电力系统的频率管理

06/02/2018
4最小值

当我们收听广播电台时,我们必须把频率点打开。只有0.1兆赫,声音就会严重受损。好吧,同样的原理也适用于世界各地的电力系统的频率——但错误的计算可能造成的后果远比一首歌引起的静电大得多!

澳大利亚的电力系统,包括互联的国家电力市场(NEM)电力系统,运行频率范围尽可能接近50赫兹(Hz)。

在50赫兹的频率下,在50赫兹的两侧几百毫赫兹的范围内,电力系统可以安全地将电力从发电机传输给消费者。AEMO需要将频率保持在49.85 Hz和50.15 Hz的范围内,如图中的蓝线所示。

如果频率超出这个范围太远,系统就不能正常工作。发电机和大型电动机从网络中获取电力,可以开始断开连接,以保护自己免受损坏。如果这些断开不受控制,造成系统中需求和供应之间的更不平衡,进一步影响频率,消费者可能会经历全面或部分停电。

那么作为电力系统运营商,AEMO是如何确保频率保持在50赫兹附近的呢?

平衡供求关系

如果系统在任何时刻都有超过所需的能量,它的频率就会增加。如果任何时候没有足够的功率满足需求,系统频率就会下降。

AEMO不断监测系统频率,我们协调进入系统的发电和输出的需求,所以它们总是平衡的,频率不会超出设定的范围。

在能源市场上,需求预测和发电调度以5分钟为一个周期,这意味着AEMO一直在积极采取措施保持供需平衡。每隔五分钟,我们将可变发电(如太阳能和风能)和小型发电机的输出,与调度的“计划”发电(如煤炭、天然气和水电)结合起来,以准确地满足电力系统中所有用户的预测需求。

辅助服务

有时AEMO检测到的频率变化必须在很短的时间内进行管理。我们不能等待下一个5分钟的发电调度周期,因为在此之前,发电或负载将开始自动断开,可能会造成更大的问题。

这些频率变化可能是由需求或供应突然高于或低于预期引起的。

为了应对这种情况,AEMO与一些供应商签订了合同,提供随时待命的“辅助服务”,在被要求的几秒钟内提高或降低频率。这些合同通常是与发电机技术上能够增加或减少输出方向,但频率有时也可以稳定通过快速断开设备,从网络吸取能量。

AEMO安排了一系列辅助服务,以响应轻微或较大的频率变化。

其中一种服务,称为“监管”服务,必须在任何时候都可用。AEMO通过自动控制系统,每4秒发送一次这些调节服务,以保持频率稳定在或接近50赫兹。

其他服务是随叫随到的,但只有在重大干扰导致与正常工作频率的较大偏差时才使用。这些服务被称为“应急”服务,因为它们是针对可能发生但不期望经常发生的情况。

这张图显示了在其中一个“偶发”事件中会发生什么。在正常操作期间,频率(蓝色线)徘徊在接近50hz,然后,在意外事件(这里标记为T1)后,几乎立即落在正常的可接受范围(T2)之外。

因此,这一事件不会对消费者造成损害和中断,“应急”辅助服务在T2后几秒钟内介入,以阻止下跌。在这个例子中,它们会在不到一分钟的时间内将频率恢复到正常范围。

在一些罕见的情况下,辅助服务不足以控制非常严重的事件。此外,还建立了应急方案,以快速响应“高影响、低概率”的事件,如内部连接器丢失或同时多次下钻。

无论变化的大小如何,AEMO的目标是阻止它,并尽快将电力系统恢复到安全的50赫兹频率,同时最大限度地减少对用户的影响。

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