1 परिचय
ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों (ईएसएस) के अनुप्रयोग को बिजली प्रणाली की मुख्य तकनीक माना जाता है, विशेष रूप से बड़े पैमाने पर बैटरी का उपयोग करने वाली बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (बीईएसएस), जो वर्तमान में प्रदर्शन चरण में है . परंपरागत रूप से, बिजली प्रणाली की आवृत्ति को स्वीकार्य सीमा के भीतर बनाए रखने के लिए थर्मल पावर प्लांटों को तैनात करके आवृत्ति विचलन को ठीक किया जाता है, और आवृत्ति विनियमन "गवर्नर फ्री" (जीएफ) नियंत्रण और स्वचालित उत्पादन नियंत्रण (एजीसी) के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, ये विधियाँ अप्रभावी हैं और स्टैंडबाय मोड बनाए रखने के लिए बिजली संयंत्रों को रेटेड क्षमता से नीचे संचालित करने की आवश्यकता होती है।
यह आलेख एजीसी ऑपरेशन में बीईएसएस के विकास और परीक्षण संचालन परिणामों का परिचय देता है। पारंपरिक बिजली संयंत्रों की तुलना में, बीईएसएस तेजी से प्रतिक्रिया में बेहतर प्रदर्शन करता है, लेकिन एजीसी संचालन की अवधि के साथ समस्याएं हैं। इसलिए, यह आलेख विभिन्न परिस्थितियों में एजीसी ऑपरेशन के प्रयोगात्मक परिणाम प्रस्तुत करता है और केपीएक्स के एजीसी संदर्भ के आधार पर परिणामों का विश्लेषण करता है।
लेख का शेष भाग निम्नानुसार व्यवस्थित है: धारा 2 वर्तमान में एफआर सेवाओं के लिए उपयोग किए जाने वाले बीईएसएस नियंत्रक के सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन की व्याख्या करता है; धारा 3 एजीसी ऑपरेशन के परिणामों की व्याख्या करती है; धारा 4 ने परीक्षण परिणामों का मूल्यांकन किया और एजीसी लक्ष्य पीढ़ी के लिए कुछ सुधार बिंदु प्रस्तावित किए; अंत में, धारा 5 निष्कर्ष प्रस्तुत करती है।
2. BESS का सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन
एफआर-ईएसएस सुविधाएं प्रत्येक सबस्टेशन के 22.9kV बसबार से स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के माध्यम से जुड़ी हुई हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। 22.9kV बसबार स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के माध्यम से 440V पीसीएस से जुड़ा है, और पीसीएस भी जुड़ा हुआ है विद्युत और संचार लाइनों के माध्यम से बैटरी प्रणाली (बैटरी प्रबंधन प्रणाली और लिथियम-आयन बैटरी) तक।
चित्र 2 आवृत्ति विनियमन सेवाओं के लिए उपयोग किए जाने वाले स्थापित 52MW BESS नियंत्रक का ब्लॉक आरेख दिखाता है। पीसीएस आवृत्ति विनियमन नियंत्रक (एफआरसी) के साथ भी संचार करता है, जो 60 हर्ट्ज की वांछित आवृत्ति बनाए रखने के लिए आवश्यक बैटरी सिस्टम आउटपुट निर्धारित करता है। एफआरसी को मानव-मशीन इंटरफ़ेस (एचएमआई) के माध्यम से "मैनुअल मोड" या "स्वचालित मोड" पर सेट किया जा सकता है, जो सिस्टम आवृत्ति, व्यक्तिगत बैटरी चार्ज स्थिति (एसओसी), और तापमान जैसी महत्वपूर्ण जानकारी भी प्रदर्शित करता है।
चित्र 3 केपीएक्स के ईएमएस से जुड़े एजीसी ऑपरेशन परीक्षण का ब्लॉक आरेख दिखाता है। जब एजीसी संदर्भ एफआरसीएम तक पहुंचता है, तो एफआरसीएम प्रत्येक एफआरसी के एसओसी के आधार पर पावर संदर्भ को विभाजित करता है, इसलिए एफआरसीएम को प्रत्येक एफआरसी की एसओसी जानकारी पता होनी चाहिए।
3. स्वचालित विद्युत उत्पादन नियंत्रण
पारंपरिक बिजली संयंत्रों में एजीसी संचालन:पारंपरिक बिजली संयंत्रों में टर्बाइन न केवल एजीसी संदर्भ के आधार पर संचालित होते हैं, बल्कि गति संदर्भ के आधार पर भी संचालित होते हैं। टरबाइन जड़ता, घर्षण और थ्रॉटल वाल्व जैसे कारकों के कारण, सिस्टम अनिवार्य रूप से देरी का अनुभव करता है। चित्र 4 एजीसी संदर्भ के तहत एक पारंपरिक बिजली संयंत्र के आवृत्ति नियंत्रण को दर्शाता है। समय बिंदु ए से जब आवृत्ति समय बिंदु बी में बदलती है जब बिजली संयंत्र आउटपुट को बदलने के लिए नियंत्रित किया जाता है, तो लगभग 5 मेगावाट की आउटपुट त्रुटि होती है, और एजीसी संदर्भ से आउटपुट में 100 सेकंड से अधिक की देरी होती है। केवल आउटपुट तरंग के माध्यम से एफआर ऑपरेशन के विलंब समय को सटीक रूप से समझना मुश्किल है, क्योंकि बहुत सारे नियंत्रण चर हैं। हालाँकि, इसकी पुष्टि की जा सकती है कि पारंपरिक बिजली संयंत्र विलंब समय के साथ एजीसी संदर्भ का पालन करते हैं।
BESS का AGC नियंत्रण प्रदर्शन:पारंपरिक बिजली संयंत्रों के नियंत्रण प्रदर्शन के साथ तुलना करने के लिए, BESS की समय प्रतिक्रिया और चरण फ़ंक्शन प्रतिक्रिया का प्रदर्शन किया जाता है। चित्र 5 एफआरसीएम संदर्भ भिन्नता के चरण प्रतिक्रिया परिणाम दिखाता है। एफआरसीएम लक्ष्य उत्पादन से बीईएसएस तक बिजली उत्पादन के लिए संचार विलंब और उदय समय सहित लगभग 130 एमएस का समय लगता है। बीईएसएस 30 सेकंड के भीतर ग्रिड को बिजली प्रदान कर सकता है, जो एजीसी ऑपरेशन की तेज़ आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त है।
BESS का AGC ऑपरेशन:चित्र 6 बार-बार एजीसी अनुवर्ती और चार्ज की स्थिति (एसओसी) पुनर्प्राप्ति संचालन के साथ, बीईएसएस पर 7- घंटे के एजीसी ऑपरेशन के परिणाम दिखाता है। एजीसी ऑपरेशन के दौरान, प्रत्येक एफआरसी का कुल बिजली उत्पादन एजीसी संदर्भ के समान है। यदि FRC का SOC 5{7}}% से नीचे चला जाता है, तो FRC SOC पुनर्प्राप्ति ऑपरेशन करेगा, इसलिए 3 चक्र हैं, जिनमें 3 AGC संचालन चक्र और 3 SOC पुनर्प्राप्ति चक्र शामिल हैं। एसओसी रिकवरी ऑपरेशन के तहत, एफआरसी अपनी बैटरी को 0.1 [पीयू] की दर से चार्ज करता है जब तक कि यह 63% एसओसी तक नहीं पहुंच जाती, जैसा कि तालिका 1 में निर्दिष्ट है।
| उपलब्ध एसओसी रेंज | पुनर्प्राप्ति के लिए लक्ष्य SOC | पुनर्प्राप्ति दर | परीक्षण का समय |
| 50%-80% | 63% | 10% | 7 घंटे |
चक्र 1 में, बीईएसएस केवल 23 मिनट में 3{7}} मिनट के लिए एजीसी ऑपरेशन की आवश्यकता को पूरा करने में विफल रहा, लेकिन चक्र 2 और चक्र 3 में, यह एजीसी ऑपरेशन की आउटपुट अवधि को पूरा करता था। इस बीच, प्रत्येक चक्र के लिए एसओसी पुनर्प्राप्ति अवधि 73 मिनट पर स्थिर रहती है। चित्र 7 एसओसी रिकवरी दर में 0.4 [पीयू] की वृद्धि के कारण रिकवरी समय को कम करने के एजीसी ऑपरेशन परिणामों को दर्शाता है, जहां एसओसी रिकवरी अवधि बीईएसएस की चार्जिंग क्षमता दर के अनुपातिक रूप से घट जाती है।
| उपलब्ध एसओसी रेंज | पुनर्प्राप्ति के लिए लक्ष्य SOC | पुनर्प्राप्ति दर | एसओसी पुनर्प्राप्ति समय |
| 50%~80% | 63% | 10% | 77 मिनट |
| 20% | 34 मिनट | ||
| 30% | 23 मिनट | ||
| 40% | 17 मिनट |
तालिका 2 बीईएसएस चार्जिंग क्षमता दर के कारण एसओसी पुनर्प्राप्ति समय दिखाती है, लेकिन इस विधि की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि इससे बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) में एसओसी त्रुटियां हो सकती हैं। यदि एक ही एफआरसी से प्राप्त पावर कंडीशनिंग सिस्टम (पीसीएस) के बीच असंतुलन है, तो एफआरसी एसओसी के आधार पर प्रत्येक पीसीएस को पावर संदर्भ आवंटित करेगा। इसी प्रकार, एफआरसी का उन्नत नियंत्रक एफआरसीएम एसओसी के आधार पर एफआरसी के पावर लक्ष्य संदर्भ को विभाजित करता है। चित्र 8 7-घंटे की परिचालन अवधि के दौरान एफआरसीएम और एफआरसी के रुझान को दर्शाता है। कुल मिलाकर, एफआरसीएम और एफआरसी की आवंटन रणनीतियाँ निम्न-स्तरीय नियंत्रकों के एसओसी को संरेखित करने की दिशा में अच्छा प्रदर्शन करती हैं। तालिका 3 विभिन्न एसओसी स्थितियों के तहत परीक्षण के लिए प्रारंभिक शर्तों को दिखाती है।
| उपलब्ध एसओसी रेंज | पुनर्प्राप्ति के लिए लक्ष्य SOC | एफआरसी #3 का प्रारंभिक एसओसी | एफआरसी #6 का प्रारंभिक एसओसी | ||
| 50%-80% | 63% | #3-1 | 52% | #6-1 | 56% |
| #3-2 | 60% | #6-2 | 61% | ||
| #3-3 | 65% | #6-3 | 72% | ||
| #3-4 | 70% | #6-4 | 74% | ||
4. BESS का उपयोग करके AGC ऑपरेशन का विश्लेषण करें
दीर्घकालिक परिप्रेक्ष्य से, एजीसी ऑपरेशन चक्र और एसओसी रिकवरी ऑपरेशन चक्र हैं। चित्र 9 तालिका 3 की शर्तों के तहत प्रयोगात्मक परिणामों का विश्लेषण करता है। एजीसी लक्ष्य और एफआरसी पावर आउटपुट की त्रुटि से, यह देखा जा सकता है कि सामान्य ऑपरेशन का प्रतिशत काफी कम है। सामान्य ऑपरेशन का मतलब है कि एजीसी संदर्भ और बीईएसएस पावर आउटपुट के बीच त्रुटि 5% के भीतर है, जो एक कारण है कि एजीसी ऑपरेशन की विश्वसनीयता 30 मिनट के बाद कम हो जाती है। सबसे खराब स्थिति में, 50% उपलब्ध एसओसी पर विचार करते हुए, एजीसी संचालन के 30 मिनट सुनिश्चित करने के लिए, बीईएसएस के पास 1 सी दर की क्षमता होनी चाहिए।
सीमित परिस्थितियों में, सुधार के कुछ क्षेत्र मौजूद हैं। सबसे पहले, 30 मिनट के ऑपरेशन को प्राप्त करने के लिए AGC लक्ष्य को BESS की शर्तों के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए। तालिका 4 एफआरसीएम के पांच मापों से डेटा दिखाती है, औसत आवृत्ति स्तर की तुलना में औसत निर्वहन समय दर 80% है। ईएमएस के उच्च डिस्चार्ज लक्ष्य के परिणामस्वरूप बीईएसएस के एसओसी द्वारा 30 मिनट के भीतर अपर्याप्त परिचालन समय प्रदान किया गया। चित्र 10 होनम थर्मल पावर प्लांट में बीईएसएस का प्रतिक्रिया डेटा दिखाता है। यद्यपि बीईएसएस का एसओसी कम (50%) है, एजीसी संचालन समय निर्दिष्ट अवधि को बनाए रखने के लिए पर्याप्त है। एसओसी में केवल एक छोटा सा बदलाव है क्योंकि चार्जिंग लक्ष्य और डिस्चार्जिंग लक्ष्य के बीच का अनुपात समान है। यदि चार्जिंग लक्ष्य और डिस्चार्जिंग लक्ष्य के बीच का अनुपात समान स्तर पर है, तो एजीसी ऑपरेशन का समय ईएमएस द्वारा आवश्यक बिजली आउटपुट प्रदान करने के लिए काफी लंबा है। इसलिए, ईएमएस को एफआरसी की शर्तों, जैसे उपलब्ध एसओसी आदि पर विचार करना चाहिए।
| विभाजन | परीक्षण #1 | परीक्षण #2 | परीक्षण #3 | परीक्षण #4 | परीक्षण #5 | औसत | |
| आवृत्ति | >60 हर्ट्ज | 69% | 61% | 62% | 62% | 66% | 64% |
| < 60 Hz | 31% | 39% | 38% | 38% | 34% | 36% | |
| एजीसी लक्ष्य | शुल्क | 13% | 35% | 15% | 16% | 13% | 18% |
| स्राव होना | 86% | 58% | 84% | 84% | 87% | 80% | |
| समर्थन करना | 1% | 7% | 1% | 0% | 0% | 2% | |
आवश्यक एजीसी परिचालन समय को पूरा करने का एक अन्य तरीका उपलब्ध एसओसी रेंज को बढ़ाना है। लेकिन इस पर पूरी तरह से विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि एसओसी रेंज बैटरी के जीवनचक्र से संबंधित है।
तीसरा, यह एक अतिरिक्त फ़ंक्शन है जो एजीसी ऑपरेशन समय से स्वतंत्र है। आमतौर पर चार्जिंग लक्ष्य और डिस्चार्जिंग लक्ष्य के बीच का अनुपात अलग-अलग होता है। इसलिए, AGC ऑपरेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले BESS को SOC पुनर्प्राप्ति ऑपरेशन की आवश्यकता होती है। एसओसी रिकवरी ऑपरेशन समय को कम करने के लिए, रेटेड चार्जिंग पावर को बढ़ाने की विधि का उपयोग किया जा सकता है। यदि इससे बीएमएस में एसओसी त्रुटियां होती हैं, तो परिवर्तनीय गति चार्जिंग ऑपरेशन पर विचार किया जा सकता है।
5. सारांश
यह आलेख BESS की AGC तकनीक को आगे बढ़ाने के लिए 8MW FR-ESS का उपयोग करके AGC ऑपरेशन परीक्षण के परिणामों का वर्णन करता है। दीर्घकालिक परिप्रेक्ष्य से, एजीसी ऑपरेशन चक्र और एसओसी रिकवरी ऑपरेशन चक्र हैं। वर्तमान में, एजीसी लक्ष्य और एफआरसी पावर आउटपुट के बीच त्रुटि के आधार पर सामान्य ऑपरेशन का प्रतिशत काफी कम है।
पारंपरिक बिजली संयंत्रों के एजीसी संचालन की तुलना में, बीईएसएस के फायदे हैं क्योंकि इसमें कोई देरी नहीं होती है और बिजली संदर्भ को सटीक रूप से ट्रैक कर सकता है, लेकिन इसे लंबे समय तक संचालित करना मुश्किल है क्योंकि एजीसी संचालन के लिए निरंतर और यादृच्छिक बिजली लक्ष्यों की आवश्यकता होती है।
बीईएसएस के एजीसी ऑपरेशन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, यह सिफारिश की जाती है कि ईएमएस का चार्जिंग और डिस्चार्जिंग लक्ष्य अनुपात समान स्तर पर होना चाहिए, और ईएमएस को एफआरसी की शर्तों पर विचार करना चाहिए; आवश्यक एजीसी परिचालन समय को पूरा करने का एक अन्य तरीका उपलब्ध एसओसी रेंज को बढ़ाना है; अंत में, AGC ऑपरेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले BESS को SOC पुनर्प्राप्ति ऑपरेशन समय को कम करने की आवश्यकता है।