Дизель генераторлорунун жана энергияны сактоонун ортосундагы байланыш проблемасын талдоо

Бул жерде дизель генераторлорунун жана энергияны сактоо тутумдарынын өз ара байланышына байланыштуу төрт негизги маселенин англисче толук түшүндүрмөсү. Бул гибриддик энергетика системасы (көбүнчө "Дизель + Сактагыч" гибриддик микротармактары деп аталат) эффективдүүлүктү жогорулатуу, күйүүчү майдын керектөөсүн азайтуу жана туруктуу электр менен камсыздоону камсыз кылуу үчүн өнүккөн чечим, бирок аны башкаруу өтө татаал.

Негизги маселелерге сереп салуу

1. 100ms Reverse Power Problem: Дизель генераторуна энергияны сактоону кантип алдын алуу керек, ошону менен аны коргоо.
2. Туруктуу кубаттуулук: Дизелдик кыймылдаткычтын жогорку эффективдүү зонасында ырааттуу иштешин кантип сактоо керек.
3. Энергияны сактоо тутумунун капыстан ажыратылышы: энергияны сактоо системасы капыстан тармактан түшүп калганда таасирди кантип чечсе болот.
4. Реактивдүү күч маселеси: чыңалуунун туруктуулугун камсыз кылуу үчүн эки булактын ортосунда реактивдүү энергия бөлүштүрүүнү кантип координациялоо керек.

1. 100ms тескери кубат маселеси

Көйгөйдүн сүрөттөлүшү:
Тескери күч электр энергиясы энергияны сактоо тутумунан (же жүктөн) дизелдик генератор топтомуна кайра агып келгенде пайда болот. Дизелдик кыймылдаткыч үчүн бул кыймылдаткычты айдап, "мотор" сыяктуу иштейт. Бул өтө кооптуу жана алып келиши мүмкүн:

• Механикалык бузулуулар: кыймылдаткычтын анормалдуу айдоосу ирек вал жана туташтыргыч штангалар сыяктуу компоненттерге зыян келтириши мүмкүн.
• Системанын туруксуздугу: дизелдик кыймылдаткычтын ылдамдыгынын (жыштыгынын) жана чыңалуусунун өзгөрүшүнө алып келип, мүмкүн өчүрүүгө алып келет.

Аны 100 мс ичинде чечүү талабы бар, анткени дизелдик генераторлор чоң механикалык инерцияга ээ жана алардын ылдамдыгын башкаруу системасы жай жооп берет (адатта секунданын тартибинде). Бул электрдик артка агымды тез басуу үчүн алар өздөрүнө таяна алышпайт. Тапшырма энергияны сактоо тутумунун өтө тез жооп берүүчү Power Conversion System (PCS) тарабынан чечилиши керек.

Чечим:

• Негизги принцип: "Дизель жетектейт, сактоо андан кийин." Бүтүндөй системада дизелдик генератор топтому чыңалуунун жана жыштыктын маалымдама булагы (б.а., V/F башкаруу режими) "тармакка" окшош болуп иштейт. Энергияны сактоо системасы туруктуу кубаттуулукту (PQ) башкаруу режиминде иштейт, мында анын чыгуу кубаттуулугу мастер контроллердин буйруктары менен гана аныкталат.
• Логиканы башкаруу:
  1. Реалдуу убакыттагы мониторинг: Системанын башкы контроллери (же сактагыч PCS өзү) чыгыш кубаттуулугун көзөмөлдөйт (P_diesel) жана дизелдик генератордун багыты реалдуу убакытта өтө жогорку ылдамдыкта (мисалы, секундасына миңдеген жолу).
  2. Power Setpoint: Энергияны сактоо тутуму үчүн кубаттуулуктун белгиленген чекити (P_set) канааттандырууга тийиш:P_load(жалпы жүктөө күчү) =P_diesel+P_set.
  3. Rapid Adjustment: Качан жүк күтүлбөгөн жерден азайып, себепP_dieselтерс тенденцияга өтүү үчүн, контроллер бир нече миллисекунддун ичинде сактагыч PCSге анын разрядын дароо азайтуу же сиңирүү (заряддоо) кубаттуулугуна өтүү буйругун жөнөтүшү керек. Бул ашыкча энергияны батарейкаларга сиңирип, камсыз кылатP_dieselоң бойдон калууда.
• Техникалык коргоо чаралары:
  • Жогорку ылдамдыктагы байланыш: Минималдуу буйрук кечиктирилишин камсыз кылуу үчүн дизелдик контроллер, сактагыч PCS жана системанын башкы контроллери ортосунда жогорку ылдамдыктагы байланыш протоколдору (мисалы, CAN автобусу, тез Ethernet) талап кылынат.
  • PCS Rapid Response: Заманбап сактагыч PCS бирдиктери 100 мсден алда канча тезирээк, көбүнчө 10 мс ичинде, бул талапты толук канааттандырууга жөндөмдүү кылат.
  • Ашыкча коргоо: Башкаруу шилтемесинен тышкары, дизелдик генератордун чыгышында тескери кубаттуулукту коргоо релеси, адатта, акыркы аппараттык тоскоолдук катары орнотулат. Бирок, анын иштөө убактысы бир нече жүз миллисекундду түзүшү мүмкүн, ошондуктан ал биринчи кезекте резервдик коргоо катары кызмат кылат; негизги тез коргоо башкаруу системасына таянат.

2. Туруктуу кубаттуулук

Көйгөйдүн сүрөттөлүшү:
Дизелдик кыймылдаткычтар отундун эң жогорку натыйжалуулугунда жана эң аз эмиссияда, алардын номиналдык кубаттуулугунун болжол менен 60%-80% жүк диапазонунда иштешет. Төмөн жүктөр "нымдуу катмарланууну" жана көмүртектин топтолушун шарттайт, ал эми жогорку жүктөр күйүүчү майдын сарпталышын кескин көбөйтөт жана иштөө мөөнөтүн кыскартат. Максаты дизелди жүктүн өзгөрүүсүнөн обочолонтуу, аны эффективдүү белгиленген чекте туруктуу кармоо.

Чечим:

• "Чоңку кыруу жана өрөөндү толтуруу" башкаруу стратегиясы:
  1. Базалык чекти коюу: Дизель генераторунун топтому оптималдуу эффективдүүлүк чекитинде орнотулган туруктуу кубаттуулукта иштейт (мисалы, номиналдык кубаттуулуктун 70%ы).
  2. Сактоо тартиби:
     • Жүктөө суроо-талабы > Дизель орнотуу пункту: жетишсиз кубаттуулук (P_load - P_diesel_set) энергияны сактоо системасынын разряды менен толукталат.
     • Жүктөлгөн суроо-талап < Дизель орнотуу чекити: ашыкча кубаттуулук (P_diesel_set - P_load) энергияны сактоо тутумунун заряддоосу менен сиңет.
• Системанын артыкчылыктары:
  • Дизель кыймылдаткычы үзгүлтүксүз жогорку натыйжалуулукта, үзгүлтүксүз иштейт, анын иштөө мөөнөтүн узартат жана техникалык тейлөөгө чыгымдарды азайтат.
  • Энергияны сактоо системасы дизелдик жүктүн тез-тез өзгөрүшүнөн келип чыккан натыйжасыздыктын жана эскирүүнүн алдын алып, жүктүн кескин өзгөрүшүн тегиздейт.
  • Отундун жалпы чыгымы бир кыйла кыскарды.

3. Энергияны сактоонун капыстан өчүрүлүшү

Көйгөйдүн сүрөттөлүшү:
Энергияны сактоо тутуму батареянын иштебей калышынан, ПКнын катасынан же коргоо сапарларынан улам капысынан оффлайн режимине түшүп калышы мүмкүн. Мурда сактоочу тарабынан иштетилип жаткан энергия (генерациялоочу же керектөөчү) заматта толугу менен дизелдик генератордун топтомуна өткөрүлүп, массалык электр шокту жаратат.

Тобокелдиктер:

• Эгерде сактоочу жай кубатталып жаткан болсо (жүктү колдоо), анын ажыратылышы толук жүктү дизельге өткөрүп берет, бул ашыкча жүктөөнү, жыштыкты (тездикти) төмөндөтүүнү жана коргоочу өчүрүүнү пайда кылат.
• Эгерде сактагыч кубатталып жатса (ашыкча энергияны сиңирип алуу), анын ажыратылышы дизелдин ашыкча кубатын эч кайда барбай калтырып, тескери кубатка жана ашыкча чыңалууга алып келиши мүмкүн, ошондой эле өчүрүүнү пайда кылат.

Чечим:

• Дизель капталынан айлануу резерви: Дизель генераторунун комплекти анын оптималдуу эффективдүүлүгү үчүн гана өлчөм болбошу керек. Ал динамикалык запастык кубаттуулукка ээ болушу керек. Мисалы, системанын максималдуу жүгү 1000 кВт болсо жана дизель 700 кВт менен иштесе, дизелдин номиналдык кубаттуулугу 700 кВттан жогору болушу керек + эң чоң потенциалдуу кадам жүгү (же сактагычтын максималдуу күчү), мисалы, 1000 кВттык бирдик тандалган, сактагычтын бузулушу үчүн 300 кВ буферди камсыз кылат.
• Fast Load Control:
  1. Системанын реалдуу убакыт мониторинги: сактоо тутумунун абалын жана кубат агымын үзгүлтүксүз көзөмөлдөйт.
  2. Мүчүлүштүктөрдү аныктоо: күтүлбөгөн жерден сактагычтын ажыратылышын аныктагандан кийин, мастер контроллер дизелдик контроллерге тез жүктү азайтуу сигналын жөнөтөт.
  3. Дизель реакциясы: Дизель контроллери дароо иш-аракет кылат (мисалы, күйүүчү майдын инжекциясын тез кыскартуу) жаңы жүккө дал келүү үчүн кубаттуулукту азайтууга аракет кылат. Айлануучу резервдик кубаттуулук бул жайыраак механикалык жооп үчүн убакытты сатып алат.
• Акыркы курорт: Жүктүн төгүлүшү: Эгерде дизелдик кубаттын шоктугу өтө чоң болсо, эң ишенимдүү коргоо – бул критикалык эмес жүктөрдү төгүү, критикалык жүктөрдүн коопсуздугуна жана генератордун өзүнө артыкчылык берүү. Жүк ташуучу схема системаны долбоорлоодо маанилүү коргоо талабы болуп саналат.

4. Реактивдүү кубаттуулук маселеси

Көйгөйдүн сүрөттөлүшү:
Реактивдүү күч магниттик талааларды түзүү үчүн колдонулат жана AC системаларында чыңалуу туруктуулугун сактоо үчүн абдан маанилүү. Дизель генератору да, сактагыч PCS да реактивдүү кубаттуулукту жөнгө салууга катышуусу керек.

• Дизель генератору: реактивдүү кубаттуулукту жана чыңалууну анын дүүлүктүрүүчү тогун жөнгө салуу менен башкарат. Анын реактивдүү кубаттуулугу чектелген жана реакциясы жай.
• Сактагыч PCS: Көпчүлүк заманбап PCS агрегаттары төрт квадранттуу болуп саналат, башкача айтканда, алар өз алдынча жана тез реактивдүү кубаттуулукту сайып же соруп алат (эгер алар көрүнөө кубаттуулук кВАдан ашпаса).

Кыйынчылык: Экөөнү тең кантип координациялоо керек, эки блокту ашыкча жүктөбөстөн системанын чыңалуусу туруктуулугун камсыз кылуу.

Чечим:

• Башкаруу стратегиялары:
  1. Дизель чыңалууну башкарат: Дизель генератору V/F режимине коюлган, системанын чыңалуусун жана жыштыгын аныктоо үчүн жооптуу. Бул туруктуу "чыңалуу булагы" менен камсыз кылат.
  2. Сактоо Реактивдүү жөнгө салууга катышат (милдеттүү эмес):
     • PQ режими: Сактагыч активдүү кубаттуулукту гана иштетет (P), реактивдүү күч менен (Q) нөлгө коюлган. Дизель бардык реактивдүү кубаттуулукту камсыз кылат. Бул эң жөнөкөй ыкма, бирок дизельге оорчулук келтирет.
     • Реактивдүү кубаттуулукту жөнөтүү режими: Системанын башкы контроллери реактивдүү кубат буйруктарын жөнөтөт (Q_set) учурдагы чыңалуу шарттарына негизделген сактоо PCSге. Эгерде системанын чыңалуусу төмөн болсо, сактагычка реактивдүү кубаттуулукту киргизүүгө буйрук бериңиз; жогору болсо, ага реактивдүү күчтү сиңирүүгө буйрук бериңиз. Бул дизелдик жүгүн жеңилдетип, анын активдүү кубаттуулугуна басым жасоого мүмкүндүк берет, ошол эле учурда чыңалууну жакшыраак жана тезирээк турукташтырат.
     • Power Factor (PF) Башкаруу режими: Максаттуу кубаттуулук коэффициенти (мисалы, 0,95) коюлат жана сактагыч дизелдик генератордун терминалдарында туруктуу жалпы кубаттуулук факторун кармап туруу үчүн өзүнүн реактивдүү чыгышын автоматтык түрдө тууралайт.
• Кубаттуулукту эске алуу: Сактагыч ЖК жетиштүү көрүнгөн кубаттуулук (кВА) менен өлчөмдүү болушу керек. Мисалы, 400 кВт активдүү кубаттуулукту чыгарган 500 кВт PCS максималдуу түрдө камсыздай алат.sqrt(500² - 400²) = 300kVArреактивдүү кубаттуулук. Реактивдүү кубаттуулукка суроо-талап жогору болсо, чоңураак PCS талап кылынат.

Жыйынтык

Иерархиялык башкаруу боюнча дизелдик генератордун топтому менен энергияны сактоо шарниринин ортосундагы туруктуу өз ара байланышка ийгиликтүү жетишүү:

1. Аппараттык камсыздоо катмары: Тез жооп берүүчү сактагычты жана жогорку ылдамдыктагы байланыш интерфейстери бар дизелдик генератор контроллерин тандаңыз.
2. Башкаруу катмары: "Дизель V/F орнотсо, сактагыч PQ кылат" негизги архитектурасын колдонуңуз. Жогорку ылдамдыктагы система контроллери реалдуу убакыт режиминде активдүү кубаттуулуктун "чокусун кыруу / өрөөндү толтуруу" жана реактивдүү кубаттуулукту колдоо үчүн кубаттуулукту жөнөтүүнү аткарат.
3. Коргоо катмары: тутумдун дизайны комплекстүү коргоо пландарын камтышы керек: энергияны тескери коргоо, ашыкча жүктөөдөн коргоо жана сактагычтын капысынан ажыратылышын жөнгө салуу үчүн жүктү башкаруу (жүгүн төгүү) стратегиялары.

Жогоруда сүрөттөлгөн чечимдер аркылуу сиз көтөргөн төрт негизги маселени натыйжалуу, туруктуу жана ишенимдүү дизель-энергияны сактоочу гибриддик энергия тутумун куруу үчүн натыйжалуу чечүүгө болот.