Reservipäivät 17.5.2017, Fingrid Oyj

1. Uudet taajuusohjatun
käyttöreservin (FCR-N)
tekniset vaatimukset
Reservipäivät 17-18.5.2017
Mikko Kuivaniemi

2. Sisältö
• Tausta
• Uudet FCR-N tekniset vaatimukset
• Stationäärinen suorituskyky
• Dynaaminen suorituskyky
• Stabiilius
• Miten vaatimukset on johdettu?
• Reservikohteen dynamiikan kuvaaminen (dynaaminen suorituskyky & stabiilius)
• FCR-vektori
• Testaus
• Yhteenveto
Reservipäivät 17-18.5.20172

3. Tausta
• FCR-N tasapainottaa sähköjärjestelmän kulutuksessa ja tuotannossa jatkuvasti tapahtuvia
pieniä muutoksia
• Nykyiset tekniset vaatimukset eivät kuvaa riittävän hyvin reservikohteen käyttäytymistä
sähköjärjestelmän tarpeiden kannalta
 On mahdollista täyttää vaatimukset ja silti joissain tapauksissa reservivaste voi olla jopa
sähköjärjestelmän kannalta haitallinen
• Esitettävät vaatimukset ovat luonnosasteella
 Kehitetään edelleen palautteen & kokemusten perusteella
 Käyttöönotosta ei ole tehty päätöstä
Reservipäivät 17-18.5.20173

4. Uudet FCR-N tekniset vaatimukset

5. Stationäärinen suorituskyky
Reservipäivät 17-18.5.20175
Jatkuvasti ohjattavat resurssit Releohjatut resurssit

6. Dynaaminen suorituskyky
• FCR-N on ensivaste sähköjärjestelmän tuotannon ja kulutuksen välisessä tasapainossa
jatkuvasti tapahtuviin muutoksiin
• On oleellista kuvata, miten reservikohteen tulee toimia jatkuvassa muutostilassa
• Pelkkä askelvaste ei ole riittävä mittari
• Siirryttävä aikatasosta taajuustasoon
Reservipäivät 17-18.5.20176

7. Dynaaminen suorituskyky
Reservipäivät 17-18.5.20177
10 s 300 s
!"Pysy mustan
käyrän alapuolella"
VaatimuskäyräReservikohteen
vaste
𝐆(𝐬
1 − 𝐅 𝐬 𝐆(𝐬
< 1.05
1
1
70𝐬 + 1
Epätasapaino-
estimaatti
F(s) G(s)
output
disturbance
d
SystemControl
unit
y

8. Epätasapainoestimaatti
Reservipäivät 17-18.5.20178
!
1
70𝐬 + 1

9. Stabiilius
• Taajuudensäätöjärjestelmän (reservikohteet + muu sähköjärjestelmä) tulee olla stabiili, jotta
häiriötilassa sähköjärjestelmä ei ala heilahtelemaan hallitsemattomasti
• Vaatimus taajuustasossa
Reservipäivät 17-18.5.20179

10. Stabiilius
Reservipäivät 17-18.5.201710
10 s
!
F(s) G(s)
output
SystemControl
unit
y
𝐋 𝐬 =
𝐅 𝐬 𝐆(𝐬)
r
"Sivuuta musta ympyrä
oikealta puolen"
𝟏
1 − 𝐅 𝐬 𝐆(𝐬
<
1
𝒓

11. Reservikohteen dynamiikan kuvaaminen

12. Reservipäivät 17-18.5.201712

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. Verifiointi & viritys – Dynaaminen suorituskyky
Reservipäivät 17-18.5.201714

15. Verifiointi & viritys – Stabiilius
Reservipäivät 17-18.5.201715

16. Miten käytännössä testataan?

17. Testaus
Testit kahdella eri tehotasolla – mikäli tehotaso vaikuttaa reservivasteeseen
1. Askelvastesarja
 Stationäärisen suorituskyvyn verifioimiseksi
 Reservikapasiteetin määrittämiseksi
 FCR-vektoreiden normalisoimiseksi normalisointitekijällä
Reservipäivät 17-18.5.201717
𝑪 𝐅𝐂𝐑−𝐍 =
∆𝑷 𝟏 + ∆𝑷 𝟑 − 𝟐𝑫
𝟐
𝟐𝑫 =
|∆𝑷 𝟏| − |∆𝑷 𝟐| + ||∆𝑷 𝟑| − |∆𝑷 𝟒||
𝟐
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
!

18. Testaus
2. Sinitestit dynaamisen suorituskyvyn ja stabiiliuden verifioimiseksi
 Amplitudi 100 mHz
 Jaksonajat (s)
• Testiohjelma FCR-N Test Program Template
• Raportointipohja FCR-N Test Report Template
• Työkalu, joka suorittaa testaajan puolesta kaikki tarvittavat laskutoimitukset ja tarkistaa
reservikohteen vaatimustenmukaisuuden
Reservipäivät 17-18.5.201718
10 15 25 40 50 60 70 90 150 300

19. FCR-N kapasiteetti
Tehotason vaikuttaessa reservivasteeseen
• tehdään testit ja lasketaan FCR-N kapasiteetti
• pienimmällä teholla, jolla reserviä halutaan pystyä tuottamaan
• suurimmalla teholla, jolla reserviä halutaan pystyä tuottamaan
• Näiden tehojen välisellä alueella FCR-N kapasiteetti interpoloidaan
Reservipäivät 17-18.5.201719

20. Yhteenveto
• Uudet vaatimukset suunniteltu
• Täyttämään sähköjärjestelmän tarpeet
• Teknologianeutraaleiksi toiminnallisiksi vaatimuksiksi
• Uusissa vaatimuksissa stationäärisen suorituskyvyn lisäksi huomioitu
• Reservikohteen dynaaminen suorituskyky
• 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 17-18.5.201720

21. Fingrid Oyj
Läkkisepäntie 21
00620 Helsinki
PL 530, 00101 Helsinki
Puh. 030 395 5000
Fax. 030 395 5196
Kiitos!
Kysymyksiä?
Kommentteja?