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技术人士检查变电站的电压调节器控制装备

倘诺通过调整系统电压就足以增加收入,那么电力集团该怎么办?

二〇一〇年,Kootenai Electric Cooperative
Inc.(KEC)公司的管制集团在经历了由于费率变化造成电力批发开销大幅增加的情事后,提议了上述难点。他们发觉经过下跌电加强现须求响应(DR-by-VR)将跌落那么些资产。该系统在前7个月的营业中,为KEC裁减了18万日元的电力批发账单。作为一个非营利的电力公司,KEC将这个节约开支以更低电价的样式回馈给用户。

由于印度洋西南地区在二零一零年以前批发需量电费(demand
charge)较低,该地段急需侧管理安顿的施行落后于美利坚合众国别的地点。二零一零年后,由于需量电费增添,KEC试验了热水器和家用加热恒温控制,但意识这一个系统实施昂贵并且没有丰硕高的投资回报。并且由于用户的涉企也急需多量的人力资源。

省吃俭用有助于降低公共电力集团的完好需量,但也下跌了电力企业的电力销售收入,并促成其急需提升电费以保持经营盈利。那将最后形成电力销售恶化和电价回涨的恶性循环。由于那么些原因,KEC寻求其余既可以帮忙裁减其发行电费也不会潜移默化其电力销售收入的点子,KEC考虑电压优化。

能源公司,电价驱动

KEC在花旗国密歇根州的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(英文名:mǎi chāo)过半数电能。
二零一零年在此之前,由于BPA的水电容量过剩,KEC的批发需量电费收入小于3日元/千瓦。但是,二〇一〇年的情景发生了变动,Bonneville电力管理局的电力容量不再过剩。

BPA改变了其发行电价和容量电价的社团,实施了电能和容量的台阶电价方案。在新的阶梯费率结构下,各种客户都按比例分红了BPA电费。即使某电力公司的需量当先其在一个月份的配额,则该商厦的实际需量花费会明确高于其配额需量开支。

在那种布局下,KEC现在面临几种类型的需量电费。
BPA的PF16需量电费与电力公司每月固定配额以外的电量直接相关。
BPA的NT16输电容量电费与用户在输电高峰期利用了BPA输电容量间接相关。

BPA的每月需量费率从6.20新币/kW到11.47日币kW不等,其元宵节冬天节费率最高。
BPA的输电容量费率为2.04法郎/kW。结果是全体需量费率为每月8.24卢比/kW到最大13.51美金/kW。
BPA每两年审查三遍费率并做相应调整,总体来说会稳中有升。

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在早晨1点至2点里边电压控制的测试结果

电压控制

据悉电压的急需响应系统已在美利坚合众国中南边和爱奥尼亚海岸很多城市进行多年,紧如果在人口密集的远距离配电区域。可以操纵的载荷依照馈线变化,并且与每条馈线上的载重计算特征、馈线的长度和导体类型有关。杜克能源企业和阿拉巴马电力集团都施行了降压控制种类,发现它们得以将其峰值需量下落1.6%至2.7%,同时保持在美利哥国家标准协会(ANSI)C84.1规定的选取电压范围内。依照现有文献,电力公司企业可以完成1%至5%的需量下落。

由于长途配电线路带来的挑衅,电力公司一贯以来都幸免使用基于电压控制的需求响应系统。在农村地带,在一条从变电站下行的配电馈线上有所多个中等调压器组并不鲜见。直到近来,在各个调压器组之间制造通信系统如故是件相当昂贵的工作。可是,近年来蜂窝网络覆盖领域的缕缕进行极大地降低了设备之间的通信费用,例如位于偏远地区的调压器组。

一致,通过在居民电表安装处来监测线路终端电压以管教服务电压停留在ANSI
C84.1确定范围内也曾是一项昂贵的挑衅。现有机关抄表系统现已改成了那种景观,下跌了血本,类似于选用蜂窝通讯下落下行调压器的操纵资金。

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测试电压控制对朱莉娅街变电站负荷的熏陶结果

商业形式

是因为不确定实施要求响应系统的财务影响,KEC开发了一个财务模型来分析DR-by-VR对其发行电力账单的震慑。该模型可使公司可以按照兑现的需量降低百分比来确定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%的震慑,并盘算了净财务影响。模型考虑了有着BPA的支行需量费率结构,以赢得削减KEC的主峰需量的总净效应。

鉴于分析目标,假定须求响应系统均运用平峰和填谷策略。系统只能够在系统须要峰值时期降低配电系统电压,并在一天的要求低谷期提升系统电压,抵消由于平峰导致的电力销售损失。该型还假定KEC将其服务电压维持在囚系范围之内。

KEC可以省去的需量电费能够为电力集团节省一大笔钱,纵然是只有2%的需量收缩。能够按不相同的需要回落百分比得到的年需量电费意味着就是是2%的要求减弱也得以节约大批量的发行电力开支。根据财务模型,KEC可以预期使用电压优化(通过电压控制举办平峰和削谷)节约的需量电费从104,963美元(需量下跌1%)至475,790韩元(需量下落5%)。

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Kootenai电气工程师Phillip 伊娃nder在变电站电压须求响应控制器上干活

当场测试

为了看看KEC可以预期得到的莫过于峰值需求回落,该电力公司公司在其具备短距离城市馈线的JuliaStreet变电站进行了实地测试。通过在120V的基本功大校电压降至116V,需量下跌了5.2%。其结果可以促使KEC的管理层实施要求响应系统。

KEC已经在其13个变电站中各安装了一套SCADA系统,用于其电压控制连串。该公司还选用其依据PLC载波通信的AclaraTWACS
AMI系统,获取每条馈线上每家用户的顶峰电压读数。尽管许多电力公司只在变电站母线层面上落到实处电压控制种类,但为了从系统中获取最大便宜,KEC认为还索要控制线路中间的调压器。

为了控制线路中间调节器,集团选拔设置了蜂窝通信模块和微处理控制器的调压器架构。通过从电表获取极限电压读数并赶回至DR-by-VR体系创造了一个举报回路。然后,DR-by-VR控制软件通过改动调压器的设定点,以便沿着每条馈线部分已毕要求的电压下跌,同时将用户最低电压水平保持在同意的顶峰内。

KEC与其SCADA集成商SCADA
Nexus协作,为变电站和线间电压调节器提供DR-by-VR数据收集和决定种类。
SCADA Nexus还为系统开发了一个汇报控制软件插件,开发了和Aclara TWACS
AMI系统的软件接口。AMI系统通过安装在居民户内的一定电表来按需发起电压读取。KEC已经创立了100多个控制区,各个区域内平均每相装有3块电表。

该连串使KEC能够跟踪在降压事件之间电能销售损失总量,并通过举行平谷的艺术重新补充损失的电能销售。那是透过在系统非高峰运行时期将电压升高至ANSI
C84.1限制A上限来促成的。

鉴于KEC是一个非营利协会,由此有限支撑平谷进程中只弥补降压事件之间损失的电能销售主要。该软件开发了一个净零账户,用于在平谷进程中机动运行以成功此目的。
KEC希望确保系统的运作不直接影响客户每月电费账单。相反,客户将受益,因为KEC节约的批发电力费用将以较低电费的款式回馈给他俩。

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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作意况

系统测试

DRbyVR系统于二零一六年7月15日展开了第四次全系统测试。测试时期,该系统被用于降落电网系统峰值需量,并在同一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,系统电压升高到126V,以平复能耗损失。

迄今,KEC在25,000名计量用户中仅收取三遍电压投诉事件。经调研后,其中两起投诉与电动机驱动器所有者有关,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。第七个投诉来自于电台谈话节目主持人,他在家里设一个播放工作室。通过向客户解释有关ANSI
C84.1规定的电压服务范围,所有那多少个投诉得到圆满化解。电机驱动器的所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欢娱他的电力服务集团正在全力控制资金。

在三个月的测试时期,KEC发现,由于系统协理于在复苏电网电压至允许范围在此之前超调下限,系统的有些调整须求保持在ANSI
C84.1下限范围内,因为系统在改良并使系统电压回到允许范围从前倾向于领先下限。为了填补那一点,初阶的下限设定值被增进几伏至116V,而不是在开班控制调整时期平素下降到114V。

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从二〇一六年七月15日起全系统负荷控制测试结果

自动运行

经过三个月的手动测试,DR-by-VR系统被切换来自动格局并主动管理KEC的主峰要求。在营业前3个月(从二零一六年1六月至前年1十月),DR-by-VR电压优化系统为KEC节省了联销电费账单18万。依据那个速度,该系统可在不到两年的日子内收回开支。基于电压的须要响应系统完结的节约超越了KEC管理层的期待,并将经过赞助集团降低电费来惠及客户,


Shawn Dolan是置身蒙大拿州Haydn的Kootenai Electric
库珀ative的工程老板。他享有北达科他州博兹曼弗吉尼亚州立大学的BSEE和MSEE学位,是爱荷华州,华盛顿州,新罕布什尔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,其中为KEC工作了18年。

Scott Hamilton是放在华盛顿州斯波坎的Resource Associates
International
Inc.的开创者兼总经理。他拥有佛蒙特大学的博士学位,是华盛顿州注册的正式工程师。结业后,他在斯波坎参预了华盛顿电力集团(现在的Avista公司),担任工程师,曾在各类设计和中路管理职位工作。在华盛顿电力公司,他筹划了SCADA系统升级,新的变电站系统和发电厂的操纵系列。

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