डिझेल जनरेटर संच आणि ऊर्जा साठवणुकीमधील संबंधाच्या समस्येचे विश्लेषण

डिझेल जनरेटर सेट आणि ऊर्जा साठवण प्रणालींच्या परस्पर जोडणीशी संबंधित चार मुख्य मुद्द्यांचे तपशीलवार इंग्रजी स्पष्टीकरण येथे आहे. ही हायब्रिड ऊर्जा प्रणाली (ज्याला अनेकदा "डिझेल + स्टोरेज" हायब्रिड मायक्रोग्रिड म्हणतात) कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, इंधनाचा वापर कमी करण्यासाठी आणि स्थिर वीज पुरवठा सुनिश्चित करण्यासाठी एक प्रगत उपाय आहे, परंतु त्याचे नियंत्रण अत्यंत गुंतागुंतीचे आहे.

मुख्य समस्यांचा आढावा

1. १०० मिलीसेकंद रिव्हर्स पॉवर समस्या: डिझेल जनरेटरला पॉवर बॅक-फीडिंग करण्यापासून ऊर्जा साठवणूक कशी रोखायची, ज्यामुळे त्याचे संरक्षण कसे करावे.
2. सतत वीज उत्पादन: डिझेल इंजिन त्याच्या उच्च-कार्यक्षमतेच्या क्षेत्रात सातत्याने कसे चालू ठेवायचे.
3. ऊर्जा साठवणूक अचानक बंद पडणे: ऊर्जा साठवणूक प्रणाली अचानक नेटवर्कवरून घसरल्यास होणारा परिणाम कसा हाताळायचा.
4. रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर समस्या: व्होल्टेज स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी दोन स्त्रोतांमधील रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर शेअरिंग कसे समन्वयित करावे.

१. १०० मिलीसेकंद रिव्हर्स पॉवर समस्या

समस्येचे वर्णन:
जेव्हा ऊर्जा साठवण प्रणाली (किंवा भार) मधून विद्युत ऊर्जा परत डिझेल जनरेटर सेटकडे वाहते तेव्हा उलट शक्ती येते. डिझेल इंजिनसाठी, हे इंजिन चालवणाऱ्या "मोटर" सारखे काम करते. हे अत्यंत धोकादायक आहे आणि यामुळे होऊ शकते:

• यांत्रिक नुकसान: इंजिनच्या असामान्य ड्रायव्हिंगमुळे क्रँकशाफ्ट आणि कनेक्टिंग रॉड्स सारख्या घटकांचे नुकसान होऊ शकते.
• सिस्टम अस्थिरता: डिझेल इंजिनच्या वेग (फ्रिक्वेन्सी) आणि व्होल्टेजमध्ये चढ-उतार होतात, ज्यामुळे बंद पडण्याची शक्यता असते.

डिझेल जनरेटरमध्ये मोठ्या प्रमाणात यांत्रिक जडत्व असते आणि त्यांच्या वेग नियंत्रित करणाऱ्या प्रणाली हळूहळू प्रतिसाद देतात (सामान्यत: सेकंदांच्या क्रमाने). या विद्युत बॅक-फ्लोला त्वरित दाबण्यासाठी ते स्वतःवर अवलंबून राहू शकत नाहीत. हे काम ऊर्जा साठवण प्रणालीच्या अल्ट्रा-फास्ट रिस्पॉन्सिंग पॉवर कन्व्हर्जन सिस्टम (पीसीएस) द्वारे हाताळले पाहिजे.

उपाय:

• मुख्य तत्व: "डिझेल लीड्स, स्टोरेज फॉलो करते." संपूर्ण सिस्टममध्ये, डिझेल जनरेटर सेट "ग्रिड" प्रमाणेच व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेन्सी संदर्भ स्रोत (म्हणजेच, V/F नियंत्रण मोड) म्हणून काम करतो. ऊर्जा साठवण प्रणाली कॉन्स्टंट पॉवर (PQ) नियंत्रण मोडमध्ये कार्य करते, जिथे त्याची आउटपुट पॉवर केवळ मास्टर कंट्रोलरच्या आदेशांद्वारे निर्धारित केली जाते.
• नियंत्रण तर्क:
  1. रिअल-टाइम मॉनिटरिंग: सिस्टम मास्टर कंट्रोलर (किंवा स्टोरेज पीसीएस स्वतः) आउटपुट पॉवरचे निरीक्षण करतो (पी_डिझेल) आणि डिझेल जनरेटरची दिशा रिअल-टाइममध्ये अतिशय उच्च वेगाने (उदा., प्रति सेकंद हजारो वेळा).
  2. पॉवर सेटपॉइंट: ऊर्जा साठवण प्रणालीसाठी पॉवर सेटपॉइंट (पी_सेट) समाधानी असणे आवश्यक आहे:पी_लोड(एकूण लोड पॉवर) =पी_डिझेल+पी_सेट.
  3. जलद समायोजन: जेव्हा भार अचानक कमी होतो, ज्यामुळेपी_डिझेलनकारात्मक ट्रेंड येण्यासाठी, कंट्रोलरने काही मिलिसेकंदांच्या आत स्टोरेज पीसीएसला त्याची डिस्चार्ज पॉवर ताबडतोब कमी करण्यासाठी किंवा शोषक पॉवर (चार्जिंग) वर स्विच करण्यासाठी आदेश पाठवावा. हे बॅटरीमध्ये अतिरिक्त ऊर्जा शोषून घेते, याची खात्री करतेपी_डिझेलसकारात्मक राहते.
• तांत्रिक सुरक्षा उपाय:
  • हाय-स्पीड कम्युनिकेशन: डिझेल कंट्रोलर, स्टोरेज पीसीएस आणि सिस्टम मास्टर कंट्रोलर यांच्यामध्ये कमीत कमी कमांड डिले सुनिश्चित करण्यासाठी हाय-स्पीड कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल (उदा., कॅन बस, फास्ट इथरनेट) आवश्यक आहेत.
  • पीसीएस रॅपिड रिस्पॉन्स: आधुनिक स्टोरेज पीसीएस युनिट्समध्ये १०० मिलिसेकंदांपेक्षा जास्त वेगाने पॉवर रिस्पॉन्स टाइम्स असतात, बहुतेकदा १० मिलिसेकंदात, ज्यामुळे ते ही आवश्यकता पूर्ण करण्यास पूर्णपणे सक्षम होतात.
  • अनावश्यक संरक्षण: नियंत्रण दुव्याच्या पलीकडे, अंतिम हार्डवेअर अडथळा म्हणून डिझेल जनरेटर आउटपुटवर रिव्हर्स पॉवर प्रोटेक्शन रिले सहसा स्थापित केले जाते. तथापि, त्याचा ऑपरेटिंग वेळ काहीशे मिलिसेकंद असू शकतो, म्हणून तो प्रामुख्याने बॅकअप संरक्षण म्हणून काम करतो; कोर रॅपिड प्रोटेक्शन नियंत्रण प्रणालीवर अवलंबून असते.

२. सतत वीज उत्पादन

समस्येचे वर्णन:
डिझेल इंजिन त्यांच्या रेट केलेल्या पॉवरच्या अंदाजे 60%-80% च्या लोड रेंजमध्ये जास्तीत जास्त इंधन कार्यक्षमतेवर आणि सर्वात कमी उत्सर्जनावर चालतात. कमी भारांमुळे "ओले स्टॅकिंग" आणि कार्बन जमा होते, तर जास्त भारांमुळे इंधनाचा वापर लक्षणीयरीत्या वाढतो आणि आयुष्यमान कमी होते. डिझेलला भार चढउतारांपासून वेगळे करणे, ते कार्यक्षम सेटपॉईंटवर स्थिर ठेवणे हे ध्येय आहे.

उपाय:

• "पीक शेव्हिंग आणि व्हॅली फिलिंग" नियंत्रण धोरण:
  1. बेसपॉइंट सेट करा: डिझेल जनरेटर सेट त्याच्या इष्टतम कार्यक्षमता बिंदूवर (उदा., रेटेड पॉवरच्या ७०%) स्थिर पॉवर आउटपुट सेटवर चालवला जातो.
  2. साठवण नियमन:
     • जेव्हा लोड डिमांड > डिझेल सेटपॉइंट: कमतरता असलेली वीज (पी_लोड - पी_डिझेल_सेट) ऊर्जा साठवण प्रणाली डिस्चार्जिंगद्वारे पूरक आहे.
     • जेव्हा लोड डिमांड <डिझेल <सेटपॉइंट: जास्तीची शक्ती (पी_डिझेल_सेट - पी_लोड) ऊर्जा साठवण प्रणाली चार्जिंगद्वारे शोषले जाते.
• सिस्टम फायदे:
  • डिझेल इंजिन सातत्याने उच्च कार्यक्षमतेने, सुरळीतपणे चालते, त्याचे आयुष्य वाढवते आणि देखभाल खर्च कमी करते.
  • ऊर्जा साठवणूक प्रणाली तीव्र भार चढउतारांना सुलभ करते, ज्यामुळे डिझेल लोडमध्ये वारंवार बदल झाल्यामुळे होणारी अकार्यक्षमता आणि झीज टाळता येते.
  • एकूण इंधनाचा वापर लक्षणीयरीत्या कमी झाला आहे.

३. ऊर्जा साठवणुकीचा अचानक तुटणे

समस्येचे वर्णन:
बॅटरी बिघाड, पीसीएस बिघाड किंवा संरक्षण ट्रिपमुळे ऊर्जा साठवण प्रणाली अचानक बंद पडू शकते. स्टोरेजद्वारे पूर्वी हाताळली जाणारी वीज (उत्पादन करत असो वा वापरत असो) त्वरित पूर्णपणे डिझेल जनरेटर सेटमध्ये हस्तांतरित केली जाते, ज्यामुळे मोठा पॉवर शॉक निर्माण होतो.

जोखीम:

• जर स्टोरेज डिस्चार्ज होत असेल (भाराला आधार देत असेल), तर त्याचे डिस्कनेक्शन पूर्ण भार डिझेलमध्ये स्थानांतरित करते, ज्यामुळे ओव्हरलोड, वारंवारता (वेग) कमी होणे आणि संरक्षणात्मक शटडाउन होण्याची शक्यता असते.
• जर स्टोरेज चार्ज होत असेल (जास्त वीज शोषून घेत असेल), तर ते डिस्कनेक्ट केल्याने डिझेलची अतिरिक्त वीज कुठेही जाणार नाही, ज्यामुळे उलट वीज आणि ओव्हरव्होल्टेज होऊ शकते, ज्यामुळे शटडाऊन देखील होऊ शकतो.

उपाय:

• डिझेल साईड स्पिनिंग रिझर्व्ह: डिझेल जनरेटर सेटचा आकार फक्त त्याच्या इष्टतम कार्यक्षमतेच्या बिंदूसाठी असू नये. त्याची गतिमान अतिरिक्त क्षमता असणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, जर कमाल सिस्टम लोड १००० किलोवॅट असेल आणि डिझेल ७०० किलोवॅटवर चालत असेल, तर डिझेलची रेट केलेली क्षमता ७०० किलोवॅट + सर्वात मोठी संभाव्य स्टेप लोड (किंवा स्टोरेजची कमाल पॉवर) पेक्षा जास्त असली पाहिजे, उदा., निवडलेले १००० किलोवॅट युनिट, जे स्टोरेज बिघाडासाठी ३०० किलोवॅट बफर प्रदान करते.
• जलद भार नियंत्रण:
  1. सिस्टम रिअल-टाइम मॉनिटरिंग: स्टोरेज सिस्टमची स्थिती आणि पॉवर फ्लोचे सतत निरीक्षण करते.
  2. दोष शोधणे: अचानक स्टोरेज डिस्कनेक्शन आढळल्यानंतर, मास्टर कंट्रोलर ताबडतोब डिझेल कंट्रोलरला जलद भार कमी करण्याचा सिग्नल पाठवतो.
  3. डिझेल प्रतिसाद: डिझेल नियंत्रक तात्काळ कार्य करतो (उदा., इंधन इंजेक्शन वेगाने कमी करून) नवीन भाराशी जुळण्यासाठी शक्ती कमी करण्याचा प्रयत्न करतो. फिरण्याची राखीव क्षमता या मंद यांत्रिक प्रतिसादासाठी वेळ खरेदी करते.
• शेवटचा उपाय: लोडशेडिंग: जर डिझेलला पॉवर शॉक खूप मोठा असेल तर सर्वात विश्वासार्ह संरक्षण म्हणजे नॉन-क्रिटिकल भार कमी करणे, क्रिटिकल भार आणि जनरेटरच्या सुरक्षिततेला प्राधान्य देणे. सिस्टम डिझाइनमध्ये लोडशेडिंग योजना ही एक आवश्यक संरक्षण आवश्यकता आहे.

४. रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर समस्या

समस्येचे वर्णन:
चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करण्यासाठी रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवरचा वापर केला जातो आणि एसी सिस्टीममध्ये व्होल्टेज स्थिरता राखण्यासाठी ती महत्त्वाची असते. डिझेल जनरेटर आणि स्टोरेज पीसीएस दोघांनाही रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर नियमनात सहभागी होणे आवश्यक आहे.

• डिझेल जनरेटर: उत्तेजना प्रवाह समायोजित करून रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर आउटपुट आणि व्होल्टेज नियंत्रित करते. त्याची रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर क्षमता मर्यादित आहे आणि त्याचा प्रतिसाद मंद आहे.
• स्टोरेज पीसीएस: बहुतेक आधुनिक पीसीएस युनिट्स चार-चतुर्थांश असतात, म्हणजेच ते स्वतंत्रपणे आणि वेगाने रिअॅक्टिव्ह पॉवर इंजेक्ट किंवा शोषू शकतात (जर ते त्यांच्या स्पष्ट पॉवर रेटिंग केव्हीए पेक्षा जास्त नसतील तर).

आव्हान: दोन्ही युनिट्समध्ये ओव्हरलोड न करता सिस्टम व्होल्टेज स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी दोन्हीमध्ये समन्वय कसा साधावा.

उपाय:

• नियंत्रण धोरणे:
  1. डिझेल व्होल्टेज नियंत्रित करते: डिझेल जनरेटर सेट V/F मोडवर सेट केलेला असतो, जो सिस्टमचा व्होल्टेज आणि वारंवारता संदर्भ स्थापित करण्यासाठी जबाबदार असतो. तो एक स्थिर "व्होल्टेज स्रोत" प्रदान करतो.
  2. स्टोरेज रिअ‍ॅक्टिव्ह रेग्युलेशनमध्ये भाग घेते (पर्यायी):
     • PQ मोड: स्टोरेज फक्त सक्रिय पॉवर हाताळते (P), प्रतिक्रियाशील शक्तीसह (Q) शून्यावर सेट करा. डिझेल सर्व प्रतिक्रियाशील शक्ती प्रदान करते. ही सर्वात सोपी पद्धत आहे परंतु डिझेलवर भार टाकते.
     • रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर डिस्पॅच मोड: सिस्टम मास्टर कंट्रोलर रिअ‍ॅक्टिव्ह पॉवर कमांड पाठवतो (क्यू_सेट) चालू व्होल्टेज परिस्थितीनुसार स्टोरेज पीसीएसमध्ये. जर सिस्टम व्होल्टेज कमी असेल, तर स्टोरेजला रिअॅक्टिव्ह पॉवर इंजेक्ट करण्यास सांगा; जर जास्त असेल, तर रिअॅक्टिव्ह पॉवर शोषण्यास सांगा. यामुळे डिझेलवरील भार कमी होतो, ज्यामुळे ते सक्रिय पॉवर आउटपुटवर लक्ष केंद्रित करू शकते, तसेच बारीक आणि जलद व्होल्टेज स्थिरीकरण प्रदान करते.
     • पॉवर फॅक्टर (पीएफ) नियंत्रण मोड: एक लक्ष्य पॉवर फॅक्टर (उदा. ०.९५) सेट केला जातो आणि स्टोरेज डिझेल जनरेटरच्या टर्मिनल्सवर स्थिर एकूण पॉवर फॅक्टर राखण्यासाठी त्याचे रिअॅक्टिव्ह आउटपुट स्वयंचलितपणे समायोजित करते.
• क्षमतेचा विचार: स्टोरेज पीसीएसचा आकार पुरेसा स्पष्ट पॉवर कॅपेसिटी (केव्हीए) असावा. उदाहरणार्थ, ४०० किलोवॅट सक्रिय पॉवर देणारा ५०० किलोवॅट पीसीएस जास्तीत जास्तवर्ग(५००² - ४००²) = ३०० किलोवॅटरजर रिअॅक्टिव्ह पॉवरची मागणी जास्त असेल, तर मोठ्या पीसीएसची आवश्यकता असते.

सारांश

डिझेल जनरेटर संच आणि ऊर्जा साठवणूक यांच्यातील स्थिर परस्परसंबंध यशस्वीरित्या साध्य करणे हे पदानुक्रमित नियंत्रणावर अवलंबून आहे:

1. हार्डवेअर लेयर: जलद-प्रतिसाद देणारे स्टोरेज पीसीएस आणि हाय-स्पीड कम्युनिकेशन इंटरफेससह डिझेल जनरेटर कंट्रोलर निवडा.
2. नियंत्रण स्तर: "डिझेल सेट्स V/F करतात, स्टोरेज PQ करतात" या मूलभूत आर्किटेक्चरचा वापर करा. एक हाय-स्पीड सिस्टम कंट्रोलर सक्रिय पॉवर "पीक शेव्हिंग/व्हॅली फिलिंग" आणि रिअॅक्टिव्ह पॉवर सपोर्टसाठी रिअल-टाइम पॉवर डिस्पॅच करतो.
3. संरक्षण स्तर: सिस्टम डिझाइनमध्ये व्यापक संरक्षण योजनांचा समावेश असणे आवश्यक आहे: रिव्हर्स पॉवर प्रोटेक्शन, ओव्हरलोड प्रोटेक्शन आणि स्टोरेज अचानक डिस्कनेक्शन हाताळण्यासाठी लोड कंट्रोल (लोडशेडिंग देखील) स्ट्रॅटेजीज.

वर वर्णन केलेल्या उपायांद्वारे, तुम्ही उपस्थित केलेल्या चार प्रमुख समस्यांचे प्रभावीपणे निराकरण करून एक कार्यक्षम, स्थिर आणि विश्वासार्ह डिझेल-ऊर्जा साठवण हायब्रिड पॉवर सिस्टम तयार करता येईल.