¿Qué tan rápido necesitan las centrales eléctricas para responder a la demanda?

He escuchado la descripción del profano del tiempo de respuesta de la red eléctrica antes; generalmente contiene la palabra "instantáneo" o "en tiempo real". Pero estoy interesado en los tiempos de respuesta reales de los distintos tipos de generación de energía.

Mi limitada capacidad de investigación me ha llevado a escribir artículos sobre las tres "capas" principales de la generación de energía: generación de carga base , generación de carga siguiente y generación máxima . Entiendo la diferencia de alto nivel entre los tres tipos de generación y, aproximadamente, los tipos de plantas que los cumplen. Parece que los combustibles como el nuclear o el carbón sirven a la carga base porque tienen tiempos de respuesta lentos. Y en el otro extremo del espectro, los combustibles como el gas natural atienden la carga máxima porque los sistemas de generación se pueden configurar para tiempos de respuesta rápidos.

Esa información de alto nivel ha sido fácil de encontrar, pero tengo problemas para encontrar números reales. Estos son los únicos números que tengo hasta ahora:

  • Las plantas de carbón de carga base pueden tardar muchas horas en ponerse en marcha.
  • Las plantas de pico, como las baterías hidroeléctricas, pueden arrancar en decenas de segundos , y las turbinas de gas de ciclo simple pueden arrancar en decenas de minutos .

Pero siento que el "tiempo de inicio" es muy diferente del tiempo de respuesta, y no puedo encontrar ningún dato al respecto. Pero tal vez estoy trabajando con malas suposiciones: ¿estas plantas realmente necesitan responder a cambios instantáneos en la carga después de que se hayan puesto en marcha?

En caso afirmativo, ¿qué plantas manejan ese tipo de respuesta y qué tan rápido reaccionan?

La ingeniería eléctrica y los sistemas de energía están bastante lejos de mi trabajo diario, por lo que no soy muy bueno en la construcción de consultas para responder a mis preguntas. Disculpas si esto tiene una respuesta trivial en otro lugar.

Este artículo no responde exactamente a su pregunta. Pero es algo relevante e interesante. greenmatters.com/news/2017/12/22/Y0HJx/…
Esto también es impresionante, de 0 a 1320 MW en 12 segundos: electricmountain.co.uk/Dinorwig-Power-Station
Apenas 2 millas cúbicas de almacenamiento bombeado, el agua bombeada a 1,000 pies, almacenará suficiente energía para abastecer a todos los EE. UU. con 1,000 vatios por ciudadano durante 24 horas. ¿O son 3 millas cúbicas? Yo olvido.

Respuestas (1)

La respuesta "rápida" en la que está pensando se llama respuesta de frecuencia. La red consiste principalmente en generadores y motores que giran "eléctricamente" en sincronía con la red (la rotación física es diferente por el deslizamiento). Cuando la carga en la red excede el suministro, se ralentizan y la frecuencia disminuye (ligeramente). Cuando se aumenta la entrada de energía al generador, o se reduce la salida de energía de la carga, intentarán acelerar la frecuencia y aumentará (ligeramente). La corriente de excitación del generador también afecta esto.

Entonces, la inercia de la red proporciona la respuesta más rápida, donde cualquier aumento repentino en la carga o disminución en la generación se corresponde con una disminución en la frecuencia. Luego, las plantas de respuesta rápida aumentarán la entrada de potencia/acelerador a la red y la frecuencia se estabilizará. Con las plantas de energía térmica, abrir el acelerador de esta manera no cambia la producción térmica de la planta, por lo que, si se mantiene, provocaría una disminución de la presión en la entrada de la turbina y una pérdida de potencia.

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"Así que la inercia de la rejilla..." Tenga en cuenta que esta es una verdadera inercia giratoria mecánica real, no una analogía o metáfora.
@TimWescott Hasta hace muy poco, sí, pero con el advenimiento de la respuesta a la demanda y el almacenamiento en batería de la red, también existe una inercia "virtual" en el sistema.
Eso es extremadamente útil. Entonces, para ponerlo en términos de su diagrama, A a C es manejado por la inercia de la red, C a B es manejado por las plantas de carga máxima de acción más rápida como las baterías hidráulicas, y de D en adelante es manejado por las plantas de carga máxima de acción más lenta como el gas turbinas?
@kdbanman Casi. C a B y D en adelante no son necesariamente plantas diferentes, pero pueden ser diferentes métodos de control en la misma planta. Por ejemplo, una turbina de vapor puede tener control de aceleración para CB (lo que hace que la presión de la caldera comience a disminuir), pero aumente la presión de la caldera para D en adelante.
Eso tiene sentido. Y esa curva/diagrama en particular que muestra, ¿tiene un nombre? Puedo imaginar muchos perfiles diferentes para esa curva según los sistemas de carga y energía involucrados, y me gustaría buscar más de ellos.
@kdbanman No lo sé desafortunadamente. es de este pdf
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