क्या बीईएसएस का उपयोग शहरी बिजली ग्रिड के शिखर काटने में किया जा सकता है?

शिखर काटने और शहरी ग्रिड तनाव को समझना

शहरी बिजली ग्रिड को आपूर्ति और मांग के बीच एक मौलिक असंतुलन का सामना करना पड़ता है। बिजली की खपत सुबह और शाम के समय चरम पर पहुँच जाती है, जब व्यावसायिक इमारतें, परिवहन प्रणालियाँ और घरेलू उपयोगकर्ता एक साथ बिजली खींचते हैं। आधारभूत भार और इन शिखर मांगों के बीच का अंतर उपयोगिता कंपनियों को घूमती हुई आरक्षित क्षमता बनाए रखने के लिए मजबूर करता है — ऐसे बिजली संयंत्र जो आंशिक उत्पादन पर चल रहे हों, जिनमें ईंधन जल रहा हो और जो मांग की बढ़ोतरी की प्रतीक्षा कर रहे हों, जो हो सकती है या नहीं भी हो सकती है।

शिखर काटना इस अक्षमता को उच्च मांग वाले समय के दौरान ग्रिड से अधिकतम शक्ति के आकर्षण को कम करके संबोधित करता है। बजाय उत्पादन को बढ़ाए जाने के, उपयोगिताएँ या बड़े उपभोक्ता अंतर को पूरा करने के लिए संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। शहरी बाज़ारों में समय-पर-उपयोग विद्युत दरें मानक बन जाने के साथ-साथ शिखर काटने के आर्थिक तर्क और भी मज़बूत हो रहे हैं, जहाँ शिखर दरें अशिखर दरों से तीन या उससे अधिक गुना अधिक हो सकती हैं।

बेस — बैटरी ऊर्जा संग्रहण प्रणालियाँ — इस अनुप्रयोग के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकी के रूप में उभरी हैं। पारंपरिक पंपित जल भंडारण के विपरीत, जिसके लिए विशिष्ट भूगोल की आवश्यकता होती है, या छोटी अवधि के विस्फोटों के लिए सीमित फ्लाईव्हील प्रणालियों के विपरीत, बैटरी भंडारण व्यावसायिक इमारतों के अनुप्रयोगों से लेकर पूरे शहरी क्षेत्रों की सेवा करने वाली उपयोगिता-पैमाने की स्थापनाओं तक के लिए स्केल कर सकता है।

शहरी वातावरण में BESS शिखर काटना कैसे करता है

चार्ज-डिस्चार्ज साइकिलिंग तर्क

एक बेस शहरी उप-केंद्र से जुड़े स्थापना रात के गैर-चोटी समय (आमतौर पर आधी रात से सुबह ६ बजे तक) में चार्ज होती है, जब आधारभूत उत्पादन मांग से अधिक होता है। भंडारित ऊर्जा को सुबह की चोटी (सुबह ७–१० बजे) और शाम की चोटी (शाम ५–९ बजे) के दौरान वापस ग्रिड में छोड़ा जाता है, जिससे ऊपर की ओर के पारेषण नेटवर्क द्वारा संभाले जाने वाले शुद्ध भार वक्र को समतल किया जाता है।

लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) बैटरियाँ शहरी BESS तैनातियों में कई कारणों से प्रमुखता रखती हैं। उनकी ऊष्मीय स्थिरता घनी आबादी वाले क्षेत्रों में आग के जोखिम को कम करती है, जहाँ ऊष्मीय अनियंत्रण की घटना के अस्वीकार्य परिणाम हो सकते हैं। ८०% गहराई के निर्वहन पर ६,००० से अधिक चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों का चक्र जीवन इस बात का संकेत देता है कि आज स्थापित प्रणाली दैनिक चोटी काटने के संचालन के १५–२० वर्षों तक आर्थिक रूप से उत्पादक बनी रहेगी।

दक्षिणपूर्व एशिया की एक स्थानीय ऊर्जा आपूर्ति कंपनी ने एक भीड़-भाड़ वाले शहरी उप-केंद्र पर 20MW/40MWh BESS लगाया, जहाँ भौतिक स्थान की कमी के कारण तीसरे ट्रांसफॉर्मर को जोड़ना संभव नहीं था। बैटरी प्रणाली दोपहर के 15MW के एयर-कंडीशनिंग चोटी मांग को सोख लेती है, जिससे उप-केंद्र के अद्यतन के लिए लगभग $12 मिलियन के पूंजी व्यय को लगभग सात वर्षों के लिए स्थगित कर दिया गया।

मौजूदा उप-केंद्र बुनियादी ढांचे के साथ एकीकरण

शहरी BESS स्थापनाएँ आमतौर पर मध्य-वोल्टेज स्तर (10–35kV) पर स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से जुड़ती हैं, जो या तो बैटरी कंटेनर में एकीकृत होते हैं या उसके निकट स्थापित किए जाते हैं। पावर कन्वर्जन सिस्टम (PCS) द्विदिश पावर प्रवाह को प्रबंधित करता है और ग्रिड डिस्पैच सिग्नल प्राप्त करने के कुछ मिलीसेकंड के भीतर चार्जिंग के दौरान रेक्टिफिकेशन से डिस्चार्जिंग के दौरान इनवर्जन में स्विच कर जाता है।

रैक-माउंटिंग बीईएसएस विन्यास उन आंतरिक उप-केंद्रों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ फर्श का स्थान सीमित होता है। स्टैक करने योग्य बीईएसएस डिज़ाइन उपयोगिताओं को क्षमता को क्रमिक रूप से बढ़ाने की अनुमति देते हैं — ५ एमडब्ल्यूएच कंटेनर के साथ शुरुआत करके और मांग के पैटर्न के विकास के साथ-साथ इकाइयाँ जोड़कर। यह मॉड्यूलर दृष्टिकोण एक समर्पित बीईएसएस सुविधा के निर्माण की तुलना में प्रारंभिक पूंजी निवेश को कम करता है।

शहरी बीईएसएस तैनाती के लिए तकनीकी आवश्यकताएँ

स्थान और सुरक्षा विचार

शहरी उप-केंद्रों में बड़े पैमाने पर बैटरी स्थापनाओं के लिए खाली भूमि दुर्लभ होती है। कंटेनरीकृत बीईएसएस समाधान इस समस्या का समाधान करते हैं, जिसमें पूरे प्रणाली — बैटरियाँ, पावर कन्वर्जन सिस्टम (पीसीएस), थर्मल प्रबंधन और अग्नि-शमन — को मानक शिपिंग कंटेनर आकार में पूर्व-निर्मित किया जाता है, जिसे मौजूदा उप-केंद्र के कंक्रीट पैड पर तैनात किया जा सकता है।

अग्नि सुरक्षा प्रोटोकॉल में बहु-स्तरीय सुरक्षा की आवश्यकता होती है: सेल-स्तरीय निगरानी जो थर्मल रनअवे शुरू होने से पहले वोल्टेज असामान्यताओं का पता लगाती है, मॉड्यूल-स्तरीय गैस का पता लगाने वाली प्रणाली जो ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट वाष्प के जमा होने से पहले वेंटिलेशन को सक्रिय करती है, और कंटेनर-स्तरीय एरोसॉल दमन प्रणाली जो स्वचालित रूप से सक्रिय हो जाती है। ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए स्थापना मानक NFPA 855 द्वारा प्रदान किया गया है, जो अलगाव की दूरियों और वेंटिलेशन आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है जिन्हें शहरी स्थापनाओं को आवासीय इमारतों के निकट होने के कारण पूरा करना आवश्यक है।

ग्रिड इंटरकनेक्शन मानक

आईईईई १५४७ वितरित ऊर्जा संसाधनों, जिनमें बीईएसएस शामिल है, के ग्रिड से जुड़ने को नियंत्रित करता है। शहरी स्थापनाओं को राइड-थ्रू क्षमता का प्रदर्शन करना आवश्यक है — अल्पकालिक वोल्टेज गिरावट के दौरान डिस्कनेक्ट न होकर जुड़े रहना, जो उन्हीं चरम घटनाओं के दौरान ग्रिड अस्थिरता को और बढ़ा देगा जिन्हें यह प्रणाली कम करने के लिए डिज़ाइन की गई है। पीसीएस को ग्रिड आवृत्ति के साथ ±०.५ हर्ट्ज़ के भीतर समकालिक होना आवश्यक है और एससीएडीए एकीकरण के माध्यम से उपयोगिता डिस्पैच संकेतों के लिए प्रतिक्रिया करनी आवश्यक है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

शहरी शिखर काटने के लिए कितने आकार की बीईएसएस की आवश्यकता होती है?

व्यावसायिक भवन अनुप्रयोगों के लिए सामान्यतः सुविधा-स्तरीय शिखर काटने के लिए ५०० किलोवॉट-घंटा से २ मेगावॉट-घंटा की आवश्यकता होती है। वितरण उप-केंद्र स्तरीय शिखर काटने के लिए फीडर लोड प्रोफाइल के आधार पर १० से ५० मेगावॉट-घंटा की आवश्यकता होती है। उपयोगिता-स्तरीय शहरी स्थापनाएँ १०० मेगावॉट-घंटा या उससे अधिक की सीमा में होती हैं। आकार निर्धारण शिखर मांग के परिमाण, अवधि और लक्ष्य कमी प्रतिशत पर निर्भर करता है, कोई निश्चित सूत्र नहीं है।

बीईएसएस शिखर काटने का निर्वहन कितने समय तक जारी रख सकती है?

अधिकांश शहरी पीक शेविंग प्रणालियाँ नामांकित शक्ति पर लगातार 2–4 घंटे के निर्वहन को लक्षित करती हैं। यह सामान्य सुबह या शाम के पीक समय को कवर करता है। लंबी अवधि की प्रणालियाँ (6–8 घंटे) मौजूद हैं, लेकिन उनकी प्रति किलोवाट-घंटा लागत अधिक होती है, जो अक्सर केवल पीक शेविंग के लिए अतिरिक्त क्षमता के लिए औचित्य स्थापित नहीं करती है, हालाँकि वे आवृत्ति नियमन जैसी सहायक सेवाओं के माध्यम से मूल्य जोड़ती हैं।

क्या BESS पीक शेविंग नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण के साथ काम करता है?

हाँ। BESS को छत पर लगाए गए सौर या शहरी पवन ऊर्जा उत्पादन के साथ जोड़ने से एक संकर प्रणाली बनती है, जिसमें दोपहर के समय अतिरिक्त नवीकरणीय उत्पादन बैटरी को शाम के पीक निर्वहन के लिए चार्ज करता है। यह "डक कर्व" समस्या को संबोधित करता है, जहाँ सौर उत्पादन ठीक उस समय गिरता है जब शाम की मांग बढ़ती है। लियाओनिंग साइनोटेक ग्रुप जैसे आपूर्तिकर्ता इस अनुप्रयोग के लिए एकीकृत BESS और सौर समाधान प्रदान करते हैं।

रैक-माउंटिंग और स्टैकेबल BESS में क्या अंतर है?

रैक-माउंटिंग बीईएसएस को मानक 19-इंच सर्वर रैक्स में स्थापित किया जा सकता है, जो नियंत्रित वातावरण वाले आंतरिक स्थापनों के लिए उपयुक्त है। स्टैक करने योग्य बीईएसएस में मौसम प्रतिरोधी बाहरी कैबिनेट का उपयोग किया जाता है, जो विद्युत रूप से एक-दूसरे से जुड़े होते हैं और एक केंद्रीय नियंत्रक के माध्यम से संचार करते हैं। रैक-माउंटिंग उपग्रह नियंत्रण भवनों के लिए उपयुक्त है; स्टैक करने योग्य बाहरी पैड-माउंटेड तैनाती के लिए उपयुक्त है, जहाँ आंतरिक स्थान उपलब्ध नहीं है।

बीईएसएस पीक शेविंग बिजली की लागत को कैसे कम करती है?

समय-पर-उपयोग टैरिफ़ के तहत वाणिज्यिक और औद्योगिक उपयोगकर्ता चोटी के मूल्य विंडोज़ के दौरान बीईएसएस से बिजली खींचकर मांग शुल्क से बच सकते हैं। मांग शुल्क — जो प्रत्येक महीने के उच्चतम 15-मिनट के उपभोग अंतराल पर आधारित होते हैं — किसी सुविधा के कुल बिजली बिल का 30–70% हो सकते हैं। पीक शेविंग वास्तविक ऊर्जा उपभोग को कम किए बिना इन शुल्कों को समाप्त कर देती है या कम कर देती है।

शहरी बीईएसएस स्थापना की क्या रखरखाव आवश्यकता होती है?

तिमाही थर्मल प्रबंधन प्रणाली निरीक्षण, छमाही क्षमता परीक्षण, और बैटरी प्रबंधन प्रणाली के माध्यम से निरंतर दूरस्थ निगरानी। लीफेपो4 रासायनिक संरचना की आवश्यकता सीसा-अम्ल विकल्पों के विपरीत विद्युत अपघट्य के पुनर्भरण की नहीं होती है। कोशिका संतुलन स्वचालित रूप से बीएमएस के माध्यम से शिखर काटने के कार्य चक्रों में आंशिक आवेश स्थिति के संचालन के दौरान होता है।