Transcript Периодические колебания частоты

Интеграция прерываемых
источников возобновляемой
энергии:
Операционные задачи СО и решения
Чихангир Генчоглу
08.03.2011,
Совместный семинар операторов систем передачи – органов
регулирования коммунальных предприятий и возобновляемых
источников энергии,
Стамбул
План
1) Нынешняя система передачи электроэнергии
Турции
1) ENTSO-E CESA пробная параллельная работа и
показатели осуществления контроля частоты
1) Возможное влияние быстро растущей прерываемой
генерации на турецкую систему передачи
электроэнергии
a) Географическое распределение возобновляемой
генерации
b) Ожидаемые сложности
1) Выводы
Часть 1
Нынешняя система передачи
электроэнергии Турции
(до синхронизации)
Некоторые факты о турецкой энергосистеме
• ~50 ГВт установленной мощности
• Более 32 ГВт пикового спроса (лето)
• Годовой рост спроса 7–8 %
• Гидро, угольные и комбинированного цикла
станции
• Сектор генерации не регулируется
• Сектор распределения приватизирован
• TEIAS – естественная монополия в передаче
(регулируется EMRA)
Система CESA
Организационная схема проекта
Реабилитация осуществления
стабилизации частоты TPS
для синхронной работы с UCTE
Обзор электростанций
Тесты и исследования
мест размещения
Дизайн регулятора оборотов
и оптимизация параметров
Вторичный контроль
Дизайн и оптимизация
AVR/PSS
Специальная схема защиты
План восстановления
Обучение
Предварительные исследования
• Изучение местности
– Динамические данные электростанций
•Параметры генераторов
•AVR, PSS, модели и параметры регуляторов оборотов
•Надежность данных очень важна!!!
• Идентификация проблем
– На очень низкой частоте периодические колебания частоты
(b/w 20-30 сек., в зависимости от состояния системы)
•Реабилитация регуляторов и исследования повторной настройки
(в основном сконцентрированы на ГЭС)
– Плохое качество стабилизации частоты
•Координация с э/c, рынок балансирования и расчетов
– Ожидаемые низкочастотные колебания между зонами (вызываются
статическими возмущениями системы и продольной структурой
системы)
•Реабилитация PSS и исследования повторной настройки
•Новаторские меры
Периодические колебания частоты
• Основные ГЭС, не работающие
Периодические колебания частоты
• Основные работающие ГЭС
Базовые проблемы (сложно!!!)
• Периодические колебания частоты были разрешены
реабилитацией ГЭС Ататюрк и Каракайя.
• Согласно модельным исследованиям ожидаемый
межзональный режим после присоединения Турции ~0,15 Гц.
• ~0,15 Гц колебания внутри регулирования ширины полос:
– PSS
– Регуляторы
• Вывод: структуры, регулирующие скорость электростанций
(регуляторы и турбины) не должны способствовать качанию
мощности между зонами ~0,15 Гц.
Первичная стабилизация частоты – ТЭС и
NGCCPPs
• ТЭС
– Проблемы, характерные для места размещения
•Качество угля
•Старые электростанции (реабилитация!!!)
– Котел следует за турбиной!!!
– Контроль давления!!!
• NGCCPPs
– Нет проблем, пока есть достаточный резерв для всех условий
•Базовая нагрузка ~ f(температура, давление, влажность)
– Температурный контроль!!!
• ГЭС
– Разработана в соответствии с конкретными географическими
условиями места
– Высокая нелинейность
– Каждая ГЭС – маленькое королевство со своими правилами 
Часть 2
ENTSO-E CESA пробная
параллельная работа и
показатели осуществления
контроля частоты
(после синхронизации)
Колебания между зонами – после соединения
• Ожидаемая форма режима после объединения турецкой
энергосистемы и системы ENTSO-E CESA.
Модельные исследования – исследование
данных, изменяющихся во времени
Частота Турции и Испании в случае аварии
50.01
Частота Турции
Частота Испании
50
Частота (Гц)
49.99
49.98
49.97
49.96
49.95
49.94
0
20
40
60
80
100
Время (сек.)
120
140
160
180
200
Вопросы, связанные со стабильностью
• Низкочастотные модели (~0,15 Гц)
присутствуют в системе!!!
Динамическая стабильность – методология
решения
• Дорожная карта для усиления стабильности
спокойного состояния объединенной системы
Частота объединенной системы
• δf ~ 25 мГц
• faverage ~ 50,001 Гц
• Всего 30 сек. резерв (т.е., первичный резерв) системы CESA,
включая Турцию, составляет ~3000 МВт
• Турция, как контрольная зона, обеспечивает ~300 МВт этого
резерва
Daily Frequency
50.1
50.05
Frequency (Hz)
50
49.95
49.9
49.85
0
5
10
15
Time (hr)
20
Показатели производительности
1) Почасовой интеграл ACE не должен превышать
±60 МВтч
– Чтобы ограничить непреднамеренные перетоки энергии
2) Количество случаев с ACE > ±175 МВт (замерены
на 2 секунда, оценены на 4 секунды) на протяжении
часа не должно превышать 10% случаев в условиях
нормальной работы
– Чтобы предотвратить перегрузки в системах передачи
электроэнергии соседних балканских стран
3) Суммарная величина потоков соединительных
линий из-за межзональных качаний мощности не
должна превышать 30 МВтс в условиях нормальной
работы
– Чтобы предотвратить перегрузки в связи с межзональными
качаниями мощности в странах CESA
Проблемы контроля частоты
• Высокий стандарт отклонений ACE из-за следующего
– Прерывистые нагрузки
– Почасовые вариации нагрузки до 2500 МВт/ч (годовая
пиковая нагрузка ~32000 МВт)
– Проблемы рынка балансирования и расчетов (в основном
связаны с регулированием рынка)
– ИТ инфраструктура TEIAS
• Решение
– Действенное управление третичным резервом
(долгосрочный, не возможно при нынешнем регулировании
рынка)
– Увеличенный объем вторичного резерва под влиянием
системы AGC (краткосрочный) для определенных периодов
дня.
Проблемы контроля частоты
Суточная кривая загруженности
Проблемы контроля частоты
Проблемы контроля частоты
Нынешнее состояние
• Устойчивость частоты (1 и 2)
• Стабильность выбега ротора (3)
• Операционные вопросы
– Незавершенные
Часть 3
Возможное влияние быстрого
роста прерывистой генерации на
турецкую систему передачи
электроэнергии
Нынешняя ситуация в Турции
Механизм стимулирования для возобновляемой
генерации
Технология
Первые 10 лет работы Вторые 10 лет работы
(€ центов/кВтч)
(€ центов/кВтч)
Гидро
7
Ветер
8
Ветер (прибрежный)
12
Геотермальная
9
Солнце – PV
25
20
Солнце – SMES
20
18
Биомасса (вкл. LFG)
13.3
Волны, прилив
16
-
– 90 % скидка от тарифа за пользование системой и 99% скидка по лицензионным
сборам
– Дополнительные стимулы в случае использования местного оборудования
– Технические привилегии (вспомогательные услуги и рыночное регулирование)
– Приоритет в системном объединении
– Стимулы землепользования
– Для получения дальнейшей информации, см. Закон Турции № 5346
Характеристики ветровой генерации
Характеристики ветровой генерации
Характеристики ветровой
генерации
Географическое распределение возобновляемой
генерации
Географическое распределение возобновляемой
генерации
Географическое распределение возобновляемой
генерации
Географическое распределение возобновляемой
генерации
Ожидаемые задачи
• Увеличенное стандартное отклонение ACE из-за
следующего
– Прерывистая генерация на краткосрочной основе
(турбулентные пики/спады)
– Проблемы рынка балансирования и расчетов из-за плохого
прогнозирования ветровой мощности на долгосрочной
основе
– ИТ инфраструктура TEIAS
•Требование специальной системы мониторинга/контроля,
особенно для ветровой энергии
• Решение
– Действенное управление третичным резервом (нынешнее
регулирование рынка не поощряет урезание генерации)
– Увеличенный объем вторичного резерва под влиянием
системы AGC (краткосрочно) в течение всего дня.
Часть 4
Выводы
Выводы
• Устойчивость частоты TETS значительно усилилась,
благодаря соединению с ENTSO-E CESA
• Характеристики прерывистой генерации на
краткосрочной основе, вместе с проблемами рынка
балансирования и расчетов, из-за стохастической
природы возобновляемых ресурсов безусловно
окажут негативное воздействие на этот вопрос.
• Возможное решение:
– Действенное управление третичным резервом (нынешнее
рыночное регулирование не поощряет урезание генерации)
– Увеличенный объем вторичного резерва подвергается
влиянию системы AGC (краткосрочно) в течение всего дня.
– Инвестиции в инфраструктуру мониторинга и расчетов (как
аппаратное, так и программное обеспечение)