Реагирующая подстанция электроэнергетической системы

Реагирующая подстанция электроэнергетической системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к энергосистемам энергоснабжения и, в частности, к подстанциям, соединяющим синхронизированные части энергосистемы.

Современные электроэнергетические системы являются неустойчивыми по своей природе. В большинстве сред и в течение большего количества времени может иметь место собственная неустойчивость, и она регулируется посредством разнообразных действий по регулированию и, следовательно, для большинства из нас в течение большего количества времени поддерживаются источники света.

К сожалению, происходят повреждения оборудования. Если возможность повреждения не ожидалась и не была предусмотрена в конфигурации Энергосистемы, то оно может вызвать последовательные изменения в режиме Энергосистемы и в перетоках электроэнергии, что в свою очередь может вызвать каскад дополнительных повреждений. Разработаны различные действия и стратегии регулирования для минимизации возможности таких каскадов и для минимизации их расширения при возникновении. Ни одна известная стратегия регулирования не может обеспечить гарантии против возникновения таких каскадов повреждений или их потенциального расширения. Остается возможность полного повреждения Энергосистемы и отключения всего энергоснабжения, хотя эффективная реализация хорошей практики может отдалить эту перспективу и уменьшить период отключения электроэнергии. Осенью 2003 г. наблюдались последствия указанной собственной неустойчивости в четырех существенных случаях отключения электроэнергии. Широкомасштабное отключение электроэнергии в США, короткое, но имевшее сильное воздействие отключение электроэнергии в Лондоне. Крупное отключение электроэнергии в Южной Скандинавии и отключение электроэнергии в Италии.

Собственная неустойчивость возникает из фундаментальных свойств электричества, с учетом которых разрабатывают Энергосистемы:

- Фактическая мгновенность электропередачи. Электричество проходит через провода за доли скорости света. Хотя различное оборудование задерживает распространение эффектов, эффекты будут продолжать распространяться намного быстрее, чем любые данные состояния или регулирующие воздействия, необходимые при регулировании для реагирования на фактические события.

- Синхронизация Энергосистемы. Мгновенность электропередачи позволяет фиксировать или синхронизировать все компоненты Энергосистемы на единой частоте Энергосистемы. Переменный ток (или A/C), который является основой этого, также является базисом для многих свойств, которые делают A/C фундаментальным базисом всех электроэнергетических систем.

Именно A/C позволил основателям электроэнергетической промышленности передавать мощность на большие расстояния и крупномасштабно генерировать электроэнергию, что сделало более эффективными ранние технологии. A/C может быть преобразован в очень высокие напряжения для эффективной электропередачи на большие расстояния, и затем преобразован обратно к более низким напряжениям, которые являются безопасными и могут использоваться в индустриальных или коммунально-бытовых целях. Последующее развитие создало Энергосистемы, которые синхронизированы на одной общей частоте, и иерархию служб электропередачи (и, соответственно, напряжений). Каждый уровень иерархии связан с более низким и более высоким уровнями через подстанции.

Подстанции, в основном, состоят из переключателей, связывающих трансформаторы, которые преобразовывают или трансформируют напряжение. В основном, трансформаторы разработаны для обеспечения одной из двух служб:

- "повышающие" трансформаторы, для преобразования более низких напряжений, на которых генерируют электроэнергию, в высокие напряжения высокомощной сети линий электропередачи на большие расстояния, или

- распределительные трансформаторы, которые осуществляют преобразование более высоких напряжений в более низкие напряжения, соответствующие большему количеству локальных сетей. Обычно, должно существовать несколько распределительных уровней напряжения до достижения 230 вольт, являющихся стандартом для коммунально-бытового и служебного использования в Европе.

Электроэнергетические системы, в основном, были разработаны при допущении, что мощность должна перетекать из Энергосистемы высокого напряжения вниз по иерархии к локальному потребителю. Большие генераторы должны обеспечивать мощность и, как предполагается, подавать свою мощность на уровни наивысшего напряжения, обычно через повышающие трансформаторы.

В Энергосистемах перетоки электроэнергии, в соответствии с физическими свойствами сети, и любая линия электропередачи или все линии электропередачи между двумя пунктами могут нести электроэнергию, хотя ее напряжение в пути иногда преобразовывается. При наличии достаточной информации относительно сети; источников и стоков электроэнергии; и конфигурации переключателей, может быть осуществлено моделирование и, следовательно, с приемлемой точностью предсказание перетоков.

Существуют средства воздействия на результирующие перетоки посредством активного или пассивного регулирования изменением напряжения и реактивной мощности. Это регулирование осуществляют через генераторы (настройка основных совокупностей для фазирования мощности и напряжения); трансформаторы (посредством выбора обмотки); через преобразователи мощности (первоначальные совокупности двигателей-генераторов, но теперь более часто Статические Преобразователи или устройства STATCON) и даже целесообразного выбора линий электропередачи.

Диспетчеры Энергосистемы прикладывают большие усилия для предсказания перетоков при повреждении конкретных компонентов и, соответственно, непроизвольном реконфигурировании сети, и для использования указанных предсказаний для определения и установки конфигураций, которые являются толерантными к повреждениям компонентов. В зависимости от задач планирования и защиты эти конфигурации, обычно, разрабатывают так, чтобы избежать существенных прерываний из-за любого возможного единичного повреждения. При возникновении повреждений становятся высокоприоритетными повторное планирование и переключение на ручное управление для восстановления уровней защиты, так чтобы система была способна вновь справляться с единичными повреждениями.

Это повторное планирование критически зависит от правильного понимания того, что случилось фактически. Часто, это понимание может быть достигнуто только посредством косвенных средств, в зависимости от диапазона сигналов состояния, подаваемых обратно в планировщики и операторам. Такие сигналы состояния всегда являются более медленными, чем эффекты, которые они измеряют, и могут быть неточными и ненадежными, следовательно, из таких косвенных измерений может быть затруднительно или невозможно определить первопричину, фактическое повреждение. Это делает автоматическое предсказание и, соответственно, регулирование слишком медленным для того, чтобы они обеспечивали возможность предотвращения каскадов повреждений.

Так как потенциальное повреждение, которое может возникнуть в инфраструктуре из-за несоответствующих перетоков электроэнергии, может быть катастрофическим для оборудования, автоматические средства защиты обычно настраиваются на защиту оборудования, и это наиболее просто достигается посредством отсоединения и отключения и, соответственно, отключения электроэнергии.

Масштаб потенциального отключения электроэнергии расширяется до всей Энергосистемы. Пока Энергосистемы связаны посредством A/C, перетоки во всех частях подвергаются воздействию всех других частей. Если одна часть отсоединяется, это оказывает воздействие на остальные, и, часто после этого конфигурация становится несоответствующей новой среде. Следовательно, это вызывает большие перегрузки и повреждения.

В синхронизированных Энергосистемах в целом в регулировании основную роль играет частота. Она указывает неуравновешенность между генерацией и нагрузкой. Если осуществляется слишком большая генерация, то частота повышается, а если слишком малая, то падает. Обычно, задача диспетчера Энергосистемы состоит в обеспечении средств регулирования в пункте, обычно, от генераторов, так чтобы генерация изменялась в соответствии с частотой. То есть, при повышении частоты генераторы снижают производимую мощность и наоборот. Альтернативный и лучший способ управления частотой состоит в наличии устройств нагрузки, которые функционируют в рабочем цикле, таких как рефрижераторы, при настройке их рабочего цикла в соответствии с частотой. Такая система описана в Патенте Великобритании за номером GB2361118. Такое регулирование известно, как Реагирование, и основная предварительная деятельность диспетчеров Энергосистемы состоит в том, чтобы убедиться, что существует достаточно (средств) для реагирования на нормальные случайные изменения спроса, а также на исключительные события, такие как повреждения.

Когда повреждения приводят к потере или отделению части Энергосистемы от другой части или частей Энергосистемы (что известно, как образование изолированных частей), обычно, это будет означать, что энергоснабжение (генерирование) и спрос (нагрузка) на оставшейся части(ях) неуравновешенны. Если не существует достаточных доступных средств Реагирования, то эта неуравновешенность должна отразиться в изменениях в частоте. Если частота отклоняется слишком далеко от основных установочных параметров, то должны сработать дополнительные реле защиты и дополнительные части Энергосистемы будут потеряны.

Если реагирование не уравновешено по Энергосистеме соответствующим образом, то это может привести к повышенным перетокам электроэнергии в пунктах или цепях (то есть подстанциях), где соединяются различные части Энергосистемы, и часто это является причиной дальнейшего повреждения в каскаде.

Если две части Энергосистемы становятся разъединенными, то частота двух частей будет иметь тенденцию к расхождению, и фазирование A/C в двух частях будет отличаться. Если между двумя частями Энергосистемы остаются какие-либо межсоединения (даже если они находятся на совершенно различных уровнях в иерархии напряжения), то это отличие фаз приведет к непредсказуемому (и, обычно, весьма неблагоприятному) поведению там, где они встречаются. Повторное соединение впоследствии должно происходить также только при согласовании двух фаз, и должно иметь достаточную электрическую емкость для переноса перетоков, которые требуются для поддержания двух повторно соединенных частей в действующей синхронизации. Это является затруднительным и требует дополнительного специализированного оборудования в различных переключательных подстанциях.

Совсем недавно обычно использовались контроллеры Энергосистемы для управления системой, как единой Энергосистемой и единой частотой, и для отключения (и имели системы автоматического регулирования для отключения) всей генерации и нагрузки в любых отдельных изолированных частях, которые могли сформироваться при разделении "единой" Энергосистемы. В последнее время были осознаны возможные преимущества от обеспечения возможности сохранения отдельных изолированных частей, и прикладываются усилия для формирования систем регулирования, которые обеспечивают возможность жизнеобеспечения отдельных изолированных частей. Безусловно, более высокие плотности распределенной генерации делают принципы регулирования отдельных изолированных частей менее целесообразными.

Могут быть соединены между собой Энергосистемы, функционирующие на различных частотах, и это обычно осуществляется посредством линий электропередачи постоянного тока DC (ПТ) на большие расстояния. Они функционируют посредством преобразования A/C из одной Энергосистемы в DC; переноса DC на малое или большое расстояние; и преобразования DC обратно в A/C на частоте принимающей Энергосистемы. Недавно были осуществлены большие успехи в электронике в этом отношении с использованием полупроводников (транзисторов и диодов и т.д.), выполненных с возможностью принимать все большие и большие токи. Это является широко известной областью, и доступны так называемые "цифровые трансформаторы" и преобразователи мощности многих размеров и для многих задач.

Большинство межсоединений DC спроектировано для обеспечения возможности перетока мощности в любом направлении, обычно, так чтобы пиковые нагрузки на одной Энергосистеме могли быть частично восполнены мощностью из другой Энергосистемы, чьи пики приходятся на другие моменты времени. Это наиболее полезно, если расстояние является большим. Линии электропередачи DC на большое расстояние используются для соединения отдельных Северо-Американских электроэнергетических систем, и экстенсивно используется линия электропередачи, проложенная под Ла-Маншем, соединяющая Энергосистему Великобритании и Европейскую континентальную Энергосистему (хотя, обычно, для импортирования электроэнергии из Франции).

Преобразователи мощности также являются все более существенным компонентом многих генерирующих и потребляющих устройств. Например, многие ветротурбины должны содержать силовую электронику для корректирования своего вклада в Энергосистему.

Везде, где существует соединение между различными уровнями иерархии Электропередачи и распределения, существуют подстанции. Верхним является уровень самого высокого напряжения, Сеть линий электропередачи, в Великобритании функционирующая на 400kV. Другие страны используют различные напряжения. Самые большие электростанции на этом уровне через повышающие трансформаторы подпитывают Энергосистему электроэнергией. Она должна нести электроэнергию по всей стране в подстанции Энергосистемы. В большинстве стран Энергосистема Электропередачи имеют несколько уровней напряжения, в Великобритании наиболее низкое напряжение Энергосистемы составляет 275kV, и подстанции Энергосистемы должны преобразовывать электроэнергию для этой сети.

По меньшей мере теоретически, на каждом уровне Энергосистема может быть разбита на несколько отдельных сетей, соединенных между собой через сеть более высокого уровня. Так, отдельные сети с напряжением 275 kV могут работать в различных частях страны. Практически, такие сети, обычно, также имеют прямые соединения.

Сеть линий электропередачи более высокого напряжения снабжает электроэнергией распределительные сети более низкого напряжения через подстанции, обычно, с дополнительным понижением напряжения. Пункты Энергоснабжения Энергосистемы (GSP, ПЭЭ) также являются пунктами, где измеряют электропередачу, и может иметь место изменение в собственности инфраструктуры, в текущее время несущей электроэнергию.

Один GSP может снабжать несколько распределительных сетей, и они несут электроэнергию во многие пункты, в которых потребляют эту электроэнергию, вновь через последовательность сетей более низкого напряжения, с подстанциями, где они соединяются между собой.

Отдельные распределительные сети могут брать электроэнергию из нескольких GPS, следовательно, освобождаясь от своей зависимости от какого-либо одного пункта энергоснабжения, (и, следовательно, гарантируя, что им не принесет вред какое-либо единичное повреждение). Это неизменно означает, что существует некоторый вид линии электропередачи, вне сети линий электропередачи более высокого напряжения, посредством которого электроэнергия может перетекать между разными GPS. Эти несколько линий электропередачи являются одним из признаков, которые приводят к предпочтению синхронизировать по возможности большее количество сетей на единой частоте Энергосистемы.

Регулирование сети, в основном, основано на том, что электроэнергия перетекает из сети высокого напряжения в сеть более низкого напряжения, отражая ту концепцию, что большие электростанции достигали наибольших эффективностей. В последнее время стали привлекательны меньшие генераторы, подающие электроэнергию в распределительную сеть. В основном, предполагается, что электроэнергия от такой "вложенной генерации" должна потребляться внутри распределительной сети, с которой она соединена, осуществляя не больше, чем уменьшение перетоков из сети более высокого напряжения. Однако, при установке более распределенной генерации, на любом уровне в сети, она время от времени будет генерировать большее количество мощности, чем потребляется внутри Распределительной сети, следовательно, делая необходимым экспорт в Энергосистему более высокого уровня.

Это делает проблему управления Энергосистемой еще более сложной и потенциально изменчивой, чем просто однонаправленные перетоки электроэнергии. Как должно осуществляться регулирование вложенной генерацией, и как должны быть определены перетоки электроэнергии вверх из распределительных сетей в сети линий электропередачи? Что должно произойти, когда имеет место повреждение в любой из этих сетей, и как можно минимизировать эти повреждения?

Настоящим изобретением предпринимается попытка решить проблемы, идентифицированные выше.

Настоящее изобретение, согласно первому аспекту, обеспечивает подстанцию, соединяющую две части энергосистемы, работающие на различных уровнях напряжения и/или частотах, подстанция содержит средство мониторинга параметра, показательного для электроэнергии, доступной из и/или электроэнергии, требуемой для двух частей энергосистемы, и средство реагирующего регулирования перетока для регулирования перетока электроэнергии между двумя частями энергосистемы в зависимости от параметра для двух частей энергосистемы.

Предпочтительно, параметр одной или обеих частей энергосистемы содержит частоту одной или обеих частей энергосистемы.

Предпочтительно, части энергосистемы находятся на различных уровнях в иерархии Энергосистемы, например, сеть линий электропередачи и распределительная сеть, или распределительная сеть и электроприбор домашнего обихода. Подстанция может быть размещена между любыми двумя частями Энергосистемы.

Уровень частоты обеспечивает указание "напряженного состояния" (стресса) части энергосистемы или сети. Измерением может быть, например, абсолютное значение частоты или девиация частоты от 'нормальной' рабочей частоты, когда часть энергосистемы не находится в напряженном состоянии.

Так как части энергосистемы могут работать на различных частотах и могут иметь несогласованные фазы AC, то может быть обеспечено средство для согласования фаз AC или для поддерживания их по возможности ближе друг к другу. Например, оно может существовать в виде переключателя, такого как описан в описании.

Согласно другому предпочтительному аспекту, параметр одной или обеих частей энергосистемы содержит сигнал, показательный для неуравновешенности между электроэнергией доступной, и электроэнергией, требуемой для одной или обеих частей энергосистемы.

Узел управления регулирует реагирование внутри части энергосистемы или 'области'. Он также может содержать информацию относительно стоимости электроэнергии для части энергосистемы в целом, в частности, рабочие частоты.

Вышеупомянутые проблемы регулирования решаются предпочтительной реагирующей подстанцией, обеспечивающей возможность разбиения Энергосистемы - сетей Линий Электропередачи и Распределительных сетей - на несколько частотных областей. Это обеспечивает основную концепцию регулирования, которая обеспечивает возможность взаимодействия различных частотных областей друг с другом самостабилизирующимся образом, минимизируя воздействие возмущений и предлагая регулируемую (и экономичную) модель для управления подстанциями и перетоками мощности.

Принципы и концепция регулирования, и, соответственно, архитектура и структура контроллера Реагирующей_Подстанции, идентичны на любом уровне в иерархии, выбранном для их применения. Они применяются при межсоединении из Сети Линий Электропередачи национальной Энергосистемы в Распределительную Сеть, или из локальной пригородной распределительной сети в отдельный жилой дом или учреждение.

Хотя, в предпочтительных конфигурациях, изобретение является реагирующим для разрешения неуравновешенностей в синхронизированных энергосистемах, изобретение может найти применение также, как средство торговли.

Соответственно, согласно другому предпочтительному аспекту, параметр одной или обеих частей энергосистемы содержит параметр стоимости, показательный для стоимости электроэнергии для одной или обеих частей энергосистемы.

Параметром стоимости может быть (но не обязательно) цена, которую каждая часть энергосистемы готова заплатить или взыскать за электроэнергию. Эта цена может варьироваться в зависимости от частоты, или уровня 'напряженного состояния' части энергосистемы.

Согласно второму варианту осуществления изобретение обеспечивает объединенную энергосистему энергоснабжения, содержащую две части энергосистемы, соединенные подстанцией, согласно первому аспекту, причем каждая часть энергосистемы содержит один или большее количество устройств нагрузки и узлов управления для обеспечения упомянутого параметра.

Согласно предпочтительному аспекту объединенной энергосистемы энергоснабжения, упомянутый узел управления предназначен для регулирования потребления электроэнергии упомянутой одной или большим количеством нагрузок в зависимости от частоты соответствующей части энергосистемы.

Эти аспекты изобретения, в наиболее предпочтительном варианте осуществления, используют в комбинации с первым аспектом изобретения, так чтобы регулирование перетоком электроэнергии осуществлялось в зависимости от уровней частоты или 'напряженного состояния' соединенных частей энергосистемы и стоимости электроэнергии при этой частоте для частей энергосистемы.

Наиболее предпочтительным применением концепций изобретения является реагирующая объединенная электроэнергетическая система, содержащая реагирующие подстанции, которые определены выше, в комбинации с реагирующими устройствами нагрузки, такими, как описаны в Патенте Великобритании за номером GB 2361118.

Теперь, согласно приложенным чертежам, исключительно иллюстративно будут описаны предпочтительные варианты осуществления.

Фиг.1 изображает схематическое представление объединенной электроэнергетической системы, имеющей подстанции между различными уровнями в иерархии электропередачи и распределения.

Фиг.2 изображает блочную диаграмму реагирующей подстанции согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 изображает блочную диаграмму детектора напряженного состояния энергосистемы для использования в предпочтительном варианте осуществления изобретения.

Фиг.4 изображает блочную диаграмму реагирующего контроллера перетока для использования в предпочтительном варианте осуществления изобретения.

Фиг.5 изображает блочную диаграмму контроллера перетока подстанции.

Фиг.6 изображает блочную диаграмму контроллера измерений подстанции.

Фиг.7 изображает блочную диаграмму центра управления.

Вначале, согласно фиг.1, будут описаны общие концепции, стоящие за настоящим изобретением и предпочтительными вариантами осуществления.

Как описано выше, электроэнергетическая система состоит из иерархии уровней или сетей, соединенных подстанциями.

Верхним является уровень самого высокого напряжения, Сеть Линий Электропередачи, в Великобритании функционирующая на 400kV. Другие страны используют различные напряжения. Самые большие электростанции на этом уровне через повышающие трансформаторы подпитывают Энергосистему электроэнергией. Она будет нести электроэнергию по всей стране к подстанциям Энергосистемы. В большинстве стран, Энергосистема Электропередачи имеет несколько уровней напряжения, в Великобритании наиболее низкое напряжение Энергосистемы составляет 275kV, и Подстанции Энергосистемы должны преобразовывать электроэнергию для этой сети.

По меньшей мере теоретически, на каждом уровне Энергосистема может быть разбита на несколько отдельных сетей, соединенных между собой через сеть более высокого уровня. Так, отдельные сети 275 kV могут работать в различных частях страны. На практике, такие сети, обычно, также имеют прямые соединения.

Сеть линий электропередачи более высокого напряжения снабжает электроэнергией распределительные сети с более низким напряжением через подстанции, обычно с дополнительным понижением напряжения. Пункты Энергоснабжения Энергосистемы (GSP) часто являются также пунктами, где измеряют электропередачу, и может иметь место изменение в собственности инфраструктуры, теперь несущей электроэнергию.

Один GSP может снабжать несколько распределительных сетей, и они несут электроэнергию во многие пункты, в которых потребляют эту электроэнергию, вновь через последовательность сетей более низкого напряжения, с подстанциями, где они соединяются между собой.

Основной концепцией Реагирующей_Подстанции является новый «принцип» синхронизированных сетей, состоящий в том, что все устройства в сети синхронизированы на единой частоте, и что эта частота варьируется в соответствии с неуравновешенностью энергоснабжения и спроса в сети. Эта частота является сигналом всем участникам относительно состояния сети, и может быть использована некоторыми участниками для корректировки своего поведения для обеспечения устойчивости.

Этим сигналом является сигнал с шумами, непрерывно колеблющийся вверх и вниз в соответствии с мгновенными изменениями в энергоснабжении и спросе. Для минимизации размера этой флуктуации и чтобы сделать сигнал более четким, полезно по возможности увеличить область Энергосистемы, соответственно, статистически сглаживая отдельные флуктуации по большей совокупности. Это является одним из побуждающих факторов для увеличения Энергосистем.

Однако, если существует адекватное средство Реагирования (в идеале в виде устройств Реагирующей_Нагрузки, устройств с меньшим рабочим циклом, которые корректируют свое потребление в соответствии с частотой Энергосистемы и, следовательно, способствуют достижению более точного равновесия), то устойчивость сигнала частоты может быть достигнута внутри гораздо меньших областей. Также, при устройствах Реагирующей_Нагрузки, неуравновешенность может допускаться на намного более длительное время без нарушения устойчивости области и, соответственно, обеспечивается возможность обоснованных действий для возмещения неуравновешенностей.

Внутри этих меньших областей будет все еще существовать потребность в:

генерировании большего или меньшего количества электроэнергии внутри области;

потребления большего или меньшего количества электроэнергии внутри области, или

импортировании электроэнергии из другой области(ей) или экспортировании электроэнергии в другую область(и).

Объем потребности, вне зависимости от того, уменьшился ли он внутри сети или части энергосистемы при функционировании устройств Реагирующей_Нагрузки, может быть получен непосредственно из девиации частоты относительно выбранной средней или эталонной частоты (например, 50Hz или 60Hz) области. При наличии информации относительно "нормального" спроса, размер мгновенного дефицита (например, в киловатт) является функцией отклонения в частоте от эталонной частоты (в Гц) совместно с параметрами, отражающими размер и характеристику Реагирующей_Нагрузки и тепловой инерции, к которой она может относиться. Если это отклонение сохранялось в течение некоторого времени, то объем задержанного спроса (например, в kWh) может быть непосредственно получен при накоплении отклонения частоты с того момента, как оно находилось в своей предпочтительной точке в последний раз и, вновь, ключевых параметров, отражающих Реагирующую_Нагрузку. Практически, это можно измерить посредством измерения, насколько далеко синхронизация, возбужденная частотой, отклоняется от точной синхронизации.

Так как информация относительно "нормального" спроса сети не изменяется быстро, существует параметр, который может быть получен просто и передан всем участникам (автоматическим или людям), которые могут корректировать свое поведение в отношении потребления или генерирования. Хотя за день и за неделю он изменяется, обычно, он является весьма предсказуемым и, следовательно, может распространяться участникам заблаговременно.

Когда существуют неуравновешенности, участники могут иметь информацию относительно размера неуравновешенностей и принимать решение относительно того, как они собираются реагировать. Управление частотной областью может оказывать влияние на эти решения, например, заблаговременно публикуя цену, которую готовы заплатить (или взыскать) за коррекцию определенных уровней неуравновешенностей. Например, они могут объявить, что при превышении дефицитом (например) 5MWh они будут готовы платить $50 на MWh за дополнительно поставленную электроэнергию (внутри контрольного периода). Дефицит, скорее может быть выражен просто в секундах задержки синхронизии, чем в MWh. В этом контексте дополнительно поставляемая электроэнергия точно эквивалентна не потребленной электроэнергии.

Следовательно, все участники могут устанавливать свои системы регулирования для реагирования на этот сигнал в соответствии со своей способностью к быстрому реагированию на цены. Высокопотребляющие устройства (такие, как водонагреватели или тепловые аккумуляторы) могут быть установлены для потребления только в отсутствии дефицита, и, соответственно, избегаются дополнительные расходы. С использованием резервных или пиковых генераторов они могут устанавливать свои системы для подпитки Энергосистемы электроэнергией, когда пороговое значение цены превышает их расход. Генераторы могут повышать или понижать производимую мощность для отражения изменения в расходе.

Также, Реагирующие_Подстанции могут осуществлять выбор, повысить или понизить количество электроэнергии, которая перетекает в другую сеть или из другой сети, с которой они соединены. Они регулируют часть импорта в область и экспорта из области.

В Реагирующих_Подстанциях имеет место дополнительная сложность, состоящая в том, что они должны учитывать состояние другой сети. Однако, другая сеть должна иметь собственную частотную область, и, следовательно, собственные сигналы относительно размера неуравновешенности. Она должна иметь собственное управление и совокупность цен, опубликованных для этой области. Реагирующая_Подстанция может использовать это сравнение цен для принятия решения относительно того, изменять ли проходящие через нее перетоки. Если в одной сети цена высокая, а в другой низкая, то это приводит к повышению перетоков со стороны низкой цены на сторону высокой цены (или понижению перетоков в другую сторону).

Указанные изменения в перетоках, возможно, будут только в небольшой степени, изменять неуравновешенности в каждой сети и, следовательно, изменять вовлеченные частоты. Это в свою очередь будет перемещать устройства на обеих сторонах в другие точки на их кривых цены, и, следовательно, продолжать корректировать их режим.

В аспектах или вариантах осуществления изобретения, где учитывается 'стоимость' электроэнергии, это, предпочтительно, осуществляется в терминах цены. Цена является удобным и очень мощным средством выражения корректировки поведения в отношении генерации и потребления способами, которые делают Энергосистему устойчивой. Это также может обеспечивать основное экономическое обоснование для поддержания того поведения, которое отражает экономические и коммерческие отношения, которые часто должны существовать между участниками. Но цена не обязательно должна быть финансовой. В некоторых Энергосистемах, например внутри промышленной зоны, "цены", передаваемые в Реагирующие_Подстанции и Реагирующие_Устройства, могут отражать результат комплексных исследований оптимизации управления, с ценой являющейся не более чем удобным параметром для управления координацией устройств.

В большинстве стран электроэнергию измеряют на уровне оптовых цен за весьма короткие периоды времени, в Великобритании каждые полчаса. Соглашения по оптовой торговле каждые пол часа определяют цену и электроэнергию, которая должна поставляться, и это может легко использоваться для установки подразумеваемого перетока (перетока при отсутствии неуравновешенности в любой Энергосистеме) через Реагирующую_Подстанцию. Отклонения от этого подразумеваемого перетока в ответ на неуравновешенности не устанавливаются в основном соглашении, и это те цены, которые удерживаются посредством управления частотной областью.

Соответственно, там где цена играет роль в регулировании перетока электроэнергии, должен существовать показатель взноса Реагирующих_Подстанций в соответствующие им Энергосистемы (или вычета из соответствующих им Энергосистем). Может быть, что сигналы, используемые для регулирования перетоков, будут приемлемы в качестве записей измерений, но Реагирующие_Подстанции могут также содержать измерители для записи перетоков электроэнергии. Эти измерители подают данные в контроллер Реагирующей_Подстанции, который затем умножает разницу в перетоке относительно подразумеваемого перетока на цену, которую вычисляют из сигнала частоты, и накапливает стоимость, обусловленную частотной областью или управлением частью энергосистемы.

Безусловно, управление областью (или части энергосистемы) должно поддерживать запись мгновенной цены и также должно иметь информацию относительно общего перетока мощности через Реагирующую_Подстанцию за контрольный период. Они должны быть согласованы с заявлением цены Реагирующей_Подстанции. Остается возможность, что Реагирующая_Подстанция "ворует", следовательно, осуществляя переток электроэнергии не в наибольших интересах Энергосистемы, а для собственной прибыли. (Например, осуществляя переток дополнительной электроэнергии за низкие цены и понижая переток по высоким ценам). Создание непредсказуемости цен и неуравновешенности должно привести либо к несогласованности показаний измерителя, либо к потере возможности получения прибыли, когда воровство раскрыто. Однако аспекты измерений контроллера могут требовать контроля и управления посредством внешнего верификатора.

Также для каждой Энергосистемы должна существовать "средняя" цена. Это цена изменения в перетоках электроэнергии, в то время как Энергосистема функционирует на своей средней частоте, и арбитраж рынка, обычно, должен гарантировать, что цена является идентичной на двух сторонах. Если Реагирующая_Подстанция наблюдает низкую частоту в одной Энергосистеме, то ее импорт дополнительной электроэнергии в нее не может быть осуществлен на частоте экспортирующей Энергосистемы, но эта электроэнергия не может быть высвобождена.

Могут возникнуть режимы повреждения, при которых обусловленная договором электроэнергия не перетекает, и она может быть обработана, как эквивалентный обратный переток, который должен быть оплачен по (переменной) цене, обозначенной системой управления экспортирующей Энергосистемой.

Когда имеют место повреждения, может быть полезным приписывать повреждение одной стороне или другой, и иметь разницу цен, ассоциированную с приписыванием повреждений. Если Реагирующая_Подстанция соответствует и готова к экспорту, но электроэнергия недоступна, то это экспортирующая система не должна получить полную стоимость своего "экспорта". Если, с другой стороны, импортирующая Реагирующая_Подстанция или Энергосистема не обеспечивает возможность поступления перетока, то ее непреднамеренный "экспорт" должен быть подвергнут дисконту.

Управление каждой Энергосистемой должно будет получить свои собственные формулы цены для преобразования сигнала неуравновешенности частоты Энергосистемы в стоимость, которая должна быть оплачена (или взыскана) в отношении Реагирующих_Подстанций в своей Энергосистеме. Это комплексная, аналитическая и рыночная задача (вне контекста этой заявки), и требует разработки для