stringtranslate.com

Вспомогательные услуги (электроэнергия)

Вспомогательные услуги — это услуги, необходимые для поддержки передачи электроэнергии от производителей к потребителям с учетом обязательств зон управления и передающих предприятий в пределах этих зон управления по поддержанию надежной работы объединенной системы передачи .

«Вспомогательные услуги — это все услуги, необходимые оператору системы передачи или распределения для того, чтобы он мог поддерживать целостность и стабильность системы передачи или распределения, а также качество электроэнергии» [1] .

Вспомогательные услуги — это специальные услуги и функции, предоставляемые субъектами в электросети , которые облегчают и поддерживают непрерывный поток электроэнергии, так что спрос на электроэнергию удовлетворяется в режиме реального времени. Термин «вспомогательные услуги» используется для обозначения различных операций, выходящих за рамки генерации и передачи , которые необходимы для поддержания стабильности и безопасности сети. Эти услуги обычно включают в себя управление активной мощностью или частотный контроль и управление реактивной мощностью или контроль напряжения в различных временных масштабах. Традиционно вспомогательные услуги предоставлялись крупными производственными единицами, такими как синхронные генераторы . С интеграцией более прерывистой генерации и развитием технологий интеллектуальных сетей предоставление вспомогательных услуг распространяется на более мелкие распределенные единицы генерации и потребления. [2]

Виды дополнительных услуг

Существуют две основные категории дополнительных услуг:

Другие виды предоставления дополнительных услуг включают в себя:

Регулировка частоты

Регулирование частоты относится к необходимости обеспечения того, чтобы частота сети оставалась в пределах определенного диапазона номинальной частоты. Несоответствие между выработкой электроэнергии и спросом вызывает колебания частоты, поэтому требуются службы контроля, чтобы вернуть частоту к ее номинальному значению и гарантировать, что она не выйдет за пределы диапазона. [3]

Если у нас есть график генератора, где частота находится по вертикальной оси, а мощность — по горизонтальной:

где P m — изменение мощности системы. Если у нас есть несколько генераторов, каждый может иметь свой собственный R. Бета может быть найдена по формуле:

Изменение частоты из-за изменения мощности можно найти с помощью:

Это простое уравнение можно переформулировать, чтобы найти изменение мощности, соответствующее заданному изменению частоты. [4]


Регулирование реактивной мощности и напряжения

Потребительские нагрузки ожидают напряжения в определенном диапазоне, а регуляторы требуют, чтобы оно находилось в пределах определенного процента от номинального напряжения (например, в США это ±5%).

Реактивная мощность может использоваться для компенсации падения напряжения, но должна быть предоставлена ​​ближе к нагрузкам, чем реальная мощность (это связано с тем, что реактивная мощность имеет тенденцию плохо проходить через сеть). Обратите внимание, что напряжение можно контролировать также с помощью трансформаторных ответвлений и регуляторов напряжения . [5]

Планирование и отправка

Планирование и распределение необходимы, поскольку в большинстве электрических систем запас энергии практически равен нулю, поэтому в любой момент мощность, поступающая в систему (вырабатываемая генератором), должна равняться мощности, выходящей из системы (спрос потребителей). Поскольку производство должно максимально точно соответствовать спросу, необходимы тщательное планирование и распределение.

Обычно эти услуги предоставляются независимым системным оператором или оператором системы передачи электроэнергии. Обе услуги направлены на координацию работы генерирующих и передающих установок с целью поддержания надежности электросети.

Планирование подразумевает действия, выполняемые до фактического выполнения задачи (например, планирование работы генератора для выработки определенного количества электроэнергии на следующей неделе), в то время как диспетчеризация подразумевает контроль доступных ресурсов в режиме реального времени.


Операционные резервы

Поскольку производство и спрос должны идеально совпадать (см. Планирование и распределение), оперативные резервы помогают компенсировать разницу, когда производство слишком низкое.

Операционный резерв — это генератор, который можно быстро задействовать для обеспечения достаточной выработки энергии для удовлетворения нагрузки. Вращающиеся резервы — это генераторы, которые уже находятся в сети и могут быстро увеличивать выходную мощность для удовлетворения быстрых изменений спроса. Вращающиеся резервы необходимы, поскольку спрос может меняться в короткие сроки, и требуется быстрое реагирование. Другие операционные резервы — это генераторы, которые оператор может задействовать для удовлетворения спроса, но которые не могут реагировать так же быстро, как вращающиеся резервы, и сетевое аккумуляторное хранилище, которое может реагировать в течение десятков миллисекунд, как правило, быстрее, чем даже вращающийся резерв.

Возобновляемая генерация

Интеграция возобновляемой генерации в сеть одновременно требует дополнительных вспомогательных услуг и имеет потенциал для предоставления вспомогательных услуг сети. Инверторы, которые устанавливаются с системами распределенной генерации и крышными солнечными системами, имеют потенциал для предоставления многих вспомогательных услуг, которые традиционно предоставляются вращающимися генераторами и регуляторами напряжения. Эти услуги включают компенсацию реактивной мощности, регулирование напряжения, управление мерцанием, активную фильтрацию мощности и подавление гармоник. [6] Ветровые турбины с генераторами с переменной скоростью имеют потенциал для добавления синтетической инерции в сеть и помощи в регулировании частоты. [7] [8] [9] CAISO протестировала синхропреобразователь ветряной электростанции Туле мощностью 131 МВт в 2018 году и обнаружила, что он может выполнять некоторые сетевые услуги аналогично или лучше, чем традиционные генераторы. [10] [11] Hydro-Québec начала требовать синтетическую инерцию в 2005 году как первый оператор сети, требуя временного 6%-ного повышения мощности при противодействии падению частоты путем объединения силовой электроники с вращательной инерцией ротора ветряной турбины . [12] Аналогичные требования вступили в силу в Европе в 2016 году. [13]

Электромобили

Подключаемые электромобили могут быть использованы для предоставления дополнительных услуг в сеть, в частности, регулирования нагрузки и резервирования. Подключаемые электромобили могут вести себя как распределенное хранилище энергии и иметь потенциал для возврата энергии обратно в сеть через двунаправленный поток, называемый транспортное средство-сеть (V2G). Подключаемые электромобили способны поставлять энергию с высокой скоростью, что позволяет использовать их как резервы и обеспечивать стабильность сети при увеличении использования прерывистой генерации, такой как ветер и солнце. Согласно исследованию, цитируемому в ссылке, [14] , в котором сравнивалась рентабельность предложения дополнительных услуг рабочего резерва с продажами энергии V2G из парка транспортных средств, предоставление услуг регулирования рабочего резерва более прибыльно, чем продажа только энергии V2G. Однако технологии использования электромобилей для предоставления дополнительных услуг еще не получили широкого распространения, но есть большие ожидания относительно их потенциала. [15]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Thermal Working Group .(2004). Вспомогательные услуги Разделение продуктов электроэнергии – развивающийся рынок. полученная форма [1]
  2. ^ Рибо-Перес, Дэвид; Ларроса-Лопес, Луис; Пекондон-Трикас, Дэвид; Алькасар-Ортега, Мануэль (январь 2021 г.). «Критический обзор продуктов реагирования на спрос как ресурса для вспомогательных услуг: международный опыт и политические рекомендации». Энергии . 14 (4): 846. doi : 10.3390/en14040846 . hdl : 10251/176164 .
  3. ^ Ребурс, Янн Г. и др. «Обзор вспомогательных служб управления частотой и напряжением — Часть I: Технические характеристики». Энергетические системы, IEEE Transactions 22.1 (2007): 350-357.
  4. ^ Гловер, Дж. Дункан и др. Анализ и проектирование энергосистем. 6-е изд., Cengage Learning, 2017.
  5. ^ Ахмадиманеш, А. и М. Калантар. «Новая структура рынка реактивной мощности, снижающая затраты, для изменения обязательных регионов генерации производителей». Энергетическая политика 108 (2017): 702-711.
  6. ^ Сортомм, Эрик и Мохамед А. Эль-Шаркави. «Оптимальное планирование передачи энергии от транспортного средства к сети и вспомогательных услуг». Smart Grid, IEEE Transactions on 3.1 (2012): 351-359.
  7. ^ Лалор, Джиллиан, Алан Маллейн и Марк О'Мэлли. «Управление частотой и технологии ветряных турбин». Power Systems, IEEE Transactions on 20.4 (2005): стр. 1905-1913.
  8. ^ «Использование синтетической инерции от ветровых электростанций и ее влияние на существующие регуляторы скорости и производительность системы». ELFORSK. 2013. стр. 6 (Резюме). Архивировано из оригинала 21 апреля 2017 г. Получено 18 апреля 2017 г. Установка ветровых турбин с синтетической инерцией является способом предотвращения этого ухудшения.
  9. ^ Эрли, Кэтрин (30 сентября 2020 г.). «Как одна турбина в Великобритании может стать новым вариантом использования ветроэнергетики». www.greentechmedia.com . Архивировано из оригинала 3 октября 2020 г.
  10. ^ Балараман, Кавья (13 марта 2020 г.). «Ветряные электростанции могут предоставлять сетевые услуги, аналогичные газовым и гидроэлектростанциям, облегчая интеграцию возобновляемых источников энергии: CAISO». Utility Dive . Архивировано из оригинала 2020-03-16.
  11. ^ Результаты испытаний ветряной электростанции Туэль CAISO , 2019 г.
  12. ^ Фэрли, Питер (7 ноября 2016 г.). «Может ли синтетическая инерция от ветроэнергетики стабилизировать сети?». IEEE . Получено 29 марта 2017 г. .
  13. ^ «Сетевой кодекс о требованиях к подключению к сети, применимый ко всем генераторам (RfG)». ENTSO-E . Апрель 2016 г. Получено 29 марта 2017 г.
  14. ^ Чандра Мули, Гаутам Рам; Кефайати, Махди; Балдик, Росс; Бауэр, Павол (16 октября 2017 г.). «Интегрированная зарядка парка электромобилей с помощью фотоэлектрических систем на основе цен на энергию, V2G и предложения резервов». IEEE Transactions on Smart Grid . 10 (2): 1313–1325. doi :10.1109/TSG.2017.2763683. ISSN  1949-3061. S2CID  3503020.
  15. ^ Йоос, Г. и др. «Потенциал распределенной генерации для предоставления дополнительных услуг». Летняя встреча Power Engineering Society, 2000. IEEE. Том 3. IEEE, 2000.