Как правило, мощность, протекающая по линиям передачи в энергосистеме, испытывает небольшие «колебания» или отклонения от нормы после возмущения. Обычно эти колебания смягчаются с помощью контроллеров внутри генераторов энергии.
Однако, если средства управления недостаточно сильны, колебания могут быть «устойчивыми», снижая эффективность передачи энергии и создавая угрозу стабильности сети. Если не контролировать должным образом, эти колебания могут даже привести к массовым отключениям электроэнергии, таким как отключение электроэнергии в 1996 году, поразившее западное побережье США.
Исследователи обнаружили, что при определенных обстоятельствах ветряные генераторы могут усугубить эти колебания. Это потому, что ветряные электростанции вырабатывают электроэнергию неравномерно.
В конце концов, количество энергии, производимой ветряными электростанциями, зависит от того, насколько сильно дует ветер. Кроме того, характер этих колебаний сильно зависит от того, где ветряные электростанции расположены в сети.«Чтобы противодействовать этой проблеме, мы разработали методику, которая координирует деятельность контроллеров внутри ветряных турбин и систем управления батареями, чтобы выровнять поток энергии от ветряных электростанций в сеть», — говорит д-р Аранья Чакраборти, доцент кафедры электротехника в штате Северная Каролина и старший автор статьи с описанием работы.
В частности, исследовательская группа разработала несколько алгоритмов, которые согласовывают усилия по управлению ветряными электростанциями и хранилищами энергии. Если выходная мощность ветряной электростанции увеличивается, излишки могут быть откачаны для зарядки аккумуляторов в хранилище, вместо того, чтобы сбрасываться непосредственно в энергосистему. Точно так же, если выходная мощность ветряной электростанции снижается, батареи могут компенсировать потери и обеспечивать электроэнергией сеть.«Согласовав поведение двух контроллеров, мы можем произвести желаемый эффект демпфирования потока энергии и восстановить стабильное поведение сети», — говорит Чакрабортти.
Этот вопрос особенно важен, потому что энергия ветра является одним из наиболее быстрорастущих источников возобновляемой энергии. В США быстрое увеличение количества установок ветряных электростанций ускоряется постановлениями правительства и целью обеспечить к 2020 году 20 процентов потребностей страны в энергии за счет энергии ветра.