integrating wind in ireland: experience and studies -...

76
Integrating Wind in Ireland: Experience and Studies Mark O’Malley Director, Electricity Research Centre University College Dublin [email protected] www ucd ie/erc www.ucd.ie/erc Integration Workshop MIT Wind Week Integration Workshop, MIT Wind Week January 21th 2011

Upload: trantruc

Post on 21-May-2018

217 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Integrating Wind in Ireland:Experience and Studies

Mark O’MalleyDirector, Electricity Research Centre

University College Dublin

[email protected]

www ucd ie/ercwww.ucd.ie/erc

Integration Workshop MIT Wind WeekIntegration Workshop, MIT Wind Week

January 21th  2011

2Electricity Research Centre (ERC), Industry Members

Other stakeholders on ERC board: Major Funding sources:

3Electricity Research Centre (ERC), 2011

Dr. Ciara O’Connor Ms. Magdalena Prof. Mark O’Malley Ms. Rachael 

ERC has four research strands across two institutions, UCD and TCD:

o Operations

Szczepanskay

O’Hegarty

p

o Networks

Dr. Damian Flynn

o NetworksDr. Andrew Keane

o EconomicsDr. Eleanor Denny (TCD)

o SystemsProf. Mark O’Malley

I l d h i blIreland has a unique renewable resource & technical environment

5Ireland: All Island Grid

Republic of Ireland (RoI) & Northern Ireland

9.7 GW Installed 

1.8 GW Wind (> 10 % energy)

450 HVDC to GB

Max load: 6.5 GW

Min load: 2.4 GW

6Reliance on imported fossil fuel (RoI)

7European Wind Resources

Onshore OffshoreSustainable development commission, Wind Power in the UK, 2005

8Wind Installed in Republic of Ireland

1400

1600

1000

1200

MW

600

800

200

400

0

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Source: EirGrid

9Ireland: Very High Wind Penetration

UCTE Nordic GB Ireland672

97 77.1 10.5Total Generation capacity (GW)

53.14.8 1.9 1.8

17 1

Total installed wind capacity (GW)

7.9 4.9 2.517.1

Wind % of installed capacitycapac ty

Figures for end 2008Source: Global wind energy outlook 2008, EirGrid, UK National Grid, NORDEL, Eurelectric

10Ireland, an exemplar for the world

Europe

USA

Demonstrate Sustainable El t i l E S t iElectrical Energy System in Ireland – deploy it at scale elsewhere

China

11Wind in Republic of Ireland, April 2010

All island data from EirGrid & SONI~1 .2 GW wind power change in 18 hours (2 % to 42 % penetration)

12EU Targets 20 20 20  ‐Wind energy as % of electricity

13Wind Connections MW 

System Demand 2020

3990

1460 MW 12601260

Wind Resource  

15Load and Wind Averaged by Hour (2010)

320

325

3600

3800LoadWind

305

310

315

3200

3400

W)

295

300

305

2800

3000

Gen

eration (M

Load

 (MW)

285

290

2400

2600 Wind GL

275

280

2200

2400

2702000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hour

16Seasonal (100 % Wind)  

7000

8000

5000

6000

3000

4000MW

1000

2000

3000

0

1000

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Decp y g p

Month

Load 100% Wind

17Ireland Wind & Load (21 Dec 2010) 

8

2.0

2.5

7000

8000Load 21‐Dec‐10 Wind 21‐Dec‐10 % Wind Penetration 21‐Dec‐10

Record system demand

1.5

2.0

5000

6000

1.03000

4000 %MW

0.5

2000

0.00

1000

Hour

18Ireland, Wind & Load – 15 Jan 2011

40

456000Load 15‐Jan‐11 Wind 15‐Jan‐11 % Wind Penetration 15‐Jan‐11

30

35

4000

5000

20

25

3000

%MW

Curtailment of about 200 MW from 02:45 to 0630

10

152000

0

5

10

0

1000

00

Hour

19Capacity Credit (Value) Ireland  

Keane, A., Milligan, M., D’Annuzio, C., Dent, C., Dragoon, K., Hasche, B., Holttinen, Samaan, 

N., Soder, L. and O’Malley, M.J., “Capacity Credit of Wind Power, IEEE Trans. Power Syst.,in

press, 2010.

20Correlation Between Wind Farms

Correlation Between Farm Output vs. Distance between them (km)

0.8

0.9

1

0.5

0.6

0.7

elat

ion

0 2

0.3

0.4Cor

re

0

0.1

0.2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Distance (km)Source: EirGrid

21Yearly variations

Hasche, B., Keane, A. and O’Malley, M.J. “Capacity credit of wind power: calculation and data 

requirements”, IEEE Trans. Power Syst., in press, 2011.

22Annual and April Mean Wind Output

90%

100%

60%

70%

80%

40%

50%

60%

Win

d O

utpu

t

Annual MeanApril Mean

20%

30%

0%

10%

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00

Half-hour

Source: EirGrid

23Capacity factor (Republic of Ireland)  

Capacity Factor

Average (1999 – 2009)  31 % 

Max (1999 – 2009) 34 % 

Min (1999  2009) 29 %Min (1999 – 2009) 29 %

Capacity factor 2010 23 % 

**** Note:  Preliminary date not for quoting 

Grid Studies

25Wind energy integration studies/reports 

All Island Grid Study (AIGS)

27AIGS:  Portfolios

16,000

18,000 CCGT (old and new) Old Coal_PeatNew Coal Old GasoilConv. Gas New OCGTSt N ADGT

MW

10 000

12,000

14,000

16,000 Storage New ADGTBase renewables WindOther renewables

9600 MWmax. load

6,000

8,000

10,000 max. load

0

2,000

4,000

Portfolio 1 Portfolio 2 Portfolio 3 Portfolio 4 Portfolio 5 Portfolio 6

3500 MWmin. load

59 %42 %27 %27 %27 %16 %Energy

59 %47 %36 %36 %36 %23 %Capacity

59 %42 %27 %27 %27 %16 %Energy

59 %47 %36 %36 %36 %23 %Capacity

Share of Renewables

28AIGS: Societal Costs of Adopting Portfolios

4 000/a]

Operational cost w/o CO2 Cost of CO2

Net Payments Export/Import Annual invest renewable Generation

43

63439237

642

42299279

215

€3,368€3,325€3,312€3,268€3,198

3,000

3,500

4,000

rovi

sion [

MEuro

/ y p p

Annual invest network reinforcement Annual fixed cost new conv. Generation

603

331

269348

138

129

551945

945

945 1,464

2,000

2,500

for

ele

ctrici

ty p

1,4081,206 1,209 1,105 1,015

527 552 655

460

129

500

1,000

1,500

nal

soci

etal

cost

CO emissions

42%27%27%27%16%RE share of demand

0Portfolio 1 Portfolio 2 Portfolio 3 Portfolio 4 Portfolio 5A

dditio

n

1522181820CO2 emissions [Mt/a]

29AIGS:  Import/export GB  (portfolio 1)

Portfolio 1

600

800

1000

0

200

400

600

sion

[MW

]

600

-400

-200

01 673 1345 2017 2689 3361 4033 4705 5377 6049 6721 7393 8065 8737

Tran

smis

s

-1000

-800

-600

Time [h]

30AIGS:  Import/export GB  (portfolio 5)

Portfolio 5

800

1000

200

400

600

800

MW

]

-200

0

200

1 673 1345 2017 2689 3361 4033 4705 5377 6049 6721 7393 8065 8737

Tran

smis

sion

[M

-800

-600

-400T

-1000

Time [h]

Denny, E., Tuohy, A., Meibom, P., Keane, A., Flynn, D. Mullane, A. and O'Malley, y, , y, , , , , , y , , y,

M.J., “The Impact of Interconnection on Electricity Systems with Large 

Penetrations of Wind Generation”, Energy Policy, in press, 2011.

31AIGS:  Relative CO2 Emissions Impact

32AIGS:  Benefits of Improved Forecasting

P1 P2 P3 P4 P5 P6

Absolute cost reductions due to perfect forecast [MEuro]

1.2 8.0 4.8 13.6 18.5 65.0

Relative cost reductions due to perfect forecast [%]

0.05 0.4 0.2 0.7 1.2 3.6

33AIGS:  Benefits of Improved Forecasting

2000 4000 4000 4000Benefit of Perfect Forecasting over

Stochastic ModelP1 P2 P3 P4

Absolute cost reductions due to

3 54

Stochastic Model

perfect forecast [MEuro] 1.2 8 4.8 13.6Relative cost reductions due to perfect forecast [%] 0.05 0.4 0.2 0.72

2.53

3.5

efit

%

0.51

1.5Ben

00 2000 4000 6000 8000

Installed Wind Power (MW)

34AIGS:  Wind curtailment

P1 P2 P3 P4 P5 P6

Provision of spinning reserves [TWh]

0 0 0.01 0 0.07 0.10

Other reasons than provison of spinning reserve [TWh]

0 0 0 0 0.02 0.48

Total curtailment as f i d 0 0 0 0 0 5 2 3percentage of wind power 

production0 0 0 0 0.5 2.3

35Reserve targets

600 MW

650 MW

Fast (1.25 min)Slow (30 min)

500 MW

550 MW

rget

( )1 hour4 hour

400 MW

450 MW

eserve Tar

300 MW

350 MWRe

ILEX Energy UCD QUB and UMIST “Operating reserve requirements as wind power

250 MW0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Installed Wind capacity (MW)

ILEX Energy, UCD, QUB and UMIST,  Operating reserve requirements as wind power penetration increases in the Irish electricity system”,   Sustainable Energy Ireland (2004)

**Non-Grid study information

36AIGS: Demand for spinning reserve

600

650

700ve

s [M

W]

500

550

600

nnin

g re

serv

350

400

450

eman

d sp

in

300

W01 W04 W07 W10 W13 W16 W19 W22 W25 W28 W31 W34 W37 W40 W43 W46 W49 W52D

e

P1 P2 P3 P4 P5 P6

Demand for spinning reserve during the year b kdistributed on weeks in MW 

37AIGS: Demand for spinning reserve

650

700[M

W]

500

550

600

g re

serv

es

400

450

500

nd s

pinn

ing

300

350

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Dem

an

P1 P2 P3 P4 P5 P6

Average demand for spinning reserve during the yeardistributed on hours during the day in MW

38AIGS: Demand for replacement reserve

450

500

550

es [M

W]

Average demand for replacement reserves due to load forecast errors and forced 

d d h f h i

350

400

Rep

lace

men

t res

erve outages dependant on the forecast horizon 

for different percentiles given in MW [Present power system]

250

300

1 6 11 16 21 26 31 36

Forecast horizon [h]

80th 85th 90th 95th 97th 99th

1100

1300

1500

es [M

W]

700

900

Rep

lace

men

t res

erveAverage demand for replacement reserves 

dependant on the forecast horizon forportfolios P1 – P6 given in MW [90th percentile]

300

500

1 6 11 16 21 26 31 36

Forecast horizon [h]

Portfolio 1 Portfolio 2 Portfolio 3 Portfolio 4 Portfolio 5 Portfolio 6

[90 percentile]

Stochastic Unit Commitment

40Wilmar: Stochastic Unit Commitment  

Meibom, P., Barth, R., Hasche, B., Brand, H., 

W b C d O´M ll M J “S h iWeber, C. and O Malley, M.J., “Stochastic 

optimisation model to study the operational 

impacts of high wind penetrations in Ireland”, 

IEEE Transactions Power Systems in pressIEEE Transactions Power Systems, in press, 

2011.

41Performance of Schedules

One hour frequency of rolling commitment

Tuohy, A., Meibom, P., Denny, E., & O’Malley, M., “Unit commitment for Systems with Significant Installed Wind Penetration”, IEEE Transactions on Power Systems , Vol, 24, pp. 592 – 601, 2009.

42System Costs ‐ Effect of Rolling UC

Uncertainty Reserve

Hours

Tuohy, A., Meibom, P., Denny, E., & O’Malley, M., “Unit commitment for Systems with Significant Installed Wind Penetration”, IEEE Transactions on Power Systems , Vol, 24, pp. 592 – 601, 2009.

Frequency Control & Cycling  

44Impact of Wind on Base‐load Start‐ups

800

900

1000CCGTs ‐ Base Case Coal ‐ Base Case

CCGTs ‐ No Storage Coal ‐ No Storage

CCGTs ‐ No Interconnection Coal ‐ No Interconnection

600

700

800

Start‐up

s

300

400

500

umulative S

100

200

Cu

0

0 MW 2000 MW 4000 MW 6000 MW

Installed Wind Capacity

Troy, N., Denny, E. and O’Malley, M.J. “Base load cycling on a system with  significant wind 

penetration”, IEEE Trans. Power Syst.,Vol. 25, pp. 1088 ‐ 1097, 2010.

Storage 

46AIGS: Pump storage utilisation 

60000

70000

80000tio

n [M

Wh]

30000

40000

50000

/ C

onsu

mpt

0

10000

20000

Prod

uctio

n

000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

P1 ElecProd P1 ElecCons P2 ElecProd P2 ElecConsP3 ElecProd P3 ElecCons P4 ElecProd P4 ElecConsP5 ElecProd P5 ElecCons P6 ElecProd P6 ElecCons

The yearly electricity production and electricity consumption of l h ill di ib d h h d i d i hTurlough Hill  distributed on the hours during a day in MWh

47Curtailment

Tuohy, A. And O’Malley, M.J., “Pumped Storage in Systems with Very High Wind Penetration”, 

Energy Policy, in press, 2011.

48Additional Capital Expenditure  justified

Tuohy, A. And O’Malley, M.J., “Pumped Storage in Systems with Very High Wind Penetration”, 

Energy Policy, in press, 2011.

49Operational Costs   

Relative to base case (+ saving) (‐ loss)     

50Emissions

Tuohy, A. and O’Malley, M.J., “Pumped Storage in Systems with Very High Wind Penetration”, 

Energy Policy, in press, 2011.

T i iTransmission playing its part 

Note the sag on the line 

51

52Developing the Grid ‐ Grid25

• 2,200 km Upgrades

• 1,150 km new build

• €4 billion

€4 bn

MOM1

Slide 52

MOM1 This is a slide Dermot used for our first years no logo on it but I put one in Mark O'Malley, 12/6/2010

53Public acceptance of transmission 

54Interconnection

Planned

DC

Existing

DC

Denny, E., Tuohy, A., Meibom, P., Keane, A., Flynn, D. Mullane, A. and O'Malley, M.J., “The Impact of Interconnection on Electricity Systems with Large Penetrations of Wind Generation”, Energy Policy, in press, 2010.

55Seasonal (100 % Wind)  

7000

8000

5000

6000

3000

4000MW

1000

2000

3000

0

1000

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Decp y g p

Month

Load 100% Wind

Research & Demonstration 

57Sustainable Electrical Energy Systems (2011–2015)

Sources L dSources Loads

SmartG idGrid

Markets & Policy

58Research & demonstration programme

DEVELOP STRUCTURE TO 

Sources Loads

DELIVER A FLEXIBLE & INTEGRATED GRID

Sources Loads

SmartGridGrid

DEFINE MARKET POLICY & FRAMEWORK Markets 

& Policy

& FRAMEWORK

IMPLEMENT ICT & DEMONSTRATIONS

59ESB Integrated Smart Networks Model

Information Flow

Renewables & Cl

SmartNetwork

Connected Home Distributed

SmartMetering

E

& Clean Generation

Generation &Electric Vehicles

Metering

Energy FlowFacilitating:

40% Renewables Integration Smart Grid – Smart Meter InfrastructureElectric Vehicles ‐ 10% by 2020 

Conclusions 

61Conclusions

Good wind resource – very high targetsTransmission is a problemTransmission is a problemInterconnection is a good option 

l h llLarge scale storage is challengingDynamics are an issue Flexibility is the keyLarge research programmeLarge research programme  Combination of solutions will emergeS i t l i i t tSocietal issues are very important 

62Recent Journal Publications

Tuohy A and O’Malley M J “Pumped Storage in Systems with Very High Wind Penetration” Energy Policy in press 2011Tuohy, A. and O Malley, M.J.,  Pumped Storage in Systems with Very High Wind Penetration , Energy Policy, in press, 2011.

Burke, D.J., and O’Malley M.J. “Factors influencing wind energy curtailment”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, in press, 2011.

Burke, D.J., and O’Malley M.J. “A Study of Optimal Non‐Firm Wind Capacity Connection to Congested Transmission Systems”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, in press, 2011.

Meibom P Barth R Hasche B Brand H Weber C and O´Malley M J “Stochastic optimisation model to study the operationalMeibom, P., Barth, R., Hasche, B., Brand, H., Weber, C. and O Malley, M.J.,  Stochastic optimisation model to study the operational impacts of high wind penetrations in Ireland”, IEEE Transactions on Power Systems, in press, 2011.

Keane, A., Milligan, M., D’Annuzio, C., Dent, C., Dragoon, K., Hasche, B., Holttinen, Samaan, N., Soder, L. and O’Malley, M.J., “Capacity Credit of Wind Power, IEEE Transactions on Power Systems, in press, 2011.

Holttinen, H, Meibom, P., Orths, A., Lange, B., O’Malley, M.J., Tande, J, Estanqueiro, A., Gomez, E., Söder, L., Strbac, G., Smith, J.C. and  ll “ f l f i d d i d i f l f ll b i ” i dvan Hulle, F., “Impacts of large amounts of wind power on design and operation of power systems, results of IEA collaboration”, Wind 

Energy, in press, 2011.

Hasche, B., Keane, A. and O’Malley, M.J. “Capacity credit of wind power: calculation and data requirements”, IEEE Transactions on Power Systems, in press, 2011.

Fitzmaurice, R., Keane, A., and O’Malley, M.J., “Effect of Short Term Risk Aversive Dispatch on a Complex System Model for Power, , , , y, , p p ySystems”, IEEE Transactions on Power Systems, in press, 2011.

Denny, E., Tuohy, A., Meibom, P., Keane, A., Flynn, D. Mullane, A. and O'Malley, M.J., “The Impact of Interconnection on Electricity Systems with Large Penetrations of Wind Generation”, Energy Policy, Vol. 38, pp. 6946‐6954, 2010.

Nyamdash, B., Denny, E., and O’Malley, M.J. “The viability of balancing wind power with large scale energy storage”, Energy Policy, Vol. 38 pp 7200 7208 201038, pp. 7200‐7208, 2010.

Troy, N., Denny, E. and O’Malley, M.J. “Base load cycling on a system with significant wind penetration”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 25, pp. 1088 ‐ 1097, 2010.

Burke, D., and O’Malley, M.J., “Maximum firm wind power connection to security constrained transmission networks”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 25, pp. 749 – 759, 2010.

Vittal, E., O’Malley, M.J. and Keane, A., “A Time‐Series Power Flow Methodology Applied to Power Systems With High Penetrations of Wind”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 25, pp. 433 – 442, 2010. 

Doherty, R, Mullane, A., Lalor, G., Burke, D., Bryson, A. and O’Malley, M.J. “An Assessment of the Impact of Wind Generation on System Frequency”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 25, pp. 452 – 460, 2010.

63Acknowledgements

Prof. Bob Thomas,  Cornell & Ms. Rachael O’ Hegarty

Industry:  ABB, Bord Gais, Bord Na Mona, Commission for Energy Regulation, Cylon Controls, EirGrid, EPRI, ESB Energy International, ESB Networks, ESB Energy Solutions, Gaelectric, Intel, Siemens, SSE Renwables, United Technologies Research Centre (UTRC), ViridianS e e s, SS e ab es, U ted ec o og es esea c e t e (U ), d a

Funding Agencies:  Department of Communications Energy and Natural Resources, The Economic and Social Research Institute (ESRI), Electrici.ty Research Centre (ERC), Enterprise Ireland, EU, Irish Research Council for Science, Engineering & Technology, Science Foundation Ireland, Sustainable Energy Ireland, Teagasc,  IRCHSS, PRTLI

Current research Team: Dr. Damian Flynn, Dr. Eleanor Denny, Dr. Andrew Keane, Dr. Ciara O’Connor, Dr. Andrej Gubina,  Mr. Paul Smith, Mr. Michael Power, Mr. Ronan Doherty, Mr. Daniel Burke, Mr. Ronan Fitzmaurice, Mr. Batsaikhan Nyamdash, Mr. Eknath Vittal, Mr. Peter Richardson, Ms. Niamh Troy, Mr. Aonghus Short, Ms. Amy O’Mahoney, Ms. Paul Cuffe, Mr. Eamonn Lannoye, Mr David Kavanagh Mr Colm Lowery Mr Stefano Verde Ms Lisa Ruttledge Ms MuireannMr. David Kavanagh, Mr. Colm Lowery, Mr. Stefano Verde, Ms. Lisa Ruttledge, Ms. MuireannLynch, Mr. Eamon Keane, Mr. David Fletcher, Mr. Lasantha Meegahapola, Mr. Erik Ela, Mr. BenishPaily, Mr. Mario Džamarija, Mr. Gaspar Artac, Ms. Rachael O’ Hegarty, Ms. Magda Szczepanska

Graduated PhDs: Dr. Daniel Burke, Dr. Aidan Tuohy, Dr. Garth Bryans, Dr. Eleanor Denny, Dr. Ronan Doherty, Dr. Meadhbh Flynn, Dr. Andrew Keane, Dr. Gill Lalor, Dr. Jonathan O’Sullivan, Dr.Ronan Doherty, Dr. Meadhbh Flynn, Dr. Andrew Keane, Dr. Gill Lalor, Dr. Jonathan O Sullivan, Dr. Michael Walsh 

Graduated Masters: Ms. Sonya Twohig, Mr. Jody Dillon, Mr. Shane Rourke, Mr. Paul Sheridan, Mr. Fintan Slye

Collaborators: Peter Meibom Brian Parsons Michael Milligan Erik Ela Prof Janusz Bialek DrCollaborators:  Peter Meibom, Brian Parsons, Michael Milligan, Erik Ela, Prof. Janusz Bialek, Dr. Brendan Fox, Prof. John FitzGerald Dr. Chris Dent

Integrating Wind in Ireland:Experience and Studies

Mark O’MalleyDirector, Electricity Research Centre

University College Dublin

[email protected]

www ucd ie/ercwww.ucd.ie/erc

Integration Workshop MIT Wind WeekIntegration Workshop, MIT Wind Week

January 21th  2011

Dynamics: Frequency Stability  

66System Frequency control

Generation • If generation and load are matched water level ( f ) ill

System

(system frequency) will remain constant

• Mismatches will result in aSystem Frequency

• Mismatches will result in a change in water level (system frequency)

Load

67Frequency control

Synchronous generator

50/60 Hz

Does not add

Fixed speed wind t rbine generator

Doubly fed induction

Does not add to system inertia

turbine generator  generator wind turbine

68Wind Turbine Inertial Response

Mullane, A. and O’Malley, M.J., “The inertial‐response of induction‐machine based wind‐turbines”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 20, pp. 1496 – 1503, 2005 .

69Frequency Response 

Lalor, G., Mullane, A., and O’Malley, M.J., “Frequency Control and Wind Turbine Technologies”, IEEE Transactions on Power Systems”, Vol. 20, pp. 1903 – 1913, 2005.

70Historical data Ireland 

Frequency response301800

S vs. Wind Penetration 22:00‐8:00 (Night Loading)

25

1400

1600

oading

)

Wind penetration increases 

Stiffness decreasesIndicates increased 

15

20

800

1000

1200

on (%

 of S

ystem Lo

S (M

W/H

z)

vulnerability to a loss of generation event

Should there be a 10

400

600

800

Wind Pe

netrati

market in frequency 0

5

0

200

4

Linear (S (MW/Hz)) Linear (Wind Penetration (% of Load))

response ?Linear (S (MW/Hz)) Linear (Wind Penetration (% of Load))

Doherty, R., Lalor, G. and O’Malley, M.J., “Frequency Control in Competitive Electricity Market Dispatch”, IEEE Transactions on Power Systems”, Vol. 20, pp. 1588 ‐ 1596, 2005.

71Experimental data:  Inertia

1

0.8

vaila

ble

0 4

0.6

Ener

gy A

0.2

0.4

l Kin

etic

E

Single Data PointA

00.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Tota Average

Total Generation Output

72Results:  Frequency Nadir 

Doherty R Mullane A Lalor G Burke D Bryson A and O’Malley M J “An Assessment of theDoherty, R, Mullane, A., Lalor, G., Burke, D., Bryson, A. and O Malley, M.J.  An Assessment of the Impact of Wind Generation on System Frequency”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 25, pp. 452 – 460, 2010.

73Frequency response USA

74Operational Boundaries

W0 W25 W50 W75 W100

WMAX

SMAX

WMIN

SMIN

EirGrid (2010), “All Island TSO Facilitation of Renewable Studies”, Final Report

Transmission