Basit, Abdul

Øget brug af vindkraft i el-systemer giver de systemansvarlige alvorlige bekymringer medhensyn til sikkerhed og pålidelighed af el-systemer, især hvad angår kontrollen af energibalancen.Vindhastighedsprognoser spiller en vigtig rolle i denne sag, da en forkert prognose i et systemmed meget integreret vindkraft, kan føre til ubalancer og kontrolproblemer, og give en rækkeudfordringer med at opretholde en pålidelig drift af el-systemet på grund af utilstrækkeligeenergireserver.Konventionelle kraftværker har typisk til opgave at støtte el-systemet ved at levere den rettemængde strøm. Men i fremtiden, vil vindkraften erstatte konventionelle kraftværker, kilderne tilkonventionelle kraftværker vil blive reduceret og færre konventionelle anlæg vil væretilgængelige online og derved dele fordelingsbyrden. En pålidelige drift af et el-system baseretpå en høj grad af vindkraft kan være risikofyldt med mindre vindkraftværker er i stand til atstøtte og deltage i energi-fordelingstjenester.Formålet med dette ph.d.-projekt, ”Wind Power Plant System Services” er at udvikle oganalysere kontrolstrategier, som kan øge WPPs kapacitet til at yde systemtjenester, såsom aktiveffekt-balanceringskontrol i et moderne el-system med stor-skala integration af vindkraft.Forskningsarbejdet er udført på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) i Afdelingen forVindenergi i samarbejde med Energinet.dk og er finansieret af Sino Dansk Center forUddannelse og Forskning (SDC).Denne afhandling har udviklet et dansk el-system, der omfatter automatisk genereringskontroller(AGC), aggregerede modeller for WPP, kombineret centraliseret og decentraliseretkraftvarmeværk (hhv. CHP og DCHP) and sammenkoblinger med nærliggende el-systemer. Deaggregerede modeller for generede enheder er udviklet med henblik på at reducereberegningsindsatsen, men stadig indeholdende de dynamiske egenskaber, som måtte værerelevante for særlig undersøgelse, dvs. aktiv energibalancekontrol. El-systemmodellen tagergenereringen og kraftværkskapaciteten for 2020 med i betragtning og gør brug af input, somgenereres en time i forvejen hvert femte minut ved langsigtede dynamiske simuleringsstudier.Inputs givet en time i forvejen er leveret af ”Simulation Power Balancing-modellen (SimBa),som er udviklet af Dansk TSO (Energinet.dk) i samarbejde med DTU.Denne undersøgelse har foreslået, og præsenteret en ny og praktisk tilgang til at integrere WPPkontrol i AGC. Dette er baseret på en koordineret kontrolstrategi mellem kraftværker og WPPs.Det er blevet bemærket, at den koordinerede kontrolstrategi forbedrer den aktive effektbalance iel-systemet med minimale sekundære afsendelsesomkostninger. I den henseende regulererkontrolstrategien den aktive effektproduktion fra kraftværkerne og WPPs afhængig afdriftsreserverne, afsendelsesbegrænsninger og produktionsomkostninger. WPPS’erne kan giveop- eller nedregulerende tjenester, betinget af tilgængeligheden af vindenergireserver. Ydermerehar denne undersøgelse også analyseret det tilfælde, hvor fornyet kontrol leveres af WPPs ogforbrugsenheder, hvor AGC nedregulerer den fleksible belastning ved negative strømbalancer ogWPP-produktionen ved positive strømbalancer. Denne ph.d.-afhandling har også udviklet enalgoritme til aktivering af manuelle reserver. Algoritmen navngivet som "rullende balance"imiterer kontrolrummets respons, samtidig med at den aktiverer reguleringskraften for sikkerdrift af el-systemet.De vigtigste resultater af denne forskning viser, at WPPs aktivt kan bidrage til kontrol afenergibalancen gennem primær og sekundær reaktion. Integrationen af WPPs kontrol i AGC eraf stor relevans, især i situationer, hvor vindkraft bidrager stærkt til den samlede el-produktionog konventionelle kraftværker opererer på minimumsniveauet. Ledningsnettets støtte fra WPPsforbedrer den aktive effekt balancekontrol og gør driften af el-systemet mere pålideligt.Traditionally, conventional power plants have the task to support the power system, by supplying power balancing services. These services are required by the power system operators in order to secure a safe and reliable operation of the power system. However, as in the future the wind power is going more and more to replace conventional power plants, the sources of conventional reserve available to the system will be reduced and fewer conventional plants will be available on-line to share the regulation burden. The reliable operation of highly wind power integrated power system might then beat risk unless the wind power plants (WPPs) are able to support and participate in power balancing services. The objective of this PhD project is to develop and analyse control strategies which can increase the WPPs capability to provide system services, such as active power balancing control, in a modern power system with large scale integration wind power. This study presents the investigation of the real-time balance control in a modern Danish power system, where WPPs can actively contribute to active power balance control. New solutions for the automatic generation control (AGC) dealing with the compensation of the power imbalances between demand and generation in real time, caused by wind power forecast errors, to enhance the security and the reliability of a power system operation with large wind power penetration with the coordination between combined heat and power plants (CHPs) and WPPs are developed and analysed. The main results of this research work show that the WPPs can actively contribute to power balance control through primary and secondary response. The integration of WPPs control into the AGC is of high relevance, particularly in situations when wind power is contributing highly to the total electricity production and conventional power plants are operating on the minimum level. The grid support services from WPPs improve the active power balance control and make power system operation more reliable

Online Research Database In Technology

Wind power plant system services

http://orbit.dtu.dk/ws/files/106858408/Wind_Power_Plant_System_Services.pdf

Wind power plant system services

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology