Nuus - Analise van die probleem van skakeling tussen dieselgeneratorstelle en energieberging

Hier is 'n gedetailleerde Engelse verduideliking van die vier kernkwessies rakende die interkonneksie van dieselgeneratorstelle en energiebergingstelsels. Hierdie hibriede energiestelsel (dikwels 'n "Diesel + Berging" hibriede mikronetwerk genoem) is 'n gevorderde oplossing vir die verbetering van doeltreffendheid, die vermindering van brandstofverbruik en die versekering van stabiele kragtoevoer, maar die beheer daarvan is hoogs kompleks.

Oorsig van kernkwessies

100ms Omgekeerde Kragprobleem: Hoe om te verhoed dat energieberging krag terugvoer na die dieselgenerator, en sodoende dit te beskerm.
Konstante Kraglewering: Hoe om die dieselenjin konsekwent in sy hoë-doeltreffendheidsone te laat loop.
Skielike Ontkoppeling van Energieberging: Hoe om die impak te hanteer wanneer die energiebergingstelsel skielik van die netwerk afval.
Reaktiewe Kragprobleem: Hoe om reaktiewe kragdeling tussen die twee bronne te koördineer om spanningsstabiliteit te verseker.

1. Die 100ms Omgekeerde Kragprobleem

Probleembeskrywing:
Omgekeerde krag vind plaas wanneer elektriese energie vanaf die energiebergingstelsel (of die las) terugvloei na die dieselgeneratorstel. Vir die dieselenjin tree dit op soos 'n "motor" wat die enjin aandryf. Dit is uiters gevaarlik en kan lei tot:

Meganiese skade: Abnormale aandrywing van die enjin kan komponente soos die krukas en verbindingsstange beskadig.
Stelselonstabiliteit: Veroorsaak skommelinge in die dieselenjin se spoed (frekwensie) en spanning, wat moontlik tot afskakeling kan lei.

Die vereiste om dit binne 100 ms op te los, bestaan omdat dieselkragopwekkers groot meganiese traagheid het en hul spoedbeheerstelsels stadig reageer (gewoonlik in die orde van sekondes). Hulle kan nie op hulself staatmaak om hierdie elektriese terugvloei vinnig te onderdruk nie. Die taak moet hanteer word deur die ultrasnelle reageerkragomskakelingstelsel (PCS) van die energiebergingstelsel.

Oplossing:

Kernbeginsel: "Diesel lei, berging volg." In die hele stelsel dien die dieselgeneratorstel as die spannings- en frekwensieverwysingsbron (d.w.s. V/F-beheermodus), analoog aan die "netwerk". Die energiebergingstelsel werk in Konstante Krag (PQ) Beheermodus, waar die uitsetkrag uitsluitlik deur opdragte van 'n hoofbeheerder bepaal word.
Beheerlogika:
1. Intydse monitering: Die stelselhoofbeheerder (of die stoor-PCS self) monitor die uitsetkrag (P_diesel) en rigting van die dieselgenerator intyds teen 'n baie hoë spoed (bv. duisende kere per sekonde).
2. Kragstelpunt: Die kragstelpunt vir die energiebergingstelsel (P_stel) moet voldoen aan:P_laai(totale laskrag) =P_diesel+P_stel.
3. Vinnige Aanpassing: Wanneer die las skielik afneem, wat veroorsaakP_dieselOm 'n negatiewe neiging te hê, moet die beheerder binne 'n paar millisekondes 'n opdrag na die stoor-PCS stuur om onmiddellik sy ontladingskrag te verminder of oor te skakel na absorpsiekrag (laai). Dit absorbeer die oortollige energie in die batterye, wat versekerP_dieselbly positief.
Tegniese Voorsorgmaatreëls:
- Hoëspoedkommunikasie: Hoëspoedkommunikasieprotokolle (bv. CAN-bus, vinnige Ethernet) word benodig tussen die dieselbeheerder, stoor-PCS en stelselhoofbeheerder om minimale bevelvertraging te verseker.
- PCS Vinnige Reaksie: Moderne stoor-PCS-eenhede het kragresponstye wat baie vinniger as 100 ms is, dikwels binne 10 ms, wat hulle ten volle in staat maak om aan hierdie vereiste te voldoen.
- Redundante Beskerming: Benewens die beheerskakel word 'n omgekeerde kragbeskermingsrelais gewoonlik by die dieselgenerator-uitset geïnstalleer as 'n finale hardewareversperring. Die bedryfstyd daarvan kan egter 'n paar honderd millisekondes wees, dus dien dit hoofsaaklik as rugsteunbeskerming; die kern-snelle beskerming is afhanklik van die beheerstelsel.

2. Konstante kraglewering

Probleembeskrywing:
Dieselenjins werk teen piek brandstofdoeltreffendheid en laagste emissies binne 'n lasbereik van ongeveer 60%-80% van hul nominale krag. Lae ladings veroorsaak "nat stapeling" en koolstofopbou, terwyl hoë ladings brandstofverbruik drasties verhoog en lewensduur verminder. Die doel is om die diesel van ladingskommelings te isoleer en dit stabiel te hou teen 'n doeltreffende stelpunt.

Oplossing:

"Piekskeer en Valleivulling" Beheerstrategie:
1. Stel Basispunt: Die dieselkragopwekker word bedryf teen 'n konstante kraglewering wat op sy optimale doeltreffendheidspunt ingestel is (bv. 70% van gegradeerde krag).
2. Bergingsregulasie:
  - Wanneer Laadvraag > Dieselinstelpunt: Die tekort aan krag (P_laai - P_diesel_stel) word aangevul deur die ontlading van die energiebergingstelsel.
  - Wanneer Laadvraag < Dieselinstelpunt: Die oortollige krag (P_diesel_stel - P_laai) word geabsorbeer deur die energiebergingstelsel se laai.
Stelselvoordele:
- Die dieselenjin loop konsekwent teen hoë doeltreffendheid en glad, wat sy lewensduur verleng en onderhoudskoste verminder.
- Die energiebergingstelsel maak drastiese lasfluktuasies glad, wat die ondoeltreffendheid en slytasie wat deur gereelde dieselladingsveranderinge veroorsaak word, voorkom.
- Die algehele brandstofverbruik word aansienlik verminder.

3. Skielike ontkoppeling van energieberging

Probleembeskrywing:
Die energiebergingstelsel kan skielik vanlyn raak as gevolg van batteryversaking, PCS-fout of beskermingsuitskakelings. Die krag wat voorheen deur die berging hanteer is (hetsy genereer of verbruik) word onmiddellik volledig na die dieselgenerator oorgedra, wat 'n massiewe kragskok veroorsaak.

Risiko's:

Indien die stoorplek besig was om te ontlaai (die las te ondersteun), dra die ontkoppeling daarvan die volle las na die diesel oor, wat moontlik oorbelasting, frekwensie- (spoed-) daling en beskermende afskakeling kan veroorsaak.
As die stoorplek besig was om te laai (oortollige krag te absorbeer), laat die ontkoppeling daarvan die diesel se oortollige krag nêrens heen nie, wat moontlik omgekeerde krag en oorspanning kan veroorsaak, wat ook 'n afskakeling veroorsaak.

Oplossing:

Diesel Sy-Spin Reserwe: Die dieselkragopwekker moet nie net vir sy optimale doeltreffendheidspunt gedimensioneer word nie. Dit moet dinamiese spaarkapasiteit hê. Byvoorbeeld, as die maksimum stelsellas 1000 kW is en die diesel teen 700 kW loop, moet die diesel se gegradeerde kapasiteit groter wees as 700 kW + die grootste potensiële staplas (of die stoor se maksimum krag), bv. 'n 1000 kW-eenheid gekies, wat 'n 300 kW buffer vir 'n stoorfaling bied.
Vinnige laaibeheer:
1. Stelselintydse monitering: Monitor die status en kragvloei van die stoorstelsel voortdurend.
2. Foutopsporing: Wanneer 'n skielike stooronderbreking opgespoor word, stuur die hoofbeheerder onmiddellik 'n vinnige lasverminderingssein na die dieselbeheerder.
3. Dieselrespons: Die dieselbeheerder tree onmiddellik op (bv. verminder brandstofinspuiting vinnig) om te probeer om krag te verlaag om by die nuwe lading te pas. Die draaiende reserwekapasiteit koop tyd vir hierdie stadiger meganiese reaksie.
Laaste Uitweg: Lasafskakeling: Indien die kragskok te groot is vir die diesel om te hanteer, is die mees betroubare beskerming om nie-kritieke laste af te skakel, met die prioriteit van die veiligheid van kritieke laste en die kragopwekker self. 'n Lasafskakelingskema is 'n noodsaaklike beskermingsvereiste in die stelselontwerp.

4. Reaktiewe Kragprobleem

Probleembeskrywing:
Reaktiewe krag word gebruik om magnetiese velde te vestig en is noodsaaklik vir die handhawing van spanningsstabiliteit in WS-stelsels. Beide die dieselgenerator en die stoor-PCS moet deelneem aan reaktiewe kragregulering.

Dieselgenerator: Beheer reaktiewe kraglewering en spanning deur die opwekkingsstroom aan te pas. Die reaktiewe kragvermoë is beperk en die reaksie is stadig.
Stoor-PCS: Die meeste moderne PCS-eenhede is vierkwadrant, wat beteken dat hulle onafhanklik en vinnig reaktiewe krag kan inspuit of absorbeer (mits hulle nie hul skynbare kraggradering kVA oorskry nie).

Uitdaging: Hoe om beide te koördineer om stelselspanningstabiliteit te verseker sonder om enige eenheid te oorlaai.

Oplossing:

Beheerstrategieë:
1. Diesel Beheer Spanning: Die dieselgeneratorstel is ingestel op V/F-modus, wat verantwoordelik is vir die bepaling van die stelsel se spanning- en frekwensieverwysing. Dit bied 'n stabiele "spanningsbron".
2. Berging neem deel aan reaktiewe regulering (opsioneel):
  - PQ-modus: Die stoorplek hanteer slegs aktiewe krag (P), met reaktiewe krag (Q) op nul gestel. Die diesel verskaf alle reaktiewe krag. Dit is die eenvoudigste metode, maar belas die diesel.
  - Reaktiewe Kragversendingsmodus: Die stelselhoofbeheerder stuur reaktiewe kragopdragte (Q_stel) na die stoor-PCS gebaseer op huidige spanningstoestande. Indien die stelselspanning laag is, beveel die stoor om reaktiewe krag in te spuit; indien hoog, beveel dit om reaktiewe krag te absorbeer. Dit verlig die las op die diesel, wat dit toelaat om op aktiewe kraglewering te fokus, terwyl dit fyner en vinniger spanningsstabilisering bied.
  - Kragfaktor (PF) Beheermodus: 'n Teiken-kragfaktor (bv. 0.95) word ingestel, en die stoorplek pas outomaties sy reaktiewe uitset aan om 'n konstante algehele kragfaktor by die dieselgenerator se terminale te handhaaf.
Kapasiteitsoorweging: Die stoor-PCS moet gedimensioneer wees met voldoende skynbare kragkapasiteit (kVA). Byvoorbeeld, 'n 500 kW PCS wat 400 kW aktiewe krag lewer, kan 'n maksimum van ... verskaf.vierkante meter (500² - 400²) = 300kVArvan reaktiewe krag. Indien die vraag na reaktiewe krag hoog is, is 'n groter PCS nodig.

Opsomming

Die suksesvolle bereiking van 'n stabiele interkonneksie tussen 'n dieselgeneratorstel en energieberging hang af van hiërargiese beheer:

Hardewarelaag: Kies 'n vinnig-reagerende stoor-PCS en 'n dieselgeneratorbeheerder met hoëspoed-kommunikasie-koppelvlakke.
Beheerlaag: Gebruik 'n fundamentele argitektuur van "Diesel stel V/F, Berging doen PQ." 'n Hoëspoed-stelselbeheerder voer intydse kragversending uit vir aktiewe krag "piekskeer/vallei-vulling" en reaktiewe kragondersteuning.
Beskermingslaag: Die stelselontwerp moet omvattende beskermingsplanne insluit: omgekeerde kragbeskerming, oorbelastingbeskerming en lasbeheerstrategieë (selfs lasafskeiding) om die skielike ontkoppeling van berging te hanteer.

Deur die oplossings wat hierbo beskryf word, kan die vier sleutelkwessies wat u geopper het, effektief aangespreek word om 'n doeltreffende, stabiele en betroubare diesel-energiebergingshibriede kragstelsel te bou.