Использование инерции гидроэнергетики для повышения стабильности энергосистемы
Обеспокоенность по поводу стабильности энергосистемы растет по мере внедрения все большего количества возобновляемых источников энергии.
Ресурсы, подключенные к инвертору, такие как солнечная и ветровая энергия, неэффективно реагируют на быстрые изменения нагрузки сети и делают сеть уязвимой к внезапным сбоям.
С другой стороны, гидроэнергетические системы обладают уникальным свойством инерции, что делает их удобными для обеспечения большей стабильности сети. Недавно группа исследователей из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) создала метод расчета инерции энергосистемы для использования в целях повышения ее стабильности.
Гидроэлектростанция
Гидроэнергетика и инерция
Хотя гидроэнергетика имеет множество преимуществ в области возобновляемых источников энергии, одно менее обсуждаемое преимущество — это ее инерция.
Специализированная форма гидроэнергетики, известная как гидроаккумулирующая гидроэнергетика (PSH), работает за счет потребления электроэнергии из сети в периоды низкого спроса для перекачки воды из нижнего резервуара в верхний, эффективно сохраняя энергию. Эта накопленная энергия высвобождается в периоды высокого спроса, позволяя воде течь обратно в нижний резервуар и через ряд водяных турбин, тем самым производя электроэнергию.
В контексте этих систем инерция описывает кинетическую энергию, запасенную во вращающихся турбинах, которая придает им склонность продолжать вращаться даже после того, как силы больше не применяются. Эта накопленная энергия означает, что даже в случае отключения электроэнергии или отказа электростанции энергия будет производиться турбинами в течение нескольких секунд после сбоя. Следовательно, инерция в этих системах действует как буфер против изменчивости и прерывистости таких источников, как ветер и солнце. Эта буферная емкость помогает поддерживать стабильность сети, обеспечивая постоянную частоту и напряжение при колебаниях электропитания, тем самым способствуя надежному электроснабжению среди различных источников энергии.
К сожалению, такие источники, как ветер и солнечная энергия, подключаются к сети через инверторы и обеспечивают минимальную инерцию. В результате получается энергосистема, которая менее способна выдерживать внезапные изменения, что делает энергосистему более восприимчивой к нестабильности. Таким образом, исследователи полагают, что гидроэнергетика, в частности PSH, становится все более важным средством повышения способности энергосистемы поддерживать стабильность перед лицом колебаний спроса и предложения.
Исследования ОРНЛ в области гидроэнергетики
Признавая проблемы, связанные с интеграцией возобновляемых источников энергии, команда ORNL стремилась использовать присущие гидроэнергетике свойства для смягчения этих последствий. Команда разработала метод, использующий сигналы частотной характеристики, генерируемые гидроэлектростанциями, для мониторинга и оценки стабильности сети в режиме реального времени.
Этот метод включает в себя анализ точных моментов, когда насосы электростанции PSH переходят из рабочего состояния в нерабочее, что, как известно, происходит при фиксированных уровнях мощности. Эти переходы излучают уникальные сигналы внутри сети, предлагая четкий индикатор общей инерции сети. Для сбора этих данных команда использовала FNET/GridEye, глобальную сеть измерения частоты, чтобы фиксировать уникальные сигналы, генерируемые гидроэлектростанциями во время переключения насосов.
Эти данные, проанализированные с помощью сложного интерфейса визуализации, позволили исследователям точно оценить инерцию и стабильность сети в режиме реального времени.
Значение исследований ORNL в области гидроэнергетики
Результаты исследования имеют важное значение. Обеспечивая более точное и своевременное измерение стабильности сети, метод ORNL позволяет более эффективно интегрировать и управлять возобновляемыми источниками энергии. Это может повысить надежность и эффективность электросетей, снизить риск перебоев в работе и способствовать более широкому внедрению устойчивых источников энергии.
Исследование представляет собой важный шаг на пути к созданию более устойчивой и устойчивой энергетической инфраструктуры. Путем плавной интеграции возобновляемых источников энергии в энергосистему работа ORNL способствует глобальному переходу к более устойчивым энергетическим системам.
