可変速ポンプ式発電所フラデス2号機の電力系統安定性への慣性エミュレーション寄与

แนวคิดหลัก

可変速ポンプ式発電所は、同期発電機と同様に電力系統の慣性を提供することができ、電力系統の周波数変動に対して能動的な応答を行うことで系統の安定性を向上させることができる。

บทคัดย่อ

本論文は、固定速度と可変速度の発電機技術を用いた場合の、ポンプ式発電所の同期慣性と合成慣性への寄与を定量化し比較することを目的としている。

まず、同期発電機の慣性応答に関する理論的な背景を説明し、その応答が機械時定数に比例することを示した。次に、可変速度発電機では同期速度と電力系統周波数が切り離されているため、適切な制御により合成慣性を提供できることを示した。

フラデス2号ポンプ式発電所を事例として、1次元シミュレーションモデルを用いて、固定速度と可変速度の発電機技術の両方について、無限大電力系統と島嶼電力系統における慣性応答を評価した。その結果、可変速度発電機は適切な制御設計により、同期発電機と同等の慣性応答を提供できることが示された。ただし、電力系統の慣性が低い場合は、可変速度発電機の制御に「グリッド形成」機能が必要となることが指摘された。

สถิติ

電力系統周波数変動率(RoCoF)が0.5 Hz/sの場合、同期発電機の平均有効電力注入は31 MW
電力系統周波数変動率(RoCoF)が1 Hz/sの場合、同期発電機の平均有効電力注入は63 MW
電力系統周波数変動率(RoCoF)が2 Hz/sの場合、同期発電機の平均有効電力注入は127 MW

คำพูด

なし

ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญจาก

Inertia emulation contribution of Frades 2 variable speed pump-turbine to power network stability

by Chri... ที่ arxiv.org 04-10-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.06299.pdf

สอบถามเพิ่มเติม

電力系統の慣性が低下した場合、可変速度発電機の制御にはどのような課題があるか?

電力系統の慣性が低下すると、可変速度発電機の制御にいくつかの課題が生じます。まず、同期発電機と比較して可変速度発電機は機械的な慣性を持たないため、周波数変動に対する応答が異なります。このため、合成慣性制御が必要となります。また、可変速度発電機は電力ネットワークの周波数とは独立して回転速度が制御されるため、適切な制御アルゴリズムが必要です。さらに、可変速度発電機は電力ネットワーク内の同期発電機の存在を前提としているため、同期発電機が少ない環境では適切な制御が難しくなります。

合成慣性応答は、同期発電機の慣性応答と比べてどのような長所短所があるか?

合成慣性応答は、同期発電機の慣性応答と比べていくつかの長所と短所があります。長所としては、可変速度発電機は機械的な慣性を持たなくても合成慣性を提供できるため、電力ネットワークの周波数変動に対する迅速な応答が可能です。また、合成慣性は同期発電機よりも柔軟性があり、制御アルゴリズムを調整することで様々な応答特性を実現できます。一方、短所としては、合成慣性は実際の機械的な慣性とは異なるため、一部の電力ネットワークでの安定性や周波数制御において同期発電機よりも制約がある場合があります。

可変速度発電機の合成慣性応答を最大限に引き出すためには、発電機の設計や運転条件をどのように最適化すべきか?

可変速度発電機の合成慣性応答を最大限に引き出すためには、いくつかの設計や運転条件の最適化が必要です。まず、合成慣性制御のパラメータ（例：ゲインやフィルター定数）を適切に調整することが重要です。これにより、電力ネットワークの周波数変動に対する適切な応答が実現されます。また、可変速度発電機の回転速度範囲を適切に設定し、運転条件を制御することで、合成慣性の効果を最大化できます。さらに、電力ネットワークの同期発電機との連携や周波数制御においても適切な制御戦略を構築することが重要です。これにより、可変速度発電機は電力ネットワークの安定性や周波数制御に効果的に貢献できます。