Minden energiarendszerben (esetünkben az A jelű rendszerben) több erőművi gépegység van, mint amennyi az éppen aktuális vagy a várható legnagyobb fogyasztói igény alapján a (6-1a) figyelembe vételével szükséges lenne, mert számítani kell egyes gépegységek meghibásodására, termelésből való kiesésére vagy karbantartás miatti hiányára. A csúcsterhelésen kívüli időszakokban pedig lényegesen nagyobb az erőművi teljesítőképesség, mint az igény.
6.1. Teherelosztás
A rendszeren belül elvileg sok lehetőségünk van annak megválasztására, hogy az fo frekvencián éppen szükséges
(6-4)
össztermelést miként osztjuk szét az erőművek, illetve az egyes gépegységek között. Az egyes , illetve szabályozása, amely összhatásában a és a időbeni változásait hivatott követni, központi és automatikus irányítást igényel, mert a (6-4) feltétel teljesítéséhez sok szempontot kell figyelembe venni. Ezek közül a legfontosabbak:
- előzetesen rögzített (szerződött) erőművi termelési menetrendek megtartása, - gépegységek (erőművek) terhelhetősége, szabályozhatósága,
- szabályozási tartalékok fenntartása, hirtelen fellépő hiány gyors pótlása, - törekvés a rendszerszintű költségminimumra,
- alkalmazkodás a teljesítményszállítás hálózati feltételeihez.
Üzemelőkészítés
Az előre becsült napi fogyasztói csúcs és völgyterhelési érték, a napközbeni terhelésváltozás és a tervezett export-import menetrend képezik az erőművi üzemelőkészítés fő adathátterét. A nagyjavításokat, felújításokat és egyéb karbantartási munkálatokat a kisebb terhelésű, Magyarországon jellegzetesen a nyári időszakra ütemezik. A napi üzemelőkészítés feladata, hogy a rendelkezésre álló géppark, a várható fogyasztói terhelés, az export-import menetrend és az előbbiekben felsorolt teherelosztási szempontok figyelembe vételével megtervezze a szükséges szabályozási tartalékokat.
A központi irányítás a és az f aktuális mérési értékére támaszkodva és az említett szempontokat figyelembe véve határozza meg a alapjeleket (a termelési „célértékeket") az ACE→0 követelmény teljesítéséhez. Mint láttuk a termelési célértékek meghatározásához nincs szükség a rendszer összfogyasztásának ismeretére, ami egyébként közvetlenül nem is mérhető.
A teljesítmény-frekvencia szabályozás összegzéseként mondhatjuk, hogy a helyi érzékelésű (frekvencia vagy fordulatszám) és önműködően beavatkozó primer szabályozás az együttműködő rendszerek közös Δf frekvenciaváltozását minimalizálja (elvileg nem tudja megszüntetni), a szekunder szabályozás - vagyis a központi irányítással működő csereteljesítmény-frekvencia szabályozás - a Δf→0 frekvenciatartást és a menetrendtartást végzi. A primer szabályozás folyamatosan - pillanatról pillanatra, gyakorlatilag időkésés nélkül - fejti ki hatását, a szekunder (ACE) szabályozás alapjelváltoztatási üteme általában a 20-60 sec időtartományba esik. Normál, viszonylag lassan változó üzemben ezen két szabályozás hatása a frekvenciára, illetve annak időbeli változására, ténylegesen nem különíthető el, és a frekvencia az idő döntő hányadában a névleges érték körüli ±20 mHz-es sávban tartható.
A szabályozás, amely eredendően követő tulajdonságú, „megelőző-korrigáló” jellegűvé tehető, ha ún.
előretekintéssel szabályozunk, vagyis a fogyasztói terhelést rövid távra (5-10 perc) előre becsüljük és a
fogyasztói igény várható változását is figyelembe vesszük az adott időpontra vonatkozó szabályozási alapjelek meghatározásánál. Ezáltal elkerülhetők az esetenkénti felesleges fel-le mozgatások, illetve a gyors terhelésváltozások (felfutások) okán előálló szabályozási lemaradások. Hirtelen fellépő forráshiány (termelő gépegység kiesése), vagy egyéb okokból előálló nagy értékű ACE esetén az üzemszerű felszabályozási sebességnél gyorsabban - ún. üzemzavari gradienssel - szokás növelni az erre igénybe vehető gépegységek termelését.
6.2. Szabályozási tartalékok
A szabályozáshoz szükséges teljesítménytartalékoknak három fő forrása különböztethető meg:
a/ erőművi tartalék b/ import tartalékforrás
c/ fogyasztók befolyásolásából, korlátozásából adódó tartaléklehetőségek Erőművi tartalék
Az erőművi tartalék osztályozható a tartalék jellegzetessége és az aktivizálásának időszükséglete szerint, továbbá meghatározható egy gépegységre és a rendszer egészére vonatkozóan.
A hálózatra szinkronozott (forgó) termelőegységek primer tartaléka (ha van) frekvenciaváltozáskor automatikusan mobilizálódik. A szekunder tartalék a termelési célérték megváltoztatásával, az egyes gépegységre megállapított, üzemszerűen esetenként változó min/max teljesítménysávokon belül vehető igénybe.
A szekunder tartalék olyan üzemi tartalék, amely viszonylag nagy terhelési gradienssel, rövid időn belül, zárt hurokban történő szabályozással vehető igénybe.
A tercier tartalék (1) az üzemben lévő gépegységeknél távparanccsal, viszonylag lassabb „reakcióidővel”
igénybe vehető forgó tartalék, vagy (2) üzemkész de, álló termelőegységek aktivizálása, amely eltérő időigényű lehet. (Például egy automatikusan indítható gázturbina gyakorlatilag azonnali tartalékot jelent, egy tározós erőmű, szivattyú üzemből termelő üzemmódra váltással, viszonylag gyorsan igénybe vehető, más az időszükséglete egy hideg vagy egy meleg állapotú gőzturbina-generátor egységnek üzembe vételének.)
Import tartalékforrás
Az alábbi lehetőségekkel számolhatunk:
a/ Szerződés szerint külső rendszerben lekötött erőművi tartalék,
b/ Üzemzavari esetekre szerződött tartalék (a rendszer vészhelyzeteiben igénybe véve)
c/ Szerződés alapján megszakítható teljesítmény-kiszállítás.
Fogyasztók befolyásolásából, korlátozásából adódó tartaléklehetőségek
Az alábbi jellegzetes lehetőségek tekinthetők tartalékforrásnak (például amikor a termelő oldal tartalékai már kimerültek, vagy nem elég gyorsan aktivizálhatók):
a/ Automatikus frekvenciafüggő korlátozás (fogyasztók lekapcsolása) b/ Diszpécser által kezdeményezett fogyasztói lekapcsolás
c/ Feszültségcsökkentéssel kezdeményezett ún.puha korlátozás (lekapcsolás nélkül) d/ Egyéb fogyasztói teljesítmény-befolyásolás (például: hangfrekvenciás vezérlés).
6.3. Párhuzamosan járó rendszerek együttműködése
Egy rendszeregyesülés tagjainak (tagországainak) harmonikus együttműködése és összehangolt szabályozása azt kívánja meg, hogy az egyes tagok - saját rendszerük aktuális teljesítőképességére vonatkoztatva - azonos %-os mértékű primer szabályozási tartalékot tartsanak és az ACE „kiszabályozásáshoz” közel azonos értékű K [%/Hz]
szabályozási frekvenciatényezőt alkalmazzanak. (Például egy előirányzott 1%-os primer tartalék és K=10%/Hz frekvenciatényező egy, az adott időpontban 6000 MW ”forgó” teljesítményű rendszer-tag részére 60 MW primer tartalékot (fel és le irányban egyaránt) és K=600 MW/Hz ACE szabályozási frekvenciatényezőt jelent.) Nem szükséges, hogy egy rendszer-tag minden (aktuálisan forgó) gépegysége részt vegyen a primer és/vagy a csereteljesítmény-frekvencia szabályozásban, csak a rendszer-tag egészére vonatkozóan, a szabályozásba bevont gépegységek révén kell teljesíteni az előirányzott értékek megtartását.
Pusztán a szabályozás szempontjából az az előnyös, ha minél több gépegységet vonunk be a primer szabályozási hozzájárulásba és az ACE kiszabályozásába, mert így csökkenthető az eredő szabályozási válaszidő, illetve a tartalékok aktivizálásának az ideje. Ennek az igénynek azonban a gazdaságossági követelmények és egyéb gyakorlati korlátok ellentmondhatnak.
A 6-2. ábra és a 6-3. ábra a magyar VER-re vonatkozóan mutat rendszer-együttműködési adatokat.
6-2. ábra: A magyar VER pillanatnyi szabályozási állapota (2011.09.19. 13:52:20)
6-3. ábra: A magyar VER 2010 évi villamosenergia-forgalma 1. A frekvenciaváltozás dinamikája