透过电压优化达成须求侧管理

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技术人员检查变发电站的电压调节器控制装备

要是经过调整系统电压就可以增收,那么电力公司该怎么做?

二零零六年,Kootenai Electric Cooperative
Inc.(KEC)集团的保管组织在经历了是因为费率变化造成都电子通信工程大学力批发花费小幅度增添的意况后,提议了上述难点。他们发现经过下跌电压实现须求响应(D奔驰G级-by-V福特Explorer)将降低那几个资金。该系统在前6个月的运转中,为KEC减少了18万法郎的电力批发账单。作为3个非营利的电力公司,KEC将那几个节约支出以更低电价的方式回馈给用户。

是因为印度洋西北地区在2008年从前批发需量电费(demand
charge)较低,该地域急需侧管理安顿的执行落后于美利坚合作国其余地区。二〇〇九年后,由于需量电费扩大,KEC试验了太阳能热水器和日用加热恒温控制,但发现那几个系统实施昂贵并且没有丰盛高的投资回报。并且鉴于用户的参加也亟需大量的人力财富。

省吃俭用有助于下降公共电力公司的完好需量,但也下落了电力公司的电力销售收入,并导致其索要进步电费以保持经营利润。那将最后形成电力销售恶化和电价上涨的恶性循环。由于这个原因,KEC寻求别的既能够扶持缩减其发行电费也不会影响其电力销售收入的章程,KEC考虑电压优化。

电价驱动

KEC在United States弗吉尼亚州的Coeur
d’Alene地区为2.5万名客户提供服务,年高峰负荷高达110MW。KEC从Bonneville电力管理局(BPA)购买超(Zhang He)过半数电能。
二〇〇八年以前,由于BPA的水力发电体积过剩,KEC的发行需量电费收入小于3日币/千瓦。然则,2008年的情景产生了转变,Bonneville电力管理局的电力体积不再过剩。

BPA改变了其发行电价和体量电价的协会,实施了电能和体积的台阶电价方案。在新的阶梯费率结构下,每一个客户都按比例分红了BPA电费。假使某电力集团的需量超过其在7个月份的分配的定额,则该商厦的实际需量开支会鲜明高于其分配的定额需量花费。

在那种结构下,KEC以后面临七类别型的需量电费。
BPA的PF16需量电费与电力公司每月固定分配的定额以外的电量直接有关。
BPA的NT16输电体量电费与用户在输电高峰期利用了BPA输电容积直接有关。

BPA的每月需量费率从6.20澳元/kW到11.47美元kW不等,其仲拜月节冬日,冬辰节费率最高。
BPA的输电体积费率为2.04韩元/kW。结果是总体需量费率为每月8.11日币/kW到最大13.51欧元/kW。
BPA每两年度检审查贰遍费率并做相应调整,总体来说会稳中有升。

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在深夜1点至2点里边电压控制的测试结果

电压控制

依照电压的供给响应系统已在United States中西部和德雷克海峡岸很多都会实施多年,重即使在总人口密集的短途配电区域。能够决定的载重依照馈线变化,并且与每条馈线上的负荷计算特征、馈线的尺寸和导体类型有关。杜克能源公司和Alaba马电力公司都实施了降压控制种类,发现它们能够将其峰值需量下落1.6%至2.7%,同时保证在美利坚合资国国标组织(ANSI)C84.1规定的施用电压范围内。依据现有文献,电力集团公司得以兑现1%至5%的需量降低。

鉴于中远距离配电线路带来的挑衅,电力集团直接以来都防止选择基于电压控制的急需响应系统。在乡村地区,在一条从变发电站下行的配电馈线上有着两其中等调压器组并不少见。直到近来,在各样调压器组之间创建通信系统照旧是件极度昂贵的作业。然则,近期蜂窝网络覆盖领域的频频举办相当大地降落了配备之间的通信开支,例如位于偏远地区的调压器组。

无差距于,通过在居民电表安装处来监测线路终端电压以担保服务电压停留在ANSI
C84.1规定限制内也曾是一项昂贵的挑衅。现有机关抄表系统已经济体改变了那种意况,降低了资产,类似于采纳蜂窝通讯下落下行调压器的控制开支。

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测试电压控制对Julia街变发电站负荷的影响结果

商业格局

鉴于不显明实施供给响应系统的财务影响,KEC开发了二个财务模型来分析D奥迪Q3-by-V大切诺基对其发行电力账单的熏陶。该模型可使集团能够依照贯彻的需量下落百分比来分明每年发行电费将节省多少。该模型模拟了电力公司的需量削减1%到5%的熏陶,并盘算了净财务影响。模型考虑了具有BPA的道岔需量费率结构,以博取削减KEC的巅峰需量的总净效应。

是因为分析目标,假定须求响应系统均使用平峰和填谷策略。系统只可以在系统要求峰值时期降低配电系统电压,并在一天的须要低谷期提升系统电压,抵消由于平峰造成的电力销售损失。该型还假定KEC将其劳动电压维持在软禁范围之内。

KEC能够节约的需量电费能够为电力集团节省一大笔钱,尽管是唯有2%的需量缩短。能够按差别的供给收缩百分比获得的年需量电费意味着便是是2%的急需回落也足以省去多量的批发电力开支。依照财务模型,KEC能够预料使用电压优化(通过电压控制进行平峰和削谷)节约的需量电费从104,963美金(需量下降1%)至475,790澳元(需量下落5%)。

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Kootenai电气工程师Phillip 埃文der在变发电站电压必要响应控制器上干活

当场测试

为了看看KEC能够预期获得的其实峰值供给降低,该电力公司公司在其抱有短距离城市馈线的JuliaStreet变发电站实行了现场测试。通过在120V的底蕴上校电压降至116V,需量下落了5.2%。其结果能够促使KEC的管理层实施要求响应系统。

KEC已经在其1三个变电站中各安装了一套SCADA系统,用于其电压控制体系。该店铺还利用其依照PLC载波通信的AclaraTWACS
AMI系统,获取每条馈线上每家用户的极限制用电压读数。纵然许多电力公司只在变发电站母线层面上贯彻电压控制种类,但为了从系统中拿走最大好处,KEC认为还亟需控制线路中间的调压器。

为了控制线路中间调节器,集团利用设置了蜂窝通信模块和微处理控制器的调压器框架结构。通过从电衡量提示仪表获取极限制用电压读数并再次来到至DCR-V-by-V福特Explorer连串成立了多个报告回路。然后,DMurano-by-VRubicon控制软件通过改变调压器的设定点,以便沿着每条馈线部分完毕须要的电压下降,同时将用户最低电压水平维持在同意的极端内。

KEC与其SCADA集成商SCADA
Nexus合营,为变发电站和线间电压调节器提供DEscort-by-V奥迪Q3数据搜集和决定系列。
SCADA Nexus还为系统开发了二个禀报控制软件插件,开发了和Aclara TWACS
AMI系统的软件接口。AMI系统经过设置在居民户内的特定电度量提醒仪表来按需发起电压读取。KEC已经成立了100多个控区,每个地区内平均每相装有3块电衡量提示仪表。

该种类使KEC能够跟踪在降压事件时期电能销售损失总量,并由此执行平谷的主意重新补充损失的电能销售。那是通过在系统非高峰运维时期将电压进步至ANSI
C84.1范围A上限来完毕的。

由于KEC是一个非营利团体,因此保证平谷进程中只弥补降压事件之间损失的电能销售首要。该软件开发了一个净零账户,用于在平谷进程中自行运转以形成此目的。
KEC希望确认保证系统的运行不直接影响客户每月电费账单。相反,客户将收益,因为KEC节约的批发电力开销将以较低电费的款式回馈给她们。

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KEC工程师和技术人士检查现场的中线电压调节器需要响应控制器的运维情状

系统一测试试

D奥迪Q7byVCR-V系统于二〇一六年八月1十三二十三日拓展了第1遍全系统一测试试。测试时期,该种类被用来降落电力网系统峰值需量,并在当天轻载时平滑其负荷曲线。

在降压格局下,系统电压在120V基准上降至114V。在平谷格局下,系统电压提升到126V,以平复能源消耗损失。

迄今截止,KEC在25,000名计量用户中仅收到三次电压投诉事件。经查明后,在那之中两起投诉与斯特林发动机驱动器全数者有关,他们将跳闸定值设定高于规定允许的最低工作电压范围值。首个投诉来自于广播台谈话节目主持人,他在家里设八个播放工作室。通过向客户解释有关ANSI
C84.1规定的电压服务范围,全体那八个投诉获得圆满消除。电机驱动器的持有者更改了电机控制的跳闸设置,有线电谈话节目主持人很心旷神怡他的电力服务集团正在努力控制开支。

在7个月的测试时期,KEC发现,由于系统接济于在还原电网电压至允许范围从前超调下限,系统的一对调动供给保持在ANSI
C84.1下限范围内,因为系统在考订并使系统电压回到允许范围在此以前倾向于超越下限。为了补偿那或多或少,初步的下限设定值被增加几伏至116V,而不是在起来控制调整时期一向下跌到114V。

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从2014年十月1七日起全系统负荷控制测试结果

自行运维

由此五个月的手动测试,DEvoque-by-V汉兰达系统被切换成自动情势并积极管理KEC的高峰须要。在运行前七个月(从2015年1月至前年八月),DMurano-by-V宝马X5电压优化系统为KEC节省了联销电费账单18万。依照这么些速度,该系统可在不到两年的时刻内撤销耗费。基于电压的供给响应系统实现的节约超越了KEC管理层的指望,并将由此赞助公司下降电费来惠及客户,


Shawn Dolan是坐落马里太原Haydn的Kootenai Electric
Cooperative的工程高管。他具有蒙大腕州博兹曼蒙大腕州立大学的BSEE和MSEE学位,是俄勒冈州,华盛顿州,罗德岛州和蒙大纳州的注册标准工程师。他在电力行业拥有28年的阅历,个中为KEC工作了18年。

Scott Hamilton是置身华盛顿州斯波坎的Resource Associates
International
Inc.的创办者兼老板。他有着北卡罗来纳大学的博士学位,是华盛顿州登记的正式工程师。结业后,他在斯波坎加入了华盛顿电力公司(今后的Avista集团),担任工程师,曾在各样设计和中级管理职位工作。在华盛顿电力公司,他设计了SCADA系统升级,新的变发电站系统和发电厂的控制种类。

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