Які є способи регулювання частоти електроенергії

Регулювання частоти (Frequency Regulation) є важливою задачею в енергетичних системах, спрямованою на підтримання стабільності частоти мережі. Частота енергетичної системи зазвичай повинна бути підтримувана в певному діапазоні, такому як 50 Гц або 60 Гц, для забезпечення правильного функціонування всього електричного обладнання. Ось кілька поширених методів регулювання частоти:

1. Первинне регулювання частоти

Принцип: Поверхове регулювання частоти досягається автоматичним регулюванням вихідної потужності генеруючих одиниць через їх регулятори для реагування на короткострокові відхилення частоти.

Застосування: Підходить для швидкої реакції на короткострокові зміни навантаження.

Функціонування: Регулятори автоматично регулюють потік пари або води до турбін залежно від відхилень частоти, таким чином змінюючи вихідну потужність генератора.

2. Другорядне регулювання частоти

Принцип: Другорядне регулювання частоти подальше регулює вихідну потужність генеруючих одиниць, базуючись на первинному регулюванні, за допомогою систем автоматичного керування генерацією (AGC) для повернення частоти до заданої точки.

Застосування: Підходить для середньострокового регулювання частоти.

Функціонування: Системи AGC автоматично регулюють вихідну потужність генеруючих одиниць залежно від відхилень частоти та помилки керування областю (ACE).

3. Третинне регулювання частоти

Принцип: Третинне регулювання частоти оптимізує вихідну потужність генеруючих одиниць для економічного розподілу, базуючись на другорядному регулюванні, для мінімізації витрат на генерацію.

Застосування: Підходить для довгострокового регулювання частоти та економічного розподілу.

Функціонування: Алгоритми оптимізації визначають оптимальну вихідну потужність для кожної генеруючої одиниці для досягнення стабільності частоти та мінімізації витрат.

4. Регулювання частоти за допомогою систем зберігання енергії (ESS)

Принцип: Системи зберігання енергії можуть швидко заряджатися або розряджатися, надаючи або поглинаючи енергію, що допомагає підтримувати стабільність частоти.

Застосування: Підходить для швидкої реакції та короткострокового регулювання частоти.

Функціонування: Системи зберігання енергії використовують конвертери електроніки живлення (такі як інвертори) для швидкої реакції на зміни частоти та надання необхідної підтримки енергії.

5. Керування споживанням (DSM)

Принцип: DSM передбачає стимулювання користувачів до налаштування своєї споживання електроенергії для допомоги у підтриманні стабільності частоти мережі.

Застосування: Підходить для середньострокового регулювання частоти.

Функціонування: Цінові сигнали, механізми стимулювання або технології розумних мереж направляють користувачів на зменшення споживання під час пікових годин та збільшення споживання під час годин мінімального навантаження.

6. Регулювання частоти за допомогою відновлюваних джерел енергії (RES)

Принцип: Використання швидкої реакції відновлюваних джерел енергії (таких як вітрина та сонячна) для надання послуг регулювання частоти за допомогою конвертерів електроніки живлення (таких як інвертори).

Застосування: Підходить для швидкої реакції та короткострокового регулювання частоти.

Функціонування: Інвертори швидко регулюють вихідну потужність відновлюваних джерел енергії для реагування на зміни частоти.

7. Віртуальний синхронний генератор (VSG)

Принцип: Імітація динамічних характеристик синхронних генераторів для забезпечення можливості дистрибутивних джерел енергії (таких як інвертори) надавати можливості регулювання частоти.

Застосування: Підходить для регулювання частоти в дистрибутивних джерелах енергії та мікромережах.

Функціонування: Алгоритми керування роблять інвертори, що імітують поведінку синхронних генераторів, надаючи інерцію та підтримку регулювання частоти.

8. Черна стартова процедура

Принцип: Відновлення роботи мережі після повної відмови за допомогою передзначених генеруючих одиниць для забезпечення стабільності частоти.

Застосування: Підходить для відновлення мережі та надзвичайних ситуацій.

Функціонування: Передназначення певних генеруючих одиниць як джерел черної стартової процедури, які починають працювати першими під час відновлення мережі, поступово відновлюючи інші генеруючі одиниці та навантаження.

Висновок

Регулювання частоти є критичним способом забезпечення стабільності частоти мережі і може бути досягнуто за допомогою різних методів. Первинне та вторинне регулювання частоти є основними методами, придатними для різних часових масштабів регулювання частоти. Системи зберігання енергії, керування споживанням та регулювання частоти за допомогою відновлюваних джерел енергії надають гнучкі способи для швидкої реакції та короткострокового регулювання частоти. Віртуальні синхронні генератори та черна стартова процедура відіграють важливу роль в специфічних сценаріях.