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术语表 · 电网与市场

惯量(电网)

同步旋转的发电机和电动机中储存的动能,能抵抗电网频率的突变。

电网惯量指与电网同步旋转的汽轮机、发电机和大型电动机储存的转动能量。大电厂跳闸时,这部分能量在几毫秒内自动释放,减缓频率下跌,为频率响应动作争取时间。

H = (½ × J × ω²) / Srated

惯性常数 H 以秒计,等于储存的动能除以额定功率。典型值:汽轮机 4 至 9 s,燃气轮机 3 至 7 s,水电机组 2 至 4 s。系统惯量通常用 GW·s 或 MW·s 表示。

风机和光伏通过逆变器并网,本身不提供惯量。它们取代同步电厂后,系统惯量下降,扰动后的频率变化率(RoCoF)上升。英国运营商 NESO 把最低惯量定在约 102 至 120 GW·s,并通过稳定性市场采购;爱尔兰电网限制非同步电源渗透率(SNSP),2023 年上限提高到 75%(EirGrid)。

应对办法有:同步调相机(不烧燃料空转的发电机,有时配飞轮)、靠电池提供合成惯量或虚拟惯量的构网型逆变器、BESS 提供的快速频率响应,以及能耐受较高 RoCoF 的保护定值(常为 1 Hz/s)。

相关术语

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  • 电网频率

    电力系统中交流电改变方向的速率,为 50 Hz 或 60 Hz,反映供需的瞬时平衡。

  • 频率响应

    电网突然失衡后,为阻止和纠正频率偏差而自动发生的发电或负荷变化。

  • 构网型逆变器

    自行建立电压和频率基准的逆变器,表现为电压源,能稳定弱电网并提供虚拟惯量。

  • 波动性可再生能源(VRE)

    出力随天气和时间变化、无法完全调度的可再生能源发电,主要是风电和光伏。

  • 辅助服务

    系统运营商在电能量之外采购的、用于保持电网稳定安全的服务,例如调频备用、电压控制和黑启动。

  • BESS(电池储能系统)

    完整的并网或现场电池装置,包括电芯、电池管理、功率变换、热管理和控制系统。