Совместимость с сеткой - Grid friendly

Электрические устройства считаются дружественными к сети, если они работают таким образом, чтобы поддерживать надежность электросети за счет реагирования на спрос . Базовые сетевые устройства могут включать функции, которые работают для компенсации кратковременных нежелательных изменений в частоте или напряжении сети ; более сложные устройства могут изменять свой рабочий профиль в зависимости от текущей рыночной цены на электроэнергию, снижая нагрузку, когда цены достигают пика. Устройства, совместимые с сетью, могут включать в себя основные бытовые приборы, используемые в домах, системах коммерческих зданий, таких как HVAC , и многих промышленных системах.

Частотная характеристика

В большинстве электрических систем используется переменный ток с номинальной частотой 50 или 60 Гц ( герц ) для передачи энергии, произведенной электрическими генераторами, потребителям электроэнергии. Когда количество электроэнергии, производимой генераторами, превышает мощность, используемую потребителями, частота электроэнергии повышается. И наоборот, когда количество произведенной электроэнергии меньше потребляемой, частота падает. Таким образом, частота является точным индикатором общесистемного (так называемого глобального ) баланса между спросом и предложением. Без сетки дружественной частотной характеристики, скорость , с которой изменяется частота зависят главным образом от общей системы инерции (что не очень управляемо) и совокупного отклика генераторов систем управления (которые могут управляться только относительно медленно). Напротив, сетевые устройства могут действовать очень быстро.

Удобное для сети устройство может реагировать на изменения частоты путем уменьшения или прерывания потребности в электроэнергии (называемой нагрузкой ), когда частота падает ниже определенного порога, и / или увеличения нагрузки при повышении частоты. Несмотря на то, что одиночное устройство, дружественное к сети, может быть очень небольшой нагрузкой, той части общей нагрузки, которой можно управлять с помощью частоты в любое время, обычно достаточно для обеспечения защиты системы от понижения частоты до того, как будут приняты более радикальные меры, такие как отключение электроэнергии. обязательный.

Преимущество частотной характеристики, удобной для сети, заключается в том, что частота в электрической системе является повсеместной. Когда генератор отключается в одной части системы, все нагрузки во всех частях системы могут одновременно обнаруживать изменение и мгновенно и надлежащим образом реагировать без необходимости в системе управления для обнаружения проблемы, в центре управления для принятия решения или телекоммуникационная сеть для доставки команд миллионов устройств. Этот тип поведения изменяет частоту от простого ввода электродинамики и систем управления до эмерджентного свойства . Хотя по этому поводу все еще существуют некоторые разногласия, считается, что сложные системы, использующие саморегулирование посредством эмерджентности, обычно более устойчивы и гибки, чем более простые нисходящие системы управления и контроля.

Отклик напряжения

В отличие от частоты, напряжение в электрических системах сильно различается, поскольку именно разница напряжений между двумя устройствами в значительной степени определяет направление и величину тока (следовательно, мощность), протекающего между ними. Следовательно, напряжение является более локальным явлением, и устройства, адаптированные к сети, которые реагируют на напряжение, будут поддерживать более локальные аспекты системы электроснабжения. Однако такие типы нагрузки, как асинхронные двигатели с тепловой защитой и силовая электроника, могут плохо реагировать на значительные изменения напряжения. Когда достаточная часть потребности в мощности в регионе состоит из таких нагрузок, их коллективная реакция может привести к вызванному неисправностью поведению отложенного восстановления напряжения, что может иметь неблагоприятные последствия для надежности системы передачи и может потребовать смягчения последствий, чтобы избежать инициирования сбоев системы.

Ценовой ответ

В то время как частота и напряжение реагируют на физические явления в электрической системе, оптимизированная для энергосистемы ценовая реакция предназначена для учета экономических явлений. По мере того, как рынки электроэнергии все чаще используются для управления эффективным распределением электроэнергии, все больше потребителей сталкиваются с ценами на электроэнергию, которые меняются во времени, а не фиксируются на месяцы или годы. Как правило, более высокие цены возникают тогда, когда в электросистеме не хватает электроэнергии. Целью благоприятного для энергосистемы реагирования цен является стимулирование отклика потребителей электроэнергии. Реагирование на спрос - одно из средств уменьшения рыночной власти поставщиков электроэнергии в условиях дефицита производства. Дружественный к сетям ответ на цену также позволяет потребителям снижать свои затраты на энергию за счет использования меньшего количества электроэнергии, когда цены высокие, и большего количества электроэнергии, когда цены низкие.

Продемонстрированные результаты

Демонстрация дружественной к сетям технологии была проведена для Министерства энергетики США в 2006 и 2007 годах в северо-западном регионе США. Среди участников были местные коммунальные предприятия, бытовые и коммерческие потребители, промышленные потребители, принадлежащие муниципалитетам, а также ряд поставщиков и исследователей. Демонстрация дружественной к сети технологии показала, что обычные бытовые приборы действительно автоматически обнаруживают проблемы сети, выражающиеся в отклонениях частоты и снижении потребления энергии в критические моменты. Демонстрация на Олимпийском полуострове показала, что бытовые, коммерческие и промышленные нагрузки действительно скорректировали свои модели потребления на основе ценовых сигналов, исходящих от рынка распределения, действующего как двойное действие. Оба этих проекта показали, как экологически чистые технологии могут снизить и действительно снижают нагрузку на электросеть во время пикового спроса.

Смотрите также

Источники и дополнительные ресурсы

  • Министерство энергетики США, Управление электроснабжения и энергетической надежности [6]
  • Григсби, Л.Л., и др. Справочник по электроэнергетике. США: CRC Press. (2001). ISBN  0-8493-8578-4
  • С. Стофт. Экономика энергосистемы. Wiley Interscience. IEEE Press. (2002). ISBN  0-471-15040-1
  • DJ Morrow и др. (1991). Недорогое реле понижения частоты для распределенного отключения нагрузки. В процессе. 3-го Междунар. Конф. по мониторингу и управлению энергосистемой. 273-275.
  • Z. Zhang и др. (1999). Адаптивное реле сброса нагрузки на базе микрокомпьютера. В конф. рек. 34-го ежегодного Mtg. Промышленное применение. 3: 2065–2071.
  • Д. П. Чассин и др. (2005). Оценка инерции системы WECC с использованием наблюдаемых частотных переходных процессов. IEEE Transactions on Power Systems. 20: 2 1190–1192.
  • Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория (2007). Краткие факты о демонстрационном проекте GridWise. [7] .
  • D. Hammerstrom et al. (2007). Демонстрационные проекты испытательного стенда GridWise на Тихоокеанском северо-западе Часть II. Проект Grid Friendly Appliance. ПННЛ № 17079, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон [8] .
  • D. Hammerstrom et al. (2007). Демонстрационные проекты испытательного стенда GridWise на северо-западе Тихого океана. Часть I. Проект Олимпийского полуострова. ПННЛ № 17167, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон [9] .

Ссылки

  1. ^ Нин Лу; Хаммерстром, диджей; , «Соображения по проектированию частотно-зависимых сетевых устройств», Конференция и выставка по передаче и распределению, 2005/2006 IEEE PES, том, №, стр. 647-652, 21–24 мая 2006 г. [1]
  2. ^ Нин Лу; Хаммерстром, диджей; , «Соображения по проектированию частотно-зависимых сетевых устройств», Конференция и выставка по передаче и распределению, 2005/2006 IEEE PES, vol., No., Pp.647-652, 21-24 мая 2006 г. [2]
  3. ^ Нин Лу; Хаммерстром, диджей; , «Соображения по проектированию частотно-зависимых сетевых устройств», Конференция и выставка по передаче и распределению, 2005/2006 IEEE PES, vol., No., Pp.647-652, 21-24 мая 2006 г. [3]
  4. ^ Уровень напряжения как носитель информации в интеллектуальных распределительных сетях
  5. ^ Чен, Хэн. «Каскадная остановка асинхронных двигателей при задержанном восстановлении напряжения, вызванном неисправностью (FIDVR)». Univ. Висконсин-Мэдисон, отправление ЕЭК. (2011).
  6. ^ Кунду, Soumya и Ian A. Hiskens. «Перенапряжения из-за синхронного отключения зарядных устройств электромобилей при падении напряжения». IEEE Transactions on Power Delivery 29.3 (2014): 1147-1156.
  7. ^ Quint, R .; Костерев, Д .; Undrill, J .; Eto, J .; Bravo, R .; Вен Дж. (Июль 2016 г.). «Требования к качеству электроэнергии для зарядных устройств электромобилей: перспектива для энергосистемы». Общее собрание Общества энергетики и энергетики IEEE 2016 (PESGM) : 1–5. DOI : 10,1109 / pesgm.2016.7741443 . ISBN 978-1-5090-4168-8.
  8. ^ D. Hammerstrom et al. (2007). Демонстрационные проекты испытательного стенда GridWise на северо-западе Тихого океана. Часть I. Проект Олимпийского полуострова. ПННЛ № 17167, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон [4]
  9. ^ D. Hammerstrom et al. (2007). Демонстрационные проекты испытательного стенда GridWise на Тихоокеанском северо-западе Часть II. Проект Grid Friendly Appliance. ПННЛ № 17079, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон [5]