Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Reservipäivät 2017 uudet taajuusohjatun häiriöreservin (fcr d) tekniset vaatimukset (id 52421)

216 views

Published on

Reservipäivät 17.5.2017, Fingrid Oyj

Published in: Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Reservipäivät 2017 uudet taajuusohjatun häiriöreservin (fcr d) tekniset vaatimukset (id 52421)

  1. 1. Uudet taajuusohjatun häiriöreservin (FCR-D) tekniset vaatimukset Reservipäivät 17-18.5.2017 Mikko Kuivaniemi
  2. 2. Sisältö • Tausta • Uudet FCR-D tekniset vaatimukset • Stationäärinen suorituskyky • Dynaaminen suorituskyky • Stabiilius • Reservikohteen dynamiikan kuvaaminen stabiiliuden kannalta • FCR-vektorit • Miten vaatimukset on johdettu? • Testaus • Yhteenveto Reservipäivät 17-18.5.20172
  3. 3. Tausta • FCR-D estää sähköjärjestelmän taajuutta poikkeamasta liikaa nimellisarvosta suuren ja nopean pätötehohäiriön seurauksena • Suurimman mahdollisen yksittäisen pätötehohäiriön seurauksena taajuus ei saa alittaa arvoa 49.0 Hz eikä ylittää arvoa 51.0 Hz • Automaattinen kuormien irtikytkentä • Tuotannon suojaus • Häiriö voi olla • 1 450 MW tuotannon menetys • 1 400 MW kulutuksen (HVDC) menetys, tulevaisuudessa Reservipäivät 17-18.5.20173
  4. 4. Tausta • Nykyisillä vaatimuksilla (50% @ 5s, 100% @ 30s) ei pystytä takaamaan, että taajuuspoikkeamalle asetetut kriteerit täyttyvät • Eivät mittaa kovinkaan hyvin reservikohteen suorituskykyä sähköjärjestelmän kannalta • Tilanne hankala, kun • reservi tuotetaan pienellä määrällä koneistoja • suuri häiriön koko • pieni sähköjärjestelmän liike-energia • kuorma ei reagoi sähköjärjestelmän taajuuteen • Nykyiset vaatimukset eivät takaa stabiilia taajuudensäätöjärjestelmää (reservikohteet + muu sähköjärjestelmä) Reservipäivät 17-18.5.20174
  5. 5. Tausta • Esitettävät vaatimukset ovat luonnosasteella  Kehitetään edelleen palautteen & kokemusten perusteella  Käyttöönotosta ei ole tehty päätöstä Reservipäivät 17-18.5.20175
  6. 6. Uudet FCR-D tekniset vaatimukset
  7. 7. Stationäärinen suorituskyky Reservipäivät 17-18.5.20177 Jatkuvasti ohjattavat resurssit Releohjatut resurssit FCR-D erikseen ylös- ja alaspäin
  8. 8. Dynaaminen suorituskyky 𝐶FCR−D = 𝐦𝐢𝐧 ∆𝑃5s 0.93 , ∆𝑃ss, 𝐸supplied 1.8s Reservipäivät 17-18.5.20178 𝒕 ∆𝑷 𝟓𝒔 Askelvaste 49.9  49.5 Hz Ramppivaste 49.9  49.0 Hz 0.30 Hz/s 𝑬supplied on aktivoitu energia rampin alusta ajanhetkeen 5s asti, 𝑬supplied = 𝒕 𝒕+𝟓𝒔 ∆𝑷 𝒕 𝒅𝒕 ∆𝑷ss on stationäärisen tilan tehomuutos 0.4 Hz askelvasteen jälkeen
  9. 9. Stabiilius • Taajuudensäätöjärjestelmän (reservikohteet + muu sähköjärjestelmä) tulee olla stabiili, jotta häiriötilassa sähköjärjestelmä ei ala heilahtelemaan hallitsemattomasti • Vaatimus taajuustasossa Reservipäivät 17-18.5.20179
  10. 10. Stabiilius Reservipäivät 17-18.5.201710 10 s ! F(s) G(s) output SystemControl unit y 𝐋 𝐬 = ∆𝐏ss 𝐂FCR−D 𝐅 𝐬 𝐆(𝐬) r "Sivuuta musta ympyrä oikealta puolen" 𝟏 1 − ∆𝐏ss 𝐂FCR−D 𝐅 𝐬 𝐆(𝐬 < 1 𝒓
  11. 11. Reservikohteen dynamiikan kuvaaminen stabiiliuden kannalta
  12. 12. Reservipäivät 17-18.5.201712
  13. 13. FCR-vektori Reservipäivät 17-18.5.201713 T (s) Gain |F(jω)| (p.u.) Phase Arg(F(jω)) (°) Real part x Imaginary part y 10 0.10 57 0.05 0.08 15 0.12 72 0.04 0.11 25 0.15 112 -0.06 0.14 40 0.16 117 -0.07 0.14 50 0.20 120 -0.10 0.17 60 0.21 123 -0.11 0.18 70 0.22 126 -0.13 0.18 90 0.27 132 -0.18 0.20 150 0.32 143 -0.26 0.19 300 0.55 146 -0.46 0.31 Time period 𝑇 = 150s 𝑥, 𝑦 |𝑭(𝐣𝜔)| Arg(F (jω)) 0, 0 All 10 time periods 𝒙 = |F (jω)| 𝐜𝐨𝐬 [Arg(F (jω))] y = |F (jω)| 𝐬𝐢𝐧[Arg(F (jω))]
  14. 14. Dynaaminen suorituskyky Metodologia arvojen taustalla
  15. 15. Mistä arvot tulevat? 1. Erilaisilla reservikohteen FCR-D asetteluilla suoritettiin laaja joukko simulointeja 2. Luotiin suuri joukko erilaisia vaatimuskandidaatteja teholle, energialle ja niiden yhdistelmille 3. Luotiin mittari sille, miten hyvin kukin vaatimus hyväksyy reservikohteet, jotka täyttävät taajuuspoikkeamalle asetetut kriteerit ja toisaalta hylkää kohteet, jotka eivät täytä kriteereitä Reservipäivät 17-18.5.201715 Power t (s) val (pu) KPI 4 0.85 10.95 Energy t (s) val (pu*s) KPI 5 1.9 4.84 6 3 5.21 6 3.1 8.17 Power & Power t1 (s) val1 (pu) t2 (s) val2 (pu) KPI 3 0.4 4 0.8 4.88 4 0.8 3 0.4 4.88 3 0.4 5 0.9 5.38 5 0.9 3 0.4 5.38 3 0.4 5 0.95 5.61 5 0.95 3 0.4 5.61 Energy & Energy t1 (s) val1 (pu*s) t2 (s) val2 (pu*s) KPI 5 1.9 7 3.9 3.52 7 3.9 5 1.9 3.52 5 1.9 7 4 3.56 7 4 5 1.9 3.56 5 1.9 6 2.9 3.68 6 2.9 5 1.9 3.68 Power & Energy t1 (s) val1 (pu) t2 (s) val2 (pu*s) KPI 5 0.9 5 1.9 3.29 6 0.95 5 1.9 3.82 7 0.95 5 1.9 3.82 6 0.9 5 1.9 3.92 8 0.95 5 1.9 3.98 9 0.95 5 1.9 4.11
  16. 16. Miten käytännössä testataan?
  17. 17. Testaus Testit kahdella eri tehotasolla – mikäli tehotaso vaikuttaa reservivasteeseen 1. Askelvastesarja  Stationäärisen suorituskyvyn verifioimiseksi  Reservikapasiteetin määrittämiseksi 2. Ramppitesti  Reservikapasiteetin määrittämiseksi FCR-D alassäätö vastaavalla tavalla Reservipäivät 17-18.5.201717
  18. 18. Testaus Stabiiliuden testaus mikäli reservikohde vaikuttaa taajuudensäätöjärjestelmän stabiiliuteen • Ei tarpeen esim. palautumisajan omaaville releohjatuille kuormille 3. FCR-N askelvastesarja  FCR-vektoreiden normalisoimiseksi normalisointitekijällä Reservipäivät 17-18.5.201718 𝑒 = ℎ ⋅ ∆𝑃 𝑁𝑂−𝐵𝑎𝑐𝑘𝑙𝑎𝑠ℎ 𝐴step 2𝐷 𝑝𝑢 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 h 1 0.999 0.998 0.997 0.996 0.994 0.992 2𝐷 𝑝𝑢 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 h 0.99 0.988 0.986 0.984 0.981 0.979 0.976 2𝐷 𝑝𝑢 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 h 0.974 0.971 0.968 0.965 0.962 0.959 0.956 2𝐷 𝑝𝑢 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 h 0.953 0.95 0.946 0.943 0.94 0.936 0.932 2𝐷 𝑝𝑢 0.28 0.29 0.30 h 0.929 0.925 0.921 ∆𝑃 𝑁𝑂−𝐵𝑎𝑐𝑘𝑙𝑎𝑠ℎ= ∆𝑃1 + ∆𝑃3 2 2𝐷 𝑝𝑢 = |∆𝑃1| − |∆𝑃2| + |∆𝑃3| − |∆𝑃4| 2 ∆𝑃 𝑁𝑂−𝐵𝑎𝑐𝑘𝑙𝑎𝑠ℎ !
  19. 19. Testaus 4. Sini-testit stabiiliuden verifioimiseksi  Amplitudi 100 mHz  Jaksonajat (s) • Testiohjelma FCR-D Test Program Template • Raportointipohja FCR-D Test Report Template • Työkalu, joka suorittaa testaajan puolesta kaikki tarvittavat laskutoimitukset ja tarkistaa reservikohteen vaatimustenmukaisuuden Reservipäivät 17-18.5.201719 10 15 25 40 50
  20. 20. FCR-D kapasiteetti Tehotason vaikuttaessa reservivasteeseen • tehdään testit ja lasketaan FCR-D kapasiteetti • pienimmällä teholla, jolla reserviä halutaan pystyä tuottamaan • suurimmalla teholla, jolla reserviä halutaan pystyä tuottamaan • Näiden tehojen välisellä alueella FCR-D kapasiteetti interpoloidaan Reservipäivät 17-18.5.201720
  21. 21. Yhteenveto • Uudet vaatimukset suunniteltu • Täyttämään sähköjärjestelmän tarpeet • Teknologianeutraaleiksi toiminnallisiksi vaatimuksiksi • Uusissa vaatimuksissa stationäärisen suorituskyvyn lisäksi huomioitu • Reservikohteen dynaaminen suorituskyky aiempaa paremmin • Taajuudensäätöjärjestelmän stabiilius • Lisätietoa • Technical Requirements for Frequency Containment Reserve Provision in the Nordic Synchronous Area • Supporting document on Technical Requirements for Frequency Containment Reserve Provision in the Nordic Synchronous Area Reservipäivät 17-18.5.201721
  22. 22. Fingrid Oyj Läkkisepäntie 21 00620 Helsinki PL 530, 00101 Helsinki Puh. 030 395 5000 Fax. 030 395 5196 Kiitos! Kysymyksiä? Kommentteja?

×