Yangiliklar - Dizel generatorlari va energiyani saqlash o'rtasidagi bog'liqlik muammosini tahlil qilish

Bu erda dizel generatorlari va energiya saqlash tizimlarini o'zaro bog'lash bilan bog'liq to'rtta asosiy masalalarning inglizcha batafsil tushuntirishi. Ushbu gibrid energiya tizimi (ko'pincha "Dizel + saqlash" gibrid mikrogrid deb ataladi) samaradorlikni oshirish, yoqilg'i sarfini kamaytirish va barqaror elektr ta'minotini ta'minlash uchun ilg'or yechimdir, lekin uni boshqarish juda murakkab.

Asosiy muammolarga umumiy nuqtai

100ms teskari quvvat muammosi: energiyani saqlashni dizel generatoriga qayta besleme quvvatidan qanday qilib oldini olish va shu bilan uni himoya qilish kerak.
Doimiy quvvat chiqishi: dizel dvigatelining yuqori samaradorlik zonasida doimiy ishlashini qanday saqlash kerak.
Energiyani saqlashning to'satdan uzilishi: energiya saqlash tizimi to'satdan tarmoqdan chiqib ketganda ta'sirni qanday hal qilish kerak.
Reaktiv quvvat muammosi: kuchlanish barqarorligini ta'minlash uchun ikkita manba o'rtasida reaktiv quvvat almashinuvini qanday muvofiqlashtirish kerak.

1. 100ms teskari quvvat muammosi

Muammo tavsifi:
Teskari quvvat elektr energiyasi energiya saqlash tizimidan (yoki yukdan) dizel generatorlari to'plamiga qaytib kelganda paydo bo'ladi. Dizel dvigatel uchun bu dvigatelni boshqaradigan "motor" kabi ishlaydi. Bu o'ta xavfli va quyidagilarga olib kelishi mumkin:

Mexanik shikastlanish: Dvigatelning g'ayritabiiy harakatlanishi krank mili va ulash novlari kabi qismlarga zarar etkazishi mumkin.
Tizimning beqarorligi: dizel dvigatel tezligi (chastotasi) va kuchlanishidagi o'zgarishlarga olib keladi, bu esa potentsial o'chirishga olib keladi.

Uni 100 ms ichida hal qilish talabi mavjud, chunki dizel generatorlari katta mexanik inersiyaga ega va ularning tezligini boshqarish tizimlari sekin javob beradi (odatda soniyalar tartibida). Ushbu elektr oqimini tezda bostirish uchun ular o'zlariga ishona olmaydilar. Vazifa energiyani saqlash tizimining o'ta tezkor javob beruvchi Quvvatni aylantirish tizimi (PCS) tomonidan bajarilishi kerak.

Yechim:

Asosiy printsip: "Dizel etakchi, saqlash keyin." Butun tizimda dizel generatori to'plami kuchlanish va chastota mos yozuvlar manbai (ya'ni, V / F boshqaruv rejimi) sifatida ishlaydi, bu "tarmoq" ga o'xshaydi. Energiyani saqlash tizimi doimiy quvvatni (PQ) boshqarish rejimida ishlaydi, bu erda uning chiqish quvvati faqat asosiy kontroller buyruqlari bilan aniqlanadi.
Mantiqni boshqarish:
1. Haqiqiy vaqtda monitoring: tizimning asosiy kontrolleri (yoki shaxsiy kompyuter xotirasi) chiqish quvvatini nazorat qiladi (P_dizel) va dizel generatorining yo'nalishi real vaqtda juda yuqori tezlikda (masalan, sekundiga minglab marta).
2. Quvvat sozlangan nuqtasi: energiya saqlash tizimi uchun quvvat sozlangan nuqtasi (P_set) qanoatlantirishi kerak:P_load(umumiy yuk kuchi) =P_dizel+P_set.
3. Tez sozlash: yuk birdan pasayganda, sabab bo'ladiP_dizelsalbiy tendentsiyaga erishish uchun kontroller bir necha millisekund ichida saqlash kompyuterlariga uning zaryadsizlanish kuchini darhol kamaytirish yoki yutuvchi quvvatga (zaryadlashga) o'tish buyrug'ini yuborishi kerak. Bu ortiqcha energiyani batareyalarga singdirib, ta'minlaydiP_dizelijobiyligicha qolmoqda.
Texnik himoya choralari:
- Yuqori tezlikdagi aloqa: Minimal buyruqlar kechikishini ta'minlash uchun dizel boshqaruvchisi, saqlash shaxsiy kompyuterlari va tizim bosh boshqaruvchisi o'rtasida yuqori tezlikdagi aloqa protokollari (masalan, CAN avtobusi, tezkor Ethernet) talab qilinadi.
- PCS Rapid Response: Zamonaviy saqlash PCS birliklari 100ms dan tezroq, ko'pincha 10ms ichida quvvatga javob berish vaqtlariga ega, bu ularni ushbu talabni to'liq qondirishga qodir.
- Ortiqcha himoya: Boshqarish havolasidan tashqari, teskari quvvatni himoya qilish rölesi odatda oxirgi apparat to'sig'i sifatida dizel generatorining chiqishiga o'rnatiladi. Biroq, uning ishlash vaqti bir necha yuz millisekund bo'lishi mumkin, shuning uchun u birinchi navbatda zaxira himoya sifatida xizmat qiladi; asosiy tezkor himoya nazorat tizimiga tayanadi.

2. Doimiy quvvat chiqishi

Muammo tavsifi:
Dizel dvigatellari eng yuqori yoqilg'i samaradorligi va eng kam emissiya bilan ishlaydi, ularning nominal quvvatining taxminan 60-80% yuk oralig'ida. Kam yuklar "ho'l stacking" va uglerod birikmasini keltirib chiqaradi, yuqori yuklar esa yoqilg'i sarfini keskin oshiradi va ishlash muddatini qisqartiradi. Maqsad dizelni yuk tebranishlaridan izolyatsiya qilish, uni samarali belgilangan nuqtada barqaror saqlashdir.

Yechim:

“Soqol olish va vodiyni to‘ldirish cho‘qqisi” nazorat strategiyasi:
1. Baza nuqtasini o'rnatish: Dizel generator to'plami optimal samaradorlik nuqtasida o'rnatilgan doimiy quvvat chiqishida ishlaydi (masalan, nominal quvvatning 70%).
2. Saqlash qoidalari:
  - Yuk talabi > Dizel sozlama nuqtasi: etishmayotgan quvvat (P_load - P_diesel_set) energiya saqlash tizimining zaryadsizlanishi bilan to'ldiriladi.
  - Yuk talabi < Dizel sozlama nuqtasi: ortiqcha quvvat (P_diesel_set - P_load) energiya saqlash tizimini zaryadlash orqali so'riladi.
Tizimning afzalliklari:
- Dizel dvigatel doimiy ravishda yuqori samaradorlik bilan, muammosiz ishlaydi, xizmat muddatini uzaytiradi va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytiradi.
- Energiyani saqlash tizimi dizel yukining tez-tez o'zgarishi natijasida hosil bo'ladigan samarasizlik va eskirishning oldini olgan holda yukning keskin o'zgarishini yumshatadi.
- Umumiy yoqilg'i sarfi sezilarli darajada kamayadi.

3. Energiyani saqlashning to'satdan uzilishi

Muammo tavsifi:
Energiyani saqlash tizimi batareyaning nosozligi, shaxsiy kompyuterning nosozligi yoki himoya safarlari tufayli to'satdan oflayn rejimga tushib qolishi mumkin. Ilgari saqlash tomonidan boshqariladigan quvvat (hoh ishlab chiqarish, xoh iste'mol qilish) bir zumda to'liq dizel generatoriga o'tkaziladi va bu katta quvvat zarbasini yaratadi.

Xavflar:

Agar ombor zaryadsizlanayotgan bo'lsa (yukni qo'llab-quvvatlasa), uning uzilishi to'liq yukni dizelga o'tkazadi, bu ortiqcha yuklanish, chastota (tezlik) pasayishiga va himoya yopilishiga olib keladi.
Agar saqlash joyi zaryad olayotgan bo'lsa (ortiqcha quvvatni yutsa), uning uzilishi dizelning ortiqcha quvvatini hech qanday joyga qo'yib yuboradi, bu esa teskari quvvat va haddan tashqari kuchlanishni keltirib chiqarishi mumkin, shuningdek, o'chirishni keltirib chiqaradi.

Yechim:

Dizel tomoni aylanish zahirasi: Dizel generator to'plami faqat optimal samaradorlik nuqtasi uchun o'lchamga ega bo'lmasligi kerak. U dinamik zaxira quvvatiga ega bo'lishi kerak. Misol uchun, agar tizimning maksimal yuki 1000 kVt bo'lsa va dizel 700 kVt quvvatda ishlasa, dizelning nominal quvvati 700 kVt dan yuqori bo'lishi kerak + eng katta potentsial qadam yuki (yoki saqlashning maksimal quvvati), masalan, 1000 kVt quvvat bloki tanlangan, bu saqlash buzilishi uchun 300 kVt buferni ta'minlaydi.
Tez yukni boshqarish:
1. Tizim real vaqtda monitoringi: saqlash tizimining holati va quvvat oqimini doimiy ravishda kuzatib boradi.
2. Xatolarni aniqlash: To'satdan saqlash uzilishini aniqlagandan so'ng, master kontroller darhol dizel boshqaruvchisiga tez yukni kamaytirish signalini yuboradi.
3. Dizel reaktsiyasi: Dizel boshqaruvchisi yangi yukga mos keladigan quvvatni kamaytirish uchun darhol harakat qiladi (masalan, yonilg'i quyish tezligini kamaytiradi). Yigiruv zahiraviy quvvati bu sekinroq mexanik javob uchun vaqt sotib oladi.
Oxirgi chora: Yukni to'kish: Agar quvvat zarbasi dizel uchun juda katta bo'lsa, eng ishonchli himoya muhim bo'lmagan yuklarni to'kish, muhim yuklarning xavfsizligini va generatorning o'zini birinchi o'ringa qo'yishdir. Yukni yo'qotish sxemasi tizimni loyihalashda muhim himoya talabidir.

4. Reaktiv quvvat muammosi

Muammo tavsifi:
Reaktiv quvvat magnit maydonlarni o'rnatish uchun ishlatiladi va AC tizimlarida kuchlanish barqarorligini saqlash uchun juda muhimdir. Dizel generatori ham, saqlash PCS ham reaktiv quvvatni tartibga solishda ishtirok etishi kerak.

Dizel generatori: qo'zg'alish oqimini sozlash orqali reaktiv quvvat chiqishi va kuchlanishni boshqaradi. Uning reaktiv quvvat qobiliyati cheklangan va javobi sekin.
Saqlash shaxsiy kompyuterlari: Ko'pgina zamonaviy PCS birliklari to'rt kvadrantdir, ya'ni ular mustaqil va tez reaktiv quvvatni kiritishlari yoki o'zlashtira olishlari mumkin (agar ular ko'rinadigan quvvat nominal kVA dan oshmasa).

Qiyinchilik: ikkala qurilmani ortiqcha yuklamasdan tizim kuchlanishining barqarorligini ta'minlash uchun ikkalasini qanday muvofiqlashtirish kerak.

Yechim:

Nazorat strategiyalari:
1. Dizel kuchlanishni boshqaradi: Dizel generator majmuasi V/F rejimiga o'rnatiladi, tizimning kuchlanishi va chastotasi mos yozuvini o'rnatish uchun javobgardir. Bu barqaror "kuchlanish manbai" ni ta'minlaydi.
2. Saqlash reaktiv tartibga solishda ishtirok etadi (ixtiyoriy):
  - PQ rejimi: Saqlash faqat faol quvvat bilan ishlaydi (P), reaktiv quvvat bilan (Q) nolga o'rnatiladi. Dizel barcha reaktiv quvvatni ta'minlaydi. Bu eng oddiy usul, lekin dizelni yuklaydi.
  - Reaktiv quvvatni yuborish rejimi: tizimning asosiy boshqaruvchisi reaktiv quvvat buyruqlarini yuboradi (Q_set) joriy kuchlanish sharoitlariga asoslangan saqlash shaxsiy kompyuterlariga. Agar tizim kuchlanishi past bo'lsa, reaktiv quvvatni kiritish uchun saqlashga buyruq bering; agar baland bo'lsa, reaktiv quvvatni qabul qilishni buyuring. Bu dizelning yukini engillashtiradi, bu esa faol quvvat chiqishiga e'tibor qaratish imkonini beradi, shu bilan birga kuchlanishni yanada nozik va tezroq barqarorlashtirishni ta'minlaydi.
  - Quvvat faktorini (PF) boshqarish rejimi: Maqsadli quvvat koeffitsienti (masalan, 0,95) o'rnatiladi va saqlash qurilmasi dizel generatorining terminallarida doimiy umumiy quvvat koeffitsientini saqlab turish uchun reaktiv chiqishini avtomatik ravishda sozlaydi.
Imkoniyatlarni hisobga olish: Saqlash shaxsiy kompyuterlari etarli ko'rinadigan quvvat quvvatiga (kVA) ega bo'lishi kerak. Masalan, 400 kVt faol quvvat chiqaradigan 500 kVt PCS maksimal quvvatni ta'minlaydi.sqrt(500² - 400²) = 300kVArreaktiv quvvat. Agar reaktiv quvvat talabi yuqori bo'lsa, kattaroq PCS talab qilinadi.

Xulosa

Dizel generator majmuasi va energiyani saqlash o'rtasidagi barqaror o'zaro bog'lanishga muvaffaqiyatli erishish ierarxik boshqaruvga bog'liq:

Uskuna qatlami: Tez javob beradigan kompyuter kompyuterlarini va yuqori tezlikdagi aloqa interfeyslariga ega dizel generator kontrollerini tanlang.
Boshqaruv qatlami: "Dizel V/F, saqlash PQ" ning asosiy arxitekturasidan foydalaning. Yuqori tezlikda ishlaydigan tizim boshqaruvchisi faol quvvat "cho'qqisini tarash/vodiyni to'ldirish" va reaktiv quvvatni qo'llab-quvvatlash uchun real vaqt rejimida quvvat jo'natishini amalga oshiradi.
Himoya qatlami: tizim dizayni keng qamrovli himoya rejalarini o'z ichiga olishi kerak: teskari quvvatdan himoya qilish, ortiqcha yukdan himoya qilish va saqlashni to'satdan uzib qo'yish uchun yukni nazorat qilish (hatto yukni yo'qotish) strategiyalari.

Yuqorida tavsiflangan echimlar orqali siz ko'targan to'rtta asosiy muammoni samarali, barqaror va ishonchli dizel-energiya saqlash gibrid energiya tizimini yaratish uchun samarali hal qilish mumkin.