Краткосрочный резерв мощности генерации электроэнергии
Идеализированное представление четырех видов резервной мощности и интервалов времени после неожиданного отказа, в течение которых они используются. [1]
В электрических сетях оперативный резерв — это генерирующая мощность, доступная системному оператору в течение короткого интервала времени для удовлетворения спроса в случае выхода из строя генератора или другого сбоя в поставках. Большинство энергосистем спроектированы таким образом, что в нормальных условиях оперативный резерв всегда составляет по крайней мере мощность крупнейшего поставщика плюс часть пиковой нагрузки . [2]
Типы операционного резерва
Оперативный резерв состоит из вращающегося резерва, а также невращающегося или дополнительного резерва:
Резерв вращения — это дополнительная генерирующая мощность, которая доступна за счет увеличения выходной мощности генераторов, которые уже подключены к энергосистеме. Для большинства генераторов это 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 после небольшой задержки. В изолированных энергосистемах это обычно соответствует мощности, доступной от быстрозапускаемых генераторов. [3] Однако в взаимосвязанных энергосистемах это может включать мощность, доступную в короткие сроки путем импорта мощности из других систем или возврата мощности, которая в данный момент экспортируется в другие системы. [4]
Генераторы, которые намерены обеспечить как вращающийся, так и невращающийся резерв, должны быть способны достичь своей обещанной мощности примерно в течение десяти минут. Большинство руководств по энергосистемам требуют, чтобы значительная часть их рабочего резерва поступала из вращающегося резерва. [3] Это связано с тем, что вращающийся резерв немного более надежен (он не страдает от проблем запуска) и может реагировать немедленно, тогда как в случае невращающихся резервных генераторов возникает задержка, поскольку генератор запускается в автономном режиме. [5]
Централизованно управляемые кондиционеры и термостаты, которые используются в больших жилых районах, могут быть использованы в качестве быстрого и значительного резерва сокращения. Преимущества этой технологии изучаются. [6]
Оперативный резерв — это важнейшая концепция, гарантирующая, что планирование графика работы генераторов на сутки вперед может выдержать неопределенность, вызванную непредвиденными изменениями в профиле нагрузки или неисправностями оборудования (генераторов, трансформаторов, линий электропередачи).
Калифорнийский независимый системный оператор имеет операционный резерв в размере 6% от измеренной нагрузки. В него включен вращающийся резерв в размере 3% от измеренной нагрузки. [7]
Другие типы резервов
Кроме того, существуют еще два вида резервной мощности, которые часто обсуждаются в сочетании с эксплуатационным резервом: резерв частотной характеристики и резерв замены .
Резерв частотной характеристики (также известный как резерв регулирования) предоставляется как автоматическая реакция на потерю питания. Это происходит потому, что сразу после потери питания генераторы замедляются из-за возросшей нагрузки. Для борьбы с этим замедлением многие генераторы имеют регулятор . Помогая генераторам ускоряться, эти регуляторы обеспечивают небольшое повышение как выходной частоты, так и мощности каждого генератора. Однако, поскольку резерв частотной характеристики часто невелик и не находится на усмотрении оператора системы, он не считается частью рабочего резерва. [8]
Резерв замены (также известный как резерв на случай непредвиденных обстоятельств) — это резервная мощность, предоставляемая генераторами, которым требуется больше времени на запуск (обычно от тридцати до шестидесяти минут). Он используется для разгрузки генераторов, обеспечивающих вращающийся или невращающийся резерв, и, таким образом, восстановления рабочего резерва (по ошибке резерв замены иногда называют 30- или 60-минутным рабочим резервом). [8]
^ Б. Дж. Кирби, Резерв вращения от ответных нагрузок, Национальная лаборатория Ок-Ридж, март 2003 г.
^ Цзяньсюэ Ван; Сифань Ван и Ян У, Модель операционного резерва на рынке электроэнергии , IEEE Transactions on Power Systems, том 20, № 1, февраль 2005 г.
^ abc Spinning Reserve и Non-Spinning Reserve, California ISO, январь 2006 г.
^ Белая книга WSCC Operating Reserve [ постоянная неработающая ссылка ] , Координационный совет по западным системам, июль 1998 г.
^ Значение надежности в энергосистемах, Энергетическая лаборатория Массачусетского технологического института, июнь 1999 г.
^ NA Синицын. S. Kundu, S. Backhaus (2013). «Безопасные протоколы для генерации импульсов мощности с гетерогенными популяциями термостатически контролируемых нагрузок». Energy Conversion and Management . 67 : 297–308. arXiv : 1211.0248 . doi : 10.1016/j.enconman.2012.11.021. S2CID 32067734.
^ "Вращающийся резерв и невращающийся резерв" (PDF) . caiso.com . 2006-02-03. Архивировано (PDF) из оригинала 2006-02-03 . Получено 2020-08-28 .
^ Эрик Херст, Спрос, чувствительный к цене, как ресурсы надежности, апрель 2002 г.
