డీజిల్ జనరేటర్ సెట్లు మరియు శక్తి నిల్వ మధ్య అనుసంధాన సమస్య యొక్క విశ్లేషణ

డీజిల్ జనరేటర్ సెట్‌లు మరియు శక్తి నిల్వ వ్యవస్థల పరస్పర అనుసంధానానికి సంబంధించిన నాలుగు ప్రధాన సమస్యల యొక్క వివరణాత్మక ఆంగ్ల వివరణ ఇక్కడ ఉంది. ఈ హైబ్రిడ్ శక్తి వ్యవస్థ (తరచుగా "డీజిల్ + నిల్వ" హైబ్రిడ్ మైక్రోగ్రిడ్ అని పిలుస్తారు) సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి, ఇంధన వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి మరియు స్థిరమైన విద్యుత్ సరఫరాను నిర్ధారించడానికి ఒక అధునాతన పరిష్కారం, కానీ దాని నియంత్రణ చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది.

ప్రధాన సమస్యల అవలోకనం

1. 100ms రివర్స్ పవర్ సమస్య: డీజిల్ జనరేటర్‌కు బ్యాక్-ఫీడింగ్ పవర్ నుండి శక్తి నిల్వను ఎలా నిరోధించాలి, తద్వారా దానిని ఎలా రక్షించాలి.
2. స్థిరమైన విద్యుత్ ఉత్పత్తి: డీజిల్ ఇంజిన్‌ను దాని అధిక-సామర్థ్య జోన్‌లో స్థిరంగా ఎలా నడుపుతూ ఉండాలి.
3. శక్తి నిల్వ యొక్క ఆకస్మిక డిస్‌కనెక్ట్: శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ అకస్మాత్తుగా నెట్‌వర్క్ నుండి పడిపోయినప్పుడు ప్రభావాన్ని ఎలా నిర్వహించాలి.
4. రియాక్టివ్ పవర్ సమస్య: వోల్టేజ్ స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి రెండు వనరుల మధ్య రియాక్టివ్ పవర్ షేరింగ్‌ను ఎలా సమన్వయం చేయాలి.

1. 100ms రివర్స్ పవర్ సమస్య

సమస్య వివరణ:
విద్యుత్ శక్తి శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ (లేదా లోడ్) నుండి డీజిల్ జనరేటర్ సెట్ వైపు తిరిగి ప్రవహించినప్పుడు రివర్స్ పవర్ సంభవిస్తుంది. డీజిల్ ఇంజిన్ కోసం, ఇది ఇంజిన్‌ను నడిపే "మోటారు" లాగా పనిచేస్తుంది. ఇది చాలా ప్రమాదకరమైనది మరియు దీనికి దారితీస్తుంది:

• యాంత్రిక నష్టం: ఇంజిన్‌ను అసాధారణంగా నడపడం వల్ల క్రాంక్ షాఫ్ట్ మరియు కనెక్టింగ్ రాడ్‌ల వంటి భాగాలు దెబ్బతింటాయి.
• వ్యవస్థ అస్థిరత: డీజిల్ ఇంజిన్ వేగం (ఫ్రీక్వెన్సీ) మరియు వోల్టేజ్‌లో హెచ్చుతగ్గులకు కారణమవుతుంది, ఇది షట్‌డౌన్‌కు దారితీస్తుంది.

డీజిల్ జనరేటర్లు పెద్ద యాంత్రిక జడత్వం కలిగి ఉండటం మరియు వాటి వేగ నియంత్రణ వ్యవస్థలు నెమ్మదిగా స్పందిస్తాయి (సాధారణంగా సెకన్ల క్రమంలో) కాబట్టి 100ms లోపు దాన్ని పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఈ విద్యుత్ బ్యాక్-ఫ్లోను త్వరగా అణచివేయడానికి అవి తమపై తాము ఆధారపడలేవు. ఈ పనిని శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ యొక్క అల్ట్రా-ఫాస్ట్ రెస్పాన్సింగ్ పవర్ కన్వర్షన్ సిస్టమ్ (PCS) ద్వారా నిర్వహించాలి.

పరిష్కారం:

• ప్రధాన సూత్రం: ”డీజిల్ దారితీస్తుంది, నిల్వ అనుసరిస్తుంది.” మొత్తం వ్యవస్థలో, డీజిల్ జనరేటర్ సెట్ వోల్టేజ్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ రిఫరెన్స్ సోర్స్‌గా పనిచేస్తుంది (అనగా, V/F కంట్రోల్ మోడ్), ఇది “గ్రిడ్”కి సమానంగా ఉంటుంది. శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ స్థిరమైన పవర్ (PQ) కంట్రోల్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది, ఇక్కడ దాని అవుట్‌పుట్ పవర్ పూర్తిగా మాస్టర్ కంట్రోలర్ నుండి వచ్చే ఆదేశాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
• నియంత్రణ లాజిక్:
  1. రియల్-టైమ్ మానిటరింగ్: సిస్టమ్ మాస్టర్ కంట్రోలర్ (లేదా స్టోరేజ్ PCS స్వయంగా) అవుట్‌పుట్ పవర్‌ను పర్యవేక్షిస్తుంది (పి_డీజిల్) మరియు డీజిల్ జనరేటర్ యొక్క దిశను నిజ సమయంలో చాలా ఎక్కువ వేగంతో (ఉదా. సెకనుకు వేల సార్లు).
  2. పవర్ సెట్ పాయింట్: శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ కోసం పవర్ సెట్ పాయింట్ (పి_సెట్) తప్పక సంతృప్తి పరచాలి:పి_లోడ్(మొత్తం లోడ్ శక్తి) =పి_డీజిల్+పి_సెట్.
  3. వేగవంతమైన సర్దుబాటు: లోడ్ అకస్మాత్తుగా తగ్గినప్పుడు, దీనివల్లపి_డీజిల్ప్రతికూలంగా ట్రెండ్ చేయడానికి, కంట్రోలర్ కొన్ని మిల్లీసెకన్లలోపు నిల్వ PCSకి దాని డిశ్చార్జ్ పవర్‌ను వెంటనే తగ్గించడానికి లేదా శోషక శక్తికి (ఛార్జింగ్) మారడానికి ఒక ఆదేశాన్ని పంపాలి. ఇది బ్యాటరీలలోకి అదనపు శక్తిని గ్రహిస్తుంది, నిర్ధారిస్తుందిపి_డీజిల్సానుకూలంగా ఉంది.
• సాంకేతిక రక్షణలు:
  • హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్: డీజిల్ కంట్రోలర్, స్టోరేజ్ PCS మరియు సిస్టమ్ మాస్టర్ కంట్రోలర్ మధ్య కమాండ్ ఆలస్యాన్ని కనిష్టంగా నిర్ధారించడానికి హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్‌లు (ఉదా., CAN బస్, ఫాస్ట్ ఈథర్నెట్) అవసరం.
  • PCS వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన: ఆధునిక నిల్వ PCS యూనిట్లు 100ms కంటే చాలా వేగంగా విద్యుత్ ప్రతిస్పందన సమయాలను కలిగి ఉంటాయి, తరచుగా 10ms లోపు, ఈ అవసరాన్ని తీర్చగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
  • రిడండెంట్ ప్రొటెక్షన్: కంట్రోల్ లింక్ దాటి, రివర్స్ పవర్ ప్రొటెక్షన్ రిలే సాధారణంగా డీజిల్ జనరేటర్ అవుట్‌పుట్ వద్ద తుది హార్డ్‌వేర్ అవరోధంగా ఇన్‌స్టాల్ చేయబడుతుంది. అయితే, దాని ఆపరేటింగ్ సమయం కొన్ని వందల మిల్లీసెకన్లు కావచ్చు, కాబట్టి ఇది ప్రధానంగా బ్యాకప్ ప్రొటెక్షన్‌గా పనిచేస్తుంది; కోర్ రాపిడ్ ప్రొటెక్షన్ కంట్రోల్ సిస్టమ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.

2. స్థిరమైన పవర్ అవుట్‌పుట్

సమస్య వివరణ:
డీజిల్ ఇంజిన్లు వాటి రేట్ చేయబడిన శక్తిలో దాదాపు 60%-80% లోడ్ పరిధిలో గరిష్ట ఇంధన సామర్థ్యం మరియు అత్యల్ప ఉద్గారాలతో పనిచేస్తాయి. తక్కువ లోడ్లు "వెట్ స్టాకింగ్" మరియు కార్బన్ బిల్డప్‌కు కారణమవుతాయి, అయితే అధిక లోడ్లు ఇంధన వినియోగాన్ని తీవ్రంగా పెంచుతాయి మరియు జీవితకాలం తగ్గిస్తాయి. డీజిల్‌ను లోడ్ హెచ్చుతగ్గుల నుండి వేరుచేయడం, సమర్థవంతమైన సెట్‌పాయింట్ వద్ద స్థిరంగా ఉంచడం లక్ష్యం.

పరిష్కారం:

• "పీక్ షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ ఫిల్లింగ్" నియంత్రణ వ్యూహం:
  1. బేస్ పాయింట్ సెట్: డీజిల్ జనరేటర్ సెట్ దాని సరైన సామర్థ్య పాయింట్ వద్ద స్థిరమైన పవర్ అవుట్‌పుట్ సెట్ వద్ద నిర్వహించబడుతుంది (ఉదా., రేటెడ్ పవర్‌లో 70%).
  2. నిల్వ నియంత్రణ:
     • లోడ్ డిమాండ్ > డీజిల్ సెట్‌పాయింట్ ఉన్నప్పుడు: లోపభూయిష్ట శక్తి (P_load - P_diesel_set) శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ డిశ్చార్జ్ ద్వారా భర్తీ చేయబడుతుంది.
     • లోడ్ డిమాండ్ < డీజిల్ సెట్ పాయింట్: అదనపు శక్తి (P_డీజిల్_సెట్ - P_లోడ్) శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ ఛార్జింగ్ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది.
• వ్యవస్థ ప్రయోజనాలు:
  • డీజిల్ ఇంజిన్ స్థిరంగా అధిక సామర్థ్యంతో, సజావుగా నడుస్తుంది, దాని జీవితకాలాన్ని పొడిగిస్తుంది మరియు నిర్వహణ ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది.
  • ఈ శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ తీవ్రమైన లోడ్ హెచ్చుతగ్గులను సున్నితంగా చేస్తుంది, తరచుగా డీజిల్ లోడ్ మార్పుల వల్ల కలిగే అసమర్థత మరియు ధరింపును నివారిస్తుంది.
  • మొత్తం ఇంధన వినియోగం గణనీయంగా తగ్గుతుంది.

3. శక్తి నిల్వ యొక్క ఆకస్మిక డిస్‌కనెక్ట్

సమస్య వివరణ:
బ్యాటరీ వైఫల్యం, PCS లోపం లేదా రక్షణ ట్రిప్‌ల కారణంగా శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ అకస్మాత్తుగా ఆఫ్‌లైన్‌లో పడిపోవచ్చు. గతంలో నిల్వ ద్వారా నిర్వహించబడుతున్న విద్యుత్ (ఉత్పత్తి చేసినా లేదా వినియోగించినా) తక్షణమే పూర్తిగా డీజిల్ జనరేటర్ సెట్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది, ఇది భారీ విద్యుత్ షాక్‌ను సృష్టిస్తుంది.

ప్రమాదాలు:

• నిల్వ డిశ్చార్జ్ అవుతుంటే (లోడ్‌కు మద్దతు ఇస్తూ), దాని డిస్‌కనెక్ట్ పూర్తి లోడ్‌ను డీజిల్‌కు బదిలీ చేస్తుంది, దీనివల్ల ఓవర్‌లోడ్, ఫ్రీక్వెన్సీ (వేగం) తగ్గుదల మరియు రక్షణాత్మక షట్‌డౌన్ ఏర్పడవచ్చు.
• నిల్వ స్థలం ఛార్జింగ్ అవుతుంటే (అదనపు శక్తిని గ్రహిస్తుంది), దాని డిస్‌కనెక్ట్ డీజిల్ యొక్క అదనపు శక్తిని ఎక్కడికీ తీసుకెళ్లకుండా చేస్తుంది, దీనివల్ల రివర్స్ పవర్ మరియు ఓవర్‌వోల్టేజ్ ఏర్పడవచ్చు, దీని వలన షట్‌డౌన్ కూడా జరుగుతుంది.

పరిష్కారం:

• డీజిల్ సైడ్ స్పిన్నింగ్ రిజర్వ్: డీజిల్ జనరేటర్ సెట్ దాని సరైన సామర్థ్య బిందువు కోసం మాత్రమే పరిమాణంలో ఉండకూడదు. దీనికి డైనమిక్ స్పేర్ కెపాసిటీ ఉండాలి. ఉదాహరణకు, గరిష్ట సిస్టమ్ లోడ్ 1000kW మరియు డీజిల్ 700kW వద్ద నడుస్తుంటే, డీజిల్ యొక్క రేటెడ్ సామర్థ్యం 700kW + అతిపెద్ద పొటెన్షియల్ స్టెప్ లోడ్ (లేదా స్టోరేజ్ యొక్క గరిష్ట శక్తి) కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి, ఉదా., స్టోరేజ్ వైఫల్యానికి 300kW బఫర్‌ను అందించే 1000kW యూనిట్ ఎంపిక చేయబడింది.
• వేగవంతమైన లోడ్ నియంత్రణ:
  1. సిస్టమ్ రియల్-టైమ్ మానిటరింగ్: నిల్వ వ్యవస్థ యొక్క స్థితి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిరంతరం పర్యవేక్షిస్తుంది.
  2. తప్పు గుర్తింపు: అకస్మాత్తుగా నిల్వ డిస్‌కనెక్ట్ అయినట్లు గుర్తించిన తర్వాత, మాస్టర్ కంట్రోలర్ వెంటనే డీజిల్ కంట్రోలర్‌కు వేగవంతమైన లోడ్ తగ్గింపు సంకేతాన్ని పంపుతుంది.
  3. డీజిల్ ప్రతిస్పందన: డీజిల్ కంట్రోలర్ వెంటనే పనిచేస్తుంది (ఉదా., ఇంధన ఇంజెక్షన్‌ను వేగంగా తగ్గిస్తుంది) కొత్త లోడ్‌కు సరిపోయేలా శక్తిని తగ్గించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. స్పిన్నింగ్ రిజర్వ్ సామర్థ్యం ఈ నెమ్మదిగా యాంత్రిక ప్రతిస్పందన కోసం సమయాన్ని కొనుగోలు చేస్తుంది.
• చివరి ప్రయత్నం: లోడ్ షెడ్డింగ్: డీజిల్ తట్టుకోలేనంత పెద్ద పవర్ షాక్ ఉంటే, అత్యంత విశ్వసనీయమైన రక్షణ క్లిష్టమైన లోడ్లు మరియు జనరేటర్ యొక్క భద్రతకు ప్రాధాన్యతనిస్తూ, క్లిష్టమైన కాని లోడ్లను తొలగించడం. సిస్టమ్ డిజైన్‌లో లోడ్-షెడ్డింగ్ పథకం ఒక ముఖ్యమైన రక్షణ అవసరం.

4. రియాక్టివ్ పవర్ సమస్య

సమస్య వివరణ:
అయస్కాంత క్షేత్రాలను స్థాపించడానికి రియాక్టివ్ పవర్ ఉపయోగించబడుతుంది మరియు AC వ్యవస్థలలో వోల్టేజ్ స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడానికి ఇది చాలా ముఖ్యమైనది. డీజిల్ జనరేటర్ మరియు స్టోరేజ్ PCS రెండూ రియాక్టివ్ పవర్ రెగ్యులేషన్‌లో పాల్గొనవలసి ఉంటుంది.

• డీజిల్ జనరేటర్: దాని ఉత్తేజిత కరెంట్‌ను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా రియాక్టివ్ పవర్ అవుట్‌పుట్ మరియు వోల్టేజ్‌ను నియంత్రిస్తుంది. దీని రియాక్టివ్ పవర్ సామర్థ్యం పరిమితం మరియు దాని ప్రతిస్పందన నెమ్మదిగా ఉంటుంది.
• నిల్వ PCS: చాలా ఆధునిక PCS యూనిట్లు నాలుగు-క్వాడ్రంట్‌లుగా ఉంటాయి, అంటే అవి స్వతంత్రంగా మరియు వేగంగా రియాక్టివ్ శక్తిని ఇంజెక్ట్ చేయగలవు లేదా గ్రహించగలవు (అవి వాటి స్పష్టమైన శక్తి రేటింగ్ kVAని మించకపోతే).

సవాలు: ఏ యూనిట్‌పైనా ఓవర్‌లోడ్ లేకుండా సిస్టమ్ వోల్టేజ్ స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి రెండింటినీ ఎలా సమన్వయం చేయాలి.

పరిష్కారం:

• నియంత్రణ వ్యూహాలు:
  1. డీజిల్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రిస్తుంది: డీజిల్ జనరేటర్ సెట్ V/F మోడ్‌కు సెట్ చేయబడింది, ఇది సిస్టమ్ యొక్క వోల్టేజ్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ రిఫరెన్స్‌ను ఏర్పాటు చేయడానికి బాధ్యత వహిస్తుంది. ఇది స్థిరమైన “వోల్టేజ్ మూలాన్ని” అందిస్తుంది.
  2. నిల్వ రియాక్టివ్ రెగ్యులేషన్‌లో పాల్గొంటుంది (ఐచ్ఛికం):
     • PQ మోడ్: నిల్వ యాక్టివ్ పవర్‌ను మాత్రమే నిర్వహిస్తుంది (P), రియాక్టివ్ పవర్‌తో (Q) సున్నాకి సెట్ చేయబడింది. డీజిల్ అన్ని రియాక్టివ్ శక్తిని అందిస్తుంది. ఇది సరళమైన పద్ధతి కానీ డీజిల్‌పై భారం పడుతుంది.
     • రియాక్టివ్ పవర్ డిస్పాచ్ మోడ్: సిస్టమ్ మాస్టర్ కంట్రోలర్ రియాక్టివ్ పవర్ ఆదేశాలను పంపుతుంది (Q_సెట్) ప్రస్తుత వోల్టేజ్ పరిస్థితుల ఆధారంగా నిల్వ PCS కు. సిస్టమ్ వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉంటే, రియాక్టివ్ పవర్‌ను ఇంజెక్ట్ చేయమని నిల్వను ఆదేశించండి; ఎక్కువగా ఉంటే, రియాక్టివ్ పవర్‌ను గ్రహించమని ఆదేశించండి. ఇది డీజిల్‌పై భారాన్ని తగ్గిస్తుంది, ఇది చురుకైన విద్యుత్ ఉత్పత్తిపై దృష్టి పెట్టడానికి అనుమతిస్తుంది, అదే సమయంలో చక్కటి మరియు వేగవంతమైన వోల్టేజ్ స్థిరీకరణను అందిస్తుంది.
     • పవర్ ఫ్యాక్టర్ (PF) కంట్రోల్ మోడ్: టార్గెట్ పవర్ ఫ్యాక్టర్ (ఉదా. 0.95) సెట్ చేయబడింది మరియు డీజిల్ జనరేటర్ టెర్మినల్స్ వద్ద స్థిరమైన మొత్తం పవర్ ఫ్యాక్టర్‌ను నిర్వహించడానికి స్టోరేజ్ దాని రియాక్టివ్ అవుట్‌పుట్‌ను స్వయంచాలకంగా సర్దుబాటు చేస్తుంది.
• సామర్థ్య పరిగణన: నిల్వ PCS తగినంత స్పష్టమైన శక్తి సామర్థ్యం (kVA)తో పరిమాణంలో ఉండాలి. ఉదాహరణకు, 400kW క్రియాశీల శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే 500kW PCS గరిష్టంగా అందించగలదుచదరపు (500² - 400²) = 300kVArరియాక్టివ్ పవర్ డిమాండ్ ఎక్కువగా ఉంటే, పెద్ద PCS అవసరం.

సారాంశం

డీజిల్ జనరేటర్ సెట్ మరియు శక్తి నిల్వ మధ్య స్థిరమైన ఇంటర్ కనెక్షన్‌ను విజయవంతంగా సాధించడం అనేది క్రమానుగత నియంత్రణపై ఆధారపడి ఉంటుంది:

1. హార్డ్‌వేర్ లేయర్: వేగంగా స్పందించే నిల్వ PCS మరియు హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లతో డీజిల్ జనరేటర్ కంట్రోలర్‌ను ఎంచుకోండి.
2. నియంత్రణ పొర: “డీజిల్ సెట్లు V/F, నిల్వ PQ చేస్తుంది” అనే ప్రాథమిక నిర్మాణాన్ని అమలు చేయండి. హై-స్పీడ్ సిస్టమ్ కంట్రోలర్ యాక్టివ్ పవర్ “పీక్ షేవింగ్/వ్యాలీ ఫిల్లింగ్” మరియు రియాక్టివ్ పవర్ సపోర్ట్ కోసం రియల్-టైమ్ పవర్ డిస్పాచ్‌ను నిర్వహిస్తుంది.
3. రక్షణ పొర: సిస్టమ్ డిజైన్‌లో సమగ్ర రక్షణ ప్రణాళికలు ఉండాలి: రివర్స్ పవర్ ప్రొటెక్షన్, ఓవర్‌లోడ్ ప్రొటెక్షన్ మరియు లోడ్ కంట్రోల్ (లోడ్ షెడ్డింగ్ కూడా) వ్యూహాలు నిల్వ యొక్క ఆకస్మిక డిస్‌కనెక్షన్‌ను నిర్వహించడానికి.

పైన వివరించిన పరిష్కారాల ద్వారా, మీరు లేవనెత్తిన నాలుగు కీలక సమస్యలను సమర్థవంతంగా పరిష్కరించి, సమర్థవంతమైన, స్థిరమైన మరియు నమ్మదగిన డీజిల్-శక్తి నిల్వ హైబ్రిడ్ విద్యుత్ వ్యవస్థను నిర్మించవచ్చు.