、需要側管理、および再生可能エネルギーによる周波数調整は、迅速な対応と短期的な周波数調整に柔軟な手段を提供します。仮想同期発電機とブラックスタートは特定のシナリオで重要な役割を果たします。