Идеализированное представление четырех видов резервной мощности и временных интервалов их использования после неожиданного сбоя. [1]
В электрических сетях операционный резерв — это генерирующая мощность, доступная системному оператору в течение короткого интервала времени для удовлетворения спроса в случае выхода из строя генератора или другого перебоя в поставках. Большинство энергосистем спроектированы таким образом, что в нормальных условиях эксплуатационный резерв всегда равен мощности крупнейшего поставщика плюс часть пиковой нагрузки . [2]
Виды оперативного резерва
Оперативный резерв состоит из вращающегося резерва, а также невращающегося или дополнительного резерва:
Вращающийся резерв — это дополнительная генерирующая мощность, которая становится доступной за счет увеличения выходной мощности генераторов, уже подключенных к энергосистеме. Для большинства генераторов такое увеличение выходной мощности достигается за счет увеличения крутящего момента , приложенного к ротору турбины . [3]
Невращающийся резерв или дополнительный резерв — это дополнительная генерирующая мощность, которая в данный момент не подключена к системе, но может быть подключена к сети после небольшой задержки. В изолированных энергосистемах это обычно соответствует мощности, получаемой от генераторов быстрого запуска. [3] Однако в взаимосвязанных энергосистемах это может включать мощность, доступную в короткие сроки за счет импорта энергии из других систем или отказа от мощности, которая в настоящее время экспортируется в другие системы. [4]
Генераторы, которые намерены обеспечить как вращающийся, так и невращающийся резерв, должны быть в состоянии достичь обещанной мощности примерно за десять минут. Большинство рекомендаций по энергосистемам требуют, чтобы значительная часть их рабочего резерва поступала из вращающегося резерва. [3] Это связано с тем, что вращающийся резервный генератор немного более надежен (у него нет проблем с запуском) и может реагировать немедленно, тогда как у невращающихся резервных генераторов возникает задержка при запуске генератора в автономном режиме. [5]
Кондиционеры и термостаты с централизованным управлением, которые используются в больших жилых помещениях, могут использоваться в качестве быстрого и значительного резерва сокращения выбросов. Преимущества этой технологии находятся в стадии изучения. [6]
Эксплуатационный резерв является важнейшей концепцией для обеспечения того, чтобы планирование графика работы генераторов на сутки вперед могло противостоять неопределенности из-за непредвиденных изменений профиля нагрузки или неисправностей оборудования (генераторов, трансформаторов, линий электропередачи).
Независимый системный оператор Калифорнии имеет рабочий резерв в размере 6% от измеренной нагрузки. Сюда входит резерв вращения в размере 3% от дозируемой нагрузки. [7]
Другие виды резерва
Кроме того, существуют два других вида резервной мощности, которые часто обсуждаются в сочетании с рабочим резервом: резерв частотной характеристики и резерв замены .
Резерв частотной характеристики (также известный как регулирующий резерв) обеспечивается как автоматическая реакция на потерю питания. Это происходит потому, что сразу после потери питания генераторы замедляются из-за возросшей нагрузки. Чтобы бороться с этим замедлением, многие генераторы имеют регулятор . Помогая генераторам ускориться, эти регуляторы обеспечивают небольшой прирост как выходной частоты, так и мощности каждого генератора. Однако, поскольку запас частотной характеристики часто невелик и не зависит от решения системного оператора, он не считается частью рабочего резерва. [8]
Резерв на замену (также известный как резерв на случай непредвиденных обстоятельств) — это резервная мощность, обеспечиваемая генераторами, которым требуется более длительное время запуска (обычно от тридцати до шестидесяти минут). Он используется для разгрузки генераторов, обеспечивающих вращающийся или невращающийся резерв, и, таким образом, для восстановления рабочего резерва (что сбивает с толку резерв замены, который иногда называют 30- или 60-минутным рабочим резервом). [8]
^ Би Джей Кирби, Вращающийся резерв от реагирующих нагрузок, Национальная лаборатория Ок-Ридж, март 2003 г.
^ Цзяньсюэ Ван; Сифань Ван и Ян Ву, Модель операционного резерва на рынке электроэнергии , Транзакции IEEE в энергетических системах, Vol. 20, № 1, февраль 2005 г.
^ abc Spinning Reserve и Non-Spinning Reserve, ISO, Калифорния, январь 2006 г.
^ Белая книга Операционного резерва WSCC [ постоянная мертвая ссылка ] , Координационный совет западных систем, июль 1998 г.
^ Ценность надежности в энергосистемах, Энергетическая лаборатория Массачусетского технологического института, июнь 1999 г.
^ Н. А. Синицын. С. Кунду, С. Бакхаус (2013). «Безопасные протоколы генерации энергетических импульсов с гетерогенными совокупностями термостатически управляемых нагрузок». Преобразование энергии и управление . 67 : 297–308. arXiv : 1211.0248 . doi :10.1016/j.enconman.2012.11.021. S2CID 32067734.
^ «Вращающийся и невращающийся резерв» (PDF) . caiso.com . 3 февраля 2006 г. Архивировано (PDF) из оригинала 3 февраля 2006 г. Проверено 28 августа 2020 г.
^ ab Эрик Херст, Спрос, реагирующий на цену, как ресурс надежности, апрель 2002 г.
