就像滑旱冰上的鼠标一样

第十二部分：随着越来越多的不可预测的可再生能源进入电力市场，如何保持电网稳定。

想象一下，您在高速公路上行驶，突然引擎熄火了。 也许油量计在撒谎，而您的油量不足，或者连杆已从应力中剪断。

不管您的油门踏板什么原因起作用，都必须尽快进入坚硬的肩膀。 否则，您可能会成为第一辆堆积如山的汽车，这意味着您现在处在危及生命的困境中。

在几秒钟之内，您仍然可以保持自己的速度，您需要执行该操作。 在这一刻要拯救您的是汽车的动力。

如果您碰巧有很多乘客，或者您要运送一些沉重的家具或大量的葡萄酒，那么您在保持安全的同时保持速度的能力将大大提高。

这与惯性以及在紧急情况发生时保持前进的能力有关。

保持车轮转动

考虑经典发电站。 在其发电机的中心，您有一个用金属丝包裹的旋转金属转子，该金属转子会产生大约2,000 rpm的磁场旋转。

使用所有这些导线和钢芯，它非常重，因此需要一段时间才能启动和减速。

在许多方面，其力学性能都可以与高速公路上的汽车相媲美，尤其是在负载很重的情况下。 当其他一切都想使事情停止时，它的动作使事情继续进行。

网格的本质是事物总是在网格上变化。 人们打开和关闭设备的电源，设备出现故障。 随着可再生能源越来越多地并入电网，多变的天气也会产生影响。

始终要求发电机稳定的频率为50赫兹，或每秒50个周期，每秒正负半个周期。 由于惯性的原因，旋转剧烈的物体将有助于使50保持稳定。

避免撞车

惯性几乎没有考虑就内置于19世纪和20世纪的电气工程中，并且通过做两件事被证明是无价的：存储能量和稳定频率。

根据惯性中存储的能量，以兆秒为单位进行测量。

这对于“紧急事件”至关重要，例如每个人都同时打开空调，或者挂架跌落，就像发动机在高速公路上熄火一样。

就像您在车上一样，所存储的动量和动能会花费宝贵的时间来保持一切正常，直到其他应急系统启动（例如，增加额外的发电机）。

再见惯性

如果这似乎是对发电系统惯性的漫长介绍，您可能想知道为什么其中任何一个都很重要，谁真正在乎呢？

答案很简单，那就是这正成为网格专家现在试图回答的第一大问题。

由于我们已经用太阳能电池取代了1970年代风格的重型转子，惯性已经离开了系统。

下图显示了如何以兆瓦为单位不断减小惯性。 这是许多电网专家的结论，在AEMO澳大利亚的“为安全零排放电网进行提前计划的机会”中进行了更全面的讨论。

南澳大利亚地区预计的惯性

AEMO澳大利亚

太阳能电池当然没有惯性，也没有存储能量。 就车辆从高速公路上下来而言，它更类似于滑旱冰上的鼠标。

这意味着在发生意外情况时，事情不一定会持续很长时间。

可能在其他响应系统启动之前将出现停电，这显然是个坏消息。

有一个解决方案。 惯性只是能量的存储，您可以将能量存储在电池中。 这是关于在系统需要时随时提供能量。

当您使用电池模拟与大型转子的重量相同的效果时，这称为合成惯性。 像许多合成的东西一样，它不如原始的东西好。

复制惯性

当然，它来得并不快。 合成增强开始之前需要几秒钟，而原始增强会立即开始。

合成惯性也容易产生谐波或高频电信号，这可能会增加问题并需要加以抑制。 尽管所有这些都是可以解决的。

您可以创建非常传统形式的惯性的现代执行方式。 您可以构建一个巨大的转子，而没有实际的“原动机”使事物旋转，而只是旋转的物体，其中包含许多电磁线和金属。

这种布置称为同步电容器，它会随着时间旋转至交流电的频率，就像巨型飞轮一样。 即使发生紧急事件，该设备也可以利用惯性来保持电力流通。

尽管同步电容器没有产生功率，但它具有吸收一点额外功率并以与流经系统的交流电及时的方式进行存储的作用。

保持时间

当您将旋转的质量转换为太阳能电池板时，这又使我们陷入另一件事，这是更难替代的：频率协调。

当整个电网中的所有转子都是同一网络的一部分时，除了共同提供能量外，它们实际上彼此通信并保持在一起。

就像乐队成员一样，他们进行数百万次小的调整以保持相同的节奏。 它们的旋转频率变得同步，并且它们产生一个完全对齐的正弦波。

所有这些频率耦合对于电网正常工作至关重要。 但是，在新的电子世界中，必须将其重新考虑，在该世界中，旋转的电转子被固定的电子设备所取代。

IEEFA惯性报告的撰稿人蒂姆·芬尼根（Tim Finnegan）等评论员表示，在未来几年中，我们将放弃严格遵守50或60赫兹上下1％的频率； 甚至可以将容忍度提高到以前的十倍。

如果是这种情况，我们从变压器到笔记本电脑的设备将不得不适应新的体制。

其他人对此预测不太确定，他们将频率视为当我们进入这个新世界时不会发生太大变化的假设之一。

但是，即使公差较大，问题仍然存在。 即使不是1％，您仍然需要保持一定的频率控制水平。

问题仍然存在：如何获得一系列的太阳能电池板及其逆变器，以产生合成正弦波，使其与其他所有执行相同操作的逆变器完美对齐，因此它们都同步进行同步处理？

换句话说，如何创建合成惯性的频率稳定性部分？

您是否有一些集中的计时员来协调不同的逆变器？ 还是可以将它们设计为彼此跟随，并像大转子一样以锁定的方式工作？ 答案似乎是后者。

如果您可以将逆变器设计为可以工作，以使它们能够跟随彼此的频率运行，那么您最终将创造一个新的世界，在这个世界中，逆变器及其合成频率控制已取代了笨重的旋转质量。

已经证明这可以在微电网级别上工作。 使它在国家网格级别上运行需要更多的思考和解决问题的方法。 这里最主要的问题是在很长的距离（比一个微电网更大的距离）上协调电源的相位或波峰和波谷。

协调是如此重要，以至于您无法承受互联网连接中断或花费几秒钟进行通信的麻烦。

但是，鉴于合成惯性问题仍待解决还需要几年的时间，因此我们还有更多时间来确保电网可以避免高速公路堆积。

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原文链接：https://www.forbes.com/sites/jemmagreen/2021/04/19/like-a-mouse-on-roller-skates/

原文作者：globalcryptopress

编译者/作者：wanbizu AI

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