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Time delay effects in the control of synchronous electricity grids

Böttcher, Philipp C. und Otto, Andreas und Kettemann, Stefan und Agert, Carsten (2020) Time delay effects in the control of synchronous electricity grids. Chaos, 30 (01312). American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5122738. ISSN 1054-1500.

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Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5122738

Kurzfassung

The expansion of inverter-connected generation facilities (i.e. wind and photovoltaics) and the removal of conventional power plants is necessary to mitigate the impacts of climate change. Whereas conventional generation with large rotating generator masses provides stabilizing inertia, inverter-connected generation does not. Since the underlying power system and the control mechanisms that keep it close to a desired reference state, were not designed for such a low inertia system, this might make the system vulnerable to disturbances. In this paper, we will investigate whether the currently used control mechanisms are able to keep a low inertia system stable and how this is effected by the time delay between a frequency deviation and the onset of the control action. We integrate the control mechanisms used in continental Europe into a model of coupled oscillators which resembles the second order Kuramoto model. This model is then used to investigate how the interplay of changing inertia, network topology and delayed control effects the stability of the interconnected power system. To identify regions in parameter space that make stable grid operation possible, the linearized system is analyzed to create the system's stability chart. We show that lower and distributed inertia could have a beneficial effect on the stability of the desired synchronous state.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134584/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Time delay effects in the control of synchronous electricity grids
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Böttcher, Philipp C.Philipp.Boettcher (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3240-0442NICHT SPEZIFIZIERT
Otto, AndreasChemnitz University of Technologyhttps://orcid.org/0000-0002-4086-5418NICHT SPEZIFIZIERT
Kettemann, StefanJacobs Universityhttps://orcid.org/0000-0003-2214-9271NICHT SPEZIFIZIERT
Agert, Carstencarsten.agert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4733-5257NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Januar 2020
Erschienen in:Chaos
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:30
DOI:10.1063/1.5122738
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1054-1500
Status:veröffentlicht
Stichwörter:delay differential equations, stability analysis, power systems, feedback control
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:TIG Technologie, Innovation und Gesellschaft
HGF - Programmthema:Erneuerbare Energie- und Materialressourcen für eine nachhaltige Zukunft
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemanalyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Systemanalyse und Technikbewertung (alt)
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemanalyse
Hinterlegt von: Böttcher, Philipp
Hinterlegt am:06 Apr 2020 14:42
Letzte Änderung:24 Okt 2023 11:11

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