Karga Maiztasaren Kudeaketa (LFC) & Turbina Gobernatzailearen Kudeaketa (TGC) Energiaren Sistematan
Termik Generatzaile Unitateen Azkeneko Ikuspegi Bat
Elektrizitatea sortzeko bide asko daude, ernei berrizteragarri eta ez-berrizteragarrietan oinarrituta. Termik generatzaile unitateak modu tradizional batean dute energia sortzen. Honetan, antrazit, energia nuklearra, gas naturala, biokobustiblea eta biogasa bezalako kobustibleak boilergailuan egiten dira.
Generatzaile unitate baten boiler sistema oso konplexua da. Koncepcion arruntan, kanpoan pipetak dituen espazio bat bezala irudikatu daiteke, non ura zirkulatzen den jarraitasunez. Kobustiblearen ilara-prozesuan emaniko energia termikoa urari pasatzen zaio. Prozesu hau barnean, ura presio altuan (150 ksc-380 ksc arte, diseinuan oinarrituta) eta tenperatura altuan (530°C-732°C arte, diseinuan oinarrituta) karakterizaturiko neurrizko nahaski atsekorrera bihurtzen da.
Nahaski atsekor hori ondoren turbinara igotzen da, non hedatzen joan eta bere tenperatura jaitsi. Hedatze prozesuan, nahaskiak bere energia termikoa turbina osoko biraketarako energia bihurtzen du. Nahaskiaren sarrerarik kontrolatzen du kontrol-balairu bat, turbina gobernatzeko sistemaren kontrolean. Hortaz, turbina aktiboki sortutako indarren portzentaia gobernatzaileak kontrolatzen du. Turbina sinchroniko generatzaile bati lotuta dago.
Sinchroniko generatzaileak turbina mekanikoaren energia elektrizitatean bihurtzen du. Sinchroniko generatzaileek adierazitako maiztasunarekin sortzen dute elektrizitatea, ohikoa 11 kV-26 kV tartean. Tension hori gero, 220 kV/400 kV/765 kV-ra igotzen da sortzaile transformadore baten bidez, elektrizitate sarean bidaltzeko. Ikerketan, sistema orokor hau oso "generatzaile unitate" deitzen da.
Turbina Gobernatzaile Kontrola (TGC)
Aurrekoan esan bezala, gobernatzaileak kontrol-balairuaren posizioa kontrolatuz turbina aktiboki sortutako indarren portzentaia kontrolatzen du. Hidrauliko gobernatzaile bat integral kontrolagailu gisa modela daiteke, turbina osoko biraketaren zenbatekoa emango balio duenean. Irudi 1. gobernatzailearen funtzionamendua abiadura-kontrol moduan erakusten du.
Turbina osoko biraketaren zenbatekoa, sarreko maiztasun nominalarekin alderatzen da. Emaitzat lortutako abiadura errore signalak (∆ωᵣ) gobernatzaileari pasatzen zaie. Errore signal hori oinarrituz, gobernatzaileak kontrol-balairuaren posizioa aldatzen du: errore positiboa detektatzen baldin bada (maiztasun errealak maiztasun nominala gainditzen badu), gobernatzaileak balairua itxi egingo du; berotik, negatiboa baldin bada, ireki egingo du.
"“R”" gobernatzailearen drop-enpresa da, ohikoa 3%tik 8%ra bitartean. Matematikoki honela definitzen da:
R = (unitateko aldaketa frekuentziak) / (unitateko aldaketa indarrek)
Drop-enpresetak garrantzitsuak dira generatzaile unitate anitz paraleloan doinu lanaldi batera banatzerakoan, baitaude determinatzen baitute zer indarra hartzen duten kontrol-aldian. Drop-enpresetxu txikiagoak dituzten unitateek automatikoki indar handiago bat hartuko dute.
Kontrol Aldia
Sistema elektrikoan, generatzaile unitateak eta indarrak geografiko eskualde luzeetan banatuta daude. Estabilitate mantentzeko, sare osoa kontrol-aldietan (geografia oinarrituta) zatitu behar da. Zatiketa hau ahalbidetzen du:
Kontrol-aldian, generatzaile unitate anitz eta indarrak elkarrekin daude. Sistema elektrikoa kontrol-aldi zatitan banatzeak helburu nagusi hauek betetzen ditu:
1. Karga Maiztasun Kontrola
Estruktura honek ahalbidetzen du karga-maiztasun kontrol metodoak aplikatzeko, sarearen maiztasuna mantentzeko – gai hau azkarroago ulertzeko.
2. Eskuragarri Ezarrita Interchange-a
Kontrol-aldiko sortzaileak indar-karga eskabidea gainditzen badu, energia beste kontrol-aldi batetik lineen bidez igotzen da (eta alderantziz).
3. Efektiboki Banatu Karga
Karga eskabidea egun osotan aldatzen da (adibidez, gabonduan gutxiago, goizean eta arratsaldean gehien). Kontrol-aldiak erraztu egiten dute:
Indar Bilketa
Energia elektrikoa errealan erori daiteke (eskala handian gorde ezin da). Beraz, indar bilketa oinarrizko beharrezkoa da:
Sortutako Indarra (P₉) = Eskatutako Karga (Pd) + Transmisioa Galdu (Pₗ)
Transmisio galduak ohikoa da sortutako indarraren %2 izan, eta maiztasun kontrola egiterakoan askotan ez dira kontuan hartzen. Arrazoi honengatik, hurbiltzen dugu:
Sortutako Indarra (P₉) ≈ Eskatutako Karga (Pd)
Maiztasun Aldaketa
Grilla maiztasuna karga eskabidearen eta sortzailearen arteko desegokitzeagatik aldatzen da. Aldaketa txikiak sistema inertzia bidez estabilizatzen dira, baina aldetasun handiak (adibidez, unitateak, transmisio lineak) ±5% maiztasun aldaketa eragin dezakete. Kasu garrantzitsuak dira:
Askotan (adibidez, unitate/line itzalek, karga handi konektatu), eskabidea sortzailetik gehiago denean, maiztasuna jaitsi egin daiteke. Alde bestean, karga handiak dituen transmisio line bat itzali bada, sortzailea karga baino gehiago izan daiteke, maiztasuna igo egin daiteke. Sistema erantzun desberdinak ematen ditu kasu horietan, baina maiztasun jaitsiera ulertzea sufizientea da bi jardueren ulertzeko.
Zergatik Gertatzen Dirak Maiztasun Jaitsierak
Bi sistema inherente jarduerak dira maiztasun jaitsierak eragiten dituzten:
1. Karga Dampening
Indarki motorra (adibidez, etxebizitako fanak, industrian driveak) domitzen ditu grilla kargak. Energiaren eroriak maiztasunaren menpe dago: 1% maiztasun murriztea sistema handietan aktibo energia eroriak %2 murrizteko eragina du. Karga berriak konektatzen hasi badeituzu, maiztasuna jaitsi egingo da, eta existitzen diren indarki motorrek automatikoki energia gutxiago erori dute – eskabide-sortzaile arteko tarteak partzialki murriztuz.
2. Turbina-Generatzaile (TG) Settan Energia Kinetiko Liburua
Turbina-Generatzaile setak rotore handiak ditu (ohikoa >25 tonelada) 3000 RPM-es (50Hz grilletarako) biratzen. Eskabidea sortzailetik gehiago denean, rotor horiek aldi berean gordeko energia kinetikoari (3-5 segundo, inertzia menpe) eman dezakete. Rotorak gelditzen hasi badeituzte, grilla maiztasuna jaitsi egingo da.
Maiztasun Kontrola
Karga-maiztasun kontrola (LFC) maiztasun nominalera leheneratzen du eskabide-sortzaile arteko desegokitzeak gertatzen direnean. Bi kontrol maila daude:
1. Lehen Maiztasun Kontrola
Unitate mailan, turbina gobernatzeko sistema abiadura (eta beraz, maiztasuna) aldatzen du. Aurrean erakutsi dugunez, unitate bakoitzak maiztasun aldaketetan oinarrituta beihartu nahaskiaren portzentaia. Sortzaile estazio osoaren kontrol loop osagarria irudian erakusten da.
2. Bigarren Maiztasun Kontrola
Hona hemen kontrol-aldi desberdinetan dauden unitate anitzetan koordinatiboki kontrolatzen da, maiztasun estabilitate luze-horra eta karga banatze optimoa lortzeko.
Lehen Maiztasun Kontrolaren Mugak
Lehen maiztasun kontrola bakarrik ekintza ematen du, gobernatzailearen droop ezaugarriaren eta karga maiztasun sensitibotasunaren araberako maiztasun desegokitze estabilizatua. Honek gertatzen da unitate individualak abiadura aldatzen dituzte, ez kontuan hartuz non karga berriak konektatzen diren edo zenbat karga gehitzen da. Kontextualizazio hori gabe, indar bilketa guztiz berreskuratu ezin da, eta maiztasun desegokitzea jarraitzen du. Lehen kontrol-ekintzetan ondoren, maiztasun estabilizatua errore positiboa edo negatiboa izan daiteke.
Bigarren Maiztasun Kontrola
Sistema maiztasuna nominalera leheneratzen du bigarren kontrola, karga berrien kokapena kontuan hartuz eta unitate ausazko batzuen referentziak aldatuz. Kargak kontrol-aldi batean goratzen badira, generatzaileak kontrol-aldi horretan ere goratu behar dira:
Horretarako:
Kargak berriak emanita, unitateak hasiko dira indar sortzeko. Indar sortzeko natura mekanikoa dela eta, unitateei 25-30 minutu behar dituzte horrela sortzeko. Sortzaile estazio guztiak helburu indarrekin lor badute, indar bilketa berreskuratuko da, eta maiztasuna nominalera itzultzeko.
Sistema osoaren erantzuna lehen eta bigarren maiztasun kontrolarekin aztertu daiteke grafikoa azpian.
Sistema Erantzuna Karga Goratzen (A-B-C-D)
A-B: Alderdi Kinetiko Liburua
Puntu A aurretik, sistema indar bilketa daramaten. Puntu A-n, karga mendebalean P₀-tik P₀ + ∆P-ra goratzen da. 3-5 segundo itxaron behar dira gobernatzaileak erantzuten. Denbora horretan, rotorak gordeko energia kinetikoari eman dezake, rotorren abiadura jaitsi eta maiztasuna f₁ balio minimoa lortzeko.
B-C: Lehen Maiztasun Kontrol Ekintza
~5 segundoan, gobernatzaileak abiadura kontrola hasten du, nahaskiaren sarrerak goratuz rotorren abiadura berreskuratzeko. Fase hau 20-25 segundo luzera da (maiztasun jaitsiera neurriari esker). Diskutu bezala, lehen kontrola bakarrik maiztasun estabilizatua errore bat utzi dezake, gobernatzailearen droop ezaugarriaren araberako.
C-D: Bigarren Maiztasun Kontrola (AGC Aktibatuta)
Maiztasuna estabilizatuta, bigarren kontrola (AGC bidez) kontrol-aldi bakoitzeko unitate zehatz batzuk aukeratzen ditu. Prozesu hau kontuan hartzen du:
Unitateak indar sortzeko aldaketa mugatzen dituzte, horrela egiten dituzte design ramp rates, eta horrela egiten dituzte minutu asko. Amaituta, eskuragarri ezarrita interchanges precalculated balioetara itzultzeko, eta sistema osoak indar bilketa berri bat lortuko du maiztasun nominalarekin.
