Analiżi tal-problema tal-konnessjoni bejn is-settijiet tal-ġeneraturi tad-diżil u l-ħażna tal-enerġija

Hawnhekk hawn spjegazzjoni dettaljata bl-Ingliż tal-erba' kwistjonijiet ewlenin rigward l-interkonnessjoni tas-settijiet tal-ġeneraturi tad-diżil u s-sistemi tal-ħażna tal-enerġija. Din is-sistema tal-enerġija ibrida (spiss imsejħa mikrogrid ibrida "Diżil + Ħażna") hija soluzzjoni avvanzata għat-titjib tal-effiċjenza, it-tnaqqis tal-konsum tal-fjuwil, u l-iżgurar ta' provvista tal-enerġija stabbli, iżda l-kontroll tagħha huwa kumpless ħafna.

Ħarsa Ġenerali lejn il-Kwistjonijiet Ewlenin

1. Problema ta' Qawwa Inversa ta' 100ms: Kif tevita li l-ħażna tal-enerġija tittrażmetti l-enerġija lura lill-ġeneratur tad-diżil, u b'hekk tipproteġih.
2. Qawwa Kostanti tal-Ħruġ: Kif iżżomm il-magna diesel taħdem b'mod konsistenti fiż-żona ta' effiċjenza għolja tagħha.
3. Skonnessjoni F'daqqa tal-Ħażna tal-Enerġija: Kif timmaniġġja l-impatt meta s-sistema tal-ħażna tal-enerġija f'daqqa waħda tinqata' min-netwerk.
4. Problema tal-Enerġija Reattiva: Kif tikkoordina l-qsim tal-enerġija reattiva bejn iż-żewġ sorsi biex tiżgura l-istabbiltà tal-vultaġġ.

1. Il-Problema tal-Qawwa Inversa ta' 100ms

Deskrizzjoni tal-Problema:
Il-qawwa inversa sseħħ meta l-enerġija elettrika tiċċirkola mis-sistema tal-ħażna tal-enerġija (jew it-tagħbija) lura lejn is-sett tal-ġeneratur tad-diżil. Għall-magna tad-diżil, dan jaġixxi bħal "mutur", u jsuq il-magna. Dan huwa estremament perikoluż u jista' jwassal għal:

• Ħsara Mekkanika: Sewqan anormali tal-magna jista' jagħmel ħsara lil komponenti bħall-crankshaft u l-vireg tal-konnessjoni.
• Instabbiltà tas-Sistema: Tikkawża varjazzjonijiet fil-veloċità (frekwenza) u l-vultaġġ tal-magna diesel, li potenzjalment twassal għal għeluq.

Ir-rekwiżit li dan jiġi solvut fi żmien 100ms jeżisti għaliex il-ġeneraturi tad-diżil għandhom inerzja mekkanika kbira u s-sistemi li jirregolaw il-veloċità tagħhom jirrispondu bil-mod (tipikament fl-ordni ta' sekondi). Ma jistgħux jiddependu fuqhom infushom biex irażżnu malajr dan ir-ritorn elettriku. Il-kompitu jrid jiġi ttrattat mis-Sistema ta' Konverżjoni tal-Enerġija (PCS) li tirrispondi b'mod ultra-veloċi tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija.

Soluzzjoni:

• Prinċipju Ewlieni: "Id-diżil imexxi, il-ħażna ssegwi." Fis-sistema kollha, is-sett tal-ġeneratur tad-diżil jaġixxi bħala s-sors ta' referenza tal-vultaġġ u l-frekwenza (jiġifieri, il-modalità ta' kontroll V/F), analogu għall-"grilja." Is-sistema tal-ħażna tal-enerġija topera fil-Modalità ta' Kontroll tal-Qawwa Kostanti (PQ), fejn il-qawwa tal-ħruġ tagħha hija determinata biss minn kmandi minn kontrollur ewlieni.
• Loġika ta' Kontroll:
  1. Monitoraġġ f'Ħin Reali: Il-kontrollur ewlieni tas-sistema (jew il-PCS tal-ħażna nnifsu) jimmonitorja l-qawwa tal-ħruġ (P_diżil) u d-direzzjoni tal-ġeneratur tad-diżil f'ħin reali b'veloċità għolja ħafna (eż., eluf ta' drabi kull sekonda).
  2. Punt Sett tal-Enerġija: Il-punt sett tal-enerġija għas-sistema tal-ħażna tal-enerġija (Sett_P) irid jissodisfa:P_load(qawwa tat-tagħbija totali) =P_diżil+Sett_P.
  3. Aġġustament Rapidu: Meta t-tagħbija tonqos f'daqqa, u tikkawżaP_diżilBiex ix-xejra tkun negattiva, il-kontrollur irid fi ftit millisekondi jibgħat kmand lill-PCS tal-ħażna biex inaqqas immedjatament il-qawwa tal-iskarika tiegħu jew jaqleb għal qawwa ta' assorbiment (iċċarġjar). Dan jassorbi l-enerġija żejda fil-batteriji, u jiżguraP_diżiljibqa' pożittiv.
• Salvagwardji Tekniċi:
  • Komunikazzjoni b'Veloċità Għolja: Protokolli ta' komunikazzjoni b'veloċità għolja (eż., CAN bus, Ethernet veloċi) huma meħtieġa bejn il-kontrollur tad-diżil, il-PCS tal-ħażna, u l-kontrollur ewlieni tas-sistema biex jiġi żgurat dewmien minimu fil-kmand.
  • Rispons Rapidu tal-PCS: L-unitajiet moderni tal-ħażna PCS għandhom ħinijiet ta' rispons tal-enerġija ferm aktar mgħaġġla minn 100ms, ħafna drabi fi żmien 10ms, u dan jagħmilhom kompletament kapaċi li jissodisfaw dan ir-rekwiżit.
  • Protezzjoni Redundanti: Lil hinn mill-konnessjoni tal-kontroll, relay tal-protezzjoni tal-enerġija inversa ġeneralment jiġi installat fl-output tal-ġeneratur tad-diżil bħala barriera finali tal-ħardwer. Madankollu, il-ħin tat-tħaddim tiegħu jista' jkun ta' ftit mijiet ta' millisekondi, għalhekk primarjament iservi bħala protezzjoni ta' backup; il-protezzjoni rapida ewlenija tiddependi fuq is-sistema ta' kontroll.

2. Qawwa tal-Ħruġ Kostanti

Deskrizzjoni tal-Problema:
Il-magni tad-diżil joperaw bl-ogħla effiċjenza tal-fjuwil u bl-inqas emissjonijiet f'medda ta' tagħbija ta' madwar 60%-80% tal-qawwa nominali tagħhom. Tagħbijiet baxxi jikkawżaw "wet stacking" u akkumulazzjoni ta' karbonju, filwaqt li tagħbijiet għoljin iżidu drastikament il-konsum tal-fjuwil u jnaqqsu l-ħajja. L-għan huwa li d-diżil jiġi iżolat mill-varjazzjonijiet fit-tagħbija, u jinżamm stabbli f'punt stabbilit effiċjenti.

Soluzzjoni:

• Strateġija ta' Kontroll tat-"Tqaxxir tal-Qċaċet u l-Mili tal-Wied":
  1. Punt Bażi Issettjat: Is-sett tal-ġeneratur tad-diżil jitħaddem b'qawwa ta' ħruġ kostanti ssettjata fil-punt ta' effiċjenza ottimali tiegħu (eż., 70% tal-qawwa nominali).
  2. Regolament dwar il-Ħażna:
     • Meta d-Domanda tat-Tagħbija > il-Punt Setup tad-Diżil: Il-qawwa defiċjenti (P_load - P_diesel_set) hija ssupplimentata mill-iskarika tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija.
     • Meta d-Domanda tat-Tagħbija < Setpoint tad-Diżil: Il-qawwa żejda (Sett_diżil_P - tagħbija_P) hija assorbita mill-iċċarġjar tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija.
• Benefiċċji tas-Sistema:
  • Il-magna diesel taħdem b'mod konsistenti b'effiċjenza għolja, bla xkiel, u b'hekk testendi l-ħajja tagħha u tnaqqas l-ispejjeż tal-manutenzjoni.
  • Is-sistema tal-ħażna tal-enerġija twitti l-varjazzjonijiet drastiċi fit-tagħbija, u b'hekk tevita l-ineffiċjenza u l-użu kkawżati minn bidliet frekwenti fit-tagħbija tad-diżil.
  • Il-konsum ġenerali tal-fjuwil jitnaqqas b'mod sinifikanti.

3. Skonnettjar f'daqqa tal-Ħażna tal-Enerġija

Deskrizzjoni tal-Problema:
Is-sistema tal-ħażna tal-enerġija tista' f'daqqa waħda tinqata' offline minħabba ħsara fil-batterija, ħsara fil-PCS, jew ħruġ ta' protezzjoni. L-enerġija li qabel kienet qed tiġi mmaniġġjata mill-ħażna (kemm jekk tiġġenera kif ukoll tikkonsma) tiġi trasferita istantanjament kompletament lis-sett tal-ġeneratur tad-diżil, u toħloq xokk kbir ta' enerġija.

Riskji:

• Jekk il-ħażna kienet qed tiskarika (tissapportja t-tagħbija), id-diżil li jiġi skonnettjat jittrasferixxi t-tagħbija sħiħa lid-diżil, u potenzjalment jikkawża tagħbija żejda, tnaqqis fil-frekwenza (veloċità), u għeluq protettiv.
• Jekk il-ħażna kienet qed tiċċarġja (tassorbi l-enerġija żejda), id-diskonnessjoni tagħha tħalli l-enerġija żejda tad-diżil imkien fejn tmur, u potenzjalment tikkawża enerġija inversa u vultaġġ żejjed, u b'hekk twassal ukoll għal għeluq.

Soluzzjoni:

• Riżerva ta' Tidwir fil-Ġenb tad-Diżil: Is-sett tal-ġeneratur tad-diżil m'għandux ikun iddimensjonat biss għall-punt ottimali tal-effiċjenza tiegħu. Irid ikollu kapaċità żejda dinamika. Pereżempju, jekk it-tagħbija massima tas-sistema hija ta' 1000kW u d-diżil jaħdem b'700kW, il-kapaċità nominali tad-diżil trid tkun akbar minn 700kW + l-akbar tagħbija potenzjali pass pass (jew il-qawwa massima tal-ħażna), eż., unità ta' 1000kW magħżula, li tipprovdi buffer ta' 300kW għal ħsara fil-ħażna.
• Kontroll tat-Tagħbija Mgħaġġla:
  1. Monitoraġġ tas-Sistema f'Ħin Reali: Jimmonitorja kontinwament l-istatus u l-fluss tal-enerġija tas-sistema tal-ħażna.
  2. Sejbien ta' Ħsarat: Malli jiskopri skonnessjoni f'daqqa tal-ħażna, il-kontrollur ewlieni jibgħat immedjatament sinjal ta' tnaqqis mgħaġġel tat-tagħbija lill-kontrollur tad-diżil.
  3. Rispons tad-Diżil: Il-kontrollur tad-diżil jaġixxi immedjatament (eż., inaqqas malajr l-injezzjoni tal-fjuwil) biex jipprova jnaqqas il-qawwa biex jaqbel mat-tagħbija l-ġdida. Il-kapaċità ta' riserva li ddur tixtri l-ħin għal dan ir-rispons mekkaniku aktar bil-mod.
• L-Aħħar Soluzzjoni: Tneħħija tat-Tagħbija: Jekk ix-xokk tal-enerġija jkun kbir wisq biex id-diżil ikun jista' jimmaniġġjah, l-aktar protezzjoni affidabbli hija li jitneħħew it-tagħbijiet mhux kritiċi, filwaqt li tingħata prijorità lis-sikurezza tat-tagħbijiet kritiċi u l-ġeneratur innifsu. Skema ta' tneħħija tat-tagħbija hija rekwiżit essenzjali ta' protezzjoni fid-disinn tas-sistema.

4. Problema tal-Enerġija Reattiva

Deskrizzjoni tal-Problema:
L-enerġija reattiva tintuża biex tistabbilixxi kampi manjetiċi u hija kruċjali biex tinżamm l-istabbiltà tal-vultaġġ fis-sistemi tal-AC. Kemm il-ġeneratur tad-diżil kif ukoll il-PCS tal-ħażna jeħtieġ li jipparteċipaw fir-regolazzjoni tal-enerġija reattiva.

• Ġeneratur tad-Diżil: Jikkontrolla l-output tal-qawwa reattiva u l-vultaġġ billi jaġġusta l-kurrent ta' eċċitazzjoni tiegħu. Il-kapaċità tal-qawwa reattiva tiegħu hija limitata, u r-rispons tiegħu huwa bil-mod.
• PCS tal-Ħażna: Il-biċċa l-kbira tal-unitajiet PCS moderni huma b'erba' kwadranti, jiġifieri jistgħu jinjettaw jew jassorbu l-enerġija reattiva b'mod indipendenti u rapidu (sakemm ma jaqbżux il-qawwa nominali apparenti tagħhom f'kVA).

Sfida: Kif tikkoordina t-tnejn biex tiżgura l-istabbiltà tal-vultaġġ tas-sistema mingħajr ma tgħabbi żżejjed lil xi waħda mill-unitajiet.

Soluzzjoni:

• Strateġiji ta' Kontroll:
  1. Id-Diżil Jiggverna l-Vultaġġ: Is-sett tal-ġeneratur tad-diżil huwa ssettjat għall-modalità V/F, responsabbli biex jistabbilixxi r-referenza tal-vultaġġ u l-frekwenza tas-sistema. Jipprovdi "sors ta' vultaġġ" stabbli.
  2. Il-Ħażna Tipparteċipa fir-Regolamentazzjoni Reattiva (Mhux obbligatorja):
     • Modalità PQ: Il-ħażna timmaniġġja biss l-enerġija attiva (P), b'qawwa reattiva (Q) issettjat għal żero. Id-diżil jipprovdi l-qawwa reattiva kollha. Dan huwa l-aktar metodu sempliċi iżda jpoġġi piż fuq id-diżil.
     • Modalità ta' Dispaċċ tal-Enerġija Reattiva: Il-kontrollur ewlieni tas-sistema jibgħat kmandi tal-enerġija reattiva (Q_set) lill-PCS tal-ħażna bbażat fuq il-kundizzjonijiet tal-vultaġġ attwali. Jekk il-vultaġġ tas-sistema jkun baxx, ikkmanda lill-ħażna biex tinjetta qawwa reattiva; jekk ikun għoli, ikkmandaha biex tassorbi l-qawwa reattiva. Dan itaffi l-piż fuq id-diżil, u jippermettilu jiffoka fuq il-ħruġ tal-qawwa attiva, filwaqt li jipprovdi stabbilizzazzjoni tal-vultaġġ aktar fina u aktar mgħaġġla.
     • Modalità ta' Kontroll tal-Fattur tal-Qawwa (PF): Jiġi stabbilit fattur ta' qawwa fil-mira (eż., 0.95), u l-ħażna taġġusta awtomatikament l-output reattiv tagħha biex iżżomm fattur ta' qawwa ġenerali kostanti fit-terminals tal-ġeneratur tad-diżil.
• Konsiderazzjoni tal-Kapaċità: Il-PCS tal-ħażna għandu jkun ta' daqs b'kapaċità ta' qawwa apparenti suffiċjenti (kVA). Pereżempju, PCS ta' 500 kW li joħroġ 400 kW ta' qawwa attiva jista' jipprovdi massimu ta'kwadratura(500² - 400²) = 300kVArtal-qawwa reattiva. Jekk id-domanda għall-qawwa reattiva hija għolja, ikun meħtieġ PCS akbar.

Sommarju

Il-kisba b'suċċess ta' interkonnessjoni stabbli bejn sett ta' ġeneratur tad-diżil u ħażna tal-enerġija tiddependi fuq kontroll ġerarkiku:

1. Saff tal-Ħardwer: Agħżel PCS tal-ħażna li jirrispondi malajr u kontrollur tal-ġeneratur tad-diżil b'interfaċċji ta' komunikazzjoni b'veloċità għolja.
2. Saff ta' Kontroll: Uża arkitettura fundamentali ta' "Id-diżil jistabbilixxi V/F, il-ħażna tagħmel PQ." Kontrollur tas-sistema b'veloċità għolja jwettaq dispaċċ tal-enerġija f'ħin reali għal "tnaqqis tal-quċċata/mili tal-wied" tal-enerġija attiva u appoġġ għall-enerġija reattiva.
3. Saff ta' Protezzjoni: Id-disinn tas-sistema għandu jinkludi pjanijiet komprensivi ta' protezzjoni: protezzjoni ta' enerġija inversa, protezzjoni ta' tagħbija żejda, u strateġiji ta' kontroll tat-tagħbija (anke tneħħija tat-tagħbija) biex jimmaniġġjaw id-diżkonnessjoni f'daqqa tal-ħażna.

Permezz tas-soluzzjonijiet deskritti hawn fuq, l-erba' kwistjonijiet ewlenin li semmejt jistgħu jiġu indirizzati b'mod effettiv biex tinbena sistema ta' enerġija ibrida tad-diżil li tkun effiċjenti, stabbli u affidabbli.