નવા એનર્જી ગ્રીડ કનેક્શનમાં મદદ કરવી

 

પવન અને સૌર ઉર્જા દ્વારા રજૂ કરાયેલ નવી ઉર્જા પાવર જનરેશન, નોંધપાત્ર પાવર આઉટપુટ વધઘટ અને અનિશ્ચિતતા દર્શાવે છે. પવન અને સૌર પાવર આઉટપુટ બંને સ્થાનિક હવામાન પરિસ્થિતિઓ દ્વારા સીધી અસર કરે છે, પાવર આઉટપુટ સ્પાઇક્સ અથવા ટીપાંની સંભાવના છે, જે પાવર સિસ્ટમની ગ્રીડ કનેક્શન ફ્રીક્વન્સી માટે પડકારો બનાવે છે.

પાવર વધઘટ અને પ્રમાણમાં જટિલ ગ્રીડ અવબાધ લાક્ષણિકતાઓને લીધે, મોટા-પાયે કેન્દ્રીયકૃત ગ્રીડ કનેક્શન અથવા રેન્ડમ પાવર આઉટપુટની સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, પાવર ઓસિલેશન થવાની સંભાવના છે, જે પાવર સિસ્ટમ સ્થિરતા સમસ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે. આનાથી લોડ અને આયોજિત નવી ઉર્જા ઉત્પાદન પ્રણાલીઓના પ્રદર્શનને વ્યાપક વિસ્તાર પર અસર થાય છે, નવા ઉર્જા સ્ત્રોતોને એકીકૃત કરવાની ક્ષમતાને અસર ન થાય તે માટે સિસ્ટમમાં પૂરતી અનામત ક્ષમતા જરૂરી છે, જે આયોજન અને આર્થિક કાર્યક્ષમતા બંને હાંસલ કરવા માટે નિર્ણાયક છે.

ઉર્જા સંગ્રહ અને નવા ઉર્જા સ્ત્રોતોનું એકીકરણ મુખ્યત્વે ત્રણ પાસાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે: પ્રથમ, ટૂંકા ગાળામાં ગ્રીડ-લેવલ લોડને મુક્ત કરીને, તે પાવર ગ્રીડના 10-મિનિટ-સ્તરના પાવર નિયમનને સક્ષમ કરે છે, ટૂંકા ગાળાના વધઘટને ઘટાડે છે- અને હાલના ઉર્જા સ્ત્રોતોને સંપૂર્ણપણે નવા ઊર્જા સ્ત્રોતો સાથે જોડે છે. બીજું, મિનિટ-સ્તરીય યોજનાઓ વિકસાવીને જેમાં નવી ઉર્જા ઉત્પાદન આગાહીનો સમાવેશ થાય છે, અને ટૂંકા-ગાળાના દિવસ-આગળની વીજ ઉત્પાદન આગાહીના આધારે, તે નવા ઊર્જા સ્ત્રોતોને અલ્ટ્રા-ટૂંકી-પાવર આગાહીમાં અસરકારક રીતે સામેલ કરે છે. આનાથી ગ્રીડની અંદર વિવિધ જનરેટિંગ એકમોની તર્કસંગત કામગીરી અને શેડ્યુલિંગમાં સુધારો થાય છે, ઝડપી આવર્તન નિયમન સંસાધનોની માંગમાં ઘટાડો થાય છે, ગ્રીડ અનુમાનની ચોકસાઈ અને સ્થિરતા વધે છે અને નવા ઉર્જા સ્ત્રોતોમાં મિનિટના રીઅલ-ટાઇમ વધઘટને સરળ બનાવે છે, સામાન્ય જનરેટીંગ યુનિટની સામાન્ય કામગીરી પર અસર ઘટાડે છે.

પીક શેવિંગ અને વેલી ફિલિંગ

પરંપરાગત વીજ ઉત્પાદનની તુલનામાં, પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જા ઉત્પાદન તેના સાધનો અથવા એકમોનો પ્રમાણમાં ઓછો ઉપયોગ દર ધરાવે છે. મારા દેશના "થ્રી નોર્થ" પ્રદેશને ઉદાહરણ તરીકે લઈએ તો, પવન સંસાધનોના આંકડાઓ અનુસાર, વિન્ડ ફાર્મના કુલ ઉત્પાદનની સંભાવના તેની કુલ ઇન્સ્ટોલ કરેલ ક્ષમતાના 60% થી વધુ થવાની સંભાવના સામાન્ય રીતે 5% કરતા ઓછી હોય છે. લાઇનના ઉપયોગને સુધારવા માટે, લાઇન ક્ષમતા આયોજન સામાન્ય રીતે પવન ઉર્જા ટ્રાન્સમિશન જરૂરિયાતોના 95% અથવા પવન ફાર્મની કુલ સ્થાપિત ક્ષમતાના 60%ને પહોંચી વળવાનું લક્ષ્ય રાખે છે. ફોટોવોલ્ટેઇક્સ માટે પરિસ્થિતિ વધુ ગંભીર છે. તેથી, અપૂરતી ટ્રાન્સમિશન ક્ષમતાને કારણે પવન શક્તિની ચોક્કસ ટકાવારી ઘટાડવામાં આવશે, અને લોડની મેળ ખાતી ન હોવાને કારણે (-શિખર-શેવિંગ લાક્ષણિકતાઓ)ને કારણે સૌર ઊર્જામાં ઘટાડો થશે.

પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જાનું ઉત્પાદન, તેના પ્રમાણમાં લાંબા-ગાળાની વધઘટ સાથે સમગ્ર દિવસ દરમિયાન પ્રતિ કલાકના ધોરણે અને સાંજે પીક વીજળીની માંગનું આગમન (સામાન્ય રીતે 7-10 PM), સિસ્ટમની ઉપર અને નીચેની ક્ષમતાની જરૂરિયાતોમાં વધારો કરશે. બીજી બાજુ, પવન ઉર્જા ઘણીવાર મધ્યરાત્રિની આસપાસ સંપૂર્ણ આઉટપુટ સુધી પહોંચે છે, જ્યારે ભાર દિવસના તેના સૌથી નીચા બિંદુએ હોય છે. તેથી, પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જા ઉત્પાદનની આગાહીમાં અનિશ્ચિતતાને દૂર કરવા માટે, પાવર ગ્રીડ અને પરંપરાગત ઉત્પાદન એકમો બંનેએ ડીપ પીક શેવિંગ સાથે સંકળાયેલા નોંધપાત્ર જોખમો સહન કરવા જોઈએ.

પીક શેવિંગ અને વેલી ફિલિંગ એ લાઇન ટ્રાન્સમિશન ક્ષમતાને મહત્તમ કરવા, લોડ વલણો સાથે મેળ ખાતી જરૂરિયાતને ઘટાડવા અને પરંપરાગત જનરેટિંગ એકમોથી વધેલી અને ઘટેલી ક્ષમતાની માંગમાં ઘટાડો કરવા માટે ઊર્જા સંગ્રહની સમયાંતરે લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ- કરે છે.

રિન્યુએબલ એનર્જી જનરેશન આઉટપુટ કર્વ P_{NE} સાથે આપેલ દૈનિક લોડ વળાંક P_l નો સરવાળો કરીને, અમે અંતિમ સિસ્ટમ સમકક્ષ લોડ વળાંક ∑P_i, એટલે કે, ∑P_i=P_l - P_{NE} મેળવી શકીએ છીએ. જો કે, પરંપરાગત પાવર પ્લાન્ટ્સ અને પીક{11}}શેવિંગ પાવર પ્લાન્ટ્સની આઉટપુટ રેગ્યુલેશન રેન્જ અને પ્રાદેશિક ઇન્ટરકનેક્શન લાઇન બાહ્ય ગ્રીડમાં ટ્રાન્સમિટ અથવા મેળવી શકે તે મહત્તમ પાવર P_Lને ધ્યાનમાં લેતા, ગ્રીડ સાથે જોડાયેલા એકમોની મહત્તમ અસરકારક પાવર P_{max} છે:{14}}

P_{max}=μ(P_f + P_b + P_L) (3-3)

ક્યાં:

એકમાત્ર જગ્યા તમને ઘરની બહાર મળશે

 

 

• P_f-શિખર-શેવિંગ એકમોની મહત્તમ આઉટપુટ શક્તિ;
• P_b-એકમોનું લઘુત્તમ આઉટપુટ કે જે પીક શેવિંગમાં ભાગ લઈ શકતા નથી;
• μ-ગ્રીડ ટ્રાન્સમિશન અને ઓપરેટિંગ કાર્યક્ષમતા.

ફોર્મ્યુલામાં, C એ પીક-શેવિંગ યુનિટના આઉટપુટ પાવર રેગ્યુલેશન ગુણાંકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. શક્તિ સંબંધો આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યા છે.

ગ્રીડ-જોડાયેલ એકમોની ન્યૂનતમ અસરકારક પાવર P_{મિનિટ} છે:

સૌથી ઓછા લોડ સમયગાળા t₁–t₂ દરમિયાન, પરંપરાગત પીક-શેવિંગ એકમો દ્વારા આરક્ષિત ડાઉનવર્ડ રેગ્યુલેશન ક્ષમતા એ મહત્તમ રિન્યુએબલ એનર્જી પાવર P'_{NE} છે જે આ સમયગાળા દરમિયાન ગ્રીડ સ્વીકારી શકે છે, એટલે કે, P'{NE}=P{max} - P_{મિનિટ} (3-મિનિટ) દૈનિક P_{મિનિટ} (3-મિનિટ) (ઊર્જા સંગ્રહ વિના, t₁–t₂ દરમિયાન પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જા ઉત્પાદન માત્ર પવન/સૌર કાપ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે).

તે જોઈ શકાય છે કે ઊર્જા સંગ્રહ વિના, t₁–t₂ દરમિયાન રિન્યુએબલ એનર્જી આઉટપુટ માત્ર મર્યાદિત હોઈ શકે છે; જો કે, ઉર્જા સંગ્રહ સાથે, t₁–t₂ દરમિયાન ચાર્જિંગ અને t₃–t₄ દરમિયાન ડિસ્ચાર્જિંગ અસરકારક સમકક્ષ લોડ વળાંક ∑P_i ને P_{min} અને P_{max} ની રેન્જમાં શિફ્ટ કરે છે, નવીનીકરણીય ઉર્જા ઉત્પાદન મર્યાદાઓ અને પવન/સૌર ઘટાડાને ટાળે છે, ઊર્જાની પુનઃપ્રાપ્તિ ક્ષમતામાં સુધારો અથવા પુનઃપ્રાપ્તિ ક્ષમતામાં સુધારો કરે છે. અનામત ક્ષમતા, અને એકંદર સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો. BESS (બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ) નો પાવર P_{BESS} છે:
P_{BESS}=મહત્તમ( P_{min} - ∑P_{min}, ∑P_{max} - ∑P_{max} ) (3-6)
BESS ની ઊર્જા E_{BESS} છે:

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

ક્યાં:

 

• μ_c -- ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમની ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતા;
• μ_d -- ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીની ડિસ્ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતા.

વ્યાપક અર્થમાં વધુ સંશોધન દર્શાવે છે કે લોડ શિખરો અને ખીણો કે જે ઘણી વખત લાંબા સમય સુધી ચાલે છે, ચોક્કસ ક્ષમતાની ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીને ગોઠવવાથી આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, શિખર-ખીણ તફાવતને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકાય છે.

લોડ પીક-ખીણ તફાવતનું સુધારણા સ્તર છે:

• જ્યાં પી_imaxમહત્તમ અપેક્ષિત લોડ છે;
• P_imaxલઘુત્તમ અપેક્ષિત લોડ છે.

એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ રૂપરેખાંકન પદ્ધતિ અગાઉના એક જેવી જ છે અને તેનું પુનરાવર્તન કરવામાં આવશે નહીં.

આગાહીની ચોકસાઈમાં સુધારો

NBT32011-2013 "ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર સ્ટેશનની પાવર પ્રિડિક્શન સિસ્ટમ માટેની તકનીકી આવશ્યકતાઓ" અનુસાર, ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર સ્ટેશનના પાવર જનરેશન સમયગાળા દરમિયાન ટૂંકા ગાળાની આગાહીની મૂળ સરેરાશ ચોરસ ભૂલ- (મર્યાદિત આઉટપુટ સાથેના સમયગાળાને બાદ કરતાં) 0.15% કરતા ઓછો હોવો જોઈએ અને દર મહિને 0.15% કરતા ઓછો હોવો જોઈએ; અલ્ટ્રા-ટૂંકા ગાળાની આગાહીના ચોથા કલાકની રૂટ સરેરાશ ચોરસ ભૂલ 0.1 કરતાં ઓછી હોવી જોઈએ, અને માસિક પાસ દર 85% કરતાં વધુ હોવો જોઈએ.

"વિન્ડ ફાર્મ પાવર ફોરકાસ્ટિંગ એન્ડ અર્લી વોર્નિંગના વહીવટ માટેના વચગાળાના પગલાં" અનુસાર, વિન્ડ ફાર્મના દૈનિક આગાહી વળાંકની મહત્તમ ભૂલ 25%થી વધુ ન હોવી જોઈએ, વાસ્તવિક-સમયની આગાહીની ભૂલ 15%થી વધુ ન હોવી જોઈએ, અને સમગ્ર દિવસ માટે અનુમાનની રુટ સરેરાશ ચોરસ ભૂલ 2% કરતાં ઓછી હશે.

 

ટૂંકા-અવધિ અને અલ્ટ્રા-ટૂંકા-બંને ગાળાની આગાહીઓ 15-મિનિટના અંતરાલ પર આગાહી ડેટા પ્રદાન કરે છે. તેથી, નવા ઉર્જા સ્ત્રોતોના આઉટપુટને 15-મિનિટના અંતરાલો પર વિભાજિત અને નિયંત્રિત કરી શકાય છે, સમગ્ર દિવસ દરમિયાન 96 નિયંત્રણ વિભાગો સાથે. અનુમતિપાત્ર નિયંત્રણ ભૂલ બેન્ડવિડ્થ ΔP સંબંધિત આગાહી તકનીકી વિશિષ્ટતાઓમાં મહત્તમ સ્વીકાર્ય ભૂલના આધારે સ્થાપિત થયેલ છે. આકૃતિ 3-8 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, P(1) અને Pe(2) અનુક્રમે પ્રથમ અને બીજા 15-મિનિટના અંતરાલ માટે અનુમાનિત પાવર મૂલ્યો છે, જ્યારે AP એ સ્વીકાર્ય ભૂલ બેન્ડવિડ્થ છે, જે નવી ઊર્જા વીજ ઉત્પાદનની સ્થાપિત ક્ષમતાના 15% પર સેટ છે.

નવી ઉર્જા પાવર જનરેશનની ટૂંકા ગાળાની વિવિધતા

નવી ઉર્જા વીજ ઉત્પાદનના ફેરફારનો ટૂંકા સમયનો દર- પાવર સિસ્ટમ સ્થિરતાની જરૂરિયાતોને પણ પૂર્ણ કરે છે. નવી એનર્જી ગ્રીડ-જોડાયેલ પાવર જનરેશનની સક્રિય પાવર ભિન્નતા માટેની વર્તમાન પાવર ગ્રીડ મર્યાદા નીચેના કોષ્ટકમાં બતાવવામાં આવી છે.

રિન્યુએબલ એનર્જી સ્મૂથિંગ એપ્લીકેશન્સમાં, BESS (પાવર ઇક્વિપ્ડ એલિમેન્ટ સિસ્ટમ) નો ઉપયોગ રિન્યુએબલ એનર્જી પાવર જનરેશનને સ્ટોર કરવા અને રિલીઝ કરવા માટે થાય છે, જે રિન્યુએબલ એનર્જી ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમમાં મિનિટ-પાવરની વધઘટને દબાવી દે છે. આ ખાતરી કરે છે કે એનર્જી સ્ટોરેજ PBEss (પાવર એલિમેન્ટ સિસ્ટમ) અને રિન્યુએબલ એનર્જી Pv (પાવર V) નું સંયુક્ત આઉટપુટ P વધઘટ ઉપરોક્ત તકનીકી જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે, જેમાં નિયંત્રણ સમય અંતરાલ મોટે ભાગે 1 મિનિટ પર સેટ હોય છે. જો કે, એલ્ગોરિધમ્સથી વિપરીત જે આગાહીની ચોકસાઈમાં સુધારો કરે છે, આ અભિગમ મુખ્યત્વે નવીનીકરણીય ઉર્જા ઉત્પાદનના પાવર વધઘટ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. તેથી, BESS ની ચોક્કસ રેટ કરેલ શક્તિને પસંદ કરતી વખતે, આંકડાકીય વિશ્લેષણ અને સંભાવના વિશ્લેષણ માટે ડેટા નમૂનાનો સ્ત્રોત એ મિનિટ-સ્તર અને 10-મિનિટ-સ્તરના સક્રિય પાવર ફેરફારો રિન્યુએબલ એનર્જી આઉટપુટ હશે.

BESS ની શક્તિ અને ક્ષમતા ડિઝાઇન હજુ પણ ભૂતકાળના પાવર ફેરફારોની સંભાવનાના આંકડા અને વીજ વપરાશમાં સંચિત ફેરફારો પર આધારિત હોઈ શકે છે, જેનો હેતુ 80% થી 90% કેસોમાં સ્મૂથિંગ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવાનો છે. અહીં આનું પુનરાવર્તન થશે નહીં. પાવર વધઘટ શ્રેણી ઉપરોક્ત આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે, બે મુખ્ય BESS પાવર કંટ્રોલ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

• એક છે બિંદુ-બાય-બિંદુ મર્યાદિત પદ્ધતિ;
• બીજી ઓછી-પાસ ફિલ્ટરિંગ પદ્ધતિ છે.

પૉઇન્ટ-બાય-બિંદુ મર્યાદા પદ્ધતિ

 

આકૃતિને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, આકૃતિ નવી ઉર્જા આઉટપુટ P વચ્ચે મોટી સરખામણી દર્શાવે છે_ne(j) છેલ્લા 10 મિનિટમાં j અને સંયુક્ત આઉટપુટ P(J-n) સમયે. તે જોઈ શકાય છે કે સમયે (j-3), એટલે કે, P(j-3) અને P વચ્ચેનો ફેરફાર_ne(j) સૌથી મોટું છે, અને તે મહત્તમ 10 મિનિટથી વધુ છે. સરખામણી દર્શાવે છે કે △P₁₀.

તેથી, 10-મિનિટની પાવર વધઘટ મર્યાદાને પહોંચી વળવા માટે, BESS ની આઉટપુટ શ્રેણી (ચાર્જિંગ માટે હકારાત્મક, ડિસ્ચાર્જિંગ માટે નકારાત્મક) છે:

ઓછી-પાસ ફિલ્ટરિંગ પદ્ધતિ

 

સિગ્નલ પ્રોસેસિંગમાં ફિલ્ટરિંગ સિદ્ધાંતના આધારે, આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, લો-પાસ ફિલ્ટર ઇનપુટ સિગ્નલના કંપનવિસ્તાર ઉમેરીને અથવા બાદ કરીને આઉટપુટ સિગ્નલને સરળ બનાવે છે. એ જ રીતે, BESS ની ઍક્સેસ તેના ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ કંટ્રોલ દ્વારા નવા એનર્જી પાવર સ્ટેશનની આઉટપુટ પાવરની વધઘટને પણ સરળ બનાવશે, જેથી સંબંધિત તકનીકી આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકાય.

કુલ ગ્રીડનું અપેક્ષિત મૂલ્ય-જોડાયેલ પાવર ∑P\\સમ P∑P આના દ્વારા આપવામાં આવે છે:

ડેટાને અલગ કરો, જ્યાં t નિયંત્રણ સમયગાળો છે, અને અમે 1 મિનિટ લઈએ છીએ:

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

આપેલ ∑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))

ગ્રીડ-કનેક્ટેડ પાવર વધઘટ તકનીકી આવશ્યકતાઓ અનુસાર, ∑P(j)ની મિનિટ-સ્તરની વધઘટ શ્રેણી સંતોષવી આવશ્યક છે:

|∑P(j) - ∑P(j-1)| મિનિટ કરતાં ઓછું અથવા બરાબર (ΔP_i, 0.1 P_0)

P માટે ગણતરીના સૂત્રને બદલીને_bess(j) અમે મેળવીએ છીએ: