能量解释:频率控制

01/07/2020
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在我们的频率讲解员,我们讨论了什么是频率,以及它如何帮助我们理解电力的供需平衡。在这篇解释中,我们将深入研究如果系统的频率开始偏离所需的范围(大约50赫兹),我们该怎么办。

首先,这里是一些破坏微妙平衡的事件。

  • 一台大功率发电机发生故障,与系统断开连接,减少了可用电量。
  • 一个使用电力的大用户发生故障,断开了与系统的连接,减少了对电力的需求。
  • 一场大风暴损坏了主要的输电塔,导致部分互连网络的电力分离,使电力无法到达需要的地方。
  • 显示频率控制的跷跷板平衡动作的图形
    破坏这种平衡的事件会影响我们系统的频率水平,把它推到可接受的范围之外。

如果频率水平偏离,AEMO会怎么做?

有多条防线为频率变化太多或太快提供了障碍。我们在下面为您介绍了它们。

惯性

惯性是物体对其速度变化的阻力。一个很好的例子是袋熊在轮子上奔跑。如果袋熊停止奔跑,轮子会继续转动,直到摩擦使它们都停止。即使袋熊停止奔跑,轮子仍会继续旋转,这就是轮子的惯性。

在一个动力系统中,它有许多大型的快速旋转机械,惯性反映了同时加速或减慢所有这些快速运动部件的容易程度。

用袋熊演示系统惯性的图形

为什么我们的电力系统需要惯性?

惯性是电力系统抵御大扰动的第一道内在防线。在具有较高惯性的电力系统中,如果电网受到干扰,惯性会减慢频率变化的速度。

在所有条件都相同的情况下,电力系统的惯性越大,就越容易克服一些系统干扰,使电力系统继续运行。一个具有更多惯性的电力系统意味着有更多的时间来响应、反应和对抗干扰。

提供惯性呢?

惯性是由带有大型旋转转子的发电机提供的。在澳大利亚,这包括水力、煤或天然气发电厂。带飞轮的大型同步冷凝器也能提供类似的能力.这些技术正逐渐在澳大利亚的整体能源结构中占更小的比例,从而降低了系统的惯性水平。

虽然基于逆变器的可再生能源(如风能和太阳能)不提供惯性,但通过提供快速的频率响应,它们可以支持电力系统以更低的惯性运行。这意味着它们可以快速响应系统频率的变化(比通常的同步冷凝器快得多),帮助将一切恢复到所需的范围。随着能源市场的转型,我们将越来越需要这些技术。

频率控制

惯性很重要,但它不能阻止或阻止频率的变化。相反,其他频率控制服务停止频率的变化,并将其带回50赫兹。为了使频率回到正确的范围内,我们有另外两种频率控制方法。

主频率控制

主频率控制由发电机提供,发电机测量并响应其本地连接点的频率变化。

这些发电机有一定的空间来增加或减少所需的,并将采取行动,以响应这些大的干扰事件,试图纠正频率。如果有足够的电力储备可用(额外的电力没有被使用),频率变化可以停止。

在国家电力市场(位于澳大利亚东部和东南部海岸),这些储备的最低水平是通过现有的市场来保证的,这意味着最低水平的储备仍可用于应对意外的干扰。

二次频率控制

二次频率控制服务也被用来重置系统到平衡。在NEM中,这种重置是通过自动发电控制实现的,它向发电机发送信号以调整其发电输出。这就像当你开车时,通过对方向盘的微小动作来确保你在路中间行驶一样。

如果我们不能让频率回到正确的水平会发生什么?

在一些罕见的情况下,频率控制服务不足以使频率回到所需的50赫兹。

如果多个发电机同时发生故障,或者如果电网意外分裂成多个更小的区域,每个区域必须突然自己控制自己的频率,就会发生这种情况。虽然这些事件并不常见,但它们可能而且确实会发生,必须安排好应对它们。

如果频率偏离太远,就会发生自动负载脱落或发电脱落,这意味着负载(正在使用的电力)或发电会自动断开与系统的连接,以试图恢复供需之间的平衡,在某些情况下,还可以保护自身不受损害。

如果发生这种情况,能源部门有各种各样的应急程序来恢复一切正常。这些过程由AEMO、澳大利亚能源市场委员会、澳大利亚能源监管机构、州和联邦政府、行业成员和大型消费者密切管理。

如果频率校正在合适的时间发生,更大范围的系统不稳定可能是不可避免的,发电机或消费者可能面临更长的和更昂贵的重新连接时间,因为电力系统可能完全崩溃(也称为系统黑)。

想知道更多关于我们能源系统的基础知识吗?阅读本系列的其余部分,或联系media@www.thegroupof7.com让我们知道你想看到什么解释!

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