శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ: DC-కపుల్డ్ సిస్టమ్ మరియు నియంత్రణ

శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ-సహాయక పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్ కనెక్షన్ పరిష్కారాలు ప్రధానంగా రెండు రకాలుగా విభజించబడ్డాయి: AC సమాంతర కనెక్షన్ మరియు DC కలపడం.

 

 

చిత్రంలో చూపిన విధంగా AC సమాంతర కనెక్షన్ సొల్యూషన్, AC పవర్ గ్రిడ్ ద్వారా శక్తి నిల్వ కన్వర్టర్ (PCS)కి కనెక్ట్ చేయబడిన ఫోటోవోల్టాయిక్ ఇన్వర్టర్‌లు లేదా విండ్ టర్బైన్ కన్వర్టర్‌ల వంటి పునరుత్పాదక శక్తి పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాలను సూచిస్తుంది. EMS యొక్క ఏకీకృత సమన్వయం మరియు నియంత్రణలో, ఇది పీక్ షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ ఫిల్లింగ్, సూచన ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు సున్నితంగా చేయడం వంటి విధులను నిర్వహిస్తుంది.

AC సమాంతర కనెక్షన్ పథకాల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలు పరికరాల మధ్య సరళమైన మరియు స్పష్టమైన విద్యుత్ కనెక్షన్లు, ఫంక్షనల్ డీకప్లింగ్ మరియు పరికరాల అభివృద్ధి మరియు తయారీ ప్రక్రియల యొక్క సులభమైన ప్రామాణీకరణ; ప్రధాన ప్రతికూలతలు లైన్లు మరియు కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాల కోసం అధిక ఖర్చులు, PCS కోసం అవసరమైన వేగవంతమైన నియంత్రణ ప్రతిస్పందన వేగం మరియు బహుళ శక్తి మార్పిడి కోసం తక్కువ సామర్థ్యం.

పునరుత్పాదక శక్తి శక్తి యొక్క బహుళ శక్తి మార్పిడిని తగ్గించడానికి నేరుగా బ్యాటరీ శక్తి నిల్వ పరికరాలను జోడించడం ద్వారా, చాలా పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన పవర్ జనరేషన్ సిస్టమ్‌లలో అంతర్లీనంగా ఉన్న DC లింక్‌ను కలపడం పథకం సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకుంటుంది. ఇది సిస్టమ్ యొక్క గ్రిడ్ కనెక్షన్ మరియు శక్తి నిల్వ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది; ఇది ఇప్పటికే ఉన్న పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాలు మరియు గ్రిడ్ కనెక్షన్ ఛానెల్‌లను నేరుగా ఉపయోగించుకుంటుంది, AC పరికరాల విస్తరణ అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది మరియు హార్డ్‌వేర్ పెట్టుబడి ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది. అయినప్పటికీ, నియంత్రణ వ్యవస్థ మరియు ఇప్పటికే ఉన్న పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాల మధ్య సంయోగం ఉంది, దీని బిగుతు అసలు పునరుత్పాదక శక్తి వ్యవస్థ యొక్క గ్రిడ్ కనెక్షన్ నియంత్రణ పద్ధతిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

 

చిత్రంలో చూపిన విధంగా పూర్తి-పవర్ విండ్ టర్బైన్ గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన కన్వర్టర్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, ఇది సాధారణంగా AC-DC-AC "వెనుక--వెనుకకు" నిర్మాణం. గ్రిడ్-సైడ్ కన్వర్టర్ DC-సైడ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది, అయితే టర్బైన్-సైడ్ కన్వర్టర్ విండ్ టర్బైన్ పవర్ కంట్రోల్ మోడ్ లేదా టార్క్ కంట్రోల్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది. రెండూ DC వైపు వేరు చేయబడ్డాయి మరియు స్వతంత్రంగా నియంత్రించబడతాయి, DC వైపు ఉన్న పెద్ద కెపాసిటర్ బ్యాంక్ బఫర్ మరియు డీకప్లింగ్ మెకానిజం వలె పనిచేస్తుంది. అందువల్ల, BESS యొక్క నిర్దిష్ట సామర్థ్యాన్ని DC వైపుకు కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా ఇంటిగ్రేటెడ్ విండ్ మరియు ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌ను రూపొందించడం ద్వారా, విండ్ టర్బైన్ యొక్క గ్రిడ్{12}}కనెక్ట్ చేయబడిన పవర్ బాగా నియంత్రించబడుతుంది మరియు విండ్ టర్బైన్ సిస్టమ్‌పై గణనీయమైన ప్రభావం చూపకుండా కాలక్రమేణా శక్తిని బదిలీ చేయవచ్చు, ముఖ్యంగా విండ్ టర్బైన్ కన్వర్టర్ నియంత్రణ.

దీని ప్రాథమిక నియంత్రణ సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంది: పీక్ షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ ఫిల్లింగ్, ప్రిడిక్షన్ ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడం లేదా సున్నితంగా చేయడం వంటి వర్కింగ్ మోడ్‌ను స్థానిక కంట్రోలర్ సెట్ చేస్తుంది మరియు మొత్తం గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన పవర్ టార్గెట్ కమాండ్ ∑P*ని రూపొందించడానికి గ్రిడ్ డిస్పాచ్ సమాచారాన్ని ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో సెట్ చేస్తుంది; ఇది గాలి టర్బైన్ విద్యుత్ ఉత్పత్తిని పర్యవేక్షిస్తుంది P_NEమరియు నిజ సమయంలో శక్తి నిల్వ సిస్టమ్ స్థితి, మరియు శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ నియంత్రణ కమాండ్ P*ని సమగ్రంగా గణిస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి చేస్తుంది_BESS:

BESS గాలి టర్బైన్‌ను DC/DC కన్వర్టర్ ద్వారా నియంత్రిస్తుంది, P*ని ట్రాక్ చేస్తుంది_BESSవిండ్ టర్బైన్ కన్వర్టర్ మరియు బ్యాటరీ యొక్క DC వైపు శక్తి నిల్వ మరియు విడుదలను సాధించడానికి ఆదేశాలు; గ్రిడ్-సైడ్ కన్వర్టర్ రెక్టిఫైయర్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది, మొత్తం గ్రిడ్-విండ్ టర్బైన్ యొక్క కనెక్ట్ చేయబడిన పవర్ అవుట్‌పుట్ ∑Pని సాధించడానికి DC సైడ్ వోల్టేజ్ Vdeని స్థిరీకరిస్తుంది:

శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ యొక్క SOC క్లిష్టమైన ఓవర్‌ఛార్జ్ స్థితిలో ఉన్నప్పుడు, స్థానిక కంట్రోలర్ కూడా అవుట్‌పుట్ కమాండ్ P*ని పరిమితం చేయాలి._NEవిండ్ టర్బైన్ మాస్టర్ కంట్రోలర్‌ను షెడ్యూల్ చేయడం ద్వారా విండ్ టర్బైన్ యొక్క శక్తి-విండ్ టర్బైన్ యొక్క పరిమిత ఆపరేషన్‌ను గ్రహించడం.

 

నియంత్రణ వ్యవస్థ యొక్క సరళీకృత రేఖాచిత్రం చిత్రంలో చూపబడింది. వి_dcమరియు యు_{గ్రిడ్}విండ్ టర్బైన్ కన్వర్టర్ యొక్క DC-సైడ్ వోల్టేజ్ మరియు గ్రిడ్ యొక్క దశ వోల్టేజ్ యొక్క ప్రభావవంతమైన విలువలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది; I_BEs, I_dc, I_NE, మరియు I_{గ్రిడ్}ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్ యొక్క ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ కరెంట్, విండ్ టర్బైన్ గ్రిడ్{0}}సైడ్ కన్వర్టర్ యొక్క DC కరెంట్ (ప్రస్తుత-సైడ్ బస్ కెపాసిటర్ బ్యాంక్ నుండి గ్రిడ్-సైడ్ కన్వర్టర్ IGBT బ్రిడ్జ్ ఆర్మ్‌కి ప్రవహిస్తుంది), విండ్ టర్బైన్ మెషిన్ యొక్క DC కరెంట్-IT బ్రిడ్జ్ మెషిన్ సైడ్ కన్వర్టర్-సైడ్ కన్వర్టర్ నుండి ఆర్మ్ కన్వర్టర్ DC-సైడ్ బస్ కెపాసిటర్ బ్యాంక్), మరియు గ్రిడ్-విండ్ టర్బైన్ గ్రిడ్-సైడ్ కన్వర్టర్ యొక్క కనెక్ట్ చేయబడిన కరెంట్ (అనగా, మొత్తం గ్రిడ్{10}}విండ్{11}}నిల్వ సిస్టమ్ యొక్క మొత్తం గ్రిడ్ కనెక్ట్ చేయబడిన కరెంట్).

రెట్టింపు-ఫెడ్ ఇండక్షన్ జనరేటర్ (DFIG) విండ్ టర్బైన్‌ల కోసం, విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ (P_NE) రోటర్-సైడ్ మరియు స్టేటర్{1}}సైడ్ అవుట్‌పుట్ పవర్ రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది, శక్తి నిల్వ సిస్టమ్ కోసం పవర్ కమాండ్‌ను లెక్కించేటప్పుడు స్థానిక కంట్రోలర్ దీన్ని సమగ్రంగా పరిగణించాలి.

విండ్-స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లో, గ్రిడ్-సైడ్ కన్వర్టర్ మరియు టర్బైన్{2}}సైడ్ కన్వర్టర్ రెండూ ఒరిజినల్ DC-సైడ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్ కంట్రోల్ మోడ్ మరియు టర్బైన్{4}}సైడ్ పవర్ కంట్రోల్ మోడ్‌ని, కంట్రోల్ అల్గారిథమ్‌కు ఎలాంటి మార్పులు అవసరం లేకుండా నిర్వహించడం గమనించవచ్చు. అయినప్పటికీ, శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ మరియు ప్రధాన విండ్ టర్బైన్ నియంత్రణ వ్యవస్థపై ఏకీకృత నియంత్రణను సాధించడానికి స్థానిక నియంత్రికకు గాలి-నిల్వ సిస్టమ్ స్థితి సమాచారం యొక్క సమయానుకూలంగా మరియు ఖచ్చితమైన సముపార్జన కీలకమైనది.

 

సమాంతర ఫోటోవోల్టాయిక్-నిల్వ DC సిస్టమ్ కోసం నియంత్రణ పథకం చిత్రంలో చూపబడింది. ఈ నియంత్రణ పథకం ఫోటోవోల్టాయిక్ ఇన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను ప్రభావితం చేయదు, ఇది ఎల్లప్పుడూ శక్తి నిల్వ సిస్టమ్ యొక్క గరిష్ట-లోడ్ మోడ్‌లో లేదా స్వల్ప-టర్మ్ పవర్-పరిమిత మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది. ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్, స్థానిక కంట్రోలర్‌తో కలిసి, అనుమతించదగిన కంట్రోల్ ఎర్రర్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌లో ఫోటోవోల్టాయిక్ స్టోరేజ్ సిస్టమ్ యొక్క గ్రిడ్-కనెక్ట్ పవర్‌ను నిర్వహించడానికి వేగవంతమైన పవర్ రెగ్యులేషన్‌ను నిర్వహిస్తుంది.

కొత్త శక్తి వనరుల గ్రిడ్ కనెక్షన్‌కు సహాయం చేయడం అనేది BESS (బ్యాలెన్స్‌డ్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్) యొక్క చాలా ముఖ్యమైన అప్లికేషన్ ప్రాంతం. నియంత్రణ సమయ స్కేల్ దృక్కోణం నుండి, దీనిని గంటకు గరిష్ట-నిండిన మరియు నిమిషం{2}}స్థాయి మెరుగుదల అంచనా ఖచ్చితత్వం మరియు హెచ్చుతగ్గుల సున్నితంగా విభజించవచ్చు. మునుపటిది కొత్త శక్తి వనరులకు అనుగుణంగా ఇప్పటికే ఉన్న గ్రిడ్ సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా ఉపయోగించుకుంటుంది మరియు తగ్గిస్తుంది...

పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్ కనెక్షన్‌కి సహాయం చేయడం అనేది బేస్‌లైన్ ఎనర్జీ సేవింగ్ సిస్టమ్ (BESS) కోసం ఒక కీలకమైన అప్లికేషన్ ప్రాంతం. టైమ్‌స్కేల్ దృక్కోణం నుండి, ఇది గంటకు గరిష్టంగా షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ ఫిల్లింగ్‌గా విభజించవచ్చు మరియు సూచన ఖచ్చితత్వం మరియు హెచ్చుతగ్గులను సున్నితంగా చేయడంలో నిమిషం{1}}స్థాయి మెరుగుదలలు. ఇప్పటికే ఉన్న గ్రిడ్ యొక్క పునరుత్పాదక ఇంధన సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా ఉపయోగించడం, సంప్రదాయ యూనిట్ నిల్వలను తగ్గించడం లేదా సుదీర్ఘమైన పునరుత్పాదక శక్తి తగ్గింపును నివారించడం కోసం మునుపటిది ముఖ్యమైనది. రెండోది, పునరుత్పాదక శక్తి ఉత్పత్తిని అంచనా వేసే సాంకేతికతలతో కలిపి, పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్ కనెక్షన్ యొక్క ప్రణాళిక మరియు పంపకాలను మెరుగుపరుస్తుంది, గ్రిడ్ స్నేహపూర్వకతను పెంచుతుంది మరియు గ్రిడ్ ఫాస్ట్ ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ వనరుల ఆక్రమణను తగ్గిస్తుంది.

ప్రాక్టికల్ ప్రాజెక్ట్‌లలో, పీక్ షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ ఫిల్లింగ్ అప్లికేషన్‌లకు పెద్ద-కెపాసిటీ బ్యాటరీ యూనిట్‌లు అవసరమయ్యే అనేక గంటల విలువైన విద్యుత్‌ను నిల్వ చేయగల లేదా విడుదల చేసే సామర్థ్యం గల BESS సిస్టమ్‌లు అవసరం. ప్రస్తుత వ్యాపార నమూనాల ప్రకారం, ఈ ఫంక్షన్‌ను వర్తింపజేయడం తరచుగా ఆర్థికంగా ఉండదు లేదా కాలానుగుణంగా ఆర్థిక ప్రయోజనాలను తగ్గించే గణనీయమైన ప్రమాదాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, పునరుత్పాదక ఇంధన ఉత్పత్తి సూచన ఖచ్చితత్వం మరియు BESS పవర్ కంట్రోల్ అల్గారిథమ్‌లలో నిరంతర మెరుగుదలతో, నిమిషం-స్థాయి BESS-సహాయక పునరుత్పాదక శక్తి గ్రిడ్ కనెక్షన్ ఫంక్షన్‌లను పీక్ షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ ఫిల్లింగ్ ప్రాజెక్ట్‌లలోకి చేర్చడం పూర్తిగా సాధ్యమవుతుంది. ఇది EMS లేదా స్థానిక నియంత్రిక ద్వారా ఏకీకృత నిర్వహణలో సమగ్రమైన అప్లికేషన్‌లను చేపట్టడానికి ప్రాజెక్ట్‌ను అనుమతిస్తుంది, సమయ-భాగస్వామ్యం లేదా ఏకకాలంలో, తద్వారా ప్రాజెక్ట్ యొక్క మొత్తం ఆర్థిక సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. ఇంకా, సూచన ఖచ్చితత్వం మరియు స్మూటింగ్ ఫంక్షన్‌లను మెరుగుపరచడానికి పవర్ మరియు కెపాసిటీ కాన్ఫిగరేషన్ అవసరాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఈ అప్లికేషన్‌లలో చాలా వరకు తక్కువ{8}}పవర్, హై{9}}ఫ్రీక్వెన్సీ పవర్-రకం శక్తి నిల్వ ఉంటుంది. అందువల్ల, ఈ ఫంక్షన్‌ల జోడింపు ఇప్పటికే ఉన్న పీక్-షేవింగ్ మరియు వ్యాలీ{13}}ఫిల్లింగ్ ప్రాజెక్ట్‌ల కాన్ఫిగరేషన్‌పై సాపేక్షంగా పరిమిత ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది సాంకేతికంగా సాధ్యమయ్యేలా చేస్తుంది.