블랙 스타트

Black start
새의 종류에 대해서는 Blackstart를 참조하십시오.
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토론토는 2003년 북동부 정전 당시 발전소를 블랙 스타트해야 했다.

블랙 스타트란 외부 [1]송전망에 의존하지 않고 발전소 또는 전기 그리드의 일부를 복구하여 가동시키는 과정이다.

일반적으로 발전소 내에서 사용되는 전력은 발전소 자체 발전기에 의해 공급된다.발전소의 모든 주 발전기가 정지된 경우, 발전소의 송전선로를 통해 배전망에서 전력을 끌어냄으로써 발전소 서비스 전력이 공급된다.그러나 광역 정전 중에는 그리드의 외부 전원을 사용할 수 없습니다.그리드 전원이 없는 경우 전력 그리드를 작동에 부트스트랩하기 위해 이른바 블랙스타트를 수행해야 합니다.

블랙 스타트를 제공하기 위해 일부 발전소에는 일반적으로 블랙 스타트 디젤 제너레이터(BSDG)라고 하는 소형 디젤 발전기가 있으며, 이는 대형 발전기(수 메가와트 용량의)를 시동하는 데 사용할 수 있으며, 주 발전기 시동을 거는 데 사용할 수 있습니다.증기 터빈을 사용하는 발전소는 보일러 급수 펌프, 보일러 강제 흡입 연소 공기 송풍기 및 연료 준비에 필요한 용량의 최대 10%의 발전소 서비스 전력을 필요로 합니다.각 스테이션에 이렇게 큰 스탠바이 용량을 제공하는 것은 비경제적이므로 다른 스테이션에서 지정된 타이 회선에 블랙 스타트 전력을 공급해야 합니다.

대부분의 경우 수력 발전소는 네트워크 상호 연결을 복원하기 위한 블랙 스타트 소스로 지정됩니다.수력 발전소는 시동을 위한 초기 전력이 거의 필요하지 않으며(흡기 게이트를 열고 발전기 필드 코일에 여자 전류를 공급하기에 충분함), 화석 연료나 원자력 발전소의 시동을 위해 매우 신속하게 큰 전력 블록을 온라인에 둘 수 있다.특정 유형의 연소 터빈을 블랙 스타트용으로 구성할 수 있으므로 적절한 [2]수력발전소가 없는 장소에서도 다른 옵션을 제공할 수 있습니다.2017년 남부 캘리포니아의 한 유틸리티는 배터리 기반 에너지 저장 시스템을 사용하여 블랙 스타트(black start)를 제공하는 데 성공하여 복합 사이클 가스 터빈을 유휴 상태에서 [3]작동시켰습니다.

(실제 시나리오에 근거한) 블랙스타트의 한 가지 방법은 다음과 같습니다.

  1. 배터리는 수력발전소에 설치된 소형 디젤 발전기를 시동한다.
  2. 디젤 제너레이터의 전력은 발전소를 작동시키는 데 사용됩니다.
  3. 스테이션과 다른 영역 사이의 주요 전송 라인에 전원이 공급됩니다.
  4. 발전소의 전력은 원자력/화석 연료 기반 부하 발전소 중 하나를 시동하는 데 사용된다.
  5. 베이스 로드 플랜트로부터의 전력은, 시스템의 다른 모든 발전소를 재기동하기 위해서 사용됩니다.

최종적으로 일반 배전망에 전력을 재공급하여 소비자에게 송전한다.이는 종종 점진적으로 발생합니다. 전체 그리드를 한 번에 시작하지 못할 수 있습니다.특히 여름철 장기 정전 후 모든 건물이 따뜻해 전력 공급이 한꺼번에 재개되면 냉방장치 수요만 그리드가 공급할 수 있는 수준을 넘어설 것으로 보인다.추운 기후에서는 겨울철에도 난방 장치를 사용하면 유사한 문제가 발생할 수 있습니다.

더 큰 그리드에서 블랙 스타트는 종종 복수의 "섬" 생성(각각 로컬 부하 영역을 공급)을 시작한 후 이들 섬을 동기화 및 재연결하여 완전한 그리드를 형성한다.관련된 발전소는 그리드가 다시 연결될 때 부하에서 큰 단계 변화를 수용할 수 있어야 한다.

블랙 스타트에는 수력 발전 댐, 디젤 발전기, 오픈 사이클 가스 터빈, 그리드 스케일 배터리 저장소, 압축 공기 저장고 등 여러 가지 방법이 있습니다.각 발전 네트워크는 비용, 복잡성, 로컬 자원의 가용성(예를 들어 댐에 적합한 계곡), 다른 발전 네트워크와의 상호 연결성 및 블랙 스타트 프로세스에 필요한 응답 시간 등의 요소에 따라 다른 접근방식을 취합니다.

블랙 스타트 서비스 조달

ERCOT의 오퍼레이터

영국에서 그리드 운영자는 블랙 스타트 시설이 통상적인 그리드 [4]운영에서 경제적이지 않다는 것을 인식하면서 블랙 스타트 용량을 제공하기 위해 일부 발전기와 상업적 계약을 맺고 있다.중앙 전기 발전 위원회 시대부터 발전소의 전형적인 형태로서, 완전한 발전 장치를 가동하는 데 필요한 발전소 전체를 가동할 수 있는 다수의 개방 사이클 가스 터빈(즉, 열 회수 모듈 없음)이 있다. 이러한 터빈은 일반적으로 디젤 발전기에 의해 가동되며, 배터리 백업에 의해 공급된다.일단 속도를 높이면, 이러한 가스 터빈은 나머지 발전소와 관련된 전체 발전소를 가동할 수 있으므로, 다른 전원으로부터 전력을 공급받을 필요가 없어집니다.

북미 독립 시스템 운영자의 경우 블랙 스타트 조달은 다소 다릅니다.전통적으로 블랙 스타트 기능은 통합 유틸리티에 의해 제공되었으며, 비용은 요금 납부자의 비용 회수를 위해 광범위한 요금제로 전환되었습니다.조직화된 전기 시장의 일부가 아닌 분야에서는 여전히 일반적인 조달 메커니즘입니다.규제완화 환경에서는 이러한 비용 기반 프로비저닝의 유산이 지속되고 있습니다.또, ISO 뉴잉글랜드등의 블랙 스타트 조달 관행의 최근 과잉도, 규제완화 관할구역은 서비스 코스트(COS)가 아닌 시장 솔루션에 치우쳐 있습니다만, 반드시 경쟁력 있는 조달로 이행하고 있는 것은 아닙니다.솔루션.

미국에서는 현재 블랙스타트를 조달하는 방법이 3가지가 있습니다.가장 일반적인 것은 가장 단순하고 전통적인 방법인 서비스 비용입니다.현재 California Independent System Operator(CAISO), PJM Interconnection[5] 및 New York Independent System[6] Operator(NYISO)에 의해 사용되고 있습니다.정확한 메커니즘은 다소 다르지만, 동일한 접근방식이 사용된다. 즉, 블랙 스타트용으로 단위가 식별되고 문서화된 비용이 자금으로 지원되며 비용 회수를 위한 요금으로 조정된다.

두 번째 방법은 뉴잉글랜드[7] 독립 시스템 운영자(ISO-NE)가 사용하는 새로운 방법입니다.새로운 방법론은 공급 촉진을 위해 블랙스타트 보수를 인상하는 정액 지급이다.발전기에 지급되는 월별 보상은 균일한 요금($/kWyr, $Y 값)에 해당 달의 장치의 월별 청구 능력을 곱하여 결정됩니다.이 변경의 목적은 조달의 단순화 및 블랙 스타트 서비스의 제공을 장려하는 것이었습니다.

최종 조달 방법은 텍사스 전기[8] 신뢰성 위원회(ERCOT)가 사용하는 경쟁 조달입니다.이 접근법에 따라 ERCOT는 블랙 스타트 서비스 시장을 운영하고 있습니다.관심 있는 참가자는 유닛의 용량과는 무관한 시간당 $/hr(예를 들어 시간당 $70)의 대기 비용을 제출합니다.ERCOT는 다양한 기준을 사용하여 이러한 입찰을 평가하고 선택된 유닛을 입찰로 지불하며 85%의 가용성을 가정한다.각 블랙 스타트 장치는 그리드의 아일랜드링과 동기화를 시작하기 위해 근접하게 다른 장치를 시동할 수 있다는 것을 입증할 수 있어야 한다.

다른 국가에서는 다른 조달 방법이 있다.뉴질랜드 시스템[9] 오퍼레이터는 경쟁 입찰을 통해 블랙스타트 기능을 조달합니다.다른 관할권도 ERCOT만큼 구조화되지는 않았지만 일종의 경쟁력 있는 조달이 있는 것으로 보인다.여기에는 Alberta Electric System [10]Operator와 [11]온타리오 독립 전기 시스템 Operator가 포함되며, 둘 다 뉴질랜드 및 ERCOT와 유사한 장기 "제안 요청" 접근방식을 사용한다.

독일 배전망에 대한 최초의 블랙 스타트는 2017년 슈베린의 WEMAG 배터리 발전소에서 분리된 격리된 배전망에 대해 테스트되었다.WEMAG 배터리 플랜트는 대규모 정전 또는 [12]정전 후에 전력망을 복구할 수 있음을 증명했습니다.

블랙 스타트 소스에 관한 제한

모든 발전소가 블랙 스타트 기능에 적합한 것은 아닙니다.풍력 터빈은 필요할 [13]때 풍력을 사용할 수 없기 때문에 블랙 스타트에 항상 적합한 것은 아닙니다.풍력 터빈, 미니 수력 또는 마이크로 수력 발전소는 종종 네트워크에 [14]재전력을 공급할 수 없는 유도 발전기에 연결된다.2020년에 69MW Dersalloch 풍력발전소는 가상 동기 [15][16]기계를 사용하여 스코틀랜드 그리드의 일부를 블랙 스타트시켰다.또한 블랙 스타트 장치는 긴 전송 라인의 큰 무효 부하로 작동할 때 안정적이어야 합니다.많은 고전압 직류(HVDC) 컨버터 스테이션은 부하 끝에 있는 시스템으로부터의 정전[clarification needed] 전력을 필요로 하기 때문에 "데드" 시스템으로도 작동할 수 없습니다.Pulse-Width Modulation(PWM; 펄스폭 변조) 기반의 전압원 변환기 HVDC 방식에는 이러한 제한이 [17]없습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Knight, U.G. 비상시 전력시스템 - 만일의 경우 계획에서 위기관리까지 John Wiley & Sons 2001 ISBN978-0-471-49016-6 섹션 7.5 '블랙 스타트' 상황
  2. ^ 필립 P.Walsh, Paul Fletcher 가스 터빈 성능, John Wiley and Sons, 2004 ISBN 0-632-06434-X, 486페이지
  3. ^ "California battery's black start capability hailed as 'major accomplishment in the energy industry'". May 17, 2017.
  4. ^ Wayback Machine(National Grid plc)의 Black Start Archived 2006-05-21 소개 기술 및 상업적 배경을 다룹니다.
  5. ^ 'PJM 요금' 참조:PJM 요금 스케줄 6A(온라인에서 입수 가능) : http://www.pjm.com/documents/downloads/agreements/tariff.pdf Archived 2008-12-09 at the Wayback Machine and Blackstart Business Rules (온라인에서 입수 가능) http://www.ieso.ca/Documents/consult/se16/se16_DACP-SWG-20060216-pjm-blackstart.pdf Archived 2014-12-16 at the Wayback Machine (온라인에서 입수 가능)
  6. ^ NYISO 보조 지상 설비 서비스 매뉴얼 2006년,"복사본 Archived"에서 이용할 수http://www.nyiso.com/public/webdocs/documents/manuals/administrative/acctbillmnl.pdf시 NYISO회계와 과금 기준, 2006년 온라인에서 이용을 참조하십시오.그 2008-09-12에 원래에서 Archived.2008-12-24 Retrieved.률 부칙 5에{{웹을 인용하다.}}:CS1 maint:제목에서처럼 보관 복사본(링크)NYISO 관세(2006년), 페이지 91부터Revised 시트 311,율 공정 6,.개정판 시트 번호 269부터, 온라인으로 입수 가능: CS1 maint: 아카이브 카피 타이틀 (링크)
  7. ^ ISO-NE "Order Accepting Application" 문서 번호 참조.ER03-291, 연방 에너지 규제 위원회 2월 14일 2003년,http://www.iso-ne.com/committees/comm_wkgrps/trans_comm/tariff_comm/mtrls/2006/may162006/index.htmlISO-NE 오픈 액세스 전송 관세 2006년 우편 311에, 온라인"복사본 Archived"에서 살 수 있는 온라인에서 이용 Issued.그 2008-10-25에 원래에서 Archived.2008-12-24 Retrieved.{{웹을 인용하다.}}:CS1 maint:제목에서처럼 보관 복사본(링크)ISO-NE A3블랙 스타트 워킹 그룹 M.NEPOOL 전송 위원회에 대한 이모티콘, 2006년 5월 9일, 온라인(http://www.iso-ne.com/committees/comm_wkgrps/trans_comm/tariff_comm/mtrls/2006/may162006/index.html)에서 이용 가능
  8. ^ ERCOT Protocols Section 6, 2006을 참조해 주세요.온라인: CS1 maint:archive copy as title (link) ERCOT의 입찰 폼은 온라인으로 입수할 수 있습니다.http://www.ercot.com/mktrules/protocols/current/22-%28A%29BlackStart-050105.doc
  9. ^ 뉴질랜드 거버넌스 규칙 전기위원회 스케줄 C5, 2005년 11월 1일(전화번호 180-182), 온라인: CS1 maint: 아카이브된 카피를 제목으로 참조(링크)
  10. ^ Wayback Machine에서 http://www.aeso.ca/files/Nov05_BlackstartPP_v1.pdf Archived 2009-03-18을 참조하십시오.
  11. ^ 참조: CS1 maint: 타이틀로서의 아카이브 카피(링크)
  12. ^ Hales, Roy L. (August 15, 2017). "First Black Start On Germany's Grid". CleanTechnica.
  13. ^ Fox, Brendan 등; 풍력 발전 통합 - 연결 및 시스템 운영 측면, 기술 및 기술 협회, 2007 ISBN 978-0-86341-449-7 페이지 245
  14. ^ 조지 G. 카라디, 키스 EHolbert, Electric Energy Conversion and Transport: 대화형 컴퓨터 기반 접근법, John Wiley & Sons, 2013, ISBN 1118498038 페이지 9-57
  15. ^ Reid, Scott (3 November 2020). "ScottishPower in 'pioneering world first' after wind farm black-out boost". www.scotsman.com. The Scotsman. Archived from the original on 5 November 2020.
  16. ^ "Innovation". Scottish Power Renewables. 3 November 2020. Archived from the original on 3 November 2020.
  17. ^ Beaty, H. Wayne; Fink, Donald G. (ed) 전기 엔지니어용 표준 핸드북 (15판), McGraw-Hill 2007 ISBN 978-07-144146-9 페이지 15-22

추가 정보