Vilka är sätten att reglera elektricitetsfrekvensen?

Frekvensreglering (Frequency Regulation) är en viktig uppgift i elkraftsystem, med syfte att underhålla nätets frekvensstabilitet. Frekvensen i ett elkraftsystem behöver vanligtvis hållas inom ett specifikt intervall, som 50 Hz eller 60 Hz, för att säkerställa korrekt fungerande av all elektrisk utrustning. Här följer flera vanliga metoder för frekvensreglering:

1. Primär frekvenskontroll

Princip: Primär frekvenskontroll uppnås genom automatisk justering av generatorernas effektutsläpp via deras reglerare för att svara på korttidsfrekvensavvikelser.

Tillämpning: Lämpligt för snabb respons vid korttidsbelastningsförändringar.

Funktion: Reglerare justerar automatiskt ång- eller vattenflödet till turbinerna baserat på frekvensavvikelser, vilket ändrar generatorns effektutsläpp.

2. Sekundär frekvenskontroll

Princip: Sekundär frekvenskontroll justerar ytterligare generatorernas effektutsläpp, bygger på primär frekvenskontroll, och använder system för Automatisk Generationskontroll (AGC) för att återställa frekvensen till dess sättningspunkt.

Tillämpning: Lämpligt för medellängd frekvenskontroll.

Funktion: AGC-system justerar automatiskt generatorernas effektutsläpp baserat på frekvensavvikelser och Areaskontrollfel (ACE).

3. Tertiär frekvenskontroll

Princip: Tertiär frekvenskontroll optimiserar generatorernas effektutsläpp för ekonomisk dispatch, bygger på sekundär frekvenskontroll, för att minimera genereringskostnader.

Tillämpning: Lämpligt för långtids frekvenskontroll och ekonomisk dispatch.

Funktion: Optimeringsalgoritmer bestämmer den optimala effektutsläppen för varje generator för att uppnå frekvensstabilitet och kostnadsminimering.

4. Frekvensreglering med energilagringssystem (ESS)

Princip: Energilagringssystem kan snabbt ladda eller de-ladda för att erbjuda eller absorbera effekt, vilket hjälper till att bibehålla frekvensstabilitet.

Tillämpning: Lämpligt för snabb respons och korttids frekvensreglering.

Funktion: Energilagringssystem använder effektelektroniska konverterare (som omvandlare) för att snabbt svara på frekvensförändringar och erbjuda nödvändig effektstöd.

5. Förvaltning av efterfrågesidan (DSM)

Princip: DSM innebär att användare stimuleras att anpassa sin elförbrukning för att bidra till att bibehålla nätets frekvensstabilitet.

Tillämpning: Lämpligt för medellängd frekvenskontroll.

Funktion: Prissignaler, incitamentmekanismer eller smarta nätteknologier guider användare att minska förbrukningen under toppar och öka förbrukningen under lågkonsumtionstider.

6. Frekvensreglering med förnybara energikällor (RES)

Princip: Använd snabbt svarande egenskaper hos förnybara energikällor (som vind och sol) för att erbjuda frekvensregleringstjänster genom effektelektroniska konverterare (som omvandlare).

Tillämpning: Lämpligt för snabb respons och korttids frekvensreglering.

Funktion: Omvandlare justerar snabbt förnybara energikällors effektutsläpp för att svara på frekvensförändringar.

7. Virtuell synkron generator (VSG)

Princip: Simulera dynamiska egenskaper hos synkrona generatorer för att möjliggöra frekvensreglering från distribuerade kraftkällor (som omvandlare).

Tillämpning: Lämpligt för frekvensreglering i distribuerade kraftkällor och mikronät.

Funktion: Kontrollalgoritmer gör att omvandlare imiterar beteendet hos synkrona generatorer, vilket ger tröghet och frekvensregleringssupport.

8. Svartstart

Princip: Återställ nätverksdrift efter fullständig strömavbrott med förutbestämda generatorer för att säkerställa frekvensstabilitet.

Tillämpning: Lämpligt för nätverksåterhämtning och nödsituationer.

Funktion: Förutbestäm vissa generatorer som svartstartkällor, som startar först under nätverksåterhämtning, gradvis återställer andra generatorer och belastningar.

Sammanfattning

Frekvensreglering är en viktig metod för att säkerställa nätets frekvensstabilitet och kan uppnås genom olika metoder. Primär och sekundär frekvenskontroll är grundläggande metoder lämpliga för olika tidsintervall för frekvenskontroll. Energilagringssystem, förvaltning av efterfrågesidan och frekvensreglering med förnybara energikällor erbjuder flexibla metoder för snabb respons och korttids frekvensreglering. Virtuella synkrona generatorer och svartstart spelar viktiga roller i specifika scenarion.