BESS tizimi off-grid elektr tizimlarining barqarorligini yaxshilashi mumkinmi?

Off-grid barq doimiyligi uchun BESS asoslari

Nima uchun off-grid tizimlar nozikdir: Tarmoq inersiyasining yetishmasligi va cheklangan avariya o'tish qobiliyati

Tarmoqdan mustaqil tizimlarda oddiy elektr tarmoqlarida keng tarqalgan katta aylanayotgan generatorlardan kelib chiqadigan aylanish inertsiyasi mavjud emas. Bu inertsiya tizim uchun bir qanday shok yutgich vazifasini bajaradi va talabda sudden o'zgarishlar yoki avtomatik ravishda ishlab chiqarish pasayganda barqarorlikni saqlashga yordam beradi. Agar bu tabiiy bufer mavjud bo'lmasa, kichik muammolar tezda nazoratdan chiqib ketadi va chastota darajalari xavfli darajada tez-tez o'zgaradi. Vaziyatni yanada og'irlashtiruvchi jihat shundaki, ko'plab tarmoqdan tashqari tizimlar 'xatolikni o'tkazib yuborish qobiliyati' (fault ride through capability) deb ataladigan narsada qiyinchilikka duch keladi. Standart xavfsizlik protokollari kuchlanish pasayishi yoki qisqa muddatli chastota tebranishlari sodir bo'lganda invertorlarni o'chirib yoki ayrim yuklarga quvvat yetkazishni uzadi, o'sha paytda barcha tizimni imkon qadar doimiy ishlashini ta'minlash o'rniga. Bu ayniqsa yaqin atrofda alternativ quvvat manbalari mavjud bo'lmagan uzoq masofali hududlarda jiddiy muammo bo'lib qoladi. Natijada, bunday kichik uzilishlar ko'pincha to'liq qorong'ilikka aylanadi. Barcha ushbu o'ziga xos zaifliklarga qaramay, tarmoqdan tashqari ishlashning vaqt o'tishi bilan hamdoimiy va barqaror qolishini ta'minlash uchun boshidan boshlab maxsus barqarorlashtirish choralari kiritilishi kerak.

Asosiy BESS imkoniyatlari: Tez javob berish, ikki tomonlama quvvat oqimi va energiya vaqtini siljitish

BESS tizimlari ushbu muammolarga asosan uchta yo'nalishda, haqiqatan ham farq qiladigan usulda yondashadi. Birinchi e'tibor qilish lozim bo'lgan narsa — ularning tezlikdir. Aksariyat hollarda javoblar 100 millisekunddan kamroq vaqt ichida beriladi. Bu tezlik ularni chastotalar chetga chiqib ketganda darhol quvvatni yuborish yoki o'zlashtirish imkonini beradi va potentsial tizim nobarqarorligini nazorat qilishdan tashqari, uning boshqarilmas holatga kelishini oldini oladi. Ikkinchi muhim xususiyat — quvvatni ikki tomonlama uzatish qobiliyati. Boshqacha aytganda, zaryadlash va razryadlash o'rtasida real vaqtda silliq o'tish mumkin bo'ladi; bu esa qayta tiklanadigan energiya manbalarining o'zgaruvchanligi bilan iste'molchilarning o'zgaruvchan ehtiyojlarini muvozanatlashga yordam beradi. Uchinchi jihat — quyosh panellari yoki shamol turbinalaridan ortiqcha energiyani saqlash, ya'ni elektr energiyasiga ehtiyoj deyarli bo'lmasa, unda ishlab chiqarilgan energiya saqlanadi. Saqlangan bu energiya pik soatlarda yoki shamol esmayotganda va quyosh nuri yo'q paytlarda foydali bo'ladi. 2023-yilda Mikrogrid Institutining hamda NREL (Milliy Qayta Tiklanadigan Energiya Laboratoriyasi) tomonidan o'tkazilgan ba'zi so'nggi tadqiqotlarga ko'ra, bu yondashuv izolyatsiyalangan jamoalarda, ularning o'z mikrogrid tizimlari mavjud bo'lganda, dizel generatorlardan foydalanishni taxminan 30–50 foizga kamaytiradi.

BESS bilan boshqariladigan chastota va kuchlanishni barqarorlashtirish

Sintetik inertsiya va droop boshqaruvi: Invertorlar bilan boshqariladigan mikrotarmoqlarni kompensatsiya qilish

Invertorlar asosida ishlaydigan mikrotarmoqlar, ayniqsa, qo‘shimcha elektr energiyasi manbalariga tayangan off-grid tizimlari hukm suradigan hududlarda tobora keng tarqalmoqda. Ushbu tizimlarning anʼanaviy tarmoqlarga xos bo‘lgan tabiiy aylanish inertsiyasi yo‘q, shu sababli ular ishlab chiqilayotgan va iste’mol qilinayotgan quvvat o‘rtasidagi nozik muvozanat buzilganda tez-tez sodir bo‘ladigan chastota o‘zgarishlariga juda sezgir. Batareyali energiya saqlash tizimlari (BESST) sintetik inertsiya deb ataladigan hodisani imitatsiya qilish orqali yordam beradi. Asosan, kuchlanish elektronikasi chastota o‘zgarishlarini — yaʼni chastota o‘zgarish tezligini (RoCoF) aniqlaydi va so‘ngra bu o‘zgarishlarga javoban quvvatni tizimga tezda yetkazib beradi yoki tizimdan tezda olib tashlaydi; natijada RoCoF darajasi boshqaruvsiz tizimlarga nisbatan yarmidan ortiq kamayadi. Shuningdek, turli quvvat manbalarining ish yukini avtomatik ravishda taqsimlashga imkon beradigan droop boshqaruvi ham mavjud. Chastota pasayganda batareyalar saqlangan energiyani chiqarib, tizimni barqarorlashtiradi; aks holda, yaʼni ortiqcha quvvat mavjud bo‘lganda esa, ular uni saqlab oladi. Barcha ushbu funksiyalar birgalikda anʼanaviy sinkron mashinalarning vazifasini bajaradi: generatorlar uzilib ketganda yoki yuklar tezda o‘zgarganda ham tizimni silliq ishlashini taʼminlaydi va ko‘pincha odamlarning qo‘l bilan boshqarishga ehtiyoj tug‘dirmaydi.

BESS EMS orqali dinamik reaktiv quvvatni qo'llab-quvvatlash va faol kuchlanishni tartibga solish

Kuchlanish barqarorligisizlik muammosi, shuningdek, shamol va quyosh energiyasi kabi qayta tiklanadigan manbalarga keng miqyosda tayanadigan ko'plab off-grid tizimlarga qo'rqituvchi ta'sir ko'rsatmoqda. An'anaviy kuchlanish tartiblagichlari bu tizimlarning boshidan o'tadigan tez o'zgarishlar bilan mos kelish uchun mo'ljallanmagan. Batareya energiya saqlash tizimlari (BESS) va murakkab Energiya boshqaruvi tizimlari (EMS) ushbu muammo ni samarali hal qiladi. Bu tizimlar oddiy quvvat oqimi bilan bog'liq bo'lmagan dinamik reaktiv quvvatni qo'llab-quvvatlaydi. EMS doimiy ravishda tarmoqda nima sodir bo'layotganini kuzatib boradi va kuchlanish pasayishi, zudlik bilan ortishi yoki g'ayrioddiy to'lqin shakllari kabi muammolarni deyarli darhol hal qilish uchun sig'imli yoki induktiv VARlarni ishga tushiradi. Quyosh energiyasi ishlab chiqarishida zudlik bilan pasayish yoki kuchli shamol burjlarida tizim reaktiv quvvatni to'playdi. Shuningdek, u noxohishli garmonikalarni filtrlab tashlaydi va avtomatik ravishda kuchlanishni normal qiymatning atrofida 2% ichida barqaror tutish uchun sozlanadi; bunda rezerv dizel generatorlarini ishga tushirish shart emas. IEEE PES Mikrotarmoq Komitetining hisobotlariga ko'ra, ushbu xususiyatlar kuchlanishga bog'liq elektr uzilishlarini taxminan 70% ga kamaytiradi. Bundan tashqari, parametrlarning barqarorligi sezgir jihozlarning xizmat muddatini uzartiradi, chunki ular doimiy o'zgarishlar natijasida zarar ko'rmaydi.

Operatsion barqarorlik: Pikni qisqartirishdan Qora ishga kirishgacha

Aqlli BESS tarqatish orqali yukni muvozanatlash va dizel generatorlardan qochish

Qayta tiklanadigan energiya ishlab chiqarish o'zgarib turadi va elektr energiyasiga bo'lgan talab bashorat qilinmasdan o'zgarib turadi, bu ayniqsa rezerv quvvat sifatida hali ham dizel generatorlarga kuchli tayanadigan off-grid tizimlar uchun haqiqiy muammolarga sabab bo'ladi. Akkumulyatorli energiya saqlash tizimlari (AEST) bu muammolarga aqlli algoritmlardan foydalanib yechim topadi: ular quvvatni qachon saqlash yoki chiqarish kerakligini bashorat qiladi; bu esa AESTsiz ta'sir etgan holatga nisbatan yuk grafigidagi keskin o'zgarishlarni taxminan 60 dan 80 foizgacha tekislashga yordam beradi. Bu tizimlar quyosh panellari yoki shamol turbinalaridan ortiqcha elektr energiyasini so'rib oladi va so'ng talab ko'tarilganda uni tarmoqqa qaytaradi. Natijada kompaniyalar barqaror quvvat darajasini saqlash uchun qimmat dizel generatorlarini doimiy ravishda ishlatib turishlari shart emas. Bir kon korxonasi AEST o'rnatgandan keyin yillik yoqilg'i xarajatlarini taxminan 700 ming AQSH dollari miqdorida kamaytirgan va dizel dvigatellarining ishlash vaqtini avvalgi darajaning faqat 8 foizigacha qisqartirgan, lekin asosiy ishlarini silliq davom ettirishni ta'minlagan. Energiya iste'molini real vaqtda kuzatib borish va shunga mos ravishda ish jadvallarini sozlash imkoniyati generatorlarni tez-tez yoqish va o'chirishni kamaytiradi; bu esa ularning xizmat ko'rsatish muddatini uzartiradi va agar biror narsa uzunroq muddat davomida nosozlikka uchrasa, yetarli rezerv quvvat mavjudligini ta'minlaydi.

Qora ishga tushirish qobiliyati: Tashqi yordamdan foydalanmasdan muhim off-grid infratuzilmani tiklash

Off-grid tizimlari ba'zida to'liq ishlamay qolishi mumkin, lekin batareya energiya saqlash tizimlari (BESS) avtonom qora boshlanish qobiliyatini taklif etadi. Bu tizimlar asosiy infratuzilmani o'zlarining kuch manbalaridan foydalangan holda qayta tiklash imkonini beradi; bunda tashqi elektr tarmog'iga yoki avtomatik emas, balki qo'lda ishga tushiriladigan generatorlarga ehtiyoj yo'q. An'anaviy dizel agregatlari yoqilg'ini sovutish, dvigatellarni aylantirish va barcha tizimlarni to'g'ri sinxronlashtirish kabi ko'plab bosqichlarni talab qiladi. BESS esa bu barcha qiyinchiliklardan qutuladi va barqaror kuchlanish hamda chastotani deyarli darhol ta'minlaydi; bu esa mikrotarmoq boshqaruvchilarini qayta ishga tushirishga va ustuvor yuklarni asta-sekin qayta ulashga yordam beradi. Haqiqiy dunyodagi bir misol — katta shaharlardan uzoqda joylashgan bir kasalxona. To'liq elektr uzilishidan keyin BESS faqat 28 soniyada jarrohlik chiroqlarini va hayotni saqlash tizimlarini qayta ishga tushirdi. Buni qanday qiladi? Jarayon boshqaruv aloqalarini qayta ulash bilan boshlanadi, so'ngra biz "asosiy yuklar" deb ataydigan yuklarni (odatda umumiy quvvatning 10% dan kam) ishga tushiradi. Oxirida mahalliy energiya ishlab chiqarish vositalari qayta ishga tushiriladi. Yangi BESS modellari oldindan zaryadlangan elektr zanjirlari, ichki oraliqni aniqlash funksiyasi va chuqur razryad holatida ham ishonchli ishlashni ta'minlaydigan mustahkam dasturiy ta'minot kabi xususiyatlarga ega. Barcha ushbu takomillashtirishlar yoqilg'i yetkazib berishga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi va qayta ishga tushirish vaqtini bir necha soatdan maksimal ikki daqiqagacha qisqartiradi.

Savollar boʻlimi

BESS nima?

Batareya energiya saqlash tizimlari (BESS) — bu energiyani keyingi foydalanish uchun saqlaydigan texnologiyalar bo'lib, elektr ta'minot tizimlarini barqarorlashtirish va talab bilan ishlab chiqarishni muvozanatlashda yordam beradi.

Off-grid tizimlar nima uchun nozik?

Off-grid tizimlarda tarmoq inertsiyasi yo'q va ko'pincha avoriy holatlarga chidash qobiliyati yetishmaydi, natijada tez-tez elektr energiya barqarorligi buziladi va uzilishlar sodir bo'ladi.

BESS off-grid tizimlarni barqarorlashtirishda qanday yordam beradi?

BESS tez javob berish, ikki tomonlama quvvat oqimi va energiya vaqtini siljitish imkoniyatini taqdim etadi; bu chastotani va kuchlanishni barqarorlashtirishga yordam beradi hamda dizel generatorlargina ishlatishga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi.

Qora ishga tushirish qobiliyati nima?

Qora ishga tushirish qobiliyati — BESSning tashqi yordamga ehtiyoj qilmay, muhim off-grid infratuzilmani mustaqil ravishda qayta ishga tushirish qobiliyatini anglatadi.