Таҳлили проблемаи робитаи маҷмӯи генераторҳои дизелӣ ва захираи энергия

Дар ин ҷо шарҳи муфассали забони англисӣ дар бораи чаҳор масъалаи асосӣ оид ба пайваст кардани маҷмӯи генераторҳои дизелӣ ва системаҳои нигоҳдории энергия оварда шудааст. Ин системаи гибридии энергетикӣ (аксаран гибридии гибридии "Дизель + Стораж" номида мешавад) як ҳалли пешрафта барои баланд бардоштани самаранокӣ, кам кардани истеъмоли сӯзишворӣ ва таъмини таъмини устувори барқ ​​аст, аммо назорати он хеле мураккаб аст.

Баррасии масъалаҳои асосӣ

1. Мушкилоти барқи баръакси 100ms: Чӣ тавр нигоҳдории энергияро аз интиқоли қувваи барқ ​​ба генератори дизелӣ пешгирӣ кард ва ҳамин тавр онро муҳофизат кард.
2. Истеҳсоли нерӯи доимӣ: Чӣ гуна бояд муҳаррики дизелиро дар минтақаи самараноки худ мунтазам кор кунад.
3. Қатъи ногаҳонии захираи энергетикӣ: Чӣ гуна бояд таъсирро ҳангоми ногаҳон аз шабака афтидани системаи нигоҳдории энергия.
4. Мушкилоти нерӯи реактивӣ: Чӣ тавр ҳамоҳангсозии мубодилаи нерӯи реактивӣ байни ду манбаъ барои таъмини устувории шиддат.

1. Мушкилоти барқи баръакси 100ms

Тавсифи мушкилот:
Қувваи баръакс вақте рух медиҳад, ки энергияи барқ ​​аз системаи нигоҳдории энергия (ё сарборӣ) ба сӯи маҷмӯи генератори дизелӣ бармегардад. Барои муҳаррики дизелӣ, ин ҳамчун "муҳаррик" амал мекунад, ки муҳаррикро идора мекунад. Ин хеле хатарнок аст ва метавонад боиси:

• Зарари механикӣ: Ҳаракати ғайримуқаррарии муҳаррик метавонад ба ҷузъҳо, ба монанди вали кранка ва чӯбҳои пайвасткунанда зарар расонад.
• Ноустувории система: Тағйирёбии суръат (басомад) ва шиддати муҳаррики дизелиро ба вуҷуд меорад, ки эҳтимолан ба хомӯшшавӣ оварда мерасонад.

Талаботи ҳалли он дар давоми 100ms вуҷуд дорад, зеро генераторҳои дизелӣ инерсияи бузурги механикӣ доранд ва системаҳои идоракунии суръати онҳо оҳиста ҷавоб медиҳанд (одатан бо тартиби сонияҳо). Онҳо наметавонанд ба худ такя кунанд, то ин гардиши барқро зуд пахш кунанд. Вазифа бояд аз ҷониби системаи табдилдиҳии барқ ​​(PCS) -и системаи нигаҳдории энергия иҷро карда шавад.

Ҳалли:

• Принсипи асосӣ: "Дизель пеш мебарад, нигоҳдорӣ пайравӣ мекунад." Дар тамоми система маҷмӯаи генератори дизелӣ ҳамчун манбаи истинод ба шиддат ва басомад (яъне режими назорати V/F) амал мекунад, ки ба “шабака” монанд аст. Системаи нигаҳдории энергия дар режими назорати доимии нерӯи барқ ​​(PQ) кор мекунад, ки дар он қудрати баромади он танҳо бо фармонҳои як контролери усто муайян карда мешавад.
• Мантиқи назорат:
  1. Мониторинги воқеии вақт: Назорати устои система (ё худи PCS нигоҳдорӣ) қувваи баромадро назорат мекунад (P_diesel) ва самти генератори дизелӣ дар вақти воқеӣ бо суръати хеле баланд (масалан, ҳазорҳо маротиба дар як сония).
  2. Нуқтаи танзими барқ: Нуқтаи танзими барқ ​​барои системаи нигоҳдории энергия (P_set) бояд қонеъ гардонад:P_load(иқтидори умумии сарборӣ) =P_diesel+P_set.
  3. Танзими босуръат: Вақте ки сарбории ногаҳон коҳиш меёбад, боисиP_dieselто тамоюли манфӣ, контроллер бояд дар тӯли чанд миллисония ба PCS-и нигаҳдорӣ фармон фиристад, то қудрати разряди худро фавран кам кунад ё ба қувваи азхудкунӣ (пуркунанда) гузаред. Ин энергияи зиёдатиро ба батареяҳо бирӯяд, кафолат медиҳадP_dieselмусбат боқӣ мемонад.
• Ҳифзи техникӣ:
  • Алоқаи баландсуръат: Протоколҳои иртибототи баландсуръат (масалан, автобуси CAN, Ethernet зуд) байни контролери дизелӣ, PCS нигоҳдорӣ ва контролери устои система барои таъмини таъхири ҳадди ақали фармон талаб карда мешаванд.
  • Вокуниши фаврии PCS: Воҳидҳои муосири нигаҳдории PCS вақти вокуниши барқро аз 100 мс, аксар вақт дар давоми 10 мс доранд, ки онҳоро комилан қодиранд, ки ин талаботро иҷро кунанд.
  • Муҳофизати зиёдатӣ: Ғайр аз пайванди назоратӣ, одатан дар баромади генератори дизелӣ ҳамчун монеаи ниҳоии сахтафзор релеи муҳофизати барқ ​​насб карда мешавад. Бо вуҷуди ин, вақти кори он метавонад якчанд сад миллисония бошад, аз ин рӯ он асосан ҳамчун муҳофизати эҳтиётӣ хизмат мекунад; муҳофизати босуръати аслӣ ба системаи назорат такя мекунад.

2. Истеҳсоли қувваи доимӣ

Тавсифи мушкилот:
Муҳаррикҳои дизелӣ дар ҳадди самаранокии сӯзишворӣ ва камтарин партовҳо дар доираи сарбории тақрибан 60-80% қувваи номиналии онҳо кор мекунанд. Борҳои кам боиси “якборшавии тар” ва ҷамъшавии карбон мешаванд, дар ҳоле ки бори баланд сарфи сӯзишвориро ба таври назаррас афзоиш медиҳад ва мӯҳлати истифодаро коҳиш медиҳад. Ҳадаф аз тағирёбии сарборӣ ҷудо кардани дизел аст, ки онро дар як нуқтаи муассир устувор нигоҳ дорад.

Ҳалли:

• Стратегияи назорати "Қуллаи риштарошӣ ва пур кардани водӣ":
  1. Нуқтаи асосӣ: Маҷмӯаи генератори дизелӣ бо баромади доимии қувваи барқ ​​​​дар нуқтаи оптималии самаранокии он кор мекунад (масалан, 70% қувваи номиналӣ).
  2. Низомномаи нигоҳдорӣ:
     • Вақте ки талабот сарборӣ > Нуқтаи таъиноти дизелӣ: Қувваи нокифоя (P_load - P_diesel_set) бо разряди системаи нигахдории энергия пурра карда мешавад.
     • Ҳангоме ки Талаботи сарборӣ <Нуқтаи таъиноти дизелӣ: Қувваи зиёдатӣ (P_diesel_set - P_load) тавассути пуркунии системаи нигоҳдории энергия ҷаббида мешавад.
• Манфиатҳои система:
  • Муҳаррики дизелӣ пайваста бо самаранокии баланд, бемаънӣ кор мекунад, мӯҳлати онро дароз мекунад ва хароҷоти нигоҳубинро кам мекунад.
  • Системаи нигоҳдории нерӯи барқ ​​​​тағйирёбии шадиди сарбориро ҳамвор мекунад ва аз бесамарӣ ва фарсудашавӣ, ки дар натиҷаи зуд-зуд тағир додани сарбории дизелӣ ба вуҷуд меояд, пешгирӣ мекунад.
  • Сарфи умумии сузишворй хеле кам мешавад.

3. Ногаҳон қатъ шудани захираи энергия

Тавсифи мушкилот:
Системаи нигоҳдории энергия метавонад аз сабаби нокомии батарея, хатогии PCS ё сафарҳои муҳофизатӣ ногаҳон хомӯш шавад. Қуввае, ки қаблан аз ҷониби анбор коркард мешуд (хоҳ тавлид ё истеъмолкунанда) фавран ба маҷмӯи генератори дизелӣ интиқол дода мешавад, ки зарбаи азими барқро ба вуҷуд меорад.

Хавфҳо:

• Агар анбор холӣ мешуд (борро дастгирӣ мекард), ҷудошавии он бори пурраро ба дизел интиқол медиҳад, ки эҳтимолан боиси сарбории изофӣ, коҳиши басомад (суръат) ва хомӯшии муҳофизатӣ мегардад.
• Агар анбор пур карда мешуд (қувваи зиёдатиро азхуд мекард), ҷудошавии он қувваи зиёдатии дизелро ба ҷое намегузорад, ки эҳтимолан боиси қувваи баръакс ва аз ҳад зиёди шиддат мегардад ва инчунин боиси қатъ шудани он мегардад.

Ҳалли:

• Захираи чархзании паҳлӯи дизелӣ: Маҷмӯаи генератори дизелӣ набояд танҳо барои нуқтаи оптималии самаранокии он андоза карда шавад. Он бояд иқтидори эҳтиётии динамикӣ дошта бошад. Масалан, агар ҳадди ниҳоии сарбории система 1000 кВт бошад ва дизел бо 700 кВт кор кунад, иқтидори номиналии дизел бояд аз 700 кВт зиёд бошад + бузургтарин сарбории потенсиалии потенсиалӣ (ё қувваи максималии анбор), масалан, як воҳиди 1000 кВт интихобшуда, ки буфери 300 кВтро барои нокомии нигаҳдорӣ таъмин мекунад.
• Назорати сарбории зуд:
  1. Мониторинги воқеии система: Ҳолат ва ҷараёни нерӯи системаи нигаҳдории доимиро назорат мекунад.
  2. Муайян кардани хатогӣ: Ҳангоми муайян кардани қатъи ногаҳонии нигаҳдорӣ, контролери усто фавран сигнали кам кардани сарбориро ба контроллери дизелӣ мефиристад.
  3. Ҷавоби дизелӣ: Назоратчии дизелӣ фавран амал мекунад (масалан, сӯзишвориро зуд кам мекунад) барои кам кардани қувваи барқ ​​барои мувофиқ кардани бори нав кӯшиш мекунад. Иқтидори захиравии ресандагӣ барои ин аксуламали механикии сусттар вақт мехарад.
• Курортҳои охирин: Рехтани сарборӣ: Агар зарбаи барқ ​​​​барои идора кардани дизел аз ҳад зиёд калон бошад, муҳофизати боэътимодтарин ин рехтани сарбориҳои ғайримуқаррарӣ мебошад, ки ба бехатарии сарбориҳои муҳим ва худи генератор афзалият дода мешавад. Нақшаи сарборӣ як талаботи муҳими муҳофизат дар тарҳрезии система мебошад.

4. Масъалаи қувваи реактивӣ

Тавсифи мушкилот:
Қувваи реактивӣ барои таъсиси майдонҳои магнитӣ истифода мешавад ва барои нигоҳ доштани устувории шиддат дар системаҳои AC муҳим аст. Ҳам генератори дизелӣ ва ҳам PCS-и нигоҳдорӣ бояд дар танзими қувваи реактивӣ иштирок кунанд.

• Генератори дизелӣ: Истеҳсоли нерӯи реактивӣ ва шиддатро тавассути танзими ҷараёни барангезиши он назорат мекунад. Қобилияти қувваи реактивии он маҳдуд аст ва аксуламали он суст аст.
• Компютерҳои нигоҳдорӣ: Аксари агрегатҳои муосири PCS чор-квадрант мебошанд, яъне онҳо метавонанд мустақилона ва зуд қувваи реактивиро ворид кунанд ё азхуд кунанд (ба шарте ки онҳо аз рейтинги қувваташон кВА зиёд набошанд).

Мушкилот: Чӣ гуна ҳардуро ҳамоҳанг бояд кард, то устувории шиддати системаро бидуни сарбории изофӣ таъмин кунад.

Ҳалли:

• Стратегияҳои назорат:
  1. Дизел шиддатро танзим мекунад: Маҷмӯи генератори дизелӣ ба ҳолати V/F гузошта шудааст, ки барои муқаррар кардани шиддат ва истинод ба басомади система масъул аст. Он «манбаи шиддат»-и устуворро таъмин мекунад.
  2. Нигоҳдорӣ дар танзими реактивӣ иштирок мекунад (ихтиёрӣ):
     • Ҳолати PQ: Анбор танҳо қувваи фаъолро идора мекунад (P), бо қувваи реактивӣ (Q) ба сифр муқаррар карда шудааст. Дизел тамоми кувваи реактивиро таъмин мекунад. Ин соддатарин усул аст, аммо ба дизел бор мекунад.
     • Усули интиқоли нерӯи реактивӣ: Нозири асосии система фармонҳои нерӯи реактивиро мефиристад (Q_set) ба PCS нигоҳдорӣ дар асоси шароити шиддати ҷорӣ. Агар шиддати система паст бошад, ба анбор фармон диҳед, ки қувваи реактивиро ворид кунад; агар баланд бошад, ба он фармон диҳед, ки қувваи реактивиро азхуд кунад. Ин бори дизелро сабук мекунад ва ба он имкон медиҳад, ки ба баромади фаъоли қувваи барқ ​​тамаркуз кунад ва ҳамзамон ба эътидол овардани шиддати хубтар ва зудтарро таъмин кунад.
     • Реҷаи назорати омили нерӯи барқ ​​(PF): Омили нерӯи барқ ​​(масалан, 0,95) муқаррар карда мешавад ва анбор ба таври худкор баромади реактивии худро танзим мекунад, то як омили умумии қувваи доимиро дар терминалҳои генератори дизелӣ нигоҳ дорад.
• Баррасии иқтидор: PCS-и нигаҳдорӣ бояд бо иқтидори кофии қувваи намоён (кВА) андоза карда шавад. Масалан, PCS-и 500 кВт, ки 400 кВт қувваи фаъол дорад, метавонад ҳадди аксарро таъмин кунадsqrt(500² - 400²) = 300kVArқувваи реактивӣ. Агар талабот ба қувваи реактивӣ зиёд бошад, PCS калонтар лозим аст.

Хулоса

Бомуваффақият ба даст овардани пайвасти устувори байни маҷмӯи генератори дизелӣ ва захираи энергия аз назорати иерархӣ вобаста аст:

1. Қабати сахтафзор: Компютерҳои нигаҳдории зуд ҷавобгар ва контролери генератори дизелиро бо интерфейсҳои алоқаи баландсуръат интихоб кунед.
2. Қабати идоракунӣ: Меъмории бунёдии "Дизель V/F-ро танзим мекунад, нигоҳдорӣ PQ мекунад" -ро истифода баред. Назоратчии баландсуръати система интиқоли нерӯи барқро дар вақти воқеӣ барои нерӯи фаъол "пур кардани қуллаи риштарошӣ / пур кардани водӣ" ва дастгирии нерӯи реактивӣ иҷро мекунад.
3. Қабати муҳофизат: Тарҳрезии система бояд нақшаҳои ҳамаҷонибаи муҳофизатро дар бар гирад: ҳифзи баръакси қувваи барқ, муҳофизати изофабор ва стратегияҳои назорати сарборӣ (ҳатто рехтани сарборӣ) барои коркарди ногаҳонии ҷудошавии анбор.

Тавассути роҳҳои ҳалли дар боло тавсифшуда, чаҳор масъалаи калидии ба миён гузоштаи шумо метавонанд ба таври муассир ҳал карда шаванд, то як системаи пурсамар, устувор ва боэътимоди нигоҳдории гибридии энергияи дизелӣ-энергетикӣ бунёд карда шаванд.