Newyddion - Dadansoddiad o'r broblem o gysylltu setiau generaduron diesel a storio ynni

Dyma esboniad manwl yn Saesneg o'r pedwar mater craidd ynghylch rhyng-gysylltu setiau generaduron diesel a systemau storio ynni. Mae'r system ynni hybrid hon (a elwir yn aml yn ficrogrid hybrid “Diesel + Storio”) yn ddatrysiad uwch ar gyfer gwella effeithlonrwydd, lleihau'r defnydd o danwydd, a sicrhau cyflenwad pŵer sefydlog, ond mae ei rheolaeth yn gymhleth iawn.

Trosolwg o’r Materion Craidd

Problem Pŵer Gwrthdro 100ms: Sut i atal storio ynni rhag bwydo pŵer yn ôl i'r generadur diesel, a thrwy hynny ei amddiffyn.
Allbwn Pŵer Cyson: Sut i gadw'r injan diesel yn rhedeg yn gyson yn ei pharth effeithlonrwydd uchel.
Datgysylltu Storio Ynni yn Sydyn: Sut i ymdopi â'r effaith pan fydd y system storio ynni'n colli ei chysylltiad â'r rhwydwaith yn sydyn.
Problem Pŵer Adweithiol: Sut i gydlynu rhannu pŵer adweithiol rhwng y ddwy ffynhonnell i sicrhau sefydlogrwydd foltedd.

1. Y Broblem Pŵer Gwrthdro 100ms

Disgrifiad o'r Broblem:
Mae pŵer gwrthdro yn digwydd pan fydd ynni trydanol yn llifo o'r system storio ynni (neu'r llwyth) yn ôl tuag at y set generadur diesel. Ar gyfer yr injan diesel, mae hyn yn gweithredu fel "modur," gan yrru'r injan. Mae hyn yn hynod beryglus a gall arwain at:

Difrod Mecanyddol: Gall gyrru annormal yr injan niweidio cydrannau fel y siafft crank a'r gwiail cysylltu.
Ansefydlogrwydd System: Yn achosi amrywiadau yng nghyflymder (amledd) a foltedd yr injan diesel, a allai arwain at gau i lawr.

Mae'r gofyniad i'w ddatrys o fewn 100ms yn bodoli oherwydd bod gan generaduron diesel inertia mecanyddol mawr ac mae eu systemau llywodraethu cyflymder yn ymateb yn araf (fel arfer tua eiliadau). Ni allant ddibynnu arnyn nhw eu hunain i atal y llif ôl trydanol hwn yn gyflym. Rhaid i'r dasg gael ei thrin gan System Trosi Pŵer (PCS) ymateb cyflym iawn y system storio ynni.

Datrysiad:

Egwyddor Graidd: ”Mae diesel yn arwain, mae storio yn dilyn.” Yn y system gyfan, mae'r set generadur diesel yn gweithredu fel y ffynhonnell gyfeirio foltedd ac amledd (h.y., modd rheoli V/F), yn debyg i'r “grid.” Mae'r system storio ynni yn gweithredu yn y Modd Rheoli Pŵer Cyson (PQ), lle mae ei bŵer allbwn yn cael ei bennu'n llwyr gan orchmynion gan reolwr meistr.
Rhesymeg Rheoli:
1. Monitro Amser Real: Mae'r rheolydd meistr system (neu'r PCS storio ei hun) yn monitro'r pŵer allbwn (P_diesel) a chyfeiriad y generadur diesel mewn amser real ar gyflymder uchel iawn (e.e., miloedd o weithiau'r eiliad).
2. Pwynt Gosod Pŵer: Y pwynt gosod pŵer ar gyfer y system storio ynni (P_set) rhaid iddo fodloni:P_load(cyfanswm pŵer llwyth) =P_diesel+P_set.
3. Addasiad Cyflym: Pan fydd y llwyth yn lleihau'n sydyn, gan achosiP_dieseli dueddu'n negyddol, rhaid i'r rheolydd o fewn ychydig filieiliadau anfon gorchymyn i'r PCS storio i leihau ei bŵer rhyddhau ar unwaith neu newid i amsugno pŵer (gwefru). Mae hyn yn amsugno'r ynni gormodol i'r batris, gan sicrhauP_dieselyn parhau i fod yn bositif.
Diogelwch Technegol:
- Cyfathrebu Cyflym: Mae angen protocolau cyfathrebu cyflym (e.e., bws CAN, Ethernet cyflym) rhwng y rheolydd diesel, y PCS storio, a rheolydd meistr y system i sicrhau'r oedi gorchymyn lleiaf posibl.
- Ymateb Cyflym PCS: Mae gan unedau storio PCS modern amseroedd ymateb pŵer sy'n llawer cyflymach na 100ms, yn aml o fewn 10ms, gan eu gwneud yn gwbl abl i fodloni'r gofyniad hwn.
- Amddiffyniad Diangen: Y tu hwnt i'r ddolen reoli, mae ras gyfnewid amddiffyn pŵer gwrthdro fel arfer yn cael ei gosod wrth allbwn y generadur diesel fel rhwystr caledwedd terfynol. Fodd bynnag, gallai ei amser gweithredu fod ychydig gannoedd o filieiliadau, felly mae'n gwasanaethu'n bennaf fel amddiffyniad wrth gefn; mae'r amddiffyniad cyflym craidd yn dibynnu ar y system reoli.

2. Allbwn Pŵer Cyson

Disgrifiad o'r Broblem:
Mae peiriannau diesel yn gweithredu ar effeithlonrwydd tanwydd brig a'r allyriadau isaf o fewn ystod llwyth o tua 60%-80% o'u pŵer graddedig. Mae llwythi isel yn achosi "pentyrru gwlyb" a chronni carbon, tra bod llwythi uchel yn cynyddu'r defnydd o danwydd yn sylweddol ac yn lleihau oes. Y nod yw ynysu'r diesel rhag amrywiadau llwyth, gan ei gadw'n sefydlog ar bwynt gosod effeithlon.

Datrysiad:

Strategaeth Rheoli “Eillio Copaon a Llenwi Dyffrynnoedd”:
1. Gosod Pwynt Sylfaen: Mae'r set generadur diesel yn cael ei gweithredu ar allbwn pŵer cyson wedi'i osod ar ei bwynt effeithlonrwydd gorau posibl (e.e., 70% o'r pŵer graddedig).
2. Rheoliad Storio:
  - Pan fydd y Galw Llwyth > Pwynt Gosod Diesel: Y pŵer diffygiol (Llwyth_P - Set_diesel_P) yn cael ei ategu gan y system storio ynni sy'n rhyddhau.
  - Pan fydd y Galw Llwyth < Pwynt Gosod Diesel: Y pŵer gormodol (Set_diesel_P - Llwyth_P) yn cael ei amsugno gan wefru'r system storio ynni.
Manteision y System:
- Mae'r injan diesel yn rhedeg yn gyson ar effeithlonrwydd uchel, yn llyfn, gan ymestyn ei hoes a lleihau costau cynnal a chadw.
- Mae'r system storio ynni yn llyfnhau amrywiadau llwyth sydyn, gan atal yr aneffeithlonrwydd a'r traul a achosir gan newidiadau llwyth diesel mynych.
- Mae'r defnydd o danwydd cyffredinol wedi'i leihau'n sylweddol.

3. Datgysylltiad Sydyn o Storio Ynni

Disgrifiad o'r Broblem:
Gallai'r system storio ynni golli all-lein yn sydyn oherwydd methiant batri, nam PCS, neu dripiadau amddiffyn. Mae'r pŵer a oedd gynt yn cael ei drin gan y storfa (boed yn cynhyrchu neu'n ei ddefnyddio) yn cael ei drosglwyddo'n gyfan gwbl ar unwaith i'r set generadur diesel, gan greu sioc pŵer enfawr.

Risgiau:

Os oedd y storfa'n rhyddhau (yn cynnal y llwyth), mae ei datgysylltiad yn trosglwyddo'r llwyth llawn i'r diesel, gan achosi gorlwytho, gostyngiad amledd (cyflymder), a chau amddiffynnol o bosibl.
Os oedd y storfa'n gwefru (yn amsugno pŵer gormodol), byddai ei datgysylltu yn gadael pŵer gormodol y diesel heb unman i fynd, a allai achosi pŵer gwrthdro a gorfoltedd, gan sbarduno cau i lawr hefyd.

Datrysiad:

Wrth Gefn Troelli Ochr Diesel: Ni ddylid meintioli'r set generadur diesel ar gyfer ei phwynt effeithlonrwydd gorau posibl yn unig. Rhaid iddo fod â chapasiti sbâr deinamig. Er enghraifft, os yw'r llwyth system uchaf yn 1000kW a bod y diesel yn rhedeg ar 700kW, rhaid i gapasiti graddedig y diesel fod yn fwy na 700kW + y llwyth cam mwyaf posibl (neu bŵer uchaf y storfa), e.e., uned 1000kW wedi'i dewis, gan ddarparu byffer o 300kW ar gyfer methiant storfa.
Rheoli Llwyth Cyflym:
1. Monitro System Amser Real: Yn monitro statws a llif pŵer y system storio yn barhaus.
2. Canfod Nam: Ar ôl canfod datgysylltiad storio sydyn, mae'r rheolydd meistr yn anfon signal lleihau llwyth cyflym ar unwaith i'r rheolydd diesel.
3. Ymateb Diesel: Mae'r rheolydd diesel yn gweithredu ar unwaith (e.e., lleihau chwistrelliad tanwydd yn gyflym) i geisio gostwng pŵer i gyd-fynd â'r llwyth newydd. Mae'r capasiti wrth gefn sy'n troelli yn prynu amser ar gyfer yr ymateb mecanyddol arafach hwn.
Dewis Olaf: Colli Llwyth: Os yw'r sioc pŵer yn rhy fawr i'r diesel ei drin, yr amddiffyniad mwyaf dibynadwy yw colli llwythi nad ydynt yn hanfodol, gan flaenoriaethu diogelwch llwythi critigol a'r generadur ei hun. Mae cynllun colli llwyth yn ofyniad amddiffyn hanfodol yn nyluniad y system.

4. Problem Pŵer Adweithiol

Disgrifiad o'r Broblem:
Defnyddir pŵer adweithiol i sefydlu meysydd magnetig ac mae'n hanfodol ar gyfer cynnal sefydlogrwydd foltedd mewn systemau AC. Mae angen i'r generadur diesel a'r PCS storio gymryd rhan yn y broses o reoleiddio pŵer adweithiol.

Generadur Diesel: Yn rheoli allbwn pŵer adweithiol a foltedd trwy addasu ei gerrynt cyffroi. Mae ei allu pŵer adweithiol yn gyfyngedig, ac mae ei ymateb yn araf.
PCS storio: Mae'r rhan fwyaf o unedau PCS modern yn bedwar cwadrant, sy'n golygu y gallant chwistrellu neu amsugno pŵer adweithiol yn annibynnol ac yn gyflym (ar yr amod nad ydynt yn fwy na'u sgôr pŵer ymddangosiadol kVA).

Her: Sut i gydlynu'r ddau i sicrhau sefydlogrwydd foltedd y system heb orlwytho'r naill uned na'r llall.

Datrysiad:

Strategaethau Rheoli:
1. Diesel yn Rheoli Foltedd: Mae'r set generadur diesel wedi'i gosod i'r modd V/F, sy'n gyfrifol am sefydlu cyfeirnod foltedd ac amledd y system. Mae'n darparu "ffynhonnell foltedd" sefydlog.
2. Mae Storio yn Cymryd Rhan mewn Rheoleiddio Adweithiol (Dewisol):
  - Modd PQ: Dim ond pŵer gweithredol y mae'r storfa'n ei drin (P), gyda phŵer adweithiol (Q) wedi'i osod i sero. Mae'r diesel yn darparu'r holl bŵer adweithiol. Dyma'r dull symlaf ond mae'n rhoi baich ar y diesel.
  - Modd Dosbarthu Pŵer Adweithiol: Mae'r rheolydd meistr system yn anfon gorchmynion pŵer adweithiol (Set_Q) i'r PCS storio yn seiliedig ar amodau foltedd cyfredol. Os yw foltedd y system yn isel, gorchmynnwch y storfa i chwistrellu pŵer adweithiol; os yw'n uchel, gorchmynnwch iddo amsugno pŵer adweithiol. Mae hyn yn lleddfu'r baich ar y diesel, gan ganiatáu iddo ganolbwyntio ar allbwn pŵer gweithredol, gan ddarparu sefydlogi foltedd mwy manwl a chyflymach.
  - Modd Rheoli Ffactor Pŵer (PF): Gosodir ffactor pŵer targed (e.e., 0.95), ac mae'r storfa'n addasu ei allbwn adweithiol yn awtomatig i gynnal ffactor pŵer cyffredinol cyson wrth derfynellau'r generadur diesel.
Ystyriaeth Capasiti: Rhaid i faint y PCS storio fod â digon o gapasiti pŵer ymddangosiadol (kVA). Er enghraifft, gall PCS 500kW sy'n allbynnu 400kW o bŵer gweithredol ddarparu uchafswm osgwâr(500² - 400²) = 300kVAro bŵer adweithiol. Os yw'r galw am bŵer adweithiol yn uchel, mae angen PCS mwy.

Crynodeb

Mae llwyddo i gyflawni rhyng-gysylltiad sefydlog rhwng set generadur diesel a storfa ynni yn dibynnu ar reolaeth hierarchaidd:

Haen Caledwedd: Dewiswch PCS storio sy'n ymateb yn gyflym a rheolydd generadur diesel gyda rhyngwynebau cyfathrebu cyflym.
Haen Reoli: Defnyddiwch bensaernïaeth sylfaenol o “Mae Diesel yn gosod V/F, mae Storio yn gwneud PQ.” Mae rheolydd system cyflym yn perfformio dosbarthu pŵer amser real ar gyfer pŵer gweithredol “eillio brig/llenwi dyffryn” a chefnogaeth pŵer adweithiol.
Haen Amddiffyn: Rhaid i ddyluniad y system gynnwys cynlluniau amddiffyn cynhwysfawr: amddiffyniad pŵer gwrthdro, amddiffyniad gorlwytho, a strategaethau rheoli llwyth (hyd yn oed colli llwyth) i ymdopi â datgysylltu sydyn y storfa.

Drwy'r atebion a ddisgrifiwyd uchod, gellir mynd i'r afael yn effeithiol â'r pedwar mater allweddol a godwyd gennych er mwyn adeiladu system bŵer hybrid storio ynni diesel effeithlon, sefydlog a dibynadwy.