Regelingen. Stationair gedrag Hoofdstuk bladzijde ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Module 1 Inleiding en overzicht 1. Inleiding 1.1. Doel van het boek. Belangrijke grootheden 1-1 1.2. Basis en hoofdindeling 1-2 1.3. De regeltechnische benadering. Simulatie 1-3 1.4. De generator en zijn omgeving 1-4 1.5. Introductie generatorregeling. Blokvoorstellingen 1-6 1.6. Introductie koppelnet. Blokvoorstelling 1-10 1.6.1. Het nederlandse koppelnet 1.6.2. Grensoverschrijdende verbindingen in Europa 1.6.3. Blokvoorstelling van parallelle en/of gekoppelde eenheden 2. Categorieën en hun invloeden. Beperkingen en vereenvoudigingen. Symbolen en afspraken 2.1. Categorieën in de elektriciteitsvoorziening 2-1 2.1.1. Eilandbedrijf, parallelbedrijf, gekoppeld bedrijf 2.1.2. Stationair gedrag, dynamisch gedrag; transiënt gedrag, subtransiënt gedrag 2.1.3. Frekwentie-vermogensgedrag, spanning-blindvermogensgedrag 2.2. Invloed van de verschilende categorieën op het onderzoek naar het gedrag van een systeem 2-3 2.2.1. Invloed van het type bedrijf (eiland/parallel/gekoppeld) 2.2.2. Invloed van de te beschouwen tijdsperiode (stationair/transiënt/subtransiënt gedrag) 2.2.3. Invloed van de te beschouwen grootheden (f-p, U-Q) 2.3. Beperkingen en vereenvoudigingen die in het boek zijn aangehouden. 2-5 2.4. Symbolen en afspraken. 2-6 Module 2 De generatorregelingen 3. Modellen ten behoeve van regelschema's en netmodellen. Impressies van het transiënt gedrag van de niet-geregelde generator. 3.1. Generatormodellen in beknopte vorm. Ingangen, uitgangen, overbrengingsfunctie. Step-uptransformator, koppellijn 3-1 3.1.1. Beknopt generatormodel type a (gegeven belasting, toerental/spanning als gevolg) 3.1.2. Beknopt generatormodel type b (gegeven spanning/fase, belasting als gevolg) 3.1.3. Invloed van een step-uptransformator en een serie staande koppelijn 3.2. Modellen van aandrijvingen 3-8 3.2.1. Ketel/stoomturbine 3.2.2. Gasturbine 3.3. Modellen van bekrachtigingen 3-12 3.3.1. Opbouw en werking 3.3.2. Model van de bekrachtigingsketen 3.4. Impressie van het transiënt gedrag van de niet-geregelde generator, in eilandbedrijf en in gekoppeld bedrijf. Enkele conclusies. 3-16 3.5. (Mede)bekrachtiging door statorstroom (compoundering) 3-24
4. Primaire regelingen van de generator; schema's en effekten. 4.1 De begrippen "primaire", "secundaire" en "tertiaire" regeling. De notatie "f" en "f q ". 4-1 4.2. Toerenregeling 4-2 4.2.1. Doel (in eilandbedrijf) 4.2.2. Blokschema, regelaartypen 4.2.3. Keuze van type regelaar 4.2.4. Stationair gedrag: f-p-karakteristiek, statiek 4.2.5. Toerenregeling in gekoppeld bedrijf 4.2.6. Impressie van het dynamisch gedrag van de toerengeregelde generator: responsie op een stap in de belasting; in eilandbedrijf, in gekoppeld bedrijf (koppeling met star net) 4.2.7. Enkele conclusies 4.3. Vermogensregeling, algemeen 4-7 4.4. Vermogensregeling zonder frekwentieinvloed 4-7 4.4.1. Doel 4.4.2. Processchema en model 4.4.3. Regelaartypen 4.4.4. Stationair gedrag: verticale f-p-karakteristiek, statiek, toepassing 4.4.5. Impressie van het dynamisch gedrag van de vermogensgeregelde generator, gekoppeld bedrijf (koppeling met star net): responsie op een stap in de belasting 4.5. Vermogensregeling met frekwentieinvloed 4-11 4.5.1. Reden om de frekwentie invloed te geven. 4.5.2. Processchema en model 4.5.3. Regelaartype 4.5.4. Stationair gedrag: dalende f-p-karakteristiek, statiek, toepassing 4.5.5. Impressie van het dynamisch gedrag van de vermogensgeregelde generator met frekwentiebeinvloeding, gekoppeld bedrijf (koppeling met star net): responsie op een stap in de belasting 4.5.6. Enkele conclusies 4.6. Spanningsregeling 4-14 4.6.1. Doel. 4.6.2 Processchema en model 4.6.3. Regelaartype 4.6.4. Stationair gedrag: U-Q-karakteristiek, (spannings-)statiek, zonder en met step-uptransformator. Invloed van het vermogen 4.6.5. Impressie van het dynamisch gedrag van de spanningsgeregelde generator, in eilandbedrijf, in gekoppeld bedrijf (koppeling met star net): responsie op een stap in de blindvermogensbelasting 4.6.6. Enkele conclusies 4.7. Bijzonderheden rond het spanningsregelsysteem 4-19 4.7.1. Versnelling van de spanningsregeling 4.7.2. Compensatieschakelingen 4.7.3. Power System Stabiliser 4.8. Frekwentieregeling 4-23 4.9. Blindvermogensregeling 4-23 Module 3 De geregelde generator in stationair eilandbedrijf. Frekwentie- en spanningsbeheersing 5. Stationair eilandbedrijf, frekwentiebeheersing 5.1. Dalende f-p-karakteristiek. 5-1 5.1.1. Instellen van de frekwentie bij konstante belasting 5.1.2. Effect van belastingsvariatie op de frekwentie 5.1.3. Instellen van de toerenreferentie teneinde de frekwentie konstant te houden bij variërende belasting 5.2. Vlakke f-p-karakteristiek 5-3 5.2.1. Instellen van de frekwentie 5.1.2. Effect van belastingsvariatie op de frekwentie 5.3. Stabiliteit 5-4 5.4. Secundaire regeling 5-5 5.5. Meerdere generatoren parallel vaak te beschouwen als één (centrale) 5-5 Inhoud deel 1-2
6. Stationair eilandbedrijf, spanningsbeheersing 6.1. Dalende U-Q-karakteristiek. 6-1 6.1.1. Instellen van de spanning bij konstante blindvermogensbelasting 6.1.2. Effect van belastings- (blindvermogens-)variatie op de spanning 6.1.3. Instellen van de spanningsreferentie teneinde de spanning konstant te houden bij variërende blindvermogensbelasting 6.1.4. Welke spanning? 6.1.5. Invloed van het vermogen 6.2. Vlakke U-Q-karakteristiek 6-3 6.2.1. Instellen van de spanning 6.1.2. Effect van belastings- (blindvermogens-)variatie op de spanning 6.3. Secundaire spaningsregeling? Meerdere generatoren parallel qua spanning als één te beschouwen? 6-3 Module 4 De geregelde generator in stationair bedrijf, gekoppeld op star net of parallel/gekoppeld. Frekwentiebeheersing en vermogensverdeling. Spanningsbeheersing en blindvermogensverdeling 7. Generator gekoppeld op een star net, stationair bedrijf. Vermogensbeheersing 7.1. Dalende f-p-karakteristiek, toerenregeling 7-1 7.1.1. Instelling van het afgegeven vermogen 7.1.2. Effekt van frekwentievariatie op het afgegeven vermogen 7.1.3. Gecombineerd effekt van vermogensinstelling en frekwentievariatie 7.2. Dalende f-p-karakteristiek, vermogensregeling met frekwentie- (toerental-) invloed 7-4 7.2.1. Instelling van het afgegeven vermogen 7.2.2. Effekt van frekwentievariatie op het afgegeven vermogen 7.2.3. Gecombineerd effekt van vermogensinstelling en frekwentievariatie 7.3. Verticale f-p-karakteristiek, vermogensregeling zonder frekwentieinvloed. Grondlastgenerator/-centrale 7-7 8. Twee generatoren parallel of gekoppeld (geen verbinding met andere netten). Frekwentiebeheersing. Vermogensverdeling 8.1. Dalende f-p-karakteristieken, toerenregeling 8-1 9.1.1. Vermogensverdeling. Weergave met gespiegelde P-assen 9.1.2. Wijziging in vermogensverdeling met behoud van frekwentie 9.1.3. Frekwentieinstelling met behoud van vermogensverdeling 9.1.4. Wijziging in totaal vermogen, met behoud van frekwentie 8.2. Andere karakteristieken 8-4 9.2.1. Eén dalende, één vlakke, karakteristiek 9.2.2. Eén dalende, één verticale karakteristiek (vermogensregeling) 9.2.3. Andere combinaties? 8.3. Alternatieve grafische werkwijze 8-6 9. Meerdere generatoren parallel of gekoppeld (geen verbinding met andere netten). Gezamenlijke f-p-karakteristiek 9.1. Gezamenlijke f-p-karakteristiek, toerenregeling 9-1 9.2. Gezamenlijke f-p-karakteristiek, vermogensregeling 9-3 9.3. Parallelle / gekoppelde generatoren vaak te beschouwen als één generator 9-6 Inhoud deel 1-3
10. Gekoppeld bedrijf van een generator op en star net, parallelbedrijf van twee of meerdere generatoren. Spanningsbeheersing. Blindvermogensverdeling 10.1 Situaties 10-1 10.2. Overeenkomst met frekwentie-vermogensgedrag 10-1 10.3. Verschil met frekwentie-vermogensgedrag 10-1 10.4. Conclusies. 10-2 --- Module 5 Grote koppelnetten, stationair bedrijf. Frekwentie-vermogensgedrag en - beheersing, spanning-blindvermogensgedrag en -beheersing --- 11. Grote koppelnetten. Frekwentie-vermogensgedrag, frekwentiebeheersing. Vermogensverdeling 11.1 Algemene aspekten van een een groot koppelnet 11-1 11.2 Ontstaan van frekwentieveranderingen 11-4 11.3. Handhaving van de frekwentie. Verdeling van het totaal te produceren vermogen 11-5 11.3.1. Handhaven van de frekwentie in principe. Algemene instelregel 11-5 11.3.2. Groepen van eenheden. (Beheer-, c.q. Landelijke) NetGroep, NG 11-7 11.3.3. Methode om aan de algemene instelregel te voldoen; basisregel en -instelkriterium 11-10 voor de instelling van de vermogensreferentie R p van een NG 11.3.4.Effekten van een te hoge of te lage R p van één van de NG'n van een groot koppelnet 11-12 11.3.5.Aanpassing van het instelkriterium vanwege een gepland uitwisselingsvermogen Regelbinomium 11-13 11.3.6. Secundaire regeling. (Herstel van de frekwentie bij afwijking ten opzichte van de nominale waarde (Df 0)) Netregelaar 11-15 11.3.7.Voorbeeld van een storing en het bijregelen erna 11-17 11.3.8.Balanscreatie in de vrije markt. Balanshandhaving 11-18 11.4 Wiskundige alternatieven voor enkele beredeneerde oplossingen 11-21 12. Invloed van de frekwentie op de belasting van een net. Aanpassing regelbinomium. Netcomplex en netconstante 12.1. Frekwentieafhankelijkheid van de belasting; de factor u. Netmodel voor stationair frekwentie-vermogens-gedrag. 12-1 12.2. Verwerking van de frekwentieafhankelijkheid van de belasting in het regelbinomium. Netcomplex en netconstante. 12-4 13. Grote koppelnetten, stationair bedrijf. Spanning-blindvermogensgedrag. Spanningsbeheersing, blindvermogensverdeling 13.1. Inleiding 13-1 13.2. Eisen aan de spanning 13-1 13.3. Regelen van de spanning 13-1 13.4. Samenhang van spanning en blindvermogen 13-1 13.5. Spanning en koppelnet 13-2 Koppeling in hoeverre? Eigenlijk eilandbedrijf. Oplossing van het blindvermogen/spanningkeuzeprobleem. Koppelnet toch ook vor de spanning nuttig 13.6.Verschillen, parallellen en overeenkomsten tussen 13-5 1. frekwentie-vermogensregeling en 2. spanning-blindvermogensregeling Inhoud deel 1-4
13.7. Bekrachtiging, spanning en blindvermogen 13-7 13.8. Spanning-/blindvermogensregeling in gecoördineerde groepen 13-8 14. Elektriciteit op de markt. Netbeheer 14.1. Voorgeschiedenis 14-1 14.2. Verandering naar een marktsysteem 14-1 14.3. Europese samenwerking. Toezicht en codes 14-2 14.4. Theorie van de vrije markt 14-4 14.5. Veranderingen toegelicht 14-5 14.5.1. Situatie vóór het ontstaan van de vrije markt 14.5.2. Situatie in een vrije markt 14.6. Praktijk inzake transport 14-7 14.6.1. Bewaken netinfrastructuur 14.6.2 im- en export van vermogen 14.6.3. Implicaties van internationaal vermogenstransport 14.7. Praktijk inzake frekwentiehandhaving 14-13 14.7.1. Waarborgem frekwentie. PV-(on)balans. Systeem(on)balans 14.7.2 Aanbod en contracteren van regel- en reservevermogen vooraf. Prijsvorming. 14.7.3. Kosten en verrekening van het herstel van de systeembalans. Voorbeelden van inzetten en kosten van regelvermogens over een dag. Aan PV-partij te rekenen of te betalen onbalansprijzen. Prikkelcomponent 14.8. Praktijk inzake energie 14-21 14.8.1 Handelsplatformen energie: bilaterale handel, spotmarkt APX: day ahead, intraday, strips 14.8.2 Creatie balans op voorhand. E-programma s. Dag- en uurmarkt Het systeem van de E-programma s Nominatie, controle, fiatering op de Tennet dagmarkt en uurmarkt Verrekening van PV-onbalans 14.8.3 Kosten energietransport 14.9. Bronnen 14-30 14.10 Vergelijking van een elektriciteitssysteem met een gassysteem 14-30 V1 A1 Vragen en vraagstukken Antwoorden Appendix Deel 1 1. Enkele gegevens omtrent het bedrijf van het europese koppelnet A1-1 2. Overzicht nederlandse en duitse aanduidingen en konstanten A1-3 Inhoud deel 1-5