ડીઝલ જનરેટર સેટ અને ઊર્જા સંગ્રહ વચ્ચેના જોડાણની સમસ્યાનું વિશ્લેષણ

ડીઝલ જનરેટર સેટ અને ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓના ઇન્ટરકનેક્શન સંબંધિત ચાર મુખ્ય મુદ્દાઓની વિગતવાર અંગ્રેજી સમજૂતી અહીં છે. આ હાઇબ્રિડ ઉર્જા પ્રણાલી (જેને ઘણીવાર "ડીઝલ + સ્ટોરેજ" હાઇબ્રિડ માઇક્રોગ્રીડ કહેવામાં આવે છે) કાર્યક્ષમતા સુધારવા, બળતણ વપરાશ ઘટાડવા અને સ્થિર વીજ પુરવઠો સુનિશ્ચિત કરવા માટે એક અદ્યતન ઉકેલ છે, પરંતુ તેનું નિયંત્રણ ખૂબ જટિલ છે.

મુખ્ય મુદ્દાઓનો ઝાંખી

1. ૧૦૦ મિલીસેકન્ડ રિવર્સ પાવર પ્રોબ્લેમ: ડીઝલ જનરેટરને પાવર બેક-ફીડ કરવાથી ઉર્જા સંગ્રહને કેવી રીતે અટકાવવો, આમ તેનું રક્ષણ કરવું.
2. સતત પાવર આઉટપુટ: ડીઝલ એન્જિનને તેના ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ક્ષેત્રમાં સતત ચાલુ કેવી રીતે રાખવું.
3. ઊર્જા સંગ્રહનું અચાનક ડિસ્કનેક્શન: જ્યારે ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ અચાનક નેટવર્કથી બંધ થઈ જાય ત્યારે અસરને કેવી રીતે હેન્ડલ કરવી.
4. પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ સમસ્યા: વોલ્ટેજ સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે બે સ્ત્રોતો વચ્ચે પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ વહેંચણીનું સંકલન કેવી રીતે કરવું.

૧. ૧૦૦ મિલીસેકન્ડ રિવર્સ પાવર સમસ્યા

સમસ્યાનું વર્ણન:
જ્યારે ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી (અથવા ભાર) માંથી વિદ્યુત ઊર્જા ડીઝલ જનરેટર સેટ તરફ પાછી વહે છે ત્યારે વિપરીત શક્તિ થાય છે. ડીઝલ એન્જિન માટે, આ "મોટર" ની જેમ કાર્ય કરે છે, જે એન્જિનને ચલાવે છે. આ અત્યંત જોખમી છે અને તે પરિણમી શકે છે:

• યાંત્રિક નુકસાન: એન્જિનનું અસામાન્ય ડ્રાઇવિંગ ક્રેન્કશાફ્ટ અને કનેક્ટિંગ રોડ જેવા ઘટકોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.
• સિસ્ટમ અસ્થિરતા: ડીઝલ એન્જિનની ગતિ (આવર્તન) અને વોલ્ટેજમાં વધઘટ થાય છે, જે સંભવિત રીતે બંધ થવાનું કારણ બને છે.

ડીઝલ જનરેટરમાં મોટી યાંત્રિક જડતા હોય છે અને તેમની ગતિ નિયમન પ્રણાલીઓ ધીમે ધીમે પ્રતિક્રિયા આપે છે (સામાન્ય રીતે સેકન્ડના ક્રમમાં). તેઓ આ વિદ્યુત બેક-ફ્લોને ઝડપથી દબાવવા માટે પોતાના પર આધાર રાખી શકતા નથી. આ કાર્ય ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીના અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ રિસ્પોન્સિંગ પાવર કન્વર્ઝન સિસ્ટમ (PCS) દ્વારા સંભાળવું આવશ્યક છે.

ઉકેલ:

• મુખ્ય સિદ્ધાંત: "ડીઝલ લીડ્સ, સ્ટોરેજ અનુસરે છે." સમગ્ર સિસ્ટમમાં, ડીઝલ જનરેટર સેટ "ગ્રીડ" ની જેમ વોલ્ટેજ અને ફ્રીક્વન્સી સંદર્ભ સ્ત્રોત (એટલે ​​\u200b\u200bકે, V/F નિયંત્રણ મોડ) તરીકે કાર્ય કરે છે. ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ કોન્સ્ટન્ટ પાવર (PQ) નિયંત્રણ મોડમાં કાર્ય કરે છે, જ્યાં તેની આઉટપુટ પાવર ફક્ત માસ્ટર કંટ્રોલરના આદેશો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
• નિયંત્રણ તર્ક:
  1. રીઅલ-ટાઇમ મોનિટરિંગ: સિસ્ટમ માસ્ટર કંટ્રોલર (અથવા સ્ટોરેજ પીસીએસ પોતે) આઉટપુટ પાવરનું નિરીક્ષણ કરે છે (પી_ડીઝલ) અને ડીઝલ જનરેટરની દિશા રીઅલ-ટાઇમમાં ખૂબ જ ઊંચી ઝડપે (દા.ત., પ્રતિ સેકન્ડ હજારો વખત).
  2. પાવર સેટપોઇન્ટ: ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ માટે પાવર સેટપોઇન્ટ (પી_સેટ) સંતોષવા જોઈએ:પી_લોડ(કુલ લોડ પાવર) =પી_ડીઝલ+પી_સેટ.
  3. ઝડપી ગોઠવણ: જ્યારે ભાર અચાનક ઓછો થાય છે, જેના કારણેપી_ડીઝલનકારાત્મક વલણ માટે, નિયંત્રકે થોડા મિલિસેકન્ડમાં સ્ટોરેજ PCS ને આદેશ મોકલવો જોઈએ કે તે તેની ડિસ્ચાર્જ પાવર તાત્કાલિક ઘટાડે અથવા શોષક શક્તિ (ચાર્જિંગ) પર સ્વિચ કરે. આ વધારાની ઊર્જાને બેટરીમાં શોષી લે છે, ખાતરી કરે છે કેપી_ડીઝલસકારાત્મક રહે છે.
• ટેકનિકલ સલામતીનાં પગલાં:
  • હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન: ન્યૂનતમ કમાન્ડ વિલંબ સુનિશ્ચિત કરવા માટે ડીઝલ કંટ્રોલર, સ્ટોરેજ પીસીએસ અને સિસ્ટમ માસ્ટર કંટ્રોલર વચ્ચે હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન પ્રોટોકોલ (દા.ત., CAN બસ, ઝડપી ઇથરનેટ) જરૂરી છે.
  • પીસીએસ રેપિડ રિસ્પોન્સ: આધુનિક સ્ટોરેજ પીસીએસ યુનિટ્સનો પાવર રિસ્પોન્સ ટાઇમ 100 મિલીસેકન્ડ કરતા ઘણો ઝડપી હોય છે, ઘણીવાર 10 મિલીસેકન્ડની અંદર, જે તેમને આ જરૂરિયાત પૂરી કરવા માટે સંપૂર્ણપણે સક્ષમ બનાવે છે.
  • રીડન્ડન્ટ પ્રોટેક્શન: કંટ્રોલ લિંકની બહાર, ડીઝલ જનરેટર આઉટપુટ પર સામાન્ય રીતે રિવર્સ પાવર પ્રોટેક્શન રિલે ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે જે અંતિમ હાર્ડવેર અવરોધ તરીકે હોય છે. જો કે, તેનો ઓપરેટિંગ સમય થોડાક મિલિસેકન્ડ હોઈ શકે છે, તેથી તે મુખ્યત્વે બેકઅપ પ્રોટેક્શન તરીકે કામ કરે છે; મુખ્ય ઝડપી સુરક્ષા નિયંત્રણ સિસ્ટમ પર આધાર રાખે છે.

2. સતત પાવર આઉટપુટ

સમસ્યાનું વર્ણન:
ડીઝલ એન્જિન તેમની રેટેડ પાવરના આશરે 60%-80% ની લોડ રેન્જમાં મહત્તમ ઇંધણ કાર્યક્ષમતા અને સૌથી ઓછા ઉત્સર્જન પર કાર્ય કરે છે. ઓછા લોડ "ભીના સ્ટેકીંગ" અને કાર્બન જમા થવાનું કારણ બને છે, જ્યારે વધુ લોડ ઇંધણ વપરાશમાં ભારે વધારો કરે છે અને આયુષ્ય ઘટાડે છે. ધ્યેય ડીઝલને લોડ વધઘટથી અલગ કરવાનો છે, તેને કાર્યક્ષમ સેટપોઇન્ટ પર સ્થિર રાખવાનો છે.

ઉકેલ:

• "પીક શેવિંગ અને વેલી ફિલિંગ" નિયંત્રણ વ્યૂહરચના:
  1. બેઝપોઇન્ટ સેટ કરો: ડીઝલ જનરેટર સેટ તેના શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતા બિંદુ (દા.ત., રેટેડ પાવરના 70%) પર સતત પાવર આઉટપુટ સેટ પર સંચાલિત થાય છે.
  2. સંગ્રહ નિયમન:
     • જ્યારે લોડ ડિમાન્ડ > ડીઝલ સેટપોઇન્ટ: ઉણપવાળી શક્તિ (પી_લોડ - પી_ડીઝલ_સેટ) ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીના ડિસ્ચાર્જિંગ દ્વારા પૂરક છે.
     • જ્યારે લોડ ડિમાન્ડ <ડીઝલ <સેટપોઇન્ટ: વધારાની શક્તિ (પી_ડીઝલ_સેટ - પી_લોડ) ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ ચાર્જિંગ દ્વારા શોષાય છે.
• સિસ્ટમ લાભો:
  • ડીઝલ એન્જિન સતત ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે, સરળતાથી ચાલે છે, તેનું જીવન લંબાવે છે અને જાળવણી ખર્ચ ઘટાડે છે.
  • ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી ભારે ભાર વધઘટને સરળ બનાવે છે, વારંવાર ડીઝલ લોડ ફેરફારોને કારણે થતી બિનકાર્યક્ષમતા અને ઘસારાને અટકાવે છે.
  • એકંદરે બળતણ વપરાશમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે.

૩. ઉર્જા સંગ્રહનું અચાનક ડિસ્કનેક્શન

સમસ્યાનું વર્ણન:
બેટરી નિષ્ફળતા, પીસીએસ ખામી, અથવા સુરક્ષા ટ્રિપને કારણે ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી અચાનક બંધ થઈ શકે છે. સ્ટોરેજ દ્વારા અગાઉ સંચાલિત થતી શક્તિ (ઉત્પાદન કરતી હોય કે વપરાશ કરતી હોય) તરત જ સંપૂર્ણપણે ડીઝલ જનરેટર સેટમાં ટ્રાન્સફર થઈ જાય છે, જેનાથી મોટો પાવર શોક સર્જાય છે.

જોખમો:

• જો સ્ટોરેજ ડિસ્ચાર્જ થઈ રહ્યું હોય (લોડને ટેકો આપતું હોય), તો તેનું ડિસ્કનેક્શન સંપૂર્ણ લોડ ડીઝલમાં ટ્રાન્સફર કરે છે, જેના કારણે ઓવરલોડ, ફ્રીક્વન્સી (સ્પીડ) ડ્રોપ અને રક્ષણાત્મક શટડાઉન થવાની સંભાવના રહે છે.
• જો સ્ટોરેજ ચાર્જ થઈ રહ્યું હોય (વધારાની શક્તિ શોષી રહ્યું હોય), તો તેનું ડિસ્કનેક્શન ડીઝલની વધારાની શક્તિને ક્યાંય જવા માટે છોડી દે છે, જેના કારણે રિવર્સ પાવર અને ઓવરવોલ્ટેજ થઈ શકે છે, જે શટડાઉન પણ શરૂ કરી શકે છે.

ઉકેલ:

• ડીઝલ સાઇડ સ્પિનિંગ રિઝર્વ: ડીઝલ જનરેટર સેટ ફક્ત તેના શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતા બિંદુ માટે કદમાં ન હોવો જોઈએ. તેમાં ગતિશીલ સ્પેર ક્ષમતા હોવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, જો મહત્તમ સિસ્ટમ લોડ 1000kW હોય અને ડીઝલ 700kW પર ચાલે, તો ડીઝલની રેટેડ ક્ષમતા 700kW + સૌથી મોટો સંભવિત સ્ટેપ લોડ (અથવા સ્ટોરેજની મહત્તમ શક્તિ) કરતાં વધુ હોવી જોઈએ, દા.ત., પસંદ કરેલ 1000kW યુનિટ, જે સ્ટોરેજ નિષ્ફળતા માટે 300kW બફર પ્રદાન કરે છે.
• ઝડપી લોડ નિયંત્રણ:
  1. સિસ્ટમ રીઅલ-ટાઇમ મોનિટરિંગ: સ્ટોરેજ સિસ્ટમની સ્થિતિ અને પાવર ફ્લોનું સતત નિરીક્ષણ કરે છે.
  2. ખામી શોધવી: અચાનક સ્ટોરેજ ડિસ્કનેક્શન શોધવા પર, માસ્ટર કંટ્રોલર તરત જ ડીઝલ કંટ્રોલરને ઝડપી લોડ ઘટાડવાનો સિગ્નલ મોકલે છે.
  3. ડીઝલ પ્રતિભાવ: ડીઝલ નિયંત્રક તાત્કાલિક કાર્ય કરે છે (દા.ત., ઝડપથી બળતણ ઇન્જેક્શન ઘટાડીને) નવા ભારને મેચ કરવા માટે પાવર ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરે છે. સ્પિનિંગ રિઝર્વ ક્ષમતા આ ધીમી યાંત્રિક પ્રતિભાવ માટે સમય ખરીદે છે.
• છેલ્લો ઉપાય: લોડ શેડિંગ: જો પાવર શોક ડીઝલ માટે ખૂબ મોટો હોય, તો સૌથી વિશ્વસનીય રક્ષણ એ છે કે બિન-ક્રિટિકલ લોડ્સ દૂર કરવામાં આવે, જેમાં ક્રિટિકલ લોડ્સ અને જનરેટરની સલામતીને પ્રાથમિકતા આપવામાં આવે. સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં લોડ-શેડિંગ યોજના એક આવશ્યક સુરક્ષા આવશ્યકતા છે.

૪. પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ સમસ્યા

સમસ્યાનું વર્ણન:
પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિનો ઉપયોગ ચુંબકીય ક્ષેત્રો સ્થાપિત કરવા માટે થાય છે અને AC સિસ્ટમોમાં વોલ્ટેજ સ્થિરતા જાળવવા માટે તે મહત્વપૂર્ણ છે. ડીઝલ જનરેટર અને સ્ટોરેજ PCS બંનેને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ નિયમનમાં ભાગ લેવાની જરૂર છે.

• ડીઝલ જનરેટર: ઉત્તેજના પ્રવાહને સમાયોજિત કરીને પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર આઉટપુટ અને વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરે છે. તેની પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર ક્ષમતા મર્યાદિત છે, અને તેનો પ્રતિભાવ ધીમો છે.
• સ્ટોરેજ પીસીએસ: મોટાભાગના આધુનિક પીસીએસ યુનિટ્સ ચાર-ચતુર્થાંશ હોય છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ સ્વતંત્ર રીતે અને ઝડપથી પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિને ઇન્જેક્ટ અથવા શોષી શકે છે (જો તેઓ તેમના સ્પષ્ટ પાવર રેટિંગ kVA કરતાં વધુ ન હોય તો).

પડકાર: કોઈપણ એકમને ઓવરલોડ કર્યા વિના સિસ્ટમ વોલ્ટેજ સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે બંનેનું સંકલન કેવી રીતે કરવું.

ઉકેલ:

• નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ:
  1. ડીઝલ વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરે છે: ડીઝલ જનરેટર સેટ V/F મોડ પર સેટ થયેલ છે, જે સિસ્ટમના વોલ્ટેજ અને ફ્રીક્વન્સી સંદર્ભ સ્થાપિત કરવા માટે જવાબદાર છે. તે એક સ્થિર "વોલ્ટેજ સ્ત્રોત" પૂરો પાડે છે.
  2. સંગ્રહ પ્રતિક્રિયાશીલ નિયમનમાં ભાગ લે છે (વૈકલ્પિક):
     • PQ મોડ: સ્ટોરેજ ફક્ત સક્રિય પાવરને હેન્ડલ કરે છે (P), પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ સાથે (Q) શૂન્ય પર સેટ કરો. ડીઝલ બધી પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ પૂરી પાડે છે. આ સૌથી સરળ પદ્ધતિ છે પરંતુ ડીઝલ પર ભાર મૂકે છે.
     • રિએક્ટિવ પાવર ડિસ્પેચ મોડ: સિસ્ટમ માસ્ટર કંટ્રોલર રિએક્ટિવ પાવર કમાન્ડ મોકલે છે (ક્યૂ_સેટ) વર્તમાન વોલ્ટેજ સ્થિતિઓના આધારે સ્ટોરેજ પીસીએસમાં. જો સિસ્ટમ વોલ્ટેજ ઓછું હોય, તો સ્ટોરેજને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ ઇન્જેક્ટ કરવાનો આદેશ આપો; જો ઉચ્ચ હોય, તો તેને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ શોષવાનો આદેશ આપો. આ ડીઝલ પરના ભારણને દૂર કરે છે, જે તેને સક્રિય પાવર આઉટપુટ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે, જ્યારે વધુ બારીક અને ઝડપી વોલ્ટેજ સ્થિરીકરણ પ્રદાન કરે છે.
     • પાવર ફેક્ટર (PF) કંટ્રોલ મોડ: એક ટાર્ગેટ પાવર ફેક્ટર (દા.ત., 0.95) સેટ કરેલ છે, અને સ્ટોરેજ ડીઝલ જનરેટરના ટર્મિનલ્સ પર સતત એકંદર પાવર ફેક્ટર જાળવવા માટે તેના રિએક્ટિવ આઉટપુટને આપમેળે ગોઠવે છે.
• ક્ષમતાની વિચારણા: સ્ટોરેજ પીસીએસનું કદ પૂરતું સ્પષ્ટ પાવર ક્ષમતા (kVA) હોવું જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, 400kW સક્રિય પાવર આઉટપુટ કરતું 500kW પીસીએસ મહત્તમ પ્રદાન કરી શકે છેsqrt(500² - 400²) = 300kVArપ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિની. જો પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિની માંગ વધારે હોય, તો મોટા પીસીએસની જરૂર પડે છે.

સારાંશ

ડીઝલ જનરેટર સેટ અને ઉર્જા સંગ્રહ વચ્ચે સ્થિર આંતર જોડાણ સફળતાપૂર્વક પ્રાપ્ત કરવું એ વંશવેલો નિયંત્રણ પર આધારિત છે:

1. હાર્ડવેર સ્તર: ઝડપી પ્રતિભાવ આપનાર સ્ટોરેજ પીસીએસ અને હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન ઇન્ટરફેસ સાથે ડીઝલ જનરેટર કંટ્રોલર પસંદ કરો.
2. નિયંત્રણ સ્તર: "ડીઝલ સેટ V/F કરે છે, સ્ટોરેજ PQ કરે છે" ના મૂળભૂત આર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ કરો. હાઇ-સ્પીડ સિસ્ટમ કંટ્રોલર સક્રિય પાવર "પીક શેવિંગ/વેલી ફિલિંગ" અને રિએક્ટિવ પાવર સપોર્ટ માટે રીઅલ-ટાઇમ પાવર ડિસ્પેચ કરે છે.
3. સુરક્ષા સ્તર: સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં વ્યાપક સુરક્ષા યોજનાઓનો સમાવેશ થવો જોઈએ: રિવર્સ પાવર પ્રોટેક્શન, ઓવરલોડ પ્રોટેક્શન, અને લોડ કંટ્રોલ (લોડ શેડિંગ પણ) વ્યૂહરચનાઓ જેથી સ્ટોરેજ અચાનક બંધ થઈ જાય.

ઉપર વર્ણવેલ ઉકેલો દ્વારા, તમે ઉઠાવેલા ચાર મુખ્ય મુદ્દાઓને અસરકારક રીતે સંબોધિત કરી શકાય છે જેથી કાર્યક્ષમ, સ્થિર અને વિશ્વસનીય ડીઝલ-ઊર્જા સંગ્રહ હાઇબ્રિડ પાવર સિસ્ટમ બનાવી શકાય.