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,我们必须把频率调到正确的位置。只有0.1兆赫的误差,声音受到严重影响。同样的原理也适用于世界各地的电力系统的频率,但如果弄错了,后果会比一首歌的静电噪音严重得多!

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,在尽可能接近50赫兹(Hz)的频率范围内运行。

在50赫兹的频率下,在50赫兹左右几百毫赫的范围内,电力系统可以安全可靠地将电力从发电机传输到用户。AEMO需要将频率保持在49.85 Hz和50.15 Hz范围内,如图中蓝线所示。

如果频率超出这个范围太远,系统就不能正常工作。发电机和从电网中获取电力的大型电机可以开始断开连接,以保护自己不受损坏。如果这些断开是不受控制的,并在系统中造成更多的供需不平衡,进一步影响频率,消费者可能会经历完全或部分停电。

那么,作为电力系统运营商,AEMO如何确保频率保持在50赫兹附近呢?

平衡需求与供给

如果系统在任何时刻拥有比它所需的更多的能量,它的频率就会增加。如果在任何时候都没有足够的功率来满足需求,系统频率会下降。

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

在能源市场,需求预测和发电周期为5分钟,这意味着AEMO一直在采取积极措施保持供需平衡。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“计划”发电(如煤、天然气和水电)结合起来,以准确满足整个电力系统中消费者的预测需求。

辅助服务

有时AEMO检测到频率变化,必须在很短的时间内处理。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,可能会导致更大的问题。

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“辅助服务”待命合同,在接到要求后几秒钟内提高或降低频率。这些合同通常是与技术上能够增加或减少方向输出的发电机,但有时也可以通过快速断开从网络中获取能量的设备来稳定频率。

AEMO安排了一系列辅助服务,以应对频率的轻微或较大变化。

其中一种类型的服务称为“监管”服务,必须在任何时候都可用。AEMO通过自动化控制系统,每4秒调度一次这些调节服务,以保持频率稳定在或接近50赫兹。

其他服务可随叫随到,但仅在重大干扰导致与正常工作频率有较大偏差时使用。这些服务被称为“应急”服务,因为它们是针对可能发生但预计不会经常发生的情况。

该图显示了在这些“偶发”事件中发生的情况。频率(蓝线)在正常工作期间徘徊在50 Hz附近,然后,在发生意外事件(这里标记为T1)后,几乎立即下降到正常的可接受范围之外(在T2)。

因此,这一事件不会对消费者造成损害和干扰,“应急”辅助服务会在T2后几秒内介入,以阻止下降。在本例中,他们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,以快速应对“高影响、低概率”的事件,如连接器丢失或同时多次起下钻。

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可靠的50hz频率,同时最大限度地减少对消费者的影响。

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