Кіріспе

Электр құрылғылары, егер олар сұранысқа жауап беру арқылы электр желісінің тұрақты жұмысын қолдаса, желіге үйлесімді деп есептеледі. Негізгі желіге үйлесімді құрылғыларда желінің жиілігі мен кернеуіндегі қысқа мерзімді жағымсыз өзгерістерді азайтуға бағытталған мүмкіндіктер болуы мүмкін, ал күрделі құрылғылар электр энергиясының ағымдағы нарықтық бағасына қарай жұмыс режимін өзгерте алады, бағалар шарықтаған кезде жүктемені төмендетіп. Желіге үйлесімді құрылғыларға үй шаруалықтарындағы ірі тұтынушылар, HVAC сияқты коммерциялық ғимараттардың жүйелері және көптеген өнеркәсіптік жүйелер жатады.

Жиілік респонсісі

Электр жүйелерінің көпшілігі электр генераторлары өндірген энергияны тұтынушыларға жеткізу үшін 50 немесе 60 Гц (герц) номиналды жиілігі бар ауыспалы ток пайдаланады. Генераторлар өндіретін электр қуаты тұтынушылар пайдаланатын энергиядан асқанда, электр қуатының жиілігі артады. Керісінше, электр қуатының өндірілген мөлшері тұтынудан аз болған кезде жиілік төмендейді. Сондықтан жиілік – жүйелік (жалпы) сұраныс пен ұсыныс арасындағы тепе-теңдіктің нақты көрсеткіші. Желіге бейімделген жиілік реакциясы болмаған жағдайда, жиілік өзгерісінің жылдамдығы негізінен жүйенің жалпы инерциясына (бақылау мүмкіндігі шектеулі) және генераторлардың басқару жүйелерінің жиынтық жауабына (бақылау салыстырмалы түрде баяу) байланысты. Ал желіге бейімделген құрылғылар өте жылдам әрекет етеді. Желіге бейімделген құрылғы жиілік өзгеруіне жауап ретінде, жиілік белгілі бір шектен төмен түскен кезде электр қуатына деген сұранысты азайтады немесе үзеді (бұл жүктеме деп аталады), және/немесе жиілік жоғарылағанда жүктемені арттырады. Бір желіге бейімделген құрылғының жүктемесі шағын болғанымен, кез келген уақытта жиілікпен басқарылатын жалпы жүктеменің үлесі жүйеге жиілік бойынша қорғаныс ұсыну үшін жеткілікті, бұрынғыдай тотальдік ажырау сияқты күрделі шаралар қабылдаудың алдын алады. Желіге бейімделген жиілік реакциясының артықшылығы – жиіліктің электр жүйесінде кең таралғаны. Жүйенің бір бөлігіндегі генератор тоқтағанда, жүйедегі барлық жүктемелер бірден өзгерісті сезінеді және проблеманы анықтау үшін басқару жүйесіне, шешім қабылдау үшін басқару орталығына немесе миллиондаған құрылғыларға командалар жіберу үшін телекоммуникациялық желіге мұқтаж болмай, дереу және тиісті жауап бере алады. Мұндай әрекет жиілікті қарапайым электродинамикалық және басқару жүйелерінің кірісінен пайда болатын қасиетке айналдырады. Бұл мәселеде әлі де пікір таласы бар, бірақ өзін-өзі реттеу арқылы жұмыс істейтін күрделі жүйелер, әдетте, қарапайым жоғарыдан төменге бағытталған басқару жүйелеріне қарағанда, сенімді және икемді болады деп саналады.

Кернеудің әсері

Жиілікпен салыстырғанда, кернеу электр жүйелерінде кеңінен өзгеріп отырады, себебі екі құрылғы арасындағы кернеу айырмасы олардың арасында ағатын тоқтың бағытын және шамасын (соның салдарынан қуатты) анықтайды. Сондықтан кернеу – көбінесе жергілікті құбылыс, ал кернеуге сезімтал желілік құрылғылар электр энергиясын жеткізу жүйесінің жергілікті аспектілерін жақсартуға көмектеседі. Дегенмен, жылудық қорғауы бар индукциялық моторлар және қуат электроникасы сияқты жүктемелер кернеудің күрт өзгеруіне жақсы реакция бермейді. Егер аймақтағы электр энергиясына деген қажеттіліктің елеулі бөлігі осындай жүктемелерден тұрса, олардың бірлескен реакциясы ақаулық салдарынан кернеудің баяу қалпына келуіне алып келуі мүмкін, бұл беру жүйесінің сенімділігіне кері әсер етеді және жүйелік апаттарды болдырмау үшін қосымша шаралар қабылдауды талап етеді.

Бағаға жауап беру

Жиілік пен кернеу электр жүйесіндегі физикалық құбылыстарға жауап берсе, желіге бейімделген баға жауаптылығы экономикалық құбылыстарды шешу үшін жасалған. Электр қуатын тиімді таратуды басқару үшін электр нарықтарының кеңінен қолданылуына байланысты, көбірек тұтынушылар айлар немесе жылдар бойы белгілі бір сома төлеудің орнына, уақыт өте өзгеретін электр энергиясы бағаларымен танысады. Әдетте, электр жүйесінде жетіспеушілік болған кезде бағалар көтеріледі. Желіге бейімделген баға жауаптылығының мақсаты – электр энергиясын тұтынушылардың сұранысқа жауап беруін ынталандыру. Сұранысқа жауап беру – өндіріс жетіспеген кезде электр энергиясын жеткізушілердің нарықтық билеуін төмендетудің бір жолы. Желіге бейімделген баға жауаптылығы сондай-ақ тұтынушыларға бағалар жоғары болған кезде электр энергиясын аз пайдалану арқылы, ал бағалар төмен болған кезде көбірек пайдалану арқылы энергия шығындарын азайтуға мүмкіндік береді.

Көрсеткіш нәтижелер

2006 және 2007 жылдары АҚШ-тың Солтүстік-Батыс аймағында АҚШ Энергетика министрлігі үшін желіге үйлесімді технологияны демонстрациялау жүргізілді. Қатысушылардың арасында жергілікті энергетикалық компаниялар, тұрғын және коммерциялық тұтынушылар, муниципалитеттерге тиесілі өнеркәсіптік жүктемелер, сондай-ақ бірқатар жеткізушілер мен зерттеушілер болды. Желіге үйлесімді технологияны демонстрациялау көрсеткендей, әдеттегі тұрмыстық құралдар желідегі проблемаларды, яғни жиілік ауытқуларын автоматты түрде анықтап, қиын жағдайларда энергия тұтынуды төмендетті. Олимпиада түбегіндегі демонстрация тұрғын, коммерциялық және өнеркәсіптік жүктемелердің тарату деңгейіндегі нарықтан келетін баға сигналдарына сәйкес тұтыну үлгілерін өзгертетінін көрсетті, бұл нарық екі бағытта жұмыс істеді. Екі жобаның да нәтижесінде желіге үйлесімді технологиялар электр желісіне жоғары сұраныс кезінде қысымды қалай азайтатыны көрсетілді.