Hva er måtene å regulere elektrisitetsfrekvensen?

Frekvensregulering (Frequency Regulation) er et viktig oppgave i kraftsystemer, med mål om å opprettholde stabilitетen av nettets frekvens. Frekvensen i et kraftsystem må typisk holdes innen en spesifikk rekkevidde, som for eksempel 50 Hz eller 60 Hz, for å sikre riktig funksjon av all elektrisk utstyr. Her er flere vanlige metoder for frekvensregulering:

1. Primær frekvenskontroll

Prinsipp: Primær frekvenskontroll oppnås ved automatisk justering av effekten fra generasjonsenheter gjennom deres reguleringsmekanismer for å reagere på kortvarige frekvensavvik.

Anvendelse: Egnet for rask respons til kortvarige lastendringer.

Drift: Reguleringsmekanismer justerer automatisk damp- eller vannstrømmen til turbinene basert på frekvensavvik, og endrer dermed generatorens effekt.

2. Sekundær frekvenskontroll

Prinsipp: Sekundær frekvenskontroll justerer ytterligere effekten fra generasjonsenheter, bygger videre på primær frekvenskontroll, ved hjelp av automatiske generasjonskontroll (AGC) systemer for å gjenopprette frekvensen til sitt settpunkt.

Anvendelse: Egnet for mellomlangtids frekvenskontroll.

Drift: AGC systemer justerer automatisk effekten fra generasjonsenheter basert på frekvensavvik og Area Control Error (ACE).

3. Tertiær frekvenskontroll

Prinsipp: Tertiær frekvenskontroll optimaliserer effekten fra generasjonsenheter for økonomisk disponent, bygger videre på sekundær frekvenskontroll, for å minimere produksjonskostnader.

Anvendelse: Egnet for langtids frekvenskontroll og økonomisk disponent.

Drift: Optimaliseringsalgoritmer bestemmer den optimale effekten for hver generasjonsenhet for å oppnå frekvensstabilitet og kostnadsminimering.

4. Frekvensregulering ved bruk av energilagringsystemer (ESS)

Prinsipp: Energilagringsystemer kan hurtig lade eller slakte for å gi eller absorbere effekt, og bidra til å opprettholde frekvensstabilitet.

Anvendelse: Egnet for rask respons og kortvarig frekvensregulering.

Drift: Energilagringsystemer bruker effektomformer (som invertere) for å raskt reagere på frekvensendringer og gi nødvendig effektstøtte.

5. Efterfragesidehåndtering (DSM)

Prinsipp: DSM innebærer at brukere motiveres til å justere sin elektriske forbruk for å bidra til å opprettholde nettets frekvensstabilitet.

Anvendelse: Egnet for mellomlangtids frekvenskontroll.

Drift: Prissignaler, incitamentsmekanismer eller smart nett teknologier veileder brukere til å redusere forbruk under topptid og øke forbruk under lavtider.

6. Frekvensregulering ved bruk av fornybar energi (RES)

Prinsipp: Bruk hurtig responskapasitet av fornybare energikilder (som vind og sol) for å gi frekvensreguleringstjenester gjennom effektomformer (som invertere).

Anvendelse: Egnet for rask respons og kortvarig frekvensregulering.

Drift: Invertere justerer hurtig effekten fra fornybare energikilder for å reagere på frekvensendringer.

7. Virtuell synkron generator (VSG)

Prinsipp: Simuler dynamiske egenskaper av synkrongeneratorer for å muliggjøre distribuerte kraftkilder (som invertere) til å gi frekvensreguleringsevner.

Anvendelse: Egnet for frekvensregulering i distribuerte kraftkilder og mikronett.

Drift: Kontrollalgoritmer får invertere til å etterligne oppførselen til synkrongeneratorer, og gir inersia og frekvensreguleringstøtte.

8. Svartstart

Prinsipp: Gjenopprett nettoperasjon etter full strømnedgang ved bruk av forhåndsbestemte generasjonsenheter for å sikre frekvensstabilitet.

Anvendelse: Egnet for nettgjenoppretting og nødsituasjoner.

Drift: Forhåndsbestem visse generasjonsenheter som svartstartkilder, som starter først under nettgjenoppretting, og gradvis gjenoppretter andre generasjonsenheter og belastninger.

Sammendrag

Frekvensregulering er et viktig middel for å sikre nettets frekvensstabilitet, og kan oppnås gjennom ulike metoder. Primær og sekundær frekvenskontroll er grunnleggende metoder som er egnet for ulike tidsrom for frekvenskontroll. Energilagringsystemer, etterfragesidehåndtering og frekvensregulering ved bruk av fornybar energi gir fleksible midler for rask respons og kortvarig frekvensregulering. Virtuelle synkrongeneratører og svartstart spiller viktige roller i spesifikke situasjoner.