Techniczne możliwości udziału generacji wiatrowej w regulacji częstotliwości w systemach elektroenergetycznych

• Autorzy: Machowski Jan , Robak Sylwester

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.01

Warianty tytułu

EN

Technical capabilities of wind generation to participate in frequency control in electric power systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odnawialne źródła energii, w tym elektrownie wiatrowe, zazwyczaj maksymalizują moc wytwarzaną i nie uczestniczą w regulacji częstotliwości. Zadanie to wykonują elektrownie konwencjonalne. Przy dalszym zwiększaniu generacji odnawialnych źródeł energii konieczne stanie się wykorzystywanie do regulacji częstotliwości elektrowni wiatrowych pracujących na sieci wysokiego napięcia. W artykule opisano techniczne możliwości udziału generacji wiatrowej w regulacji częstotliwości w zakresie tworzenia wirtualnej inercji oraz w regulacji pierwotnej częstotliwości.

EN

Usually renewable energy sources, such as wind farms, maximize the generated power and do not participate in frequency control. This task is performed by conventional power plants. Further growth of renewable energy in power systems will force the use of renewable energy sources to the primary frequency control. Article deals with the technical capabilities of wind generation to emulate the virtual inertia and to participate in frequency control.

Słowa kluczowe

PL

generacja wiatrowa; wirtualna inercja; regulacja częstotliwości; system elektroenergetyczny

EN

wind power generation; virtual inertia; frequency control; electric power system

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 1--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Machowski Jan

• Wydział Elektryczny Politechniki Warszawskiej

• https://orcid.org/0000-0002-3132-4441

autor

Robak Sylwester

• Wydział Elektryczny Politechniki Warszawskiej

• https://orcid.org/0000-0003-1324-4242

Bibliografia

• [1] Piotrowski P., Kopyt M., Baczyński D., Robak S., Gulczyński T.: Hybrid and Ensemble Methods of Two Days Ahead Forecasts of Electric Energy Production in a Small Wind Turbine. Energies 14(5) (2021), 1-25, doi: 10.3390/en14051225
• [2] Saigustia C., Robak S.: Review of Potential Energy Storage in Abandoned Mines in Poland. Energies 14(19) (2021), 1-16, doi: 10.3390/en14196272
• [3] Machowski J., Lubośny Z.: "Stabilność systemu elektroenergetycznego" PWN Warszawa 2018, ISBN 978-83 01-20006-0
• [4] Machowski J., Z. Lubośny, Bialek J., Bumby J.: "Power System Dynamics. Stability and Control". John Wiley & Sons, New York, Chichester 2020, ISBN 9781119526346
• [5] Machowski J.: “Regulacja systemu elektroenergetycznego” Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2023, ISBN 978-83-8156-550-9
• [6] ENTSO-E SPD TF Inertia, Inertia and Rate of Change of Frequency (RoCoF), 16.12.2020, dostępne https://eepublicdownloads.azureedge.net/clean na: documents/SOC%20documents/Inertia%20and%20RoCoF_v1 7_clean.pdf
• [7] Mehigan L., Dlzar Al Kez, Sean Collins, Aoife Foley, Brian O Gallachoir, Paul Deane: "Renewables in the European power system and the impact on system rotational inertia" Energy 203 (2020) 117776
• [8] Yingcheng X, Nengling T.: "Review of contribution to frequency control through variable speed wind turbine", Renew Energy 2011; 36(6):1671–7.
• [9] Ana Fernández-Guillamóna, Emilio Gómez-Lázarob, Eduard Muljadic, Ángel Molina-García: "Power systems with high renewable energy sources: A review of inertia and frequency control strategies over time" Renewable and Sustainable Energy Reviews 115 (2019) 109369
• [10] Zhang Wen, Liangzhong Yao, Fan Cheng, Jian Xu, Beilin Mao, Rusi Chen: "A comprehensive review of wind power based power system frequency regulation", April 2023, Frontiers in Energy 17(5):611-634, DOI: 10.1007/s11708-023-0876-6
• [11] J. F. Conroy and R. Watson, "Frequency Response Capability of Full Converter Wind Turbine Generators in Comparison to Conventional Generation," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 23, no. 2, pp. 649-656, May 2008, doi: 10.1109/TPWRS.2008.920197
• [12] J. M. Mauricio, A. Marano, A. Gomez-Exposito and J. L. Martinez Ramos, "Frequency Regulation Contribution Through Variable-Speed Wind Energy Conversion Systems," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 24, no. 1, pp. 173-180, Feb. 2009, doi: 10.1109/TPWRS.2008.2009398
• [13] Lennart Petersen, Per Hagen Nielsen, Germán C. Tarnowski, Torsten Lund: "Addressing Power Oscillations Damping Requirements for Wind Power Plants", 20th Wind Integration Workshop, Berlin, Germany & Virtually, 29-30 Septmber 2021
• [14] N. R. Ullah, T. Thiringer and D. Karlsson, "Temporary Primary Frequency Control Support by Variable Speed Wind Turbines— Potential and Applications," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 23, no. 2, pp. 601-612, May 2008, doi: 10.1109/TPWRS.2008.920076
• [15] Yong Liu, Joe R. Gracia, Thomas J. King, Yilu Liu: "Frequency Regulation and Oscillation Damping Contributions of Variable Speed Wind Generators in the U.S. Eastern Interconnection (EI)" IEEE Transactions on Sustainable Energy, VOL. 6, NO. 3, JULY 2015
• [16] X. Zhang, X. Zha, S. Yue and Y. Chen, "A Frequency Regulation Strategy for Wind Power Based on Limited Over Speed De-Loading Curve Partitioning," in IEEE Access, vol. 6, pp. 22938-22951, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2018.2825363
• [17] Raoofsheibani, E. Abbasi and K. Pfeiffer, "Provision of primary control reserve by DFIG-based wind farms in compliance with ENTSO-E frequency grid codes", IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies, Europe, Istanbul, Turkey, 2014, pp. 1-6, doi: 10.1109/ISGTEurope.2014.7028810
• [18] R. G. de Almeida, E. D. Castronuovo and J. A. P. Lopes, "Optimum generation control in wind parks when carrying out system operator requests" in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 21, no. 2, pp. 718-725, May 2006, doi: 10.1109/TPWRS.2005.861996
• [19] Chang-Chien L R, Yin Y C.: "Strategies for operating wind power in a similar manner of conventional power plant" IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, 24(4): 926–934
• [20] X. Lyu, Y. Jia and Z. Xu, "A Novel Control Strategy for Wind Farm Active Power Regulation Considering Wake Interaction" in IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 11, no. 2, pp. 618-628, April 2020, doi: 10.1109/TSTE.2019.2899087
• [21] Li Guo, Yifei Ren, Zhongguan Wang, Xiang Zhu, Xunyang Wang, Xialin Li, Yixin Liu, Xiaodi Zang, and Chengshan Wang: "Double-Layer Feedback Control Method for Synchronized Frequency Regulation of PMSG-Based Wind Farm," IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 12, no. 4, pp. 2423 2435, Oct. 2021, doi: 10.1109/TSTE.2021.3096724.
• [22] "IRiESP Bilansowanie systemu i zarządzanie ograniczeniami systemowymi" Polskie Sieci Elektroenergetyczne PSE SA. https://www.pse.pl/documents/20182/304683674/IRiESP Bilansowanie_v1_0_tekst_jednolity_po_KA_CB_19_2018_od_ 29_10_2018.pdf
• [23] W. Bao, L. Ding, Y. C. Kang and L. Sun, "Closed-Loop Synthetic Inertia Control for Wind Turbine Generators in Association With Slightly Over-Speeded Deloading Operation," IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 38, No. 6, Nov. 2023, doi: 10.1109/TPWRS.2022.3224431

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).