ডিজেল জেনারেটর সেট এবং শক্তি সঞ্চয়ের মধ্যে সংযোগের সমস্যার বিশ্লেষণ

ডিজেল জেনারেটর সেট এবং শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার আন্তঃসংযোগ সম্পর্কিত চারটি মূল বিষয়ের একটি বিস্তারিত ইংরেজি ব্যাখ্যা এখানে দেওয়া হল। এই হাইব্রিড শক্তি ব্যবস্থা (যাকে প্রায়শই "ডিজেল + স্টোরেজ" হাইব্রিড মাইক্রোগ্রিড বলা হয়) দক্ষতা উন্নত করার, জ্বালানি খরচ কমানোর এবং স্থিতিশীল বিদ্যুৎ সরবরাহ নিশ্চিত করার জন্য একটি উন্নত সমাধান, তবে এর নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত জটিল।

মূল সমস্যাগুলির সংক্ষিপ্তসার

1. ১০০ মিলিসেকেন্ড রিভার্স পাওয়ার সমস্যা: ডিজেল জেনারেটরে পাওয়ার ব্যাক-ফিডিং থেকে শক্তি সঞ্চয় কীভাবে রোধ করা যায়, এইভাবে এটিকে সুরক্ষিত করা যায়।
2. ধ্রুবক বিদ্যুৎ উৎপাদন: উচ্চ-দক্ষতার অঞ্চলে ডিজেল ইঞ্জিনকে কীভাবে ধারাবাহিকভাবে চালু রাখা যায়।
3. হঠাৎ করে শক্তি সঞ্চয়স্থানের সংযোগ বিচ্ছিন্ন হওয়া: শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা হঠাৎ নেটওয়ার্ক থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে গেলে কীভাবে প্রভাব মোকাবেলা করবেন?
4. প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি সমস্যা: ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার জন্য দুটি উৎসের মধ্যে প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি ভাগাভাগি কীভাবে সমন্বয় করা যায়।

১. ১০০ মিলিসেকেন্ড রিভার্স পাওয়ার সমস্যা

সমস্যার বর্ণনা:
যখন বিদ্যুৎ শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা (অথবা লোড) থেকে ডিজেল জেনারেটর সেটের দিকে ফিরে আসে তখন বিপরীত শক্তি ঘটে। ডিজেল ইঞ্জিনের জন্য, এটি একটি "মোটর" এর মতো কাজ করে, যা ইঞ্জিনকে চালিত করে। এটি অত্যন্ত বিপজ্জনক এবং এর ফলে হতে পারে:

• যান্ত্রিক ক্ষতি: ইঞ্জিনের অস্বাভাবিক ড্রাইভিং ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট এবং সংযোগকারী রডের মতো উপাদানগুলির ক্ষতি করতে পারে।
• সিস্টেমের অস্থিরতা: ডিজেল ইঞ্জিনের গতি (ফ্রিকোয়েন্সি) এবং ভোল্টেজের ওঠানামা সৃষ্টি করে, যা সম্ভাব্যভাবে বন্ধ হয়ে যাওয়ার কারণ হতে পারে।

১০০ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে এটি সমাধান করার প্রয়োজনীয়তা বিদ্যমান কারণ ডিজেল জেনারেটরগুলিতে প্রচুর যান্ত্রিক জড়তা থাকে এবং তাদের গতি নিয়ন্ত্রণকারী সিস্টেমগুলি ধীরে ধীরে সাড়া দেয় (সাধারণত সেকেন্ডের ক্রম অনুসারে)। এই বৈদ্যুতিক ব্যাক-ফ্লো দ্রুত দমন করার জন্য তারা নিজেদের উপর নির্ভর করতে পারে না। শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার অতি-দ্রুত প্রতিক্রিয়াশীল পাওয়ার কনভার্সন সিস্টেম (PCS) দ্বারা কাজটি পরিচালনা করা উচিত।

সমাধান:

• মূল নীতি: "ডিজেল লিড, স্টোরেজ অনুসরণ করে।" সমগ্র সিস্টেমে, ডিজেল জেনারেটর সেট ভোল্টেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি রেফারেন্স উৎস (অর্থাৎ, V/F নিয়ন্ত্রণ মোড) হিসেবে কাজ করে, যা "গ্রিড" এর অনুরূপ। শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থাটি কনস্ট্যান্ট পাওয়ার (PQ) নিয়ন্ত্রণ মোডে কাজ করে, যেখানে এর আউটপুট পাওয়ার শুধুমাত্র একটি মাস্টার কন্ট্রোলারের কমান্ড দ্বারা নির্ধারিত হয়।
• নিয়ন্ত্রণ যুক্তি:
  1. রিয়েল-টাইম মনিটরিং: সিস্টেম মাস্টার কন্ট্রোলার (অথবা স্টোরেজ পিসিএস নিজেই) আউটপুট পাওয়ার পর্যবেক্ষণ করে (পি_ডিজেল) এবং ডিজেল জেনারেটরের দিকনির্দেশনা রিয়েল-টাইমে খুব উচ্চ গতিতে (যেমন, প্রতি সেকেন্ডে হাজার হাজার বার)।
  2. পাওয়ার সেটপয়েন্ট: শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার জন্য পাওয়ার সেটপয়েন্ট (পি_সেট) অবশ্যই সন্তুষ্ট করতে হবে:পি_লোড(মোট লোড পাওয়ার) =পি_ডিজেল+পি_সেট.
  3. দ্রুত সমন্বয়: যখন লোড হঠাৎ কমে যায়, যার ফলেপি_ডিজেলনেতিবাচক প্রবণতা অর্জনের জন্য, কন্ট্রোলারকে কয়েক মিলিসেকেন্ডের মধ্যে স্টোরেজ পিসিএস-কে একটি কমান্ড পাঠাতে হবে যাতে তাৎক্ষণিকভাবে এর ডিসচার্জ পাওয়ার কমানো যায় অথবা শোষণকারী শক্তিতে (চার্জিং) স্যুইচ করা যায়। এটি ব্যাটারিতে অতিরিক্ত শক্তি শোষণ করে, নিশ্চিত করে যেপি_ডিজেলইতিবাচক থাকে।
• প্রযুক্তিগত সুরক্ষা:
  • উচ্চ-গতির যোগাযোগ: ন্যূনতম কমান্ড বিলম্ব নিশ্চিত করার জন্য ডিজেল কন্ট্রোলার, স্টোরেজ পিসিএস এবং সিস্টেম মাস্টার কন্ট্রোলারের মধ্যে উচ্চ-গতির যোগাযোগ প্রোটোকল (যেমন, CAN বাস, দ্রুত ইথারনেট) প্রয়োজন।
  • পিসিএস র‍্যাপিড রেসপন্স: আধুনিক স্টোরেজ পিসিএস ইউনিটগুলির পাওয়ার রেসপন্স টাইম ১০০ মিলিসেকেন্ডের চেয়ে অনেক বেশি দ্রুত, প্রায়শই ১০ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে, যা তাদের এই প্রয়োজনীয়তা পূরণে সম্পূর্ণরূপে সক্ষম করে তোলে।
  • অপ্রয়োজনীয় সুরক্ষা: নিয়ন্ত্রণ লিঙ্কের বাইরে, একটি বিপরীত শক্তি সুরক্ষা রিলে সাধারণত ডিজেল জেনারেটরের আউটপুটে একটি চূড়ান্ত হার্ডওয়্যার বাধা হিসাবে ইনস্টল করা হয়। তবে, এর অপারেটিং সময় কয়েকশ মিলিসেকেন্ড হতে পারে, তাই এটি প্রাথমিকভাবে ব্যাকআপ সুরক্ষা হিসাবে কাজ করে; মূল দ্রুত সুরক্ষা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার উপর নির্ভর করে।

2. ধ্রুবক পাওয়ার আউটপুট

সমস্যার বর্ণনা:
ডিজেল ইঞ্জিনগুলি সর্বোচ্চ জ্বালানি সাশ্রয়ী এবং সর্বনিম্ন নির্গমন তাদের নির্ধারিত শক্তির প্রায় 60%-80% লোড পরিসরে কাজ করে। কম লোড "ভেজা স্ট্যাকিং" এবং কার্বন জমার কারণ হয়, অন্যদিকে উচ্চ লোড জ্বালানি খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং আয়ুষ্কাল হ্রাস করে। লক্ষ্য হল ডিজেলকে লোড ওঠানামা থেকে বিচ্ছিন্ন করা, এটিকে একটি দক্ষ সেটপয়েন্টে স্থিতিশীল রাখা।

সমাধান:

• "পিক শেভিং এবং ভ্যালি ফিলিং" নিয়ন্ত্রণ কৌশল:
  1. বেসপয়েন্ট সেট করুন: ডিজেল জেনারেটর সেটটি তার সর্বোত্তম দক্ষতা বিন্দুতে (যেমন, রেট করা পাওয়ারের 70%) একটি ধ্রুবক পাওয়ার আউটপুট সেটে পরিচালিত হয়।
  2. স্টোরেজ নিয়ন্ত্রণ:
     • যখন লোড ডিমান্ড > ডিজেল সেটপয়েন্ট: ঘাটতি শক্তি (পি_লোড - পি_ডিজেল_সেট) শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার ডিসচার্জিং দ্বারা পরিপূরক হয়।
     • যখন লোড ডিমান্ড <ডিজেল <সেটপয়েন্ট: অতিরিক্ত শক্তি (পি_ডিজেল_সেট - পি_লোড) শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা চার্জিং দ্বারা শোষিত হয়।
• সিস্টেমের সুবিধা:
  • ডিজেল ইঞ্জিনটি ধারাবাহিকভাবে উচ্চ দক্ষতার সাথে, মসৃণভাবে চলে, এর আয়ু বৃদ্ধি করে এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ কমায়।
  • শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা তীব্র লোড ওঠানামা মসৃণ করে, ঘন ঘন ডিজেল লোড পরিবর্তনের ফলে সৃষ্ট অদক্ষতা এবং ক্ষয় রোধ করে।
  • সামগ্রিক জ্বালানি খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে।

৩. শক্তি সঞ্চয়ের হঠাৎ সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়ে যাওয়া

সমস্যার বর্ণনা:
ব্যাটারির ব্যর্থতা, পিসিএস ত্রুটি, অথবা সুরক্ষা ট্রিপের কারণে শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা হঠাৎ করে অফলাইনে চলে যেতে পারে। স্টোরেজ দ্বারা পূর্বে পরিচালিত বিদ্যুৎ (উত্পাদন বা ব্যবহার) তাৎক্ষণিকভাবে সম্পূর্ণরূপে ডিজেল জেনারেটর সেটে স্থানান্তরিত হয়, যার ফলে একটি বিশাল পাওয়ার শক তৈরি হয়।

ঝুঁকি:

• যদি স্টোরেজটি ডিসচার্জিং করছিল (লোডকে সমর্থন করছিল), তাহলে এর সংযোগ বিচ্ছিন্ন করলে সম্পূর্ণ লোড ডিজেলে স্থানান্তরিত হবে, যার ফলে ওভারলোড, ফ্রিকোয়েন্সি (গতি) হ্রাস এবং প্রতিরক্ষামূলক শাটডাউন হতে পারে।
• যদি স্টোরেজটি চার্জিং করছিল (অতিরিক্ত শক্তি শোষণ করছিল), তবে এর সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়ে গেলে ডিজেলের অতিরিক্ত শক্তি কোথাও চলে যাবে না, যার ফলে বিপরীত শক্তি এবং অতিরিক্ত ভোল্টেজের সম্ভাবনা তৈরি হবে, যা বন্ধ হওয়ারও কারণ হতে পারে।

সমাধান:

• ডিজেল সাইড স্পিনিং রিজার্ভ: ডিজেল জেনারেটর সেটটি কেবল তার সর্বোত্তম দক্ষতার জন্য আকারযুক্ত করা উচিত নয়। এর গতিশীল অতিরিক্ত ক্ষমতা থাকতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, যদি সর্বাধিক সিস্টেম লোড 1000kW হয় এবং ডিজেল 700kW এ চলে, তাহলে ডিজেলের রেট করা ক্ষমতা 700kW + সর্বাধিক সম্ভাব্য স্টেপ লোড (অথবা স্টোরেজের সর্বোচ্চ শক্তি) এর চেয়ে বেশি হতে হবে, উদাহরণস্বরূপ, একটি 1000kW ইউনিট নির্বাচিত, যা স্টোরেজ ব্যর্থতার জন্য 300kW বাফার প্রদান করে।
• দ্রুত লোড নিয়ন্ত্রণ:
  1. সিস্টেম রিয়েল-টাইম মনিটরিং: স্টোরেজ সিস্টেমের অবস্থা এবং পাওয়ার প্রবাহ ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ করে।
  2. ত্রুটি সনাক্তকরণ: হঠাৎ স্টোরেজ সংযোগ বিচ্ছিন্ন হওয়ার বিষয়টি সনাক্ত করার সাথে সাথে, মাস্টার কন্ট্রোলার তাৎক্ষণিকভাবে ডিজেল কন্ট্রোলারে দ্রুত লোড হ্রাস সংকেত পাঠায়।
  3. ডিজেল রেসপন্স: ডিজেল কন্ট্রোলার তাৎক্ষণিকভাবে কাজ করে (যেমন, দ্রুত জ্বালানি ইনজেকশন কমিয়ে) নতুন লোডের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ শক্তি কমানোর চেষ্টা করে। ঘূর্ণন রিজার্ভ ক্ষমতা এই ধীর যান্ত্রিক রেসপন্সের জন্য সময় কিনে নেয়।
• শেষ অবলম্বন: লোডশেডিং: যদি ডিজেলের পক্ষে পাওয়ার শক খুব বেশি হয়, তাহলে সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য সুরক্ষা হল নন-ক্রিটিক্যাল লোডগুলি বাদ দেওয়া, ক্রিটিক্যাল লোড এবং জেনারেটরের সুরক্ষাকে অগ্রাধিকার দেওয়া। সিস্টেম ডিজাইনে লোডশেডিং স্কিম একটি অপরিহার্য সুরক্ষা প্রয়োজনীয়তা।

৪. প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি সমস্যা

সমস্যার বর্ণনা:
প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি চৌম্বক ক্ষেত্র স্থাপনের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এসি সিস্টেমে ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা বজায় রাখার জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ডিজেল জেনারেটর এবং স্টোরেজ পিসিএস উভয়কেই প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি নিয়ন্ত্রণে অংশগ্রহণ করতে হবে।

• ডিজেল জেনারেটর: এর উত্তেজনা প্রবাহ সামঞ্জস্য করে প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি আউটপুট এবং ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করে। এর প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি ক্ষমতা সীমিত এবং এর প্রতিক্রিয়া ধীর।
• স্টোরেজ পিসিএস: বেশিরভাগ আধুনিক পিসিএস ইউনিট চার-চতুর্ভুজ, যার অর্থ তারা স্বাধীনভাবে এবং দ্রুত প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি ইনজেক্ট বা শোষণ করতে পারে (যদি তারা তাদের আপাত পাওয়ার রেটিং কেভিএ অতিক্রম না করে)।

চ্যালেঞ্জ: কোনও ইউনিটকে ওভারলোড না করে সিস্টেমের ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার জন্য উভয়ের সমন্বয় কীভাবে করা যায়।

সমাধান:

• নিয়ন্ত্রণ কৌশল:
  1. ডিজেল ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করে: ডিজেল জেনারেটর সেটটি V/F মোডে সেট করা থাকে, যা সিস্টেমের ভোল্টেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি রেফারেন্স স্থাপনের জন্য দায়ী। এটি একটি স্থিতিশীল "ভোল্টেজ উৎস" প্রদান করে।
  2. স্টোরেজ প্রতিক্রিয়াশীল নিয়ন্ত্রণে অংশগ্রহণ করে (ঐচ্ছিক):
     • PQ মোড: স্টোরেজ শুধুমাত্র সক্রিয় শক্তি পরিচালনা করে (P), প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি সহ (Q) শূন্যে সেট করা হয়েছে। ডিজেল সমস্ত প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি সরবরাহ করে। এটি সবচেয়ে সহজ পদ্ধতি কিন্তু ডিজেলের উপর বোঝা চাপিয়ে দেয়।
     • রিঅ্যাকটিভ পাওয়ার ডিসপ্যাচ মোড: সিস্টেম মাস্টার কন্ট্রোলার রিঅ্যাকটিভ পাওয়ার কমান্ড পাঠায় (Q_set সম্পর্কে) বর্তমান ভোল্টেজের অবস্থার উপর ভিত্তি করে স্টোরেজ পিসিএসে। যদি সিস্টেম ভোল্টেজ কম থাকে, তাহলে স্টোরেজকে প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি ইনজেক্ট করতে বলুন; যদি বেশি হয়, তাহলে প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি শোষণ করতে বলুন। এটি ডিজেলের উপর থেকে বোঝা কমিয়ে দেয়, এটি সক্রিয় পাওয়ার আউটপুটের উপর ফোকাস করতে দেয়, একই সাথে সূক্ষ্ম এবং দ্রুত ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা প্রদান করে।
     • পাওয়ার ফ্যাক্টর (PF) নিয়ন্ত্রণ মোড: একটি লক্ষ্য পাওয়ার ফ্যাক্টর (যেমন, 0.95) সেট করা হয়, এবং স্টোরেজ স্বয়ংক্রিয়ভাবে তার প্রতিক্রিয়াশীল আউটপুট সামঞ্জস্য করে ডিজেল জেনারেটরের টার্মিনালে একটি স্থির সামগ্রিক পাওয়ার ফ্যাক্টর বজায় রাখে।
• ধারণক্ষমতা বিবেচনা: স্টোরেজ পিসিএস অবশ্যই পর্যাপ্ত আপাত শক্তি ক্ষমতা (kVA) সহ আকারের হতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, 400kW সক্রিয় শক্তি উৎপাদনকারী 500kW পিসিএস সর্বাধিকবর্গাকার (৫০০² - ৪০০²) = ৩০০kVArপ্রতিক্রিয়াশীল শক্তির চাহিদা বেশি হলে, একটি বৃহত্তর পিসিএস প্রয়োজন।

সারাংশ

ডিজেল জেনারেটর সেট এবং শক্তি সঞ্চয়ের মধ্যে একটি স্থিতিশীল আন্তঃসংযোগ সফলভাবে অর্জন করা শ্রেণিবদ্ধ নিয়ন্ত্রণের উপর নির্ভর করে:

1. হার্ডওয়্যার স্তর: দ্রুত-প্রতিক্রিয়াশীল স্টোরেজ পিসিএস এবং উচ্চ-গতির যোগাযোগ ইন্টারফেস সহ একটি ডিজেল জেনারেটর কন্ট্রোলার নির্বাচন করুন।
2. নিয়ন্ত্রণ স্তর: "ডিজেল সেট V/F করে, স্টোরেজ PQ করে" এর একটি মৌলিক স্থাপত্য ব্যবহার করুন। একটি উচ্চ-গতির সিস্টেম কন্ট্রোলার সক্রিয় পাওয়ার "পিক শেভিং/ভ্যালি ফিলিং" এবং প্রতিক্রিয়াশীল পাওয়ার সাপোর্টের জন্য রিয়েল-টাইম পাওয়ার প্রেরণ করে।
3. সুরক্ষা স্তর: সিস্টেম ডিজাইনে অবশ্যই ব্যাপক সুরক্ষা পরিকল্পনা অন্তর্ভুক্ত করতে হবে: স্টোরেজের হঠাৎ সংযোগ বিচ্ছিন্নতা মোকাবেলা করার জন্য বিপরীত বিদ্যুৎ সুরক্ষা, ওভারলোড সুরক্ষা এবং লোড নিয়ন্ত্রণ (এমনকি লোডশেডিং) কৌশল।

উপরে বর্ণিত সমাধানগুলির মাধ্যমে, আপনার উত্থাপিত চারটি মূল সমস্যা কার্যকরভাবে সমাধান করা যেতে পারে যাতে একটি দক্ষ, স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্য ডিজেল-শক্তি সঞ্চয় হাইব্রিড পাওয়ার সিস্টেম তৈরি করা যায়।