UPS sinhronizacija objašnjava minutne padove frekvencije mreže
Istraživači iz nemačkog Forschungszentrum Jülich, uz podatke kompanije Tennet Germany i drugih operatora mreža, utvrdili su uzrok sitnih padova frekvencije koji se ponavljaju na svakih 60 sekundi. Ključnu ulogu imaju UPS sistemi i stacionarne baterije: njihova periodična provera stanja napunjenosti može se vremenski uskladiti na velikom broju uređaja.
Od sumnje na turbine do baterijskih sistema
Stabilnost elektroenergetske mreže zavisi od održavanja frekvencije u propisanom opsegu. Veće oscilacije ili pogrešna reakcija operatora mogu doprineti nestanku napajanja, dok dugotrajni poremećaji mogu opteretiti opremu u elektranama, naročito hidroturbine.
Tim Dirka Witthauta je najpre proveravao da li ultra-niskofrekventne oscilacije potiču od hidroelektrana. Model upravljanja hidroelektranom na skandinavskoj mreži pokazao je da rezonancija može dostići vrhunac jednom u minuti, ali nije objasnio zašto se obrazac održava bez prekida.
Takva pravilnost navela je istraživače na pretpostavku da je u pozadini uređaj sa preciznim satom. Na kampusu u Jülichu postavili su više od 80 pametnih merača kvaliteta električne energije, koji su svake tri sekunde pratili frekvenciju, napon, struju i snagu.
Zašto se mali efekti sabiraju
Merenja na transformatoru povezanom sa sistemom za skladištenje energije pokazala su vrhunce na svakih minut. Mnoge stacionarne baterije, od UPS uređaja u data centrima do velikih mrežnih baterija, u tom ritmu proveravaju stanje napunjenosti.
Kada pojedinačni uređaj obavi proveru, promena je na široj mreži praktično neprimetna. Međutim, internet povezivanje usklađuje časovnike uređaja gotovo savršeno, pa istovremene provere stvaraju zbirni poremećaj. Slične periodične promene potrošnje istraživači su registrovali i kod IoT uređaja, uključujući pametnu rernu i klastere Raspberry Pi računara.
Podaci iz Irske pružili su dodatnu potvrdu. Data centri su 2022. činili 18% opterećenja irske mreže, a između 2016. i 2021. minutni pad frekvencije porastao je sa 3 mHz na 12 mHz; novija merenja zabeležila su i vrednosti veće od 20 mHz. Mreža od 50 Hz projektovana je za odstupanja od plus ili minus 200 mHz, dok operator nastoji da ih zadrži unutar 100 mHz.
Praktična posledica za operatere
Predložena mera je jednostavna: proizvođači UPS sistema i baterija za mrežu treba da uvedu nasumično raspoređivanje provera stanja napunjenosti, umesto tačnog izvršavanja u punom minutu. Isti pristup može se primeniti i softverskim ažuriranjem IoT uređaja, iako mnogi od njih ostaju bez aktuelnog firmvera.
Za organizacije koje upravljaju data centrima, baterijskim skladištima ili velikim flotama povezanih uređaja, praktičan zaključak je da uz kapacitet i autonomiju UPS-a treba proveriti i vremensko ponašanje upravljačkog softvera. Nasumično raspoređeni ciklusi i redovno održavanje firmvera smanjuju rizik da se mali, istovremeni zahtevi uređaja pretvore u merljiv poremećaj mreže.