Elektrik frekansı düzenleme yolları nelerdir?

Frekans düzenleme (Frequency Regulation), elektrik sistemlerinde ağ frekansının istikrarını korumayı amaçlayan kritik bir görevdir. Bir elektrik sisteminin frekansı genellikle tüm elektrik ekipmanlarının düzgün çalışması için belirli bir aralıkta, örneğin 50 Hz veya 60 Hz'de tutulmalıdır. İşte birkaç yaygın frekans düzenleme yöntemi:

1. Birincil Frekans Kontrolü

Prensip: Birincil frekans kontrolü, kısa vadeli frekans sapmalarına tepki olarak jeneratörlerin valflerini kullanarak otomatik olarak üretim birimlerinin çıkış gücünü ayarlayarak gerçekleştirilir.

Uygulama: Kısa vadeli yük değişikliklerine hızlı tepkiye uygun.

İşlem: Valfler, frekans sapmalarına göre buhar veya su akışını türbinlere otomatik olarak ayarlar, böylece jeneratörün çıkış gücünü değiştirir.

2. İkincil Frekans Kontrolü

Prensip: İkincil frekans kontrolü, birincil frekans kontrolü üzerine inşa edilerek Otomatik Üretim Kontrolü (AGC) sistemleri kullanılarak frekansın set noktasına geri getirilmesi için üretim birimlerinin çıkış gücünü daha da ayarlar.

Uygulama: Orta vadeli frekans kontrolüne uygun.

İşlem: AGC sistemleri, frekans sapmalarına ve Bölge Kontrol Hatası (ACE)’na dayanarak üretim birimlerinin çıkış gücünü otomatik olarak ayarlar.

3. Üçüncü Aşamalı Frekans Kontrolü

Prensip: Üçüncü aşamalı frekans kontrolü, ikincil frekans kontrolü üzerine inşa edilerek ekonomik dağıtım için üretim birimlerinin çıkış gücünü optimize ederek üretim maliyetlerini minimize eder.

Uygulama: Uzun vadeli frekans kontrolüne ve ekonomik dağıtıma uygun.

İşlem: Optimizasyon algoritmaları, her üretim birimi için frekans istikrarını sağlamak ve maliyetleri minimize etmek için optimal çıkış gücü belirler.

4. Enerji Depolama Sistemleri (ESS) ile Frekans Düzenleme

Prensip: Enerji depolama sistemleri, güç sağlama veya emme için hızlı şarj veya deşarj yaparak frekans istikrarını koruma konusunda yardımcı olabilir.

Uygulama: Hızlı tepkiye ve kısa vadeli frekans düzenlemeye uygun.

İşlem: Enerji depolama sistemleri, frekans değişimlerine hızlı tepki vermek ve gerekli güç desteği sağlamak için güç elektronik dönüştürücüler (örneğin inversörler) kullanır.

5. Talep Tarafı Yönetimi (DSM)

Prensip: DSM, kullanıcıları elektrik tüketimlerini ayarlamaya teşvik ederek ağ frekansının istikrarını sağlamak için kullanılır.

Uygulama: Orta vadeli frekans kontrolüne uygun.

İşlem: Fiyat sinyalleri, teşvik mekanizmaları veya akıllı grid teknolojileri, kullanıcıları zirve saatlerde tüketimini azaltmaya ve zirve dışı saatlerde tüketimini artırmaya yönlendirir.

6. Yenilenebilir Enerji Kaynakları (RES) ile Frekans Düzenleme

Prensip: Yenilenebilir enerji kaynaklarının (örneğin rüzgar ve güneş) hızlı tepki yeteneklerini kullanarak güç elektronik dönüştürücüler (örneğin inversörler) aracılığıyla frekans düzenleme hizmetleri sağlar.

Uygulama: Hızlı tepkiye ve kısa vadeli frekans düzenlemeye uygun.

İşlem: Inversörler, frekans değişimlerine yanıt vermek için yenilenebilir enerji kaynaklarının çıkış gücünü hızlıca ayarlar.

7. Sanal Senkron Jeneratör (VSG)

Prensip: Dağıtık güç kaynaklarının (örneğin inversörler) frekans düzenleme yeteneklerini sağlayabilmek için senkron jeneratörlerin dinamik özelliklerini simüle eder.

Uygulama: Dağıtık güç kaynaklarında ve mikro ağlarda frekans düzenlemeye uygun.

İşlem: Kontrol algoritmaları, inversörlerin senkron jeneratörlerin davranışını taklit etmesini sağlayarak inertiyi ve frekans düzenleme desteğini sağlar.

8. Kara Başlatma (Black Start)

Prensip: Tam bir karanlık sonrası ağ operasyonunu, frekans istikrarını sağlamak için önceden belirlenmiş üretim birimlerini kullanarak geri getirir.

Uygulama: Ağ kurtarma ve acil durumlara uygun.

İşlem: Belirli üretim birimlerini kara başlatma kaynakları olarak önceden belirleyerek, ağ kurtarma sırasında ilk önce bu kaynaklar başlar ve diğer üretim birimlerini ve yükleri yavaş yavaş geri getirir.

Özet

Frekans düzenleme, ağ frekansının istikrarını sağlamak için kritik bir yöntemdir ve çeşitli yollarla gerçekleştirilebilir. Birincil ve ikincil frekans kontrolü, farklı zaman ölçeklerinde frekans kontrolüne uygun temel yöntemlerdir. Enerji depolama sistemleri, talep tarafı yönetimi ve yenilenebilir enerji frekans düzenleme, hızlı tepkiye ve kısa vadeli frekans düzenlemeye esnek yollar sağlar. Sanal senkron jeneratörler ve kara başlatma, belirli senaryolarda önemli roller oynar.