Regolazione primaria della frequenza

Transcript

1 Regolazione primaria della frequenza Con primaria della frequenza si intende la capacità di ciascun gruppo di variare in maniera autonoma la potenza erogata al variare della frequenza di rete. In pratica essa è identificata dalle caratteristiche del regolatore di velocità di ciascun gruppo: statismo, banda morta (volontaria), zona di insensibilità (involontaria). Ha tempi di intervento brevi (alcuni secondi) ed ha carattere locale. Dipende dalla tipologia del gruppo: idraulico, convenzionale a vapore, ecc.. Con banda di primaria si intende l intervallo di potenza (P max P min ) di intervento del regolatore. Con riserva di primaria di un gruppo si intende la distanza tra il punto di funzionamento e P max / P min. Riserva di primaria di sistema = Σ Riserve di primaria dei gruppi Al termine dell intervento della primaria la frequenza del sistema è diversa da quella nominale. Ciascun regolatore primario è caratterizzato dai seguenti parametri: statismo zona di insensibilità involontaria banda morta volontaria Lo statismo è definito dal rapporto f / f P / P n n, dove P n è la potenza nominale del gruppo e P è la variazione di potenza indotta a regime dal regolatore, in corrispondenza di uno scarto finale f della frequenza di rete. La zona di insensibilità è definita come la banda di frequenza, a cavallo dell attuale punto di funzionamento, all interno della quale il regolatore non agisce. Si può distinguere una zona di insensibilità involontaria, dovuta alle imperfezioni costruttive della catena di, da una banda morta volontaria impostata manualmente sul regolatore. Si definisce banda di primaria di un gruppo l intervallo di potenza all interno del quale il regolatore primario può agire automaticamente, nei due sensi, a seguito di una variazione di frequenza. La riserva di primaria di ciascun gruppo è data dalla differenza tra la soglia superiore della banda di e la potenza attualmente erogata dal gruppo. La riserva complessiva di una rete corrisponde alla somma delle riserve dei singoli gruppi. Si distinguono uno scarto massimo f din registrato dalla frequenza durante il transitorio ed uno scarto a regime. Lo scarto f a regime dipende da: statismo dei gruppi sottoposti a primaria auto del carico

2 P Il rapporto λ= a tra lo squilibrio iniziale di potenza (valore negativo in caso di deficit di generazione) e la f variazione di frequenza a regime viene detto energia regolante della rete e si misura in MW/Hz. In assenza di auto del carico, l energia regolante è quella corrispondente agli statismi dei gruppi. Ciascun gruppo contribuisce alla compensazione della perturbazione in misura dipendente dal suo statismo e, in caso di utilizzo di tutta la sua banda di, dalla sua riserva primaria. Per valutare il contributo delle varie zone di, viene definito il concetto di energia regolante di zona: in assenza di auto del carico, l energia regolante di zona è quella corrispondente agli statismi dei gruppi di tale zona; in presenza di auto del carico, l energia regolante è, a pari statismi, maggiore, tanto più quanto era elevato il carico prima dello squilibrio. La somma dei λ i uguaglia in ogni caso λ.

3 Prescrizioni UCTE L UCTE (Unione per il Coordinamento del Trasporto dell Elettricità) stabilisce i requisiti di primaria dell intero sistema europeo, delle varie zone di e dei singoli regolatori di macchina. Nel caso di una perdita di produzione di 3000 MW, la primaria deve intervenire in modo da mantenere anche in regime transitorio ( f din ) la frequenza al di sopra di 49 Hz (soglia di intervento automatico dei primi alleggeritori di carico). Cautelativamente, sia f din 800 mhz. Inoltre, considerando un effetto di auto del carico di 1%/Hz e un assorbimento iniziale di 150 GW, lo scarto a regime dalla frequenza nominale non deve oltrepassare 180 mhz. Il valore della riserva di primaria P p dell intero sistema è stabilito dall UCTE è assunto pari a circa 3000 MW. L UCTE stabilisce inoltre che tale riserva debba essere tutta attivata in corrispondenza di uno scarto di frequenza a regime di 200 mhz. Analogamente, per un f pari a +200 mhz la potenza prodotta deve essere ridotta di un valore pari alla totalità della riserva di. In condizioni non perturbate la frequenza di rete non deve discostarsi più di 20 mhz da quella nominale. Il contributo che per il cosiddetto principio di solidarietà le singole zone di devono fornire alla costituzione della riserva primaria e dell energia regolante di sistema è definito in base a coefficienti di partecipazione stabiliti annualmente: C i= E i E dove E i è l energia annua prodotta nella zona di ed E è l energia prodotta nell intero sistema. Di conseguenza, i valori nominali di riserva primaria e di energia regolante che la zona i-esima deve assicurare risultano: P pi =C i *P p λ i =C i *λ L UCTE stabilisce i tempi di risposta dei singoli regolatori, indicando che l intera riserva primaria deve entrare in azione entro 30 s. Si raccomandano inoltre tempi di intervento simili per i vari regolatori, al fine di minimizzare le interazioni dinamiche tra le differenti zone di. L UCTE raccomanda inoltre zone di insensibilità involontaria ridotte al minimo e comunque non superiori a ±10 mhz. Con della frequenza si intende la capacità di ciascun gruppo di variare sotto il controllo del regolatore di rete la potenza erogata al variare della frequenza. Essa dipende dalle caratteristiche del regolatore di rete, al quale il gruppo è comunque asservito. Ha tempi di intervento medi (costante di tempo UCTE = sec) ed ha carattere zonale. Con banda di si intende l intervallo di potenza (P max P min ) erogabile dal gruppo (in pratica la differenza tra la potenza massima ed il minimo tecnico). Con riserva di si intende l intervallo tra la potenza erogata dal gruppo e quella massima (in aumento); può essere negativa nel qual caso rappresenta l intervallo tra tra la potenza erogata dal gruppo ed il minimo tecnico. Al termine dell intervento della la frequenza del sistema è uguale a quella nominale.

4 Regolazione della frequenza La ha lo scopo di: riportare la frequenza di rete al suo valore nominale, in modo da annullare l errore di frequenza e quindi scaricare la potenza di primaria che era intervenuta in seguito allo squilibrio, così da ricostituire tutta la riserva primaria iniziale; riportare gli scambi di potenza tra le varie zone di ai loro valori contrattuali ( frequenza-potenza). Al termine dell'intervento della primaria è compito solo della zona nella quale si è originato tale squilibrio di intervenire con la sua per annullare l errore di frequenza e scaricare i regolatori primari dell intera rete. Per poter capire in quale zona si era verificato lo squilibrio e quindi attivare la potenza di solo di quella zona, si applica il cosiddetto metodo della caratteristica della rete. Ciascuna zona di è dotata di un regolatore secondario centrale, che, agendo opportunamente sui gruppi in della sua zona, ha come obiettivo quello di annullare a regime il proprio segnale errore G i, con: G i = P i +K ri * f G i = errore globale di della zona i-esima; P i = errore di potenza di scambio della zona i-esima rispetto al valore programmato (valori positivi significano che la differenza tra esportazioni e importazioni è maggiore di quanto programmato); K ri = energia regolante di zona, in MW/Hz; f = valore dell errore di frequenza f-f n. Si definisce banda di di un gruppo l intervallo di potenza all interno del quale il regolatore secondario può agire automaticamente, nei due sensi, a partire dal corrente. La riserva istantanea di di ciascun gruppo è data dalla differenza tra la soglia superiore della banda di e la potenza attualmente erogata dal gruppo. La distanza dalla soglia inferiore si dice invece potenza regolante. La riserva complessiva di una rete corrisponde alla somma delle riserve dei singoli gruppi. riserva di banda di punto attuale di funzionamento potenza regolante regolabile

5 Prescrizioni UCTE L UCTE stabilisce innanzi tutto che il ritorno della frequenza e delle potenze di scambio ai loro valori nominali, per effetto della eventualmente completata dall intervento della terziaria nel caso della perdita di un gruppo di produzione importante, deve cominciare al più tardi dopo 30 s il verificarsi dello squilibrio (valore tipico: s) e terminare entro 15 minuti. I valori dei K ri vengono riaggiustati una volta all anno al momento della determinazione dei coefficienti di partecipazione C i. Qualsiasi altra modifica dei K ri è vietata. L UCTE suggerisce di assumere una costante di tempo relativa al regolatore secondario compresa tra 50 e 200 s. La riserva di (parte positiva della banda di ) raccomandata dall UCTE è data dalla seguente espressione: R = a L max + b 2 b dove: a e b = coefficienti fissati empiricamente e pari rispettivamente a 10 e 150; L max = carico massimo previsto per il periodo considerato R (MW) L max (MW)

6 Regolazione terziaria (quando presente) della frequenza La terziaria è qualsiasi variazione, automatica o manuale, dei punti di funzionamento dei gruppi di produzione, al fine di: garantire la disponibilità della riserva di necessaria per esercire il sistema in sicurezza nelle attuali condizioni di carico; ripartire in maniera ottimale, in considerazione degli aspetti economici, la potenza regolante sui differenti gruppi. Queste variazioni possono essere effettuate mediante: messa in produzione o fuori servizio di gruppi (turbine a gas, centrali idrauliche, centrali di pompaggio); aumento o diminuzione della potenza erogata dai gruppi già in servizio; modifica della ripartizione della potenza sui gruppi che partecipano alla ; modifica dei programmi di scambio tra aree; azioni sul carico tramite telecomando centralizzato. LEGENDA potenza regolabile regolabile GR1 GR2 GR3 GR1 GR2 GR3

7 riserva di riserva di banda di potenza regolante banda di potenza regolante regolabile di GR2 regolabile regolabile riserva terziaria intervenuta (GR3) GR1+GR2 GR1+GR2+GR3 Le prescrizioni UCTE prevedono che la riserva terziaria debba ricostituire tutta la necessaria riserva di entro 15 minuti dallo squilibrio. terziaria fase di ricostituzione della riserva fase di ottimizzazione del parco primaria 0 30 s fino a 15 min t