Kateri so načini ureditve frekvence električne energije

Upravljanje frekvenco (Frequency Regulation) je bistvena naloga v elektroenergetskih sistemih, namenjena ohranjanju stabilnosti omrežne frekvence. Frekvenca elektroenergetskega sistema običajno mora biti ohranjena znotraj določenega obsega, kot sta 50 Hz ali 60 Hz, da se zagotovi pravilno delovanje vseh električnih naprav. Tukaj so nekateri pogosti načini upravljanja frekvence:

1. Primarna regulacija frekvence

Načelo: Primarna regulacija frekvence dosežena je s samodejnim prilagajanjem izhodne moči generatorjev preko njihovih regulatorjev za odziv na kratkoročne odstopanja frekvence.

Uporaba: Ustrezen za hitri odziv na kratkoročne spremembe obremenitve.

Delovanje: Regulatorji samodejno prilagajajo pretok pare ali vode do turbin glede na odstopanje frekvence, s tem spreminjajo izhodno moč generatorja.

2. Sekundarna regulacija frekvence

Načelo: Sekundarna regulacija frekvence nadaljuje prilagajanje izhodne moči generatorjev, gradnja na primarni regulaciji frekvence, z uporabo sistemov samodejnega upravljanja generiranja (AGC) za obnovitev frekvence na njen referenčni točki.

Uporaba: Ustrezen za srednjeročno regulacijo frekvence.

Delovanje: Sistemi AGC samodejno prilagajajo izhodno moč generatorjev glede na odstopanje frekvence in napako kontrole območja (ACE).

3. Terciarna regulacija frekvence

Načelo: Terciarna regulacija frekvence optimizira izhodno moč generatorjev za ekonomsko razporeditev, gradnja na sekundarni regulaciji frekvence, da minimizira stroške proizvodnje.

Uporaba: Ustrezen za dolgoročno regulacijo frekvence in ekonomsko razporeditev.

Delovanje: Optimizacijski algoritmi določajo optimalno izhodno moč vsakega generatorja, da dosežejo stabilnost frekvence in minimalizirajo stroške.

4. Upravljanje frekvence z sistemi shranjevanja energije (ESS)

Načelo: Sistemi shranjevanja energije lahko hitro nabijajo ali razbijejo, da bi ponudili ali absorbirali energijo, kar pomaga ohranjati stabilnost frekvence.

Uporaba: Ustrezen za hitri odziv in kratkoročno regulacijo frekvence.

Delovanje: Sistemi shranjevanja energije uporabljajo pretvorbnike električne energije (kot so inverterji) za hitri odziv na spremembe frekvence in zagotavljanje potrebne podpore s strani moči.

5. Upravljanje povpraševanja (DSM)

Načelo: DSM vključuje motiviranje uporabnikov, da prilagodijo svojo porabo električne energije, da pomagajo ohranjati stabilnost omrežne frekvence.

Uporaba: Ustrezen za srednjeročno regulacijo frekvence.

Delovanje: Cenovni signali, mehanizmi spodbude ali tehnologije pametnega omrežja usmerjajo uporabnike, da zmanjšajo porabo med vrhunskimi urami in povečajo porabo med urami nižje porabe.

6. Upravljanje frekvence z obnovljivimi viri energije (RES)

Načelo: Uporaba hitrih odzivnih sposobnosti obnovljivih virov energije (kot sta veter in sončna energija) za zagotavljanje storitev regulacije frekvence preko pretvorbnikov električne energije (kot so inverterji).

Uporaba: Ustrezen za hitri odziv in kratkoročno regulacijo frekvence.

Delovanje: Inverterji hitro prilagajajo izhodno moč obnovljivih virov energije za odziv na spremembe frekvence.

7. Virtualni sinhroni generator (VSG)

Načelo: Simulacija dinamičnih lastnosti sinhronih generatorjev, da omogoči distribuiranim virjem energije (kot so inverterji) zagotavljanje sposobnosti regulacije frekvence.

Uporaba: Ustrezen za regulacijo frekvence v distribuiranih virih energije in mikromrežah.

Delovanje: Kontrolni algoritmi naredijo, da inverterji mimikajo obnašanje sinhronih generatorjev, ki zagotavljajo trčnost in podporo pri regulaciji frekvence.

8. Črna zagon

Načelo: Obnovitev delovanja omrežja po popolnem padcu z uporabo predhodno določenih generatorjev, da se zagotovi stabilnost frekvence.

Uporaba: Ustrezen za obnovitev omrežja in nujne situacije.

Delovanje: Predhodno določeni generatorji kot viri črnega zagona se prvič zagnajo med obnovitvijo omrežja, postopoma obnavljajo druge generatorje in obremenitve.

Povzetek

Upravljanje frekvence je ključen način za zagotavljanje stabilnosti omrežne frekvence in ga je mogoče doseči z različnimi metodami. Primarna in sekundarna regulacija frekvence sta osnovni metodi, ustrezni za različne časovne lestvice regulacije frekvence. Sistemi shranjevanja energije, upravljanje povpraševanja in regulacija frekvence z obnovljivimi viri energije priskrbijo fleksibilne načine za hitri odziv in kratkoročno regulacijo frekvence. Virtualni sinhroni generatorji in črni zagon igrajo pomembno vlogo v specifičnih scenarijih.