नई ऊर्जा ग्रिड कनेक्शन में सहायता करना

 

पवन और सौर ऊर्जा द्वारा प्रस्तुत नई ऊर्जा बिजली उत्पादन, महत्वपूर्ण बिजली उत्पादन में उतार-चढ़ाव और अनिश्चितताओं को प्रदर्शित करता है। पवन और सौर ऊर्जा उत्पादन दोनों स्थानीय मौसम की स्थिति से सीधे प्रभावित होते हैं, बिजली उत्पादन में बढ़ोतरी या गिरावट की संभावना होती है, जिससे बिजली प्रणाली की ग्रिड कनेक्शन आवृत्ति के लिए चुनौतियां पैदा होती हैं।

बिजली के उतार-चढ़ाव और अपेक्षाकृत जटिल ग्रिड प्रतिबाधा विशेषताओं के कारण, बड़े पैमाने पर केंद्रीकृत ग्रिड कनेक्शन या यादृच्छिक बिजली उत्पादन की सामान्य परिस्थितियों में, बिजली दोलन होने की संभावना होती है, जिससे बिजली प्रणाली स्थिरता के मुद्दे पैदा होते हैं। यह व्यापक क्षेत्र में नियोजित नई ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों के भार और प्रदर्शन को प्रभावित करता है, जिससे नए ऊर्जा स्रोतों को एकीकृत करने की क्षमता को प्रभावित करने से बचने के लिए सिस्टम में पर्याप्त आरक्षित क्षमता की आवश्यकता होती है, जो योजना और आर्थिक दक्षता दोनों को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।

ऊर्जा भंडारण और नए ऊर्जा स्रोतों का एकीकरण मुख्य रूप से तीन पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करता है: पहला, कम समय अवधि में ग्रिड स्तर के भार को जारी करके, यह पावर ग्रिड के 10 मिनट {3 इंच स्तर के बिजली विनियमन को सक्षम बनाता है, अल्पकालिक उतार-चढ़ाव को कम करता है और नए ऊर्जा स्रोतों से जुड़ने के लिए मौजूदा ग्रिड की क्षमता का पूरी तरह से लाभ उठाता है। दूसरा, छोटे स्तर की योजनाएं विकसित करके, जिसमें नए ऊर्जा उत्पादन के पूर्वानुमान शामिल हैं, और अल्पकालिक दिन के आगे के बिजली उत्पादन पूर्वानुमानों के आधार पर, यह प्रभावी ढंग से नए ऊर्जा स्रोतों को अल्ट्रा{9}अल्पावधि के बिजली पूर्वानुमानों में शामिल करता है। यह ग्रिड के भीतर विभिन्न उत्पादन इकाइयों के तर्कसंगत संचालन और शेड्यूलिंग में सुधार करता है, तीव्र आवृत्ति विनियमन संसाधनों की मांग को कम करता है, ग्रिड पूर्वानुमानों की सटीकता और स्थिरता को बढ़ाता है, और नए ऊर्जा स्रोतों में न्यूनतम स्तर के वास्तविक समय के उतार-चढ़ाव को सुचारू करता है, जिससे पारंपरिक उत्पादन इकाइयों के सामान्य संचालन पर प्रभाव कम हो जाता है।

पीक शेविंग और वैली फिलिंग

पारंपरिक बिजली उत्पादन की तुलना में, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन में इसके उपकरणों या इकाइयों की उपयोग दर अपेक्षाकृत कम है। मेरे देश के "थ्री नॉर्थ्स" क्षेत्र को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, पवन संसाधन आंकड़ों के अनुसार, पवन फार्म के कुल उत्पादन की कुल स्थापित क्षमता के 60% से अधिक होने की संभावना आम तौर पर 5% से कम है। लाइन उपयोग में सुधार करने के लिए, लाइन क्षमता योजना का लक्ष्य आम तौर पर पवन ऊर्जा पारेषण आवश्यकताओं का 95% या पवन फार्मों की कुल स्थापित क्षमता का 60% पूरा करना है। फोटोवोल्टेइक के लिए स्थिति और भी गंभीर है। इसलिए, अपर्याप्त पारेषण क्षमता के कारण पवन ऊर्जा का एक निश्चित प्रतिशत कम हो जाएगा, और लोड बेमेल (एंटी{{8}पीक-शेविंग विशेषताएँ) के कारण सौर ऊर्जा कम हो जाएगी।

नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन, पूरे दिन प्रति घंटे के आधार पर अपेक्षाकृत लंबी अवधि के उतार-चढ़ाव के साथ, और शाम को चरम बिजली की मांग (आमतौर पर 7-10 बजे) के आगमन से, सिस्टम की ऊपर और नीचे की क्षमता आवश्यकताओं में वृद्धि होगी। दूसरी ओर, पवन ऊर्जा अक्सर आधी रात के आसपास पूर्ण उत्पादन तक पहुंचती है, जब लोड दिन के सबसे निचले बिंदु पर होता है। इसलिए, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के पूर्वानुमान में अनिश्चितता को खत्म करने के लिए, पावर ग्रिड और पारंपरिक उत्पादन इकाइयों दोनों को डीप पीक शेविंग से जुड़े महत्वपूर्ण जोखिमों को वहन करना होगा।

पीक शेविंग और वैली फिलिंग, लाइन ट्रांसमिशन क्षमता को अधिकतम करने, लोड रुझानों से मेल खाने की आवश्यकता को कम करने और पारंपरिक उत्पादन इकाइयों से बढ़ी और घटी हुई क्षमता की मांग को कम करने के लिए ऊर्जा भंडारण की विशेषताओं को बदलने में लगने वाले समय का उपयोग करती है।

दिए गए दैनिक लोड वक्र P_l को नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन आउटपुट वक्र P_{NE} के साथ जोड़कर, हम अंतिम सिस्टम समतुल्य लोड वक्र ∑P_i, अर्थात, ∑P_i=P_l - P_{NE} प्राप्त कर सकते हैं। हालाँकि, पारंपरिक बिजली संयंत्रों और चरम शेविंग बिजली संयंत्रों की आउटपुट विनियमन सीमा और अधिकतम बिजली P_L जिसे क्षेत्रीय इंटरकनेक्शन लाइन बाहरी ग्रिड तक संचारित या प्राप्त कर सकती है, को ध्यान में रखते हुए, ग्रिड से जुड़ी इकाइयों की अधिकतम प्रभावी बिजली P_{max} है:

P_{अधिकतम}=μ(P_f + P_b + P_L) (3-3)

कहाँ:

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• P_f-पीक की अधिकतम आउटपुट पावर{{2}शेविंग यूनिट;
• P_b-उन इकाइयों का न्यूनतम आउटपुट जो चरम शेविंग में भाग नहीं ले सकते;
• μ-ग्रिड ट्रांसमिशन और परिचालन दक्षता।

सूत्र में, C पीक {{0} शेविंग यूनिट के आउटपुट पावर विनियमन गुणांक का प्रतिनिधित्व करता है। शक्ति संबंध चित्र में दिखाए गए हैं।

ग्रिड से जुड़ी इकाइयों की न्यूनतम प्रभावी शक्ति P_{min} है:

सबसे कम लोड अवधि t₁–t₂ के दौरान, पारंपरिक शिखर {{0}शेविंग इकाइयों द्वारा आरक्षित डाउनवर्ड विनियमन क्षमता अधिकतम नवीकरणीय ऊर्जा शक्ति P'_{NE} है जिसे ग्रिड इस अवधि के दौरान स्वीकार कर सकता है, अर्थात, P'{NE}=P{max} - P_{min} (3-5) जहां P_{min} न्यूनतम दैनिक आउटपुट है (ऊर्जा भंडारण के बिना, t₁–t₂ के दौरान नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन केवल प्राप्त किया जा सकता है) पवन/सौर कटौती के माध्यम से)।

यह देखा जा सकता है कि ऊर्जा भंडारण के बिना, t₁–t₂ के दौरान नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन केवल सीमित हो सकता है; हालाँकि, ऊर्जा भंडारण के साथ, t₁–t₂ के दौरान चार्जिंग और t₃–t₄ के दौरान डिस्चार्जिंग प्रभावी समतुल्य लोड वक्र ∑P_i को P_{min} और P_{max} की सीमा के भीतर स्थानांतरित कर देता है, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन सीमाओं और पवन/सौर कटौती से बचता है, नवीकरणीय ऊर्जा अवशोषण क्षमता में सुधार करता है, आरक्षित क्षमता के लिए ग्रिड की मांग को कम करता है, और समग्र सिस्टम दक्षता में सुधार करता है। BESS (बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम) की शक्ति P_{BESS} है:
P_{BESS}=अधिकतम( P_{min} - ∑P_{min}, ∑P_{max} - ∑P_{max} ) (3-6)
BESS की ऊर्जा E_{BESS} है:

E_{BESS}=अधिकतम{ μ_c ∫{t₁}^{t₂} (P{min} - ∑P_i) dt , 1/μ_d ∫{t₃}^{t₄} (∑P_i - P{max}) dt } (3-7)

कहाँ:

 

• μ_c - ऊर्जा भंडारण प्रणाली की चार्जिंग दक्षता;
• μ_d - ऊर्जा भंडारण प्रणाली की निर्वहन दक्षता।

व्यापक अर्थों में आगे के शोध से पता चलता है कि लोड शिखर और घाटियों के लिए जो अक्सर लंबे समय तक चलते हैं, एक निश्चित क्षमता की ऊर्जा भंडारण प्रणाली को कॉन्फ़िगर करने से शिखर -घाटी अंतर को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

लोड पीक -घाटी अंतर का सुधार स्तर है:

• जहां पी_{आइमैक्स}अधिकतम अपेक्षित भार है;
• P_{आइमैक्स}न्यूनतम अपेक्षित भार है.

ऊर्जा भंडारण प्रणाली विन्यास विधि पिछले के समान है और इसे दोहराया नहीं जाएगा।

भविष्यवाणी सटीकता में सुधार करें

NBT32011-2013 "फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन की पावर भविष्यवाणी प्रणाली के लिए तकनीकी आवश्यकताएं" के अनुसार, एक फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन की बिजली उत्पादन अवधि (सीमित आउटपुट के साथ अवधि को छोड़कर) के दौरान अल्पकालिक भविष्यवाणी की मूल माध्य वर्ग त्रुटि 0.15 से कम होनी चाहिए, और मासिक पास दर 80% से अधिक होनी चाहिए; अल्पावधि पूर्वानुमान के चौथे घंटे की मूल माध्य वर्ग त्रुटि 0.1 से कम होनी चाहिए, और मासिक पास दर 85% से अधिक होनी चाहिए।

"पवन फार्म पावर पूर्वानुमान और प्रारंभिक चेतावनी के प्रशासन के लिए अंतरिम उपाय" के अनुसार, पवन फार्म के दैनिक पूर्वानुमान वक्र की अधिकतम त्रुटि 25% से अधिक नहीं होगी, वास्तविक -समय पूर्वानुमान त्रुटि 15% से अधिक नहीं होगी, और पूरे दिन के लिए पूर्वानुमान की मूल माध्य वर्ग त्रुटि 20% से कम होगी।

 

अल्पावधि और अति अल्पावधि और अतिअल्पकालिक दोनों ही 15 मिनट के अंतराल पर पूर्वानुमान डेटा प्रदान करते हैं। इसलिए, नए ऊर्जा स्रोतों के उत्पादन को पूरे दिन में 96 नियंत्रण खंडों के साथ, 15 मिनट के अंतराल पर खंडित और नियंत्रित किया जा सकता है। स्वीकार्य नियंत्रण त्रुटि बैंडविड्थ ΔP प्रासंगिक पूर्वानुमान तकनीकी विशिष्टताओं में अधिकतम स्वीकार्य त्रुटि के आधार पर स्थापित किया गया है। जैसा कि चित्र 3-8 में दिखाया गया है, पी(1) और पे(2) क्रमशः पहले और दूसरे 15-मिनट के अंतराल के लिए अनुमानित बिजली मूल्य हैं, जबकि एपी स्वीकार्य त्रुटि बैंडविड्थ है, जो नई ऊर्जा बिजली उत्पादन की स्थापित क्षमता के 15% पर सेट है।

नई ऊर्जा विद्युत उत्पादन को सुचारू करने हेतु अल्पावधि भिन्नता

नई ऊर्जा बिजली उत्पादन में परिवर्तन की कम समय की दर को भी बिजली प्रणाली स्थिरता की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। नए ऊर्जा ग्रिड से जुड़े बिजली उत्पादन की सक्रिय बिजली भिन्नता के लिए वर्तमान पावर ग्रिड सीमाएं नीचे दी गई तालिका में दिखाई गई हैं।

नवीकरणीय ऊर्जा स्मूथिंग अनुप्रयोगों में, BESS (पावर इक्विप्ड एलीमेंट सिस्टम) का उपयोग नवीकरणीय ऊर्जा बिजली उत्पादन को संग्रहीत करने और जारी करने के लिए किया जाता है, जो नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड से जुड़े सिस्टम में न्यूनतम स्तर के बिजली के उतार-चढ़ाव को दबाता है। यह सुनिश्चित करता है कि ऊर्जा भंडारण PBEss (पावर एलिमेंट सिस्टम) और नवीकरणीय ऊर्जा Pv (पावर V) का संयुक्त आउटपुट P उतार-चढ़ाव उपरोक्त तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करता है, नियंत्रण समय अंतराल ज्यादातर 1 मिनट पर सेट होता है। हालाँकि, भविष्यवाणी सटीकता में सुधार करने वाले एल्गोरिदम के विपरीत, यह दृष्टिकोण मुख्य रूप से नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन की बिजली के उतार-चढ़ाव पर केंद्रित है। इसलिए, बीईएसएस की विशिष्ट रेटेड शक्ति का चयन करने में, सांख्यिकीय विश्लेषण और संभाव्यता विश्लेषण के लिए डेटा नमूना स्रोत नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के मिनट-स्तर और 10-मिनट-स्तर के सक्रिय बिजली परिवर्तन होंगे।

बीईएसएस की शक्ति और क्षमता डिजाइन अभी भी पिछले बिजली परिवर्तनों की संभावना आंकड़ों और बिजली की खपत में संचयी परिवर्तनों पर आधारित हो सकती है, जिसका लक्ष्य 80% से 90% मामलों में सुचारू आवश्यकताओं को पूरा करना है। इसे यहां दोहराया नहीं जाएगा. यह सुनिश्चित करने के लिए कि बिजली के उतार-चढ़ाव की सीमा उपरोक्त आवश्यकताओं को पूरा करती है, दो मुख्य BESS पावर नियंत्रण एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है:

• एक है बिंदु को {{0}द्वारा{{1}बिंदु सीमित करने की विधि;
• दूसरी निम्न -पास फ़िल्टरिंग विधि है।

बिंदु-बिंदु सीमा विधि द्वारा-

 

चित्र को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, यह चित्र नई ऊर्जा आउटपुट पी के बीच एक बड़ी तुलना दिखाता है_ने(जे) समय जे पर और पिछले 10 मिनट में संयुक्त आउटपुट पी(जे-एन)। यह देखा जा सकता है कि समय (j-3) पर, यानी P(j-3) और P के बीच परिवर्तन होता है_ने(जे) सबसे बड़ा है, और यह अधिकतम 10 मिनट से अधिक है। तुलना से पता चलता है कि △P₁₀.

इसलिए, 10 मिनट की बिजली उतार-चढ़ाव सीमा को पूरा करने के लिए, BESS की आउटपुट रेंज (चार्जिंग के लिए सकारात्मक, डिस्चार्जिंग के लिए नकारात्मक) है:

कम -पास फ़िल्टरिंग विधि

 

सिग्नल प्रोसेसिंग में फ़िल्टरिंग सिद्धांत के आधार पर, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, कम - पास फ़िल्टर इनपुट सिग्नल के आयाम को जोड़कर या घटाकर आउटपुट सिग्नल को सुचारू बनाता है। इसी प्रकार, बीईएसएस की पहुंच भी इसके चार्जिंग और डिस्चार्जिंग नियंत्रण के माध्यम से नए ऊर्जा पावर स्टेशन की आउटपुट पावर के उतार-चढ़ाव को सुचारू बनाएगी, ताकि प्रासंगिक तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।

कुल ग्रिड से जुड़ी बिजली का अपेक्षित मान - ∑P\\sum P∑P इस प्रकार दिया गया है:

डेटा को अलग करें, जहां t नियंत्रण अवधि है, और हमें 1 मिनट का समय लगता है:

∑P(j)=(τ / (τ + t)) * ∑P(j-1) + (t / (τ + t)) * P_ne(j)

दिया गया है ∑P(j)=P_ne(j) - P_bess(j)

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (P_ne(j) - ∑P(j-1))

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (∑P(j) - ∑P(j-1))

ग्रिड से जुड़ी बिजली के उतार-चढ़ाव की तकनीकी आवश्यकताओं के अनुसार, ∑P(j) के न्यूनतम स्तर के उतार-चढ़ाव की सीमा को पूरा करना होगा:

|∑P(j) - ∑P(j-1)| न्यूनतम से कम या उसके बराबर(ΔP_i, 0.1 P_0)

P के लिए गणना सूत्र को प्रतिस्थापित करना_bess(जे) हम प्राप्त करते हैं: