彈性(Flexibility)係電力系統是否良好運作的重要指標之一。我們在這篇文章中會具體整理電力系統上所有重要的彈性能力。
彈性係指電力系統整體或者個別元件,應對系統上的運作狀況,迅速準確改變重要參數的能力。通常,這個重要參數為電力輸出(發電廠)和用電負載(電力需求),但也可以是頻率、相位角、電壓等。
輸電系統中需要的彈性能力服務,主要是滿足各種時間尺度下整個電網的供需平衡。在較短的時間尺度下,這些需求就是對電網頻率變動、以及隨機性供需擾動、預測誤差等不確定性(uncertainty)的平衡。在較長的時間尺度裡,這些需求反應在對於供需變動性(variability)和長期趨勢的預測和應對上。底下依據時間尺度不同,對各種不同的彈性能力需求做說明。
電力系統中不同時間尺度的彈性能力服務,較短時間尺度主要是平衡系統的不確定性、較長時間尺度主要是平衡系統的變動性。Source: Status of Power System Transformation 2018, IEA
在電廠、大型用戶或重要輸電線故障等突發事件當下,電網中的頻率產生變動;此變動受電力系統供需和電網特性影響,可用「擺動方程式」(Swing Equation)描述。
假如沒有其他控制介入,電網頻率將因供需失衡,逐漸下降(或上升,如果是供過於求);此過程中,電力系統中的其他電廠或用戶,可能會因為電頻不穩而必須自電網中解聯,造成連鎖效應(cascade effect),擴大突發事件的規模。