摘要 — 随着美国可再生能源渗透率的提高,通过提供足够的频率控制能力来维持低惯性电网的稳定性和可靠性成为一项挑战。先进的抽水蓄能技术 (APSH) 不仅作为能源供应商,而且作为辅助服务提供商,有望在未来电网中发挥重要作用。本文研究了使用四元抽水蓄能水电 (Q-PSH) 作为新提出的 APSH 技术之一来提供一次频率响应的影响。为了量化 Q-PSH 对美国西部互联频率响应的影响,在 GE 正序负荷流 (PSLF) 平台上开发了一个用户定义的 Q-PSH 动态模型,并在一系列详细的美国西部电力协调委员会 (WECC) 规划案例中实施,其中可再生能源渗透率分别为 20%、40%、60% 和 80%。仿真结果表明,与传统 PSH 相比,Q-PSH 有助于改善频率最低点和稳定频率。
摘要 可再生能源 (RER) 具有诸多优势,正在迅速发展以满足全球很大一部分能源需求。据预测,RER 发电在未来能源行业的重要性将继续增加。尽管 RER 具有众所周知的所有优势,但它的整合对系统稳定性和可靠性提出了一些挑战。RER 的低惯性特性和间歇性输出会给本来就不稳定的电网频率带来额外的变化。随着 RER 逐渐取代传统发电机,系统调节能力和可靠性会降低。本文回顾了 RER 整合对系统频率响应的挑战以及这些挑战如何影响系统可靠性。讨论了在确保系统安全性的同时减轻与增加 RER 整合相关的挑战的高级方法,并以简明的形式提供了必要的数学背景。开发了一个基于稳定性约束确定 RER 渗透最大水平的模型。讨论了推进 RER 整合的新兴方法。
尽管频率响应分析通常使用专用设备进行,但可以使用较新的示波器来测量电源控制环路的响应。这种分析通常被称为亨德里克·韦德·波德 (Hendrik Wade Bode) 的波特图。传统上,这种分析使用 FFT 算法来测量系统在目标频率范围内的增益和相位。一些新型示波器(例如 4、5 和 6 系列 MSO)在所有通道上采用专用数字下变频器,这些下变频器独立于时域采样率和记录长度运行。此功能称为“频谱视图”,以区别于传统 FFT,可用于改善频率响应分析的结果。本白皮书使用传统 FFT 和频谱视图对两种不同的被测设备 (DUT) 的波特图(也称为控制环路响应)进行了比较。
4 包络线是电力系统调节中使用的一个概念,表示为电池充电状态管理提供灵活性的领域。EFR 定义了“宽”和“窄”包络线,每个包络线都与一个单独的产品相关,该产品由 a) 死区和 b) 允许的 9% 的电池标称容量进行充电或放电操作定义。
储能系统可通过提供各种能源系统服务,为未来平衡低碳能源系统做出重要贡献,随着创新成本下降,电池有望得到广泛部署。本文评估了如果使用电池储能系统 (BESS) 提供这两种服务,其中最重要的两项服务,快速响应或所谓的增强频率响应 (EFR) 和能源套利之间是否存在协同作用。开发了一个技术经济模型来模拟 600 个可能的增强频率响应可用性窗口。结果表明,两种存储服务之间存在两种不同的协同作用。第一个协同作用考虑了在死区之外对储能系统充电以提供增强频率响应的可能性。我们提出了一种创新的充电状态管理策略来利用这种协同作用。第二个协同作用是由于套利收入高度集中在高峰时段,这可以使电池储能系统捕获大部分套利收入,而不会过度减少存储系统在增强频率响应中提供容量的收入。这两种协同效应的结合意味着,通过交替提供套利和频率响应,电池储能系统可以提高 25% 的运营利润。历史数据显示,这一结果在统计上是可靠的。满功率下放电时间为 1.5-2 小时的电池尺寸可能是利用这些协同效应的最佳选择。
1.1. 合规执行机构:“合规执行机构”是指 NERC 或区域实体,或由相关政府机构指定的任何实体,它们在各自的管辖范围内负责监控和/或执行强制性和可执行的可靠性标准。1.2. 合规监控期和重置时间框架:如果发电单元/发电设施完成缓解计划并实施纠正措施以满足标准的 R9 和 R10 要求,并且如果获得 BA 和合规执行机构的批准,则发电单元/发电设施可以在 FME 期间的下一次性能中开始新的滚动事件平均性能。这将计为性能计算中的第一个事件,并且实体将在连续 12 个月或每个 R9 和 R10 的 8 个事件后获得平均频率性能得分。1.3. 证据保留:以下证据保留期确定实体需要保留特定证据以证明合规的时间段。例如,当下文规定的证据保留期短于自上次审计以来的时间时,合规执法机构可能会要求实体提供其他证据,以证明其自上次审计以来的全时段内都是合规的。
即使发电已跳闸,发电机注入的电力已从互连中移除,负载仍会继续使用相同数量的电力。“能量守恒定律” 3 要求,如果要“守恒”能量平衡,必须向互连提供 1000 MW。 这额外的 1000 MW 电力是通过提取互连上所有同步发电机和电动机的旋转质量中存储的动能产生的 - 本质上是将该设备用作一个巨大的飞轮。提取的能量提供维持互连上功率和能量平衡所需的“平衡惯性” 4 功率。这种平衡惯性功率是由发电机旋转的惯性质量对互连上旋转设备速度减慢的阻力产生的,这既提供了存储的动能,又降低了互连的频率。第二张图“主频率控制 - 频率响应 - 图 2”中说明了这一点,橙色点代表平衡惯性功率,恰好覆盖并抵消了功率不足。
旋翼机具有垂直起降和悬停能力,以及天生的灵活性和可控性,将扩大无人机的潜在作用。直升机在飞机中已经发挥了不可替代的作用,对于从医疗后送到运输到密闭空间施工等各种任务都是必不可少的。这种旋翼无人机 (RUAV) 已经受到军方的高度重视,可用于各种战场任务,例如勘探甚至作战行动。民用应用也有很多例子,包括电影制作(允许稳定和动态的空中视图)、近距离检查(桥梁、建筑物、水坝)和数字地形建模(小型飞行器由于可能更接近地形和结构,可以收集更详细的特征)。