በናፍታ ጄኔሬተር ስብስቦች እና በሃይል ማከማቻ መካከል ያለውን ትስስር ችግር ትንተና

የናፍታ ጄኔሬተር ስብስቦችን እና የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶችን ትስስር በተመለከተ ስለ አራቱ አንኳር ጉዳዮች የእንግሊዝኛ ዝርዝር ማብራሪያ እነሆ። ይህ ድብልቅ ኢነርጂ ስርዓት (ብዙውን ጊዜ "ዲሴል + ማከማቻ" ድብልቅ ማይክሮግሪድ ተብሎ የሚጠራው) ውጤታማነትን ለማሻሻል, የነዳጅ ፍጆታን ለመቀነስ እና የተረጋጋ የኃይል አቅርቦትን ለማረጋገጥ የላቀ መፍትሄ ነው, ነገር ግን መቆጣጠሪያው በጣም የተወሳሰበ ነው.

ዋና ጉዳዮች አጠቃላይ እይታ

1. 100ms የተገላቢጦሽ የኃይል ችግር፡- የኃይል ማከማቻን ወደ ናፍታ ጄኔሬተር የመመገብ ኃይልን እንዴት መከላከል እንደሚቻል፣በዚህም ይከላከላል።
2. የማያቋርጥ የኃይል ውፅዓት፡ የናፍታ ሞተሩን በከፍተኛ ቅልጥፍና ቀጠና ውስጥ በቋሚነት እንዴት እንደሚሰራ።
3. የኢነርጂ ማከማቻ ድንገተኛ ግንኙነት መቋረጥ፡ የኃይል ማከማቻ ስርዓቱ በድንገት ከአውታረ መረቡ ሲወርድ ተጽእኖውን እንዴት እንደሚይዝ።
4. Reactive Power Problem: የቮልቴጅ መረጋጋትን ለማረጋገጥ በሁለቱ ምንጮች መካከል ምላሽ ሰጪ የኃይል መጋራትን እንዴት ማቀናጀት እንደሚቻል.

1. የ 100ms የተገላቢጦሽ የኃይል ችግር

የችግር መግለጫ፡-
የተገላቢጦሽ ሃይል የሚከሰተው የኤሌክትሪክ ሃይል ከኃይል ማከማቻ ስርዓት (ወይም ጭነቱ) ወደ ናፍታ ጄነሬተር ሲመለስ ነው። ለናፍጣ ሞተር ይህ እንደ "ሞተር" ይሠራል, ሞተሩን ያሽከረክራል. ይህ በጣም አደገኛ እና ወደሚከተሉት ሊያመራ ይችላል-

• የሜካኒካል ጉዳት፡ መደበኛ ያልሆነ የሞተር መንዳት እንደ ክራንችሼፍት እና ማገናኛ ዘንጎች ያሉ ክፍሎችን ሊጎዳ ይችላል።
• የስርዓት አለመረጋጋት፡ በናፍጣ ሞተር ፍጥነት (ድግግሞሽ) እና የቮልቴጅ መለዋወጥ ያስከትላል፣ ይህም ወደ መዘጋት ሊያመራ ይችላል።

በ 100ms ውስጥ ለመፍታት የሚያስፈልገው መስፈርት አለ ምክንያቱም የናፍታ ጀነሬተሮች ትልቅ ሜካኒካል inertia ስላላቸው እና የፍጥነት መቆጣጠሪያ ስርዓታቸው ቀስ በቀስ ምላሽ ስለሚሰጡ (በተለምዶ በሰከንዶች ቅደም ተከተል)። ይህንን የኤሌክትሪክ የኋላ ፍሰት በፍጥነት ለማፈን በራሳቸው ላይ መተማመን አይችሉም። ተግባሩ በሃይል ማከማቻ ስርዓት እጅግ በጣም ፈጣን ምላሽ ሰጪ የኃይል ለውጥ ስርዓት (PCS) መከናወን አለበት።

መፍትሄ፡-

• ዋና መርህ፡- “የናፍጣ ይመራል፣ ማከማቻ ይከተላል። በጠቅላላው ሲስተም የናፍታ ጀነሬተር ስብስብ እንደ የቮልቴጅ እና የፍሪኩዌንሲ ማመሳከሪያ ምንጭ (ማለትም፣ V/F መቆጣጠሪያ ሁነታ) ከ “ፍርግርግ” ጋር ይመሳሰላል። የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቱ በቋሚ ሃይል (PQ) መቆጣጠሪያ ሁነታ ይሰራል፣ የውጤት ሃይሉ የሚወሰነው በዋና ተቆጣጣሪ ትእዛዝ ብቻ ነው።
• የቁጥጥር አመክንዮ፡
  1. የእውነተኛ ጊዜ ክትትል፡ የስርዓቱ ዋና ተቆጣጣሪ (ወይም ማከማቻ ፒሲኤስ ራሱ) የውጤት ሃይልን ይቆጣጠራል (ፒ_ናፍጣ) እና የናፍታ ጀነሬተር አቅጣጫ በእውነተኛ ጊዜ በከፍተኛ ፍጥነት (ለምሳሌ በሴኮንድ በሺዎች የሚቆጠሩ ጊዜያት)።
  2. የኃይል አቀማመጥ ነጥብ ለኃይል ማከማቻ ስርዓት የኃይል አቀማመጥ (P_set) ማሟላት አለበት:P_load(ጠቅላላ የመጫኛ ኃይል) =ፒ_ናፍጣ+P_set.
  3. ፈጣን ማስተካከያ: ጭነቱ በድንገት ሲቀንስ, መንስኤፒ_ናፍጣወደ አሉታዊ አቅጣጫ፣ መቆጣጠሪያው በጥቂት ሚሊሰከንዶች ውስጥ የመልቀቂያ ኃይሉን በፍጥነት እንዲቀንስ ወይም ወደ መምጠጥ ኃይል (መሙላት) ለመቀየር ወደ ማከማቻ PCS ትእዛዝ መላክ አለበት። ይህ ትርፍ ኃይልን ወደ ባትሪዎች ይወስዳል ፣ ይህም ያረጋግጣልፒ_ናፍጣአዎንታዊ ሆኖ ይቆያል.
• የቴክኒክ መከላከያዎች፡-
  • ባለከፍተኛ ፍጥነት ኮሙኒኬሽን፡ አነስተኛ የትዕዛዝ መዘግየትን ለማረጋገጥ በናፍጣ መቆጣጠሪያ፣ ማከማቻ PCS እና በሲስተም ማስተር ተቆጣጣሪ መካከል ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የግንኙነት ፕሮቶኮሎች (ለምሳሌ CAN አውቶቡስ፣ ፈጣን ኢተርኔት) ያስፈልጋል።
  • PCS ፈጣን ምላሽ፡ የዘመናዊ ማከማቻ PCS ክፍሎች ከ100 ሚሴ በላይ የፈጠነ የኃይል ምላሽ ጊዜ አላቸው፣ ብዙ ጊዜ በ10 ሚ.
  • ተደጋጋሚ ጥበቃ፡ ከመቆጣጠሪያው ማገናኛ ባሻገር ተገላቢጦሽ የኃይል መከላከያ ቅብብል በናፍታ ጄኔሬተር ውፅዓት ላይ እንደ የመጨረሻ የሃርድዌር ማገጃ ይጫናል። ሆኖም ፣ የስራ ሰዓቱ ጥቂት መቶ ሚሊሰከንዶች ሊሆን ይችላል ፣ ስለሆነም በዋነኝነት እንደ ምትኬ ጥበቃ ሆኖ ያገለግላል። ዋናው ፈጣን ጥበቃ በመቆጣጠሪያ ስርዓቱ ላይ የተመሰረተ ነው.

2. ቋሚ የኃይል ውፅዓት

የችግር መግለጫ፡-
የናፍጣ ሞተሮች በከፍተኛ የነዳጅ ቅልጥፍና እና ዝቅተኛ ልቀቶች ከ60% -80% ከሚገመተው የኃይል መጠን ውስጥ ይሰራሉ። ዝቅተኛ ጭነቶች "እርጥብ መደራረብ" እና የካርቦን መጨመርን ያስከትላሉ, ከፍተኛ ጭነት ደግሞ የነዳጅ ፍጆታን በእጅጉ ይጨምራል እና የህይወት ዘመንን ይቀንሳል. ግቡ ናፍጣውን ከጭነት መለዋወጥ መለየት፣ ቀልጣፋ በሆነ ቦታ ላይ እንዲረጋጋ ማድረግ ነው።

መፍትሄ፡-

• “ከፍተኛ መላጨት እና ሸለቆ መሙላት” የቁጥጥር ስትራቴጂ፡-
  1. Basepoint አዘጋጅ፡ የናፍታ ጄኔሬተር ስብስብ የሚንቀሳቀሰው በቋሚ የኃይል ውፅዓት ላይ በጥሩ የውጤታማነት ነጥብ (ለምሳሌ፣ ደረጃ የተሰጠው ኃይል 70%) ነው።
  2. የማከማቻ ደንብ፡-
     • የመጫን ፍላጎት > የናፍጣ አቀማመጥ: የጎደለው ኃይል (P_load - P_diesel_set) በሃይል ማከማቻ ስርዓት መሙላት ተሟልቷል.
     • የመጫን ፍላጎት < የናፍጣ አዘጋጅ ነጥብ፡ ትርፍ ሃይልP_diesel_set - P_load) በሃይል ማከማቻ ስርዓት ቻርጅ ይሞላል።
• የስርዓት ጥቅሞች
  • የናፍታ ሞተር ያለማቋረጥ በከፍተኛ ቅልጥፍና፣ ያለችግር፣ ህይወቱን ያራዝመዋል እና የጥገና ወጪን ይቀንሳል።
  • የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቱ ከባድ የጭነት ውጣ ውረዶችን በማለስለስ፣ በተደጋጋሚ በናፍጣ ጭነት ለውጥ ምክንያት የሚከሰተውን ብቃት እና ማልበስ ይከላከላል።
  • አጠቃላይ የነዳጅ ፍጆታ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል.

3. የኃይል ማከማቻ በድንገት ማቋረጥ

የችግር መግለጫ፡-
በባትሪ ውድቀት፣ በፒሲኤስ ስህተት ወይም በጥበቃ ጉዞዎች ምክንያት የኃይል ማከማቻ ስርዓቱ በድንገት ከመስመር ውጭ ሊወድቅ ይችላል። ቀደም ሲል በማከማቻው የሚስተናገደው ኃይል (ያመነጫል ወይም የሚበላ) ወዲያውኑ ሙሉ በሙሉ ወደ ናፍታ ጄኔሬተር ስብስብ ይተላለፋል፣ ይህም ከፍተኛ የኃይል ድንጋጤ ይፈጥራል።

አደጋዎች፡-

• ማከማቻው እየፈሰሰ ከሆነ (ጭነቱን የሚደግፍ) ከሆነ ግንኙነቱ መቋረጡ ሙሉውን ጭነት ወደ ናፍጣው ያስተላልፋል፣ ይህም ከመጠን በላይ መጫን፣ ድግግሞሽ (ፍጥነት) ጠብታ እና የመከላከያ መዘጋት ሊያስከትል ይችላል።
• ማከማቻው እየሞላ ከሆነ (ከመጠን በላይ ኃይልን የሚስብ) ከሆነ፣ ግንኙነቱ መቋረጡ የናፍጣውን ትርፍ ሃይል የትም እንዳይሄድ ያደርገዋል።

መፍትሄ፡-

• የናፍጣ ጎን ስፒኒንግ ሪዘርቭ፡ የናፍታ ጀነሬተር ስብስብ ለትክክለኛው የውጤታማነት ነጥብ ብቻ መመዘን የለበትም። ተለዋዋጭ የመለዋወጫ አቅም ሊኖረው ይገባል. ለምሳሌ, ከፍተኛው የስርዓት ጭነት 1000 ኪ.ወ እና ናፍጣው በ 700 ኪሎ ዋት ከሆነ, የናፍጣው ደረጃ የተሰጠው አቅም ከ 700 ኪ.ወ + ትልቁ እምቅ የእርምጃ ጭነት (ወይም የማከማቻው ከፍተኛ ኃይል) የበለጠ መሆን አለበት, ለምሳሌ, 1000 ኪ.ወ ዩኒት ተመርጧል, ለማከማቻ ውድቀት 300 ኪ.ወ.
• ፈጣን ጭነት መቆጣጠሪያ;
  1. የስርዓት ቅጽበታዊ ክትትል፡ የማከማቻ ስርዓቱን ሁኔታ እና የሃይል ፍሰት በተከታታይ ይከታተላል።
  2. ስህተትን ማወቂያ፡ ድንገተኛ የማከማቻ መቋረጥን ሲያገኝ ዋናው መቆጣጠሪያው ወዲያውኑ ፈጣን ጭነት ቅነሳ ምልክት ወደ ናፍታ መቆጣጠሪያው ይልካል።
  3. የናፍጣ ምላሽ፡ የናፍታ ተቆጣጣሪው ወዲያውኑ ይሰራል (ለምሳሌ፣ በፍጥነት የነዳጅ መርፌን በመቀነስ) ከአዲሱ ጭነት ጋር ለማዛመድ ሃይልን ዝቅ ለማድረግ ይሞክራል። የሚሽከረከር የመጠባበቂያ አቅም ለዚህ ቀርፋፋ የሜካኒካል ምላሽ ጊዜ ይገዛል።
• የመጨረሻው ሪዞርት፡ የመሸከምያ ጭነት፡ የሃይል ድንጋጤው ለናፍጣው በጣም ትልቅ ከሆነ በጣም አስተማማኝ ጥበቃው ወሳኝ ያልሆኑ ሸክሞችን ማፍሰስ ሲሆን ይህም ለወሳኝ ሸክሞች ደህንነት እና ለጄነሬተር እራሱ ቅድሚያ ይሰጣል። የጭነት-ማፍሰስ እቅድ በሲስተም ዲዛይን ውስጥ አስፈላጊ የመከላከያ መስፈርት ነው.

4. ምላሽ ሰጪ የኃይል ችግር

የችግር መግለጫ፡-
ምላሽ ሰጪ ሃይል መግነጢሳዊ መስኮችን ለመመስረት የሚያገለግል ሲሆን በ AC ሲስተሞች ውስጥ የቮልቴጅ መረጋጋትን ለመጠበቅ ወሳኝ ነው። ሁለቱም የናፍታ ጀነሬተር እና የማከማቻ ፒሲኤስ በኃይል መቆጣጠሪያ ውስጥ መሳተፍ አለባቸው።

• ናፍጣ ጀነሬተር፡- አነቃቂውን ጅረት በማስተካከል ምላሽ ሰጪ የኃይል ውፅዓት እና ቮልቴጅን ይቆጣጠራል። ምላሽ ሰጪ ሃይል አቅሙ ውስን ነው፣ እና ምላሹ ቀርፋፋ ነው።
• ማከማቻ PCS፡ አብዛኞቹ ዘመናዊ PCS አሃዶች አራት አራት ናቸው፣ ይህም ማለት በተናጥል እና በፍጥነት ምላሽ ሰጪ ሀይልን ማስገባት ወይም መሳብ ይችላሉ (ከሚታየው የሃይል ደረጃ kVA በላይ ካልሆነ)።

ፈተና፡ ሁለቱንም አሃዶች ሳይጭኑ የስርዓት ቮልቴጅ መረጋጋትን ለማረጋገጥ ሁለቱንም እንዴት ማስተባበር እንደሚቻል።

መፍትሄ፡-

• የቁጥጥር ስልቶች፡-
  1. የናፍታ ገዥዎች ቮልቴጅ፡ የናፍጣ ጄነሬተር ስብስብ ወደ V/F ሁነታ ተቀናብሯል፣ የስርዓቱን ቮልቴጅ እና ድግግሞሽ ማጣቀሻ የማቋቋም ሃላፊነት አለበት። የተረጋጋ “የቮልቴጅ ምንጭ” ይሰጣል።
  2. ማከማቻ በሪአክቲቭ ደንብ ውስጥ ይሳተፋል (ከተፈለገ)፡
     • PQ ሁነታ፡ ማከማቻው ገባሪ ሃይልን ብቻ ነው የሚይዘው (P(በምላሽ ኃይል)Q) ወደ ዜሮ ተቀናብሯል። ናፍጣው ሁሉንም ምላሽ ሰጪ ኃይል ያቀርባል. ይህ በጣም ቀላሉ ዘዴ ነው ነገር ግን በናፍጣ ላይ ይጫናል.
     • አጸፋዊ የኃይል ማስተላለፊያ ሁነታ፡ የስርዓት ዋና ተቆጣጣሪው ምላሽ ሰጪ የኃይል ትዕዛዞችን ይልካል (Q_ስብስብ) አሁን ባለው የቮልቴጅ ሁኔታ መሰረት ወደ ማከማቻው ፒሲኤስ. የስርዓት ቮልቴጅ ዝቅተኛ ከሆነ, ማከማቻው ምላሽ ሰጪ ኃይልን እንዲያስገባ ማዘዝ; ከፍ ካለ፣ ምላሽ ሰጪ ኃይልን እንዲስብ እዘዝ። ይህ በናፍጣ ላይ ያለውን ሸክም ያቃልላል፣ ይህም በነቃ የኃይል ውፅዓት ላይ እንዲያተኩር ያስችለዋል፣ ይህም የተሻለ እና ፈጣን የቮልቴጅ መረጋጋትን ይሰጣል።
     • የኃይል ፋክተር (PF) የቁጥጥር ሁኔታ፡- የዒላማ ሃይል ፋክተር (ለምሳሌ፡ 0.95) ተዘጋጅቷል፣ እና ማከማቻው በናፍታ ጄኔሬተር ተርሚናሎች ላይ ቋሚ የሆነ አጠቃላይ የሃይል ሁኔታ እንዲኖር ለማድረግ የራሱን ምላሽ በራስ ሰር ያስተካክላል።
• የአቅም ግምት፡ የማከማቻ PCS በበቂ ግልጽ የኃይል አቅም (kVA) መጠን መሆን አለበት። ለምሳሌ፣ 500 ኪሎ ዋት ፒሲኤስ 400 ኪ.ወ ገባሪ ሃይል ከፍተኛውን ሊሰጥ ይችላል።ካሬ (500² - 400²) = 300 ኪ.ባምላሽ ሰጪ ኃይል. ምላሽ ሰጪ የኃይል ፍላጎት ከፍተኛ ከሆነ ትልቅ PCS ያስፈልጋል።

ማጠቃለያ

በናፍታ ጄኔሬተር ስብስብ እና በሃይል ማከማቻ ተዋረዳዊ ቁጥጥር ላይ የተረጋጋ ግንኙነት በተሳካ ሁኔታ ማሳካት፡-

1. የሃርድዌር ንብርብር፡- ፈጣን ምላሽ የሚሰጥ PCS እና የናፍታ ጀነሬተር መቆጣጠሪያን ባለከፍተኛ ፍጥነት የመገናኛ በይነገጾች ይምረጡ።
2. የቁጥጥር ንብርብር፡- “የዲሴል ስብስቦች V/F፣ ማከማቻ PQ ይሰራል። ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የስርዓት መቆጣጠሪያ ለንቁ ኃይል "ፒክ መላጨት / ሸለቆ መሙላት" እና ምላሽ ሰጪ የኃይል ድጋፍን በእውነተኛ ጊዜ የኃይል መላክን ያከናውናል.
3. የመከላከያ ንብርብር፡ የስርዓት ዲዛይኑ ሁሉን አቀፍ የጥበቃ እቅዶችን ማካተት አለበት፡ የተገላቢጦሽ የኃይል ጥበቃ፣ ከመጠን በላይ መጫንን መከላከል እና የጭነት መቆጣጠሪያ (የጭነት መጨናነቅንም ጭምር) የማከማቻውን ድንገተኛ መቆራረጥ ለመቆጣጠር።

ከላይ በተገለጹት መፍትሄዎች፣ ያነሷቸው አራት ቁልፍ ጉዳዮች ቀልጣፋ፣ የተረጋጋ እና አስተማማኝ የናፍጣ-ኢነርጂ ማከማቻ ድቅል ሃይል ስርዓት ለመገንባት በብቃት መፍታት ይቻላል።