As the development of Battery Energy Storage System(BESS) and the increasing of intermittent energy sources like wind power and photovoltaic, the application of BESS in load frequency control is considered as an effective method. To evaluate the effectiveness of BESS application in frequency control, we defined a governor free model of BESS to conduct dynamic simulation. Using the BESS dynamic model, we implemented the power system dynamic model including steam, gas and hydro turbine generators. In this paper we study the control performance of BESS in primary frequency control. The effect of BESS speed regulation rate and response time on governor free operation is investigated. In addition, we compared BESS from steam turbine generator in view point of frequency regulation.
An improved control method in turbine control system is proposed. By automatic follow-up design, power system frequency may be maintained within prespecified range. Base or half load control is possible by distributing power plant load allotment. Otherwise, diminutive frequency-load control is dine by governor-free operation in power plant. This paper proposes governor-free operation which is automatically followed by load-limitter setter. The condition which limits governor action may be somewhat improved within boiler condition by this idea. This design has been implemented at Samchunpo thermal power plant. The improved practical results are shown.
As the development of BESS(Battery Energy Storage System), the application of BESS in load frequency control is considered as effective method. So, KEPCO(Korea Electric Power Corporation) have installed about 236MW ESS for GF(Govner Free) function from 2014. In this paper, we implemented Simulink Model for KEPCO GF ESS and analyzed one year historical operation data generated by Simulink model and actually measured frequency data. The operation results were divided into action for maintaining SOC and frequency. In addition, we also analyzed cycle life of GF ESS using two ESS cycle life model. We concluded the ESS cycle life models are not appropriate, because Most of the SOC swing in operation results are below 10%.
Since FERC order 755 was published, each frequency regulation market rules of the North American ISO/RTO have been revised in many parts. In 2016, the domestic CBP market has also changed its market rules to allow ESS to participate in the frequency regulation reserve services(Governor Free and Automatic Generation Control). This paper compares and analyzes the changed North American ISP/RTO market and domestic CBP market rules. In particular, we compare PJM and CAISO frequency regulation market pricing mechanism and settlement rules with the settlement rules of the domestic CBP market and compare the factors of each market used to compensate the participating resources in terms of resource dependency and accuracy.
KEPCO has installed Frequency Regulation ESS (FR ESS) of 376 MW since 2015. Frequency Regulation is ancillary service to support stabilizing system frequency, which is divided into governor free and automatic generation control. KEPCO operates FR ESS as governor free application and leads FR ESS market with capability of diverse demonstration and operation experiences. To expand FR ESS role during transient states of power system, KEPCO has extended operating time of charging and discharging. KEPCO has also changed speed droop lower than before to improve contribution on frequency compensation, and acquired much experiences of differentiating bad cells from others. Based on these technologies and know-hows, KEPCO Research Institutes received request of feasibility study and technical cooperation for overseas FR ESS business. This paper suggests the simple and practical method for making technological feasibility study of FR ESS.
To test the effectiveness of using an energy storage system for frequency regulation, the Energy New Business Laboratory at KEPCO Research Institute installed a 4 MW energy storage system (ESS) demonstration facility at the Jocheon Substation on Jeju Island. And after the successful completion of demonstration operations, a total of 52 MW ESS for frequency regulation was installed in Seo-Anseong (28 MW, governor-free control) and in Shin-Yongin (24 MW, automatic generation control). The control system used in these two sites was based on the control system developed for the 4 MW ESS demonstration facility. KEPCO recently finished the construction of 184 MW ESS for frequency regulation in 8 locations, (e.g. Shin-Gimjae substation, Shin-Gaeryong substation, etc.) and they are currently being tested for automatic operation. KEPCO plans to construct additional ESS facilities (up to a total of about 500 MW for frequency regulation by 2017), thus, various operational tests would first have to be conducted. The high-speed characteristic of ESS can negatively impact the power system in case the 500 MW ESS is not properly operated. At this stage we need to verify how effectively the 500 MW ESS can regulate frequency. In this paper, the effect of using ESS for frequency regulation on the power system of Korea was studied. Simulations were conducted to determine the effect of using a 524 MW ESS for frequency regulation. Models of the power grid and the ESS were developed to verify the performance of the operation system and its control system. When a high capacity power plant is tripped, a 24 MW ESS supplies power automatically and 4 units of 125MW ESS supply power manually. This study only focuses on transient state analysis. It was verified that 500 MW ESS can regulate system frequency faster and more effectively than conventional power plants. Also, it was verified that time-delayed high speed operations of multiple ESS facilities do not negatively impact power system operations. It is recommended that further testing be conducted for a fleet of multiple ESSs with different capacities distributed over multiple substations (e.g. 16, 24, 28, and 48 MW ESS distributed across 20 substations) because each ESS measures frequency individually. The operation of one ESS facility will differ from the other ESSs within the fleet, and may negatively impact the performance of the others. The following are also recommended: (a) studies wherein all ESSs should be operated in automatic mode; (b) studies on the improvement of individual ESS control; and (c) studies on the reapportionment of all ESS energies within the fleet.
Energy storage systems (ESS) can be used to provide frequency regulation services in a power system to replace traditional frequency regulation power plants. Battery ESS, in particular, can provide "fast-responding frequency regulation," wherein the facility can respond immediately and accurately to the frequency regulation signal sent by the system operator. This paper presents the development and the trial run results of a frequency regulation control system that uses large-scale ESS for use in a large power system. The control system was developed initially for the 4 MW ESS demonstration facility in Jocheon Jeju Island, and was further developed for use in the 28 MW ESS facility at the Seo-Anseong substation and the 24 MW ESS facility at the Shin-Yongin substation to provide frequency regulation services within mainland Korea. The ESS facility in Seo-Anseong substation responds to a sudden drop in frequency via governor-free control, while the ESS facility in Shin-Yongin responds via automatic generator control (AGC).
최근 신재생에너지의 확대 보급과 더불어 전기저장장치(ESS, Energy Storage System)가 활발하게 도입되고 있다. 하지만 현재 전기저장장치에 대한 도입효과와 경제성 및 계통에 미치는 영향에 대한 구체적인 평가방법이 없어 효과적인 도입운용이 어려운 실정이다. 특히 주파수조정용 ESS에 대한 국제적인 기술표준 및 제도가 마련되지 않아, 이의 설치에 따른 전기품질, 계통영향, 기여도 등은 물론 편익 산정에 대한 종합적인 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 주파수조정용 ESS의 성능검증 방안을 마련하기 위하여, 기존발전기의 주파수조정 성능평가 방법인 미국 PJM의 AGC(Automatic Generation Control, 발전기 자동발전제어) 성능 평가방식을 분석하여, 주파수조정용 ESS의 성능평가 알고리즘을 제안하였고, 고가발전기의 정산금과 화력발전기의 정산금을 이용하여 500MW급의 주파수조정용 ESS의 도입에 따른 편익을 산정할 수 있는 경제성 평가 알고리즘을 제시하였다. 제안한 알고리즘의 유용성을 확인하기 위하여, 실 계통 데이터를 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 전기저장장치가 기존의 발전기에 비하여 아주 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였고, 500MW 도입시 연간 약 3,457~4,296억의 편익이 발생함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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