Habari - Uchambuzi wa tatizo la uhusiano kati ya seti za jenereta za dizeli na hifadhi ya nishati

Haya hapa ni maelezo ya kina ya Kiingereza ya masuala manne ya msingi kuhusu muunganisho wa seti za jenereta za dizeli na mifumo ya kuhifadhi nishati. Mfumo huu wa nishati ya mseto (mara nyingi huitwa microgrid ya mseto ya "Dizeli + Hifadhi") ni suluhisho la juu la kuboresha ufanisi, kupunguza matumizi ya mafuta, na kuhakikisha ugavi thabiti wa nguvu, lakini udhibiti wake ni ngumu sana.

Muhtasari wa Masuala ya Msingi

100ms Reverse Power Tatizo: Jinsi ya kuzuia uhifadhi wa nishati kutoka kwa nishati ya nyuma ya kulisha hadi jenereta ya dizeli, hivyo kuilinda.
Pato la Nishati ya Mara kwa Mara: Jinsi ya kuweka injini ya dizeli ikiendelea kufanya kazi katika eneo lake la utendakazi wa hali ya juu.
Kukatwa Ghafla kwa Hifadhi ya Nishati: Jinsi ya kushughulikia athari wakati mfumo wa kuhifadhi nishati unapoacha mtandao ghafla.
Tatizo la Nguvu Inayotumika: Jinsi ya kuratibu ugavi tendaji kati ya vyanzo viwili ili kuhakikisha uthabiti wa voltage.

1. Tatizo la Nishati ya Nyuma ya 100ms

Maelezo ya Tatizo:
Nguvu ya nyuma hutokea wakati nishati ya umeme inatiririka kutoka kwa mfumo wa kuhifadhi nishati (au mzigo) kurudi kwenye seti ya jenereta ya dizeli. Kwa injini ya dizeli, hii hufanya kama "motor," inayoendesha injini. Hii ni hatari sana na inaweza kusababisha:

Uharibifu wa Mitambo: Uendeshaji usio wa kawaida wa injini unaweza kuharibu vipengele kama vile crankshaft na vijiti vya kuunganisha.
Kuyumba kwa Mfumo: Husababisha kushuka kwa kasi kwa kasi ya injini ya dizeli (frequency) na voltage, ambayo inaweza kusababisha kuzima.

Sharti la kulitatua ndani ya 100ms lipo kwa sababu jenereta za dizeli zina hali kubwa ya kiufundi na mifumo yao ya kudhibiti kasi hujibu polepole (kawaida kwa mpangilio wa sekunde). Hawawezi kutegemea wenyewe kukandamiza mtiririko huu wa nyuma wa umeme. Jukumu lazima lishughulikiwe na Mfumo wa Kubadilisha Nishati unaojibu haraka sana (PCS) wa mfumo wa kuhifadhi nishati.

Suluhisho:

Kanuni ya Msingi: "Miongozo ya dizeli, uhifadhi unafuata." Katika mfumo mzima, seti ya jenereta ya dizeli hufanya kazi kama chanzo cha marejeleo ya volti na masafa (yaani, hali ya udhibiti wa V/F), sawa na "gridi." Mfumo wa hifadhi ya nishati hufanya kazi katika Hali ya Kudhibiti ya Nishati ya Kawaida (PQ), ambapo nguvu zake za kutoa huamuliwa pekee na amri kutoka kwa kidhibiti kikuu.
Mantiki ya Kudhibiti:
1. Ufuatiliaji wa Wakati Halisi: Kidhibiti kikuu cha mfumo (au PCS yenyewe ya hifadhi) hufuatilia nguvu ya kutoa (P_diesel) na mwelekeo wa jenereta ya dizeli kwa wakati halisi kwa kasi ya juu sana (kwa mfano, maelfu ya mara kwa sekunde).
2. Seti ya Nguvu: Sehemu ya kuweka nguvu ya mfumo wa kuhifadhi nishati (P_set) lazima kukidhi:P_load(nguvu ya jumla ya mzigo) =P_diesel+P_set.
3. Marekebisho ya Haraka: Wakati mzigo unapungua ghafla, na kusababishaP_dieselili mwelekeo hasi, kidhibiti lazima ndani ya milisekunde chache kitume amri kwa PCS ya hifadhi ili kupunguza mara moja nguvu zake za uondoaji au kubadili nguvu ya kunyonya (kuchaji). Hii inachukua nishati ya ziada ndani ya betri, kuhakikishaP_dieselinabaki kuwa chanya.
Ulinzi wa Kiufundi:
- Mawasiliano ya Kasi ya Juu: Itifaki za mawasiliano ya kasi ya juu (km, basi la CAN, Ethaneti ya haraka) zinahitajika kati ya kidhibiti cha dizeli, PCS za uhifadhi, na kidhibiti kikuu cha mfumo ili kuhakikisha ucheleweshaji mdogo wa amri.
- Majibu ya Haraka ya PCS: Vitengo vya PCS vya hifadhi ya kisasa vina nyakati za majibu ya nishati kwa kasi zaidi kuliko 100ms, mara nyingi ndani ya 10ms, na kuzifanya ziwe na uwezo kamili wa kukidhi mahitaji haya.
- Ulinzi Usiohitajika: Zaidi ya kiungo cha udhibiti, upeanaji wa ulinzi wa nishati ya nyuma kwa kawaida husakinishwa kwenye pato la jenereta la dizeli kama kizuizi cha mwisho cha maunzi. Walakini, wakati wake wa kufanya kazi unaweza kuwa milisekunde mia chache, kwa hivyo hutumika kama ulinzi wa chelezo; ulinzi wa haraka wa msingi unategemea mfumo wa udhibiti.

2. Pato la Nguvu za Mara kwa Mara

Maelezo ya Tatizo:
Injini za dizeli hufanya kazi kwa ufanisi wa juu wa mafuta na utoaji wa chini zaidi ndani ya safu ya mizigo ya takriban 60% -80% ya nguvu zao zilizokadiriwa. Mizigo ya chini husababisha "kuweka mvua" na mkusanyiko wa kaboni, wakati mizigo ya juu huongeza kwa kiasi kikubwa matumizi ya mafuta na kupunguza muda wa maisha. Kusudi ni kutenga dizeli kutokana na kushuka kwa thamani ya mzigo, kuiweka imara katika kuweka kwa ufanisi.

Suluhisho:

Mkakati wa Udhibiti wa "Unyoaji wa Kilele na Kujaza Bonde":
1. Weka Msingi: Seti ya jenereta ya dizeli inaendeshwa kwa pato la mara kwa mara lililowekwa katika kiwango chake cha ufanisi (kwa mfano, 70% ya nishati iliyokadiriwa).
2. Udhibiti wa Hifadhi:
  - Wakati Mahitaji ya Mzigo> Seti ya Dizeli: Nguvu duni (P_load - P_diesel_set) huongezewa na mfumo wa uhifadhi wa nishati kutokwa.
  - Wakati Mahitaji ya Mzigo P_diesel_set - P_load) humezwa na malipo ya mfumo wa kuhifadhi nishati.
Faida za Mfumo:
- Injini ya dizeli huendesha mara kwa mara kwa ufanisi wa juu, vizuri, kupanua maisha yake na kupunguza gharama za matengenezo.
- Mfumo wa kuhifadhi nishati hulainisha mabadiliko makubwa ya mzigo, kuzuia uzembe na uchakavu unaosababishwa na mabadiliko ya mara kwa mara ya mzigo wa dizeli.
- Kwa ujumla matumizi ya mafuta yamepunguzwa sana.

3. Kukatwa kwa Ghafla kwa Hifadhi ya Nishati

Maelezo ya Tatizo:
Mfumo wa kuhifadhi nishati unaweza kuacha mtandaoni ghafla kwa sababu ya hitilafu ya betri, hitilafu ya PCS au safari za ulinzi. Nishati inayoshughulikiwa hapo awali na hifadhi (iwe inazalisha au ya kuteketeza) huhamishwa papo hapo hadi kwenye seti ya jenereta ya dizeli, hivyo basi kusababisha mshtuko mkubwa wa nishati.

Hatari:

Ikiwa hifadhi ilikuwa ikitoa (inayoauni mzigo), kukatwa kwake huhamisha mzigo kamili kwa dizeli, ambayo inaweza kusababisha upakiaji, kasi (kasi) kushuka, na kuzima kwa kinga.
Ikiwa hifadhi ilikuwa inachaji (inachukua nishati ya ziada), kukatwa kwake huacha nguvu ya ziada ya dizeli isiwe na pa kwenda, na hivyo kusababisha uwezekano wa kusababisha nishati kinyume na nguvu kupita kiasi, pia kusababisha kuzimwa.

Suluhisho:

Hifadhi ya Upande wa Dizeli ya Kusokota: Seti ya jenereta ya dizeli haipaswi kuwa na ukubwa tu kwa uhakika wake wa ufanisi zaidi. Lazima iwe na uwezo wa vipuri unaobadilika. Kwa mfano, ikiwa kiwango cha juu cha mzigo wa mfumo ni 1000kW na dizeli inaendeshwa kwa 700kW, uwezo uliokadiriwa wa dizeli lazima uwe mkubwa zaidi ya 700kW + mzigo mkubwa zaidi wa hatua unaowezekana (au nguvu ya juu ya hifadhi), kwa mfano, kitengo cha 1000kW kilichochaguliwa, kutoa bafa 300kW kwa hitilafu ya kuhifadhi.
Udhibiti wa Upakiaji wa Haraka:
1. Ufuatiliaji wa Wakati Halisi wa Mfumo: Hufuatilia kila mara hali na mtiririko wa nishati ya mfumo wa hifadhi.
2. Utambuzi wa Hitilafu: Baada ya kugundua kukatwa kwa ghafula kwa hifadhi, mtawala mkuu mara moja hutuma ishara ya kupunguza mzigo kwa kasi kwa kidhibiti cha dizeli.
3. Majibu ya Dizeli: Kidhibiti cha dizeli hufanya kazi mara moja (kwa mfano, kupunguza kwa kasi sindano ya mafuta) kujaribu kupunguza nguvu ili kuendana na mzigo mpya. Uwezo wa hifadhi ya kusokota hununua muda kwa mwitikio huu wa polepole wa kimitambo.
Mapumziko ya Mwisho: Kumwaga Mzigo: Ikiwa mshtuko wa nguvu ni mkubwa sana kwa dizeli kushughulikia, ulinzi wa kuaminika zaidi ni kumwaga mizigo isiyo ya muhimu, kuweka kipaumbele kwa usalama wa mizigo muhimu na jenereta yenyewe. Mpango wa kumwaga mzigo ni hitaji muhimu la ulinzi katika muundo wa mfumo.

4. Tatizo la Nguvu tendaji

Maelezo ya Tatizo:
Nguvu tendaji hutumika kuanzisha sehemu za sumaku na ni muhimu kwa kudumisha uthabiti wa voltage katika mifumo ya AC. Jenereta ya dizeli na PCS za hifadhi zinahitaji kushiriki katika udhibiti tendaji wa nishati.

Jenereta ya Dizeli: Hudhibiti pato la nguvu tendaji na voltage kwa kurekebisha mkondo wake wa msisimko. Uwezo wake wa nguvu tendaji ni mdogo, na mwitikio wake ni wa polepole.
Kompyuta za Uhifadhi: Vitengo vingi vya kisasa vya PCS vina robo nne, kumaanisha kwamba vinaweza kuingiza kwa kujitegemea na kwa haraka au kunyonya nguvu tendaji (mradi hazizidi ukadiriaji wao wa nguvu unaoonekana kVA).

Changamoto: Jinsi ya kuratibu zote mbili ili kuhakikisha uthabiti wa voltage ya mfumo bila kupakia kitengo chochote.

Suluhisho:

Mikakati ya Kudhibiti:
1. Dizeli Inasimamia Voltage: Seti ya jenereta ya dizeli imewekwa kwa modi ya V/F, ambayo ina jukumu la kuanzisha marejeleo ya voltage na frequency ya mfumo. Inatoa "chanzo cha voltage" thabiti.
2. Hifadhi Inashiriki katika Udhibiti Tendaji (Si lazima):
  - Njia ya PQ: Hifadhi hushughulikia nguvu inayotumika tu (P), kwa nguvu tendaji (Q) kuweka sifuri. Dizeli hutoa nguvu zote tendaji. Hii ndiyo njia rahisi lakini inaelemea dizeli.
  - Hali Tendaji ya Usambazaji wa Nguvu: Kidhibiti kikuu cha mfumo hutuma amri tendaji za nguvu (Q_set) kwa PCS za uhifadhi kulingana na hali ya sasa ya voltage. Ikiwa voltage ya mfumo ni ya chini, amuru hifadhi ili kuingiza nguvu tendaji; ikiwa juu, iamuru kunyonya nguvu tendaji. Hii hupunguza mzigo kwenye dizeli, ikiruhusu kuzingatia pato la nguvu inayofanya kazi, huku ikitoa uimarishaji bora na wa haraka wa voltage.
  - Hali ya Udhibiti wa Kipengele cha Nishati (PF): Kipengele cha nguvu kinacholengwa (km, 0.95) kimewekwa, na hifadhi hurekebisha kiotomatiki matokeo yake tendaji ili kudumisha kipengele cha nishati kwa ujumla kwenye vituo vya jenereta ya dizeli.
Kuzingatia kwa Uwezo: PCS za uhifadhi lazima ziwe na ukubwa wa kutosha unaoonekana wa uwezo (kVA). Kwa mfano, PCS ya 500kW inayotoa 400kW ya nguvu amilifu inaweza kutoa kiwango cha juu chasqrt(500² - 400²) = 300kVArya nguvu tendaji. Ikiwa mahitaji ya nishati tendaji ni ya juu, PCS kubwa zaidi inahitajika.

Muhtasari

Kufikia kwa mafanikio muunganisho thabiti kati ya seti ya jenereta ya dizeli na uhifadhi wa nishati hutegemea udhibiti wa tabaka:

Safu ya maunzi: Chagua PCS ya uhifadhi inayofanya kazi kwa haraka na kidhibiti cha jenereta ya dizeli chenye violesura vya mawasiliano ya kasi ya juu.
Safu ya Kudhibiti: Tumia usanifu msingi wa "Seti za Dizeli V/F, Hifadhi hufanya PQ." Kidhibiti cha mfumo wa kasi ya juu hufanya utumaji wa nguvu kwa wakati halisi kwa nguvu inayotumika "kilele cha kunyoa / kujaza bonde" na usaidizi wa nguvu tendaji.
Safu ya Ulinzi: Muundo wa mfumo lazima ujumuishe mipango ya kina ya ulinzi: ulinzi wa nyuma wa nishati, ulinzi wa upakiaji na udhibiti wa upakiaji (hata uondoaji wa upakiaji) ili kushughulikia kukatwa kwa ghafula kwa hifadhi.

Kupitia masuluhisho yaliyoelezwa hapo juu, masuala manne muhimu uliyoibua yanaweza kushughulikiwa ipasavyo ili kujenga mfumo wa mseto wa hifadhi bora, thabiti na unaotegemewa wa kuhifadhi nishati ya dizeli.