დიზელის გენერატორებსა და ენერგიის დაგროვებას შორის კავშირის პრობლემის ანალიზი

აქ მოცემულია დიზელის გენერატორებისა და ენერგიის შენახვის სისტემების ურთიერთდაკავშირებასთან დაკავშირებული ოთხი ძირითადი საკითხის დეტალური ინგლისურენოვანი ახსნა. ეს ჰიბრიდული ენერგეტიკული სისტემა (რომელსაც ხშირად „დიზელი + შენახვა“-ის ჰიბრიდულ მიკროქსელს უწოდებენ) წარმოადგენს მოწინავე გადაწყვეტას ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, საწვავის მოხმარების შესამცირებლად და სტაბილური ენერგომომარაგების უზრუნველსაყოფად, თუმცა მისი მართვა ძალიან რთულია.

ძირითადი საკითხების მიმოხილვა

1. 100 მილიწამიანი უკუ დენის პრობლემა: როგორ ავიცილოთ თავიდან ენერგიის დაგროვება დიზელის გენერატორში უკუ დენის მიწოდებისგან და რითაც დავიცვათ იგი.
2. მუდმივი სიმძლავრე: როგორ შევინარჩუნოთ დიზელის ძრავის სტაბილური მუშაობა მაღალი ეფექტურობის ზონაში.
3. ენერგიის შენახვის სისტემის უეცარი გათიშვა: როგორ გავუმკლავდეთ ზემოქმედებას, როდესაც ენერგიის შენახვის სისტემა მოულოდნელად გაითიშება ქსელიდან.
4. რეაქტიული სიმძლავრის პრობლემა: როგორ კოორდინირებული იყოს რეაქტიული სიმძლავრის განაწილება ორ წყაროს შორის ძაბვის სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად.

1. 100 მილიწამიანი უკუ დენის პრობლემა

პრობლემის აღწერა:
უკუენერგია ხდება მაშინ, როდესაც ელექტროენერგია ენერგიის შენახვის სისტემიდან (ან დატვირთვიდან) უკან დიზელის გენერატორისკენ მიედინება. დიზელის ძრავისთვის ეს „ძრავის“ მსგავსად მოქმედებს და ძრავას ამოძრავებს. ეს უკიდურესად საშიშია და შეიძლება გამოიწვიოს:

• მექანიკური დაზიანება: ძრავის არანორმალურმა მუშაობამ შეიძლება დააზიანოს ისეთი კომპონენტები, როგორიცაა მუხლა ლილვი და შემაერთებელი ღეროები.
• სისტემის არასტაბილურობა: იწვევს დიზელის ძრავის სიჩქარის (სიხშირის) და ძაბვის რყევებს, რამაც შესაძლოა გამორთვა გამოიწვიოს.

მისი 100 მილიწამში გადაჭრის მოთხოვნა არსებობს, რადგან დიზელის გენერატორებს აქვთ დიდი მექანიკური ინერცია და მათი სიჩქარის მართვის სისტემები ნელა რეაგირებენ (როგორც წესი, წამების რიგის). მათ არ შეუძლიათ დაეყრდნონ საკუთარ თავს ამ ელექტრული უკუდინების სწრაფად ჩახშობისთვის. ამოცანა უნდა შესრულდეს ენერგიის შენახვის სისტემის ულტრასწრაფად რეაგირებადი ენერგიის გარდაქმნის სისტემის (PCS) მიერ.

გამოსავალი:

• ძირითადი პრინციპი: „დიზელი მოდის, შენახვა მოჰყვება“. მთელ სისტემაში, დიზელის გენერატორის კომპლექტი მოქმედებს როგორც ძაბვისა და სიხშირის საცნობარო წყარო (ანუ, V/F მართვის რეჟიმი), ანალოგიურად „ქსელისა“. ენერგიის შენახვის სისტემა მუშაობს მუდმივი სიმძლავრის (PQ) მართვის რეჟიმში, სადაც მისი გამომავალი სიმძლავრე განისაზღვრება მხოლოდ მთავარი კონტროლერის ბრძანებებით.
• კონტროლის ლოგიკა:
  1. რეალურ დროში მონიტორინგი: სისტემის მთავარი კონტროლერი (ან თავად შენახვის PCS) აკონტროლებს გამომავალ სიმძლავრეს (P_დიზელი) და დიზელის გენერატორის მიმართულება რეალურ დროში ძალიან მაღალი სიჩქარით (მაგ., წამში ათასობით ჯერ).
  2. სიმძლავრის დასაყენებელი მნიშვნელობა: ენერგიის შენახვის სისტემისთვის განკუთვნილი სიმძლავრის დასაყენებელი მნიშვნელობა (P_set) უნდა აკმაყოფილებდეს:P_load(საერთო დატვირთვის სიმძლავრე) =P_დიზელი+P_set.
  3. სწრაფი რეგულირება: როდესაც დატვირთვა მოულოდნელად მცირდება, რაც იწვევსP_დიზელიუარყოფითი ტენდენციის მისაღწევად, კონტროლერმა რამდენიმე მილიწამში უნდა გაუგზავნოს ბრძანება შენახვის PCS-ს, რათა დაუყოვნებლივ შეამციროს მისი განმუხტვის სიმძლავრე ან გადავიდეს შთანთქმის სიმძლავრეზე (დატენვა). ეს შთანთქავს ზედმეტ ენერგიას ბატარეებში, რაც უზრუნველყოფსP_დიზელიდადებითი რჩება.
• ტექნიკური უსაფრთხოების ზომები:
  • მაღალსიჩქარიანი კომუნიკაცია: დიზელის კონტროლერს, შენახვის PCS-სა და სისტემის მთავარ კონტროლერს შორის საჭიროა მაღალსიჩქარიანი კომუნიკაციის პროტოკოლები (მაგ., CAN ავტობუსი, სწრაფი Ethernet), რათა უზრუნველყოფილი იყოს ბრძანებების მინიმალური დაყოვნება.
  • PCS სწრაფი რეაგირება: თანამედროვე PCS მოწყობილობებს აქვთ 100 მილიწამზე გაცილებით სწრაფი რეაგირების დრო, ხშირად 10 მილიწამის ფარგლებში, რაც მათ ამ მოთხოვნის სრულად დაკმაყოფილების შესაძლებლობას აძლევს.
  • ზედმეტი დაცვა: მართვის რგოლის გარდა, დიზელის გენერატორის გამოსასვლელზე, როგორც წესი, დამონტაჟებულია უკუ დენის დაცვის რელე, როგორც საბოლოო აპარატურის ბარიერი. თუმცა, მისი მუშაობის დრო შეიძლება იყოს რამდენიმე ასეული მილიწამი, ამიტომ ის ძირითადად სარეზერვო დაცვის ფუნქციას ასრულებს; ძირითადი სწრაფი დაცვა მართვის სისტემაზეა დამოკიდებული.

2. მუდმივი სიმძლავრე

პრობლემის აღწერა:
დიზელის ძრავები მუშაობენ მაქსიმალური საწვავის ეფექტურობით და ყველაზე დაბალი გამონაბოლქვით მათი ნომინალური სიმძლავრის დაახლოებით 60%-80%-ის დატვირთვის დიაპაზონში. დაბალი დატვირთვა იწვევს „სველ დაგროვებას“ და ნახშირბადის დაგროვებას, ხოლო მაღალი დატვირთვა მკვეთრად ზრდის საწვავის მოხმარებას და ამცირებს მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობას. მიზანია დიზელის ძრავის იზოლირება დატვირთვის რყევებისგან, მისი სტაბილურობის შენარჩუნება ეფექტურ პარამეტრებზე.

გამოსავალი:

• „პიკის გაპარსვისა და ველის შევსების“ კონტროლის სტრატეგია:
  1. საბაზისო წერტილის დაყენება: დიზელის გენერატორი მუშაობს მუდმივი გამომავალი სიმძლავრით, რომელიც დაყენებულია მისი ოპტიმალური ეფექტურობის წერტილში (მაგ., ნომინალური სიმძლავრის 70%).
  2. შენახვის რეგულაცია:
     • როდესაც დატვირთვის მოთხოვნა > დიზელის დასაყენებელი წერტილი: დეფიციტური სიმძლავრე (P_load - P_diesel_set) ავსებს ენერგიის შენახვის სისტემის განმუხტვა.
     • როდესაც დატვირთვის მოთხოვნა < დიზელის დასაშვები მნიშვნელობა: ჭარბი სიმძლავრე (P_დიზელის_კომპლექტი - P_დატვირთვა) შეიწოვება ენერგიის შენახვის სისტემის დატენვის მიერ.
• სისტემის უპირატესობები:
  • დიზელის ძრავა მუდმივად მაღალი ეფექტურობით, შეუფერხებლად მუშაობს, რაც ახანგრძლივებს მის სიცოცხლის ხანგრძლივობას და ამცირებს მოვლა-პატრონობის ხარჯებს.
  • ენერგიის დაგროვების სისტემა ასწორებს დატვირთვის მკვეთრ რყევებს, ხელს უშლის დიზელის ძრავის დატვირთვის ხშირი ცვლილებით გამოწვეულ არაეფექტურობას და ცვეთას.
  • საწვავის საერთო მოხმარება მნიშვნელოვნად შემცირებულია.

3. ენერგიის შენახვის უეცარი გათიშვა

პრობლემის აღწერა:
ენერგიის დაგროვების სისტემა შესაძლოა მოულოდნელად გაითიშოს აკუმულატორის გაუმართაობის, PCS-ის გაუმართაობის ან დაცვის გამორთვის გამო. ენერგია, რომელსაც ადრე დაგროვება ამუშავებდა (გენერაცია იქნებოდა ეს თუ მოხმარება), მყისიერად მთლიანად გადაეცემა დიზელის გენერატორს, რაც ქმნის უზარმაზარ ძაბვის შოკს.

რისკები:

• თუ საცავი განმუხტავდა (დატვირთვას ინარჩუნებდა), მისი გათიშვის შემთხვევაში სრული დატვირთვა დიზელზე გადადის, რამაც შესაძლოა გამოიწვიოს გადატვირთვა, სიხშირის (სიჩქარის) ვარდნა და დამცავი გამორთვა.
• თუ აკუმულატორი იტენებოდა (ჭარბ სიმძლავრეს შთანთქავდა), მისი გათიშვის შემთხვევაში დიზელის ძრავის ჭარბ სიმძლავრეს წასასვლელი არსად რჩება, რამაც შესაძლოა გამოიწვიოს სიმძლავრის უკუდინება და ძაბვის გადაჭარბება, რაც ასევე გამოიწვევს ძრავის გამორთვას.

გამოსავალი:

• დიზელის გვერდითი მბრუნავი რეზერვი: დიზელის გენერატორის კომპლექტის ზომა არ უნდა იყოს მხოლოდ მისი ოპტიმალური ეფექტურობის წერტილისთვის განკუთვნილი. მას უნდა ჰქონდეს დინამიური სათადარიგო სიმძლავრე. მაგალითად, თუ სისტემის მაქსიმალური დატვირთვაა 1000 კვტ და დიზელი მუშაობს 700 კვტ-ზე, დიზელის ნომინალური სიმძლავრე უნდა იყოს 700 კვტ-ზე მეტი + უდიდესი პოტენციური საფეხუროვანი დატვირთვა (ან დაგროვების მაქსიმალური სიმძლავრე), მაგალითად, შერჩეულია 1000 კვტ სიმძლავრის აგრეგატი, რომელიც უზრუნველყოფს 300 კვტ ბუფერს დაგროვების უკმარისობის შემთხვევაში.
• სწრაფი დატვირთვის კონტროლი:
  1. სისტემის რეალურ დროში მონიტორინგი: მუდმივად აკონტროლებს შენახვის სისტემის სტატუსს და ენერგიის ნაკადს.
  2. გაუმართაობის აღმოჩენა: შენახვის უეცარი გათიშვის აღმოჩენისთანავე, მთავარი კონტროლერი დაუყოვნებლივ უგზავნის სწრაფი დატვირთვის შემცირების სიგნალს დიზელის კონტროლერს.
  3. დიზელის ძრავის რეაგირება: დიზელის კონტროლერი დაუყოვნებლივ მოქმედებს (მაგ., სწრაფად ამცირებს საწვავის ინექციას) და ცდილობს შეამციროს სიმძლავრე ახალი დატვირთვის შესაბამისად. ბრუნვის რეზერვის სიმძლავრე დროს ყიდულობს ამ ნელი მექანიკური რეაგირებისთვის.
• უკანასკნელი გამოსავალი: დატვირთვის გათიშვა: თუ დიზელის ძრავისთვის დენის ვარდნა იმდენად დიდია, რომ მისი გაუმკლავება შეუძლებელია, ყველაზე საიმედო დაცვაა არაკრიტიკული დატვირთვების გათიშვა, კრიტიკული დატვირთვების და თავად გენერატორის უსაფრთხოების პრიორიტეტულობით. დატვირთვის გათიშვის სქემა სისტემის დიზაინში აუცილებელი დაცვის მოთხოვნაა.

4. რეაქტიული სიმძლავრის პრობლემა

პრობლემის აღწერა:
რეაქტიული სიმძლავრე გამოიყენება მაგნიტური ველების შესაქმნელად და გადამწყვეტი მნიშვნელობისაა ცვლადი დენის სისტემებში ძაბვის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად. როგორც დიზელის გენერატორი, ასევე დაგროვებითი ძრავის ბლოკი (PCS) უნდა მონაწილეობდეს რეაქტიული სიმძლავრის რეგულირებაში.

• დიზელის გენერატორი: აკონტროლებს რეაქტიული სიმძლავრის გამომავალს და ძაბვას აგზნების დენის რეგულირებით. მისი რეაქტიული სიმძლავრის შესაძლებლობა შეზღუდულია და მისი რეაგირება ნელია.
• შენახვის PCS: თანამედროვე PCS ერთეულების უმეტესობა ოთხკვადრატიანია, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ დამოუკიდებლად და სწრაფად შეიყვანონ ან შთანთქონ რეაქტიული სიმძლავრე (იმ პირობით, რომ ისინი არ აღემატება მათ აშკარა სიმძლავრის ნომინალურ რაოდენობას kVA).

გამოწვევა: როგორ კოორდინირება გავუკეთოთ ორივეს სისტემის ძაბვის სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, არცერთი ბლოკის გადატვირთვის გარეშე.

გამოსავალი:

• კონტროლის სტრატეგიები:
  1. დიზელი არეგულირებს ძაბვას: დიზელის გენერატორი დაყენებულია V/F რეჟიმში, რომელიც პასუხისმგებელია სისტემის ძაბვისა და სიხშირის საცნობარო მნიშვნელობის დადგენაზე. ის უზრუნველყოფს სტაბილურ „ძაბვის წყაროს“.
  2. შენახვა მონაწილეობს რეაქტიულ რეგულირებაში (არასავალდებულო):
     • PQ რეჟიმი: მეხსიერება მხოლოდ აქტიურ სიმძლავრეს ამუშავებს (P), რეაქტიული სიმძლავრით (Q) ნულზეა დაყენებული. დიზელი სრულად უზრუნველყოფს რეაქტიულ სიმძლავრეს. ეს უმარტივესი მეთოდია, მაგრამ დიზელს ტვირთად აწვება.
     • რეაქტიული სიმძლავრის დისპეტჩერიზაციის რეჟიმი: სისტემის მთავარი კონტროლერი აგზავნის რეაქტიული სიმძლავრის ბრძანებებს (Q_set) მიმდინარე ძაბვის პირობების მიხედვით, შენახვის PCS-ზე. თუ სისტემის ძაბვა დაბალია, მიეცით შენახვის ნებართვა რეაქტიული სიმძლავრის ინექციისთვის; თუ მაღალია, მიეცით ნებართვა რეაქტიული სიმძლავრის შთანთქმისთვის. ეს ამსუბუქებს დატვირთვას დიზელზე, რაც საშუალებას აძლევს მას ფოკუსირება მოახდინოს აქტიური სიმძლავრის გამომუშავებაზე, ამავდროულად უზრუნველყოფს ძაბვის უფრო დახვეწილ და სწრაფ სტაბილიზაციას.
     • სიმძლავრის კოეფიციენტის (PF) მართვის რეჟიმი: დაყენებულია სამიზნე სიმძლავრის კოეფიციენტი (მაგ., 0.95) და საცავი ავტომატურად არეგულირებს თავის რეაქტიულ გამომავალ სიმძლავრეს, რათა შეინარჩუნოს მუდმივი საერთო სიმძლავრის კოეფიციენტი დიზელის გენერატორის ტერმინალებში.
• სიმძლავრის გათვალისწინება: შენახვის PCS უნდა იყოს ზომის საკმარისი აშკარა სიმძლავრის მქონე. მაგალითად, 500 კვტ სიმძლავრის PCS, რომელიც გამოიმუშავებს 400 კვტ აქტიურ სიმძლავრეს, შეუძლია უზრუნველყოს მაქსიმუმკვ. რტ (500² - 400²) = 300 კვარრეაქტიული სიმძლავრის. თუ რეაქტიულ სიმძლავრეზე მოთხოვნა მაღალია, საჭიროა უფრო დიდი PCS.

რეზიუმე

დიზელის გენერატორის კომპლექტსა და ენერგიის დაგროვებას შორის სტაბილური ურთიერთდაკავშირების წარმატებით მიღწევა იერარქიულ კონტროლზეა დამოკიდებული:

1. აპარატურული დონე: აირჩიეთ სწრაფად რეაგირებადი შენახვის PCS და დიზელის გენერატორის კონტროლერი მაღალსიჩქარიანი საკომუნიკაციო ინტერფეისებით.
2. მართვის ფენა: იყენებს „დიზელი ადგენს V/F-ს, საცავი - PQ-ს“. მაღალსიჩქარიანი სისტემის კონტროლერი ახორციელებს რეალურ დროში სიმძლავრის დისპეტჩერიზაციას აქტიური სიმძლავრის „პიკური გასწორების/ველის შევსების“ და რეაქტიული სიმძლავრის მხარდაჭერისთვის.
3. დაცვის ფენა: სისტემის დიზაინი უნდა მოიცავდეს ყოვლისმომცველ დაცვის გეგმებს: უკუდენისგან დაცვას, გადატვირთვისგან დაცვას და დატვირთვის კონტროლის (დატვირთვის შეწყვეტის ჩათვლით) სტრატეგიებს, რათა გაუმკლავდეს შენახვის სისტემის უეცარი გათიშვის შემთხვევებს.

ზემოთ აღწერილი გადაწყვეტილებების მეშვეობით, თქვენ მიერ წამოჭრილი ოთხი ძირითადი საკითხის ეფექტურად გადაჭრა შესაძლებელია ეფექტური, სტაბილური და საიმედო დიზელ-ენერგიის დაგროვების ჰიბრიდული ენერგოსისტემის შესაქმნელად.