Analyse fan it probleem fan ferbining tusken dieselgeneratorsets en enerzjyopslach

Hjir is in detaillearre Ingelske útlis fan 'e fjouwer kearnproblemen oangeande de ferbining fan dieselgeneratorsets en enerzjyopslachsystemen. Dit hybride enerzjysysteem (faak in hybride mikrogrid "Diesel + Storage" neamd) is in avansearre oplossing foar it ferbetterjen fan effisjinsje, it ferminderjen fan brânstofferbrûk en it garandearjen fan in stabile stroomfoarsjenning, mar de kontrôle is tige kompleks.

Oersjoch fan kearnproblemen

1. 100ms Reverse Power Probleem: Hoe kinne jo foarkomme dat enerzjyopslach stroom weromfiert nei de dieselgenerator, en sa beskermje?
2. Konstante krêftútfier: Hoe kinne jo de dieselmotor konsekwint yn syn hege-effisjinsjesône draaie litte.
3. Ynienen ôfbrekke fan enerzjyopslach: Hoe om te gean mei de ynfloed as it enerzjyopslachsysteem ynienen fan it netwurk falt.
4. Probleem mei reaktyf fermogen: Hoe kinne jo it dielen fan reaktyf fermogen tusken de twa boarnen koördinearje om spanningsstabiliteit te garandearjen.

1. It 100ms Reverse Power Probleem

Probleembeskriuwing:
Omkearde krêft ûntstiet as elektryske enerzjy fan it enerzjyopslachsysteem (of de lading) werom streamt nei de dieselgeneratorset. Foar de dieselmotor fungearret dit as in "motor", dy't de motor oandriuwt. Dit is ekstreem gefaarlik en kin liede ta:

• Mechanyske skea: Abnormaal riden fan 'e motor kin ûnderdielen lykas de krukas en ferbiningsstangen beskeadigje.
• Systeemynstabiliteit: Feroarsaket fluktuaasjes yn 'e snelheid (frekwinsje) en spanning fan' e dieselmotor, wat mooglik kin liede ta útskeakeljen.

De eask om it binnen 100ms op te lossen bestiet om't dieselgenerators in grutte meganyske traachheid hawwe en har snelheidsregelsystemen stadich reagearje (meastal yn 'e oarder fan sekonden). Se kinne net op harsels fertrouwe om dizze elektryske weromstreaming fluch te ûnderdrukken. De taak moat wurde ôfhannele troch it ultrasnelle reagearjende Power Conversion System (PCS) fan it enerzjyopslachsysteem.

Oplossing:

• Kearnprinsipe: "Diesel liedt, opslach folget." Yn it heule systeem fungearret de dieselgeneratorset as de spanning- en frekwinsjereferinsjeboarne (d.w.s. V/F-kontrôlemodus), analooch oan it "net". It enerzjyopslachsysteem wurket yn 'e konstante krêft (PQ) kontrôlemodus, wêrby't it útfierfermogen allinich bepaald wurdt troch kommando's fan in mastercontroller.
• Kontrôlelogika:
  1. Real-time monitoring: De systeemmastercontroller (of de opslach-PCS sels) kontrolearret it útfierfermogen (P_diesel) en rjochting fan 'e dieselgenerator yn realtime mei in tige hege snelheid (bgl. tûzenen kearen per sekonde).
  2. Ynstelde krêft: It ynstelde krêftpunt foar it enerzjyopslachsysteem (P_set) moat foldwaan oan:P_laden(totaal ladingfermogen) =P_diesel+P_set.
  3. Snelle oanpassing: As de lading ynienen ôfnimt, wêrtroch'tP_dieselom in negative trend te krijen, moat de controller binnen in pear millisekonden in kommando nei de opslach PCS stjoere om syn ûntladingsfermogen direkt te ferminderjen of oer te skeakeljen nei it opnimmen fan fermogen (laden). Dit absorbearret de oerstallige enerzjy yn 'e batterijen, wêrtroch'tP_dieselbliuwt posityf.
• Technyske befeiligingsmaatregels:
  • Hege-snelheidskommunikaasje: Hege-snelheidskommunikaasjeprotokollen (bygelyks CAN-bus, fast Ethernet) binne fereaske tusken de dieselcontroller, opslach-PCS en systeemmastercontroller om minimale kommandofertraging te garandearjen.
  • PCS Rapid Response: Moderne opslach PCS-ienheden hawwe krêftreaksjetiden folle rapper as 100ms, faak binnen 10ms, wêrtroch't se folslein yn steat binne om oan dizze eask te foldwaan.
  • Redundante beskerming: Neist de kontrôleferbining wurdt meastentiids in omkearde stroombeskermingsrelais ynstalleare by de útfier fan 'e dieselgenerator as in lêste hardwarebarriêre. De wurktiid kin lykwols in pear hûndert millisekonden wêze, dus it tsjinnet primêr as reservebeskerming; de kearnsnelle beskerming is ôfhinklik fan it kontrôlesysteem.

2. Konstante krêftútfier

Probleembeskriuwing:
Dieselmotoren wurkje mei maksimale brânstofeffisjinsje en leechste útstjit binnen in ladingberik fan sawat 60%-80% fan har nominale fermogen. Lege ladingen feroarsaakje "wiete stapeling" en koalstofopbou, wylst hege ladingen it brânstofferbrûk drastysk ferheegje en de libbensdoer ferminderje. It doel is om de diesel te isolearjen fan ladingfluktuaasjes, wêrtroch't it stabyl bliuwt op in effisjint ynsteld punt.

Oplossing:

• Kontrôlestrategy foar "Peak Shaving and Valley Filling":
  1. Ynsteld basispunt: De dieselgeneratorset wurdt betsjinne mei in konstante krêftútfier ynsteld op syn optimale effisjinsjepunt (bygelyks 70% fan nominaal fermogen).
  2. Opslachregeling:
     • As de fraach nei lading > diesel ynstelpunt: It tekoart oan krêft (P_load - P_diesel_set) wurdt oanfolle troch it ûntladen fan it enerzjyopslachsysteem.
     • As de fraach nei lading < diesel ynstelpunt: It oerskot oan krêft (P_diesel_set - P_load) wurdt opnommen troch it opladen fan it enerzjyopslachsysteem.
• Systeemfoardielen:
  • De dieselmotor rint konsekwint mei hege effisjinsje, soepel, wêrtroch't syn libbensduur ferlingd wurdt en de ûnderhâldskosten fermindere wurde.
  • It enerzjyopslachsysteem makket drastyske ladingsfluktuaasjes glêd, wêrtroch't de ineffisjinsje en slijtage feroarsake troch faak feroarings yn diesellading foarkomt.
  • It totale brânstofferbrûk wurdt signifikant fermindere.

3. Ynienen ôfsluting fan enerzjyopslach

Probleembeskriuwing:
It enerzjyopslachsysteem kin ynienen offline falle fanwegen batterijfalen, PCS-fout, of beskermingsútfallen. De krêft dy't earder troch de opslach ferwurke waard (oft it no genereart of konsumearret) wurdt direkt folslein oerdroegen oan de dieselgeneratorset, wêrtroch in massive krêftskok ûntstiet.

Risiko's:

• As de opslach ûntladen wie (de lading stipe), dan wurdt de folsleine lading troch de ûntkoppeling oerdroegen oan de diesel, wat mooglik oerlêst, frekwinsje (snelheid) daling en beskermjende útskeakeling feroarsaakje kin.
• As de opslach oan it opladen wie (oerskotlike stroom opnimt), lit de ûntkoppeling it oerskot oan stroom fan 'e diesel nergens hinne, wat mooglik omkearde stroom en oerspanning feroarsaket, wat ek in útskeakeling triggert.

Oplossing:

• Diesel Side Spinning Reserve: De dieselgeneratorset moat net allinich dimensjonearre wurde foar syn optimale effisjinsjepunt. It moat dynamyske reservekapasiteit hawwe. Bygelyks, as de maksimale systeembelêsting 1000 kW is en de diesel draait op 700 kW, moat de nominale kapasiteit fan 'e diesel grutter wêze as 700 kW + de grutste potinsjele stapbelêsting (of it maksimale fermogen fan 'e opslach), bygelyks in 1000 kW-ienheid selektearre, dy't in buffer fan 300 kW leveret foar in opslachfalen.
• Snelle ladingkontrôle:
  1. Systeemmonitoring yn realtime: Kontrolearret kontinu de status en stroomstream fan it opslachsysteem.
  2. Foutdeteksje: By it detektearjen fan in hommelse ûntkoppeling fan 'e opslach stjoert de mastercontroller fuortendaliks in rap ladingreduksjesinjaal nei de dieselcontroller.
  3. Dieselreaksje: De dieselcontroller hannelet direkt (bygelyks, ferminderet de brânstofynjeksje rap) om te besykjen it fermogen te ferleegjen om oerien te kommen mei de nije lading. De draaiende reservekapasiteit keapet tiid foar dizze stadiger meganyske reaksje.
• Lêste rêdingsmiddel: Load-shedding: As de krêftskok te grut is foar de diesel om te behanneljen, is de meast betroubere beskerming it ôfskieden fan net-krityske lesten, wêrby't prioriteit jûn wurdt oan de feiligens fan krityske lesten en de generator sels. In load-shedding-skema is in essensjele beskermingseasken yn it systeemûntwerp.

4. Probleem mei reaktyf fermogen

Probleembeskriuwing:
Reaktyf fermogen wurdt brûkt om magnetyske fjilden te meitsjen en is krúsjaal foar it behâld fan spanningsstabiliteit yn AC-systemen. Sawol de dieselgenerator as de opslach-PCS moatte meidwaan oan 'e regeling fan reaktyf fermogen.

• Dieselgenerator: Kontrolearret de útfier fan reaktive krêft en spanning troch de oanstjoeringsstroom oan te passen. De kapasiteit foar reaktive krêft is beheind en de reaksje is stadich.
• Opslach PCS: De measte moderne PCS-ienheden binne fjouwer-kwadrant, wat betsjut dat se ûnôfhinklik en rap reaktive krêft ynjeksje of opnimme kinne (mits se har skynbere krêftwurdearring kVA net oerskriuwe).

Útdaging: Hoe kinne jo beide koördinearje om systeemspanningstabiliteit te garandearjen sûnder ien fan beide ienheden te oerladen.

Oplossing:

• Kontrôlestrategyen:
  1. Diesel bestjoert spanning: De dieselgeneratorset is ynsteld op V/F-modus, ferantwurdlik foar it fêststellen fan 'e spanning- en frekwinsjereferinsje fan it systeem. It leveret in stabile "spanningsboarne".
  2. Opslach nimt diel oan reaktive regeljouwing (opsjoneel):
     • PQ-modus: De opslach behannelet allinich aktive krêft (P), mei reaktive krêft (Q) ynsteld op nul. De diesel leveret alle reaktive krêft. Dit is de ienfâldichste metoade, mar belastet de diesel.
     • Reaktive krêftferstjoeringsmodus: De systeemmasterkontroller stjoert kommando's foar reaktive krêft (Q_set) nei de opslach PCS basearre op aktuele spanningsomstannichheden. As de systeemspanning leech is, jou dan it kommando om reaktive krêft te ynjeksjearjen; as de spanning heech is, jou it dan it kommando om reaktive krêft te absorbearjen. Dit ûntlêstet de lêst op 'e diesel, wêrtroch't it him rjochtsje kin op aktive krêftútfier, wylst it soarget foar in finer en rapper spanningsstabilisaasje.
     • Kontrôlemodus foar krêftfaktor (PF): In doelkrêftfaktor (bygelyks 0,95) wurdt ynsteld, en de opslach past automatysk syn reaktive útfier oan om in konstante totale krêftfaktor te behâlden by de terminals fan 'e dieselgenerator.
• Kapasiteitsoerwagings: De opslach-PCS moat dimensionearre wêze mei foldwaande skynbere krêftkapasiteit (kVA). Bygelyks, in PCS fan 500 kW dy't 400 kW aktyf fermogen útfiert, kin in maksimum leverje fanfjouwerkante meter (500² - 400²) = 300kVArfan reaktive krêft. As de fraach nei reaktive krêft heech is, is in gruttere PCS nedich.

Gearfetting

It slagjen om in stabile ferbining tusken in dieselgeneratorset en enerzjyopslach te berikken hinget ôf fan hiërargyske kontrôle:

1. Hardwarelaach: Selektearje in fluch reagearjende opslach-PCS en in dieselgeneratorkontroller mei hege-snelheidskommunikaasje-ynterfaces.
2. Kontrôlelaach: Brûk in fûnemintele arsjitektuer fan "Diesel stelt V/F yn, opslach docht PQ." In hege-snelheid systeemkontroller fiert real-time stroomferstjoering út foar aktyf fermogen "peak shaving/valley filling" en reaktive fermogenstipe.
3. Beskermingslaach: It systeemûntwerp moat wiidweidige beskermingsplannen omfetsje: beskerming tsjin omkearde stroom, beskerming tsjin oerlêst en strategyen foar ladingkontrôle (sels load shedding) om it hommelse ûntkoppelen fan opslach te behanneljen.

Troch de hjirboppe beskreaune oplossingen kinne de fjouwer wichtige problemen dy't jo oan 'e oarder steld hawwe effektyf oanpakt wurde om in effisjint, stabyl en betrouber hybride stroomsysteem foar diesel-enerzjyopslach te bouwen.