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Regional photovoltaic power fluctuations within frequency regulation control time frames: A study with high‐resolution data
Progress in Photovoltaics ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-03-06 , DOI: 10.1002/pip.2999 Joao Gari da Silva Fonseca Junior 1 , Yuki Nishitsuji 1 , Yusuke Udagawa 1 , Chiyori T. Urabe 1 , Tetsuo Saito 1 , Fumichika Uno 2 , Hideaki Ohtake 2 , Takashi Oozeki 2 , Kazuhiko Ogimoto 1
Progress in Photovoltaics ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-03-06 , DOI: 10.1002/pip.2999 Joao Gari da Silva Fonseca Junior 1 , Yuki Nishitsuji 1 , Yusuke Udagawa 1 , Chiyori T. Urabe 1 , Tetsuo Saito 1 , Fumichika Uno 2 , Hideaki Ohtake 2 , Takashi Oozeki 2 , Kazuhiko Ogimoto 1
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The growth of renewable energy penetration on power grids is reaching high levels in many countries around the world. In such high‐penetration scenarios, the proper characterisation of the intermittency of renewable power generation becomes important to the operation of power grids. In this study, using the most recent high‐resolution global horizontal irradiance data in Japan, we characterise short‐term fluctuations of photovoltaic (PV) power in regional scale, in a scenario of high penetration of PV. We analysed 1 year of data with a resolution of 10 seconds for the Kanto area in Japan. The results show that the distribution of the short‐term fluctuations is non‐Gaussian, presenting a shape similar to a Laplacian distribution. In addition to statistical aspects, a methodology is presented to evaluate the fluctuations considering aspects relevant to power grid operators. Applying this methodology, we show that the highest fluctuations within the time frame of secondary regulation control of frequency reached 5% of the hourly power demand. Fluctuations of PV power within the primary regulation control time frame were within 3% of hourly power demand, and the 99th percentile of the fluctuations was within 1% of it. With the proposed methodology, which can be generally applied, we go beyond the description of statistical properties of short‐term fluctuations of PV, showing also the importance to evaluate them in a context relevant to power grid operators.
中文翻译：
频率调节控制时间范围内的区域光伏功率波动：高分辨率数据研究
在世界许多国家，可再生能源在电网上的普及率已达到很高的水平。在这种高渗透率的情况下，可再生能源发电的间歇性的正确表征对于电网的运行至关重要。在这项研究中，我们使用了日本最新的高分辨率全球水平辐照度数据，在PV渗透率很高的情况下，描述了区域范围内PV（PV）功率的短期波动。我们分析了日本关东地区1年的数据，分辨率为10秒。结果表明，短期波动的分布是非高斯分布的，其形状类似于拉普拉斯分布。除了统计方面，提出了一种评估波动的方法，其中考虑了与电网运营商相关的方面。应用这种方法，我们表明，在频率的二次调节控制的时间范围内，最大波动达到了每小时用电需求的5％。在主要调节控制时间范围内，PV功率的波动在每小时用电量的3％以内，而第99个百分点的波动在1％以内。通过所建议的方法（该方法可以普遍应用），我们不仅对光伏短期波动的统计特性进行了描述，而且还显示了在与电网运营商相关的环境中评估它们的重要性。我们表明，在频率的二次调节控制的时间范围内，最大波动达到了每小时用电需求的5％。在主要调节控制时间范围内，PV功率的波动在每小时用电量的3％以内，而第99个百分点的波动在1％以内。通过所建议的方法（该方法可以普遍应用），我们不仅对光伏短期波动的统计特性进行了描述，而且还显示了在与电网运营商相关的环境中评估它们的重要性。我们表明，在频率的二次调节控制的时间范围内，最大波动达到了每小时用电需求的5％。在主要调节控制时间范围内，PV功率的波动在每小时用电量的3％以内，而第99个百分点的波动在1％以内。通过所建议的方法（该方法可以普遍应用），我们不仅对光伏短期波动的统计特性进行了描述，而且还显示了在与电网运营商相关的环境中评估它们的重要性。
更新日期：2018-03-06
中文翻译：
频率调节控制时间范围内的区域光伏功率波动：高分辨率数据研究
在世界许多国家，可再生能源在电网上的普及率已达到很高的水平。在这种高渗透率的情况下，可再生能源发电的间歇性的正确表征对于电网的运行至关重要。在这项研究中，我们使用了日本最新的高分辨率全球水平辐照度数据，在PV渗透率很高的情况下，描述了区域范围内PV（PV）功率的短期波动。我们分析了日本关东地区1年的数据，分辨率为10秒。结果表明，短期波动的分布是非高斯分布的，其形状类似于拉普拉斯分布。除了统计方面，提出了一种评估波动的方法，其中考虑了与电网运营商相关的方面。应用这种方法，我们表明，在频率的二次调节控制的时间范围内，最大波动达到了每小时用电需求的5％。在主要调节控制时间范围内，PV功率的波动在每小时用电量的3％以内，而第99个百分点的波动在1％以内。通过所建议的方法（该方法可以普遍应用），我们不仅对光伏短期波动的统计特性进行了描述，而且还显示了在与电网运营商相关的环境中评估它们的重要性。我们表明，在频率的二次调节控制的时间范围内，最大波动达到了每小时用电需求的5％。在主要调节控制时间范围内，PV功率的波动在每小时用电量的3％以内，而第99个百分点的波动在1％以内。通过所建议的方法（该方法可以普遍应用），我们不仅对光伏短期波动的统计特性进行了描述，而且还显示了在与电网运营商相关的环境中评估它们的重要性。我们表明，在频率的二次调节控制的时间范围内，最大波动达到了每小时用电需求的5％。在主要调节控制时间范围内，PV功率的波动在每小时用电量的3％以内，而第99个百分点的波动在1％以内。通过所建议的方法（该方法可以普遍应用），我们不仅对光伏短期波动的统计特性进行了描述，而且还显示了在与电网运营商相关的环境中评估它们的重要性。
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