ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ आधुनिक बिजली प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, खासकर नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की बढ़ती पैठ के साथ। ऊर्जा भंडारण का चार - चतुर्थांश संचालन एक महत्वपूर्ण अवधारणा है जो ऊर्जा भंडारण प्रणाली और पावर ग्रिड के बीच बिजली प्रवाह विशेषताओं का वर्णन करता है।
जीबी/टी 44026 - 2024 के अनुसार "पूर्वनिर्मित केबिन - प्रकार लिथियम - आयन बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए तकनीकी विशिष्टता", ऊर्जा भंडारण प्रणाली का बिजली उत्पादन चार चतुर्भुजों में समायोज्य होना चाहिए1.
1.ऊर्जा भंडारण की मूल अवधारणा चार चतुर्थांश
1.1 पावर फैक्टर को समझना
ऐसे 4 प्रश्न हैं जिन पर विचार करने की आवश्यकता है।
पहले चतुर्थांश में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली की सक्रिय शक्ति (पी) और प्रतिक्रियाशील शक्ति (क्यू) दोनों 0 से अधिक हैं। ऊर्जा भंडारण प्रणाली निर्वहन स्थिति में है, ग्रिड को सक्रिय शक्ति जारी करती है और एक ही समय में प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजा प्रदान करती है। यह आमतौर पर तब होता है जब ग्रिड को अधिकतम लोड अवधि के दौरान अतिरिक्त सक्रिय बिजली और प्रतिक्रियाशील बिजली समर्थन की आवश्यकता होती है2.
दूसरे चतुर्थांश में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली की सक्रिय शक्ति 0 से कम है, और प्रतिक्रियाशील शक्ति 0 से अधिक है। ग्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली को सक्रिय बिजली की आपूर्ति करता है, जबकि ऊर्जा भंडारण प्रणाली ग्रिड को प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजा प्रदान करती है। यह स्थिति तब हो सकती है जब ग्रिड में अग्रणी पावर फैक्टर होता है और उसे आगमनात्मक प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजे की आवश्यकता होती है, और ऊर्जा भंडारण प्रणाली प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करते हुए चार्जिंग के लिए सक्रिय शक्ति को अवशोषित कर सकती है।2.
तीसरे चतुर्थांश में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली की सक्रिय शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति दोनों 0 से कम हैं। ग्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली को सक्रिय शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति दोनों की आपूर्ति करता है, और ऊर्जा भंडारण प्रणाली चार्जिंग स्थिति में है और बाहर से प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करती है। यह ऊर्जा भंडारण प्रणाली की सामान्य चार्जिंग स्थिति है जब ग्रिड में पर्याप्त शक्ति होती है और ऊर्जा भंडारण प्रणाली को चार्ज करने की आवश्यकता होती है2.
चौथे चतुर्थांश में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली की सक्रिय शक्ति 0 से अधिक है, और प्रतिक्रियाशील शक्ति 0 से कम है। ऊर्जा भंडारण प्रणाली ग्रिड को सक्रिय शक्ति की आपूर्ति करती है और बाहर से प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करती है। इसका उपयोग कुछ परिचालन स्थितियों के दौरान ग्रिड के वोल्टेज को विनियमित करने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जब ग्रिड वोल्टेज बहुत अधिक होता है और कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर मुआवजे की आवश्यकता होती है, तो ऊर्जा भंडारण प्रणाली प्रतिक्रियाशील पावर को अवशोषित करते हुए सक्रिय पावर का निर्वहन कर सकती है।2.
1.2 पावर फैक्टर की गणना
पाइथागोरस के प्रमेय का उपयोग करके हम इनमें से किसी भी 2 पैरामीटर से तीसरे पैरामीटर की गणना निम्नानुसार कर सकते हैं3.
पाइथागोरस का प्रमेय A² + B²=C² बताता है
इसके अलावा हम SOHCAHTOA नियम का उपयोग करते हैं
साइन ϕ=विपरीत/कर्ण
क्योंकि ϕ=आसन्न/कर्ण
टैन ϕ=विपरीत/आसन्न
1.3 पावर फैक्टर कोण
पावर फैक्टर कोण को आमतौर पर चरण कोण भी कहा जाता है।
पावर फैक्टर (पीएफ) शब्द केवल वास्तविक या "सच्ची" पावर (पी) और स्पष्ट पावर (एस) के बीच का अनुपात है। जबकि रिएक्टिव पावर (Q) प्रतिक्रियाशील घटक है।
पावर फैक्टर (पीएफ)=वास्तविक पावर किलोवाट (पी) / स्पष्ट पावर केवीए (एस)
उदाहरण के लिए रियल पावर=80kW, और रिएक्टिव पावर=100kVA के लिए हमारे पास है
पीएफ=80/100=0.8
20% की हानि दर्शाता है!!! और कई मामलों में इससे भी बदतर हो सकता है3.
2.चार - चतुर्थांश संक्रिया का महत्व
ऊर्जा भंडारण प्रणाली के चार - चतुर्थांश संचालन का बिजली प्रणाली के स्थिर संचालन और कुशल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण महत्व है।
सबसे पहले, यह पावर ग्रिड की बिजली गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। विभिन्न चतुर्थांशों में सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति को समायोजित करके, ऊर्जा भंडारण प्रणाली पवन और सौर ऊर्जा जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के कारण होने वाले बिजली के उतार-चढ़ाव और वोल्टेज अस्थिरता की भरपाई कर सकती है। उदाहरण के लिए, जब पवन ऊर्जा उत्पादन अचानक कम हो जाता है, तो पहले चतुर्थांश में ऊर्जा भंडारण प्रणाली ग्रिड आवृत्ति और वोल्टेज की स्थिरता बनाए रखने के लिए तुरंत सक्रिय शक्ति जारी कर सकती है।4.
दूसरे, यह बिजली व्यवस्था की विश्वसनीयता बढ़ा सकता है। ग्रिड की खराबी या आपात स्थिति के मामले में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली आपातकालीन बिजली सहायता और प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजा प्रदान करने के लिए विभिन्न चतुर्थांशों में काम कर सकती है। उदाहरण के लिए, पावर ग्रिड शॉर्ट - सर्किट फॉल्ट के दौरान, स्टेटिक सिंक्रोनस कम्पेसाटर (स्टेटकॉम) के साथ संयुक्त ऊर्जा भंडारण प्रणाली दोलनों को नम करने और बिजली प्रणाली को स्थिर करने के लिए लाइन प्रवाह के साथ एंटीपैथी में सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति को इंजेक्ट या अवशोषित कर सकती है।4.
अंततः, यह ऊर्जा भंडारण उपकरणों की उपयोग दक्षता में सुधार कर सकता है। चार - क्वाड्रेंट ऑपरेशन ऊर्जा भंडारण प्रणाली को अलग-अलग समय पर और अलग-अलग पावर फैक्टर स्थितियों के तहत चार्ज और डिस्चार्ज करने की अनुमति देता है, जिससे बैटरी और अन्य ऊर्जा भंडारण मीडिया की क्षमता का पूरा उपयोग होता है।4.
3.चार - चतुर्थांश संचालन की प्राप्ति प्रौद्योगिकियाँ
ऊर्जा भंडारण प्रणाली के चार - चतुर्थांश संचालन की प्राप्ति मुख्य रूप से बिजली रूपांतरण प्रणाली (पीसीएस) और नियंत्रण रणनीति पर निर्भर करती है।
पीसीएस के लिए, यह आमतौर पर मल्टी - लेवल कनवर्टर टोपोलॉजी को अपनाता है, जैसे कि कैस्केड एच - ब्रिज (सीएचबी) कनवर्टर। सीएचबी कनवर्टर - आधारित बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (बीईएसएस) बैटरी और ग्रिड के बीच बिजली के प्रवाह को नियंत्रित करके चार - क्वाड्रेंट ऑपरेशन का एहसास कर सकती है।5. जैसा कि पेपर में प्रस्तावित है "चार क्वाड्रंट्स ऑपरेशन कंट्रोल ऑफ हाई - वोल्टेज ट्रांसफार्मरलेस लार्ज - क्षमता सिस्टम इंटीग्रेटिंग बैटरी एनर्जी स्टोरेज एंड रिएक्टिव पावर मुआवजा", बंद - लूप जनित मॉड्यूलेशन चरण वोल्टेज के वेक्टर अपघटन द्वारा, ग्रिड - साइड पावर फैक्टर को बनाए रखा जा सकता है और सभी उप - मॉड्यूल पावर फैक्टर की भरपाई सूक्ष्म - चक्र सीमा को पार किए बिना की जा सकती है6.
नियंत्रण रणनीति के संदर्भ में, एक व्यापक नियंत्रण रणनीति की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, सीएचबी - आधारित बीईएसएस के लिए प्रस्तावित नियंत्रण रणनीति में एलसी फिल्टर के साथ बैटरी वर्तमान घटकों का मात्रात्मक अपघटन, चार - क्वाड्रेंट ऑपरेशन के तहत सूक्ष्म - चक्रों से बचने की व्यवहार्य सीमा प्राप्त करना, और सूक्ष्म - चक्रों और आंतरिक को खत्म करने पर विचार करते हुए एकीकृत मॉड्यूलेशन रणनीति का विश्लेषण करना शामिल है। - आवेश समकरण की चरण अवस्था7.
एक अन्य उदाहरण सिंघुआ विश्वविद्यालय इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग और अन्य इकाइयों द्वारा प्रस्तावित चार - क्वाड्रेंट पावर विनियमन प्रणाली है। यह प्रणाली ऊर्जा भंडारण और स्टेटकॉम को जोड़ती है, और नई ऊर्जा की यादृच्छिकता, तरंग रूप और अनिश्चितता के लिए बिजली मुआवजा, विनियमन और समर्थन कार्य प्रदान कर सकती है। यह 5 मिलीसेकंड में ग्रिड प्रेषण का जवाब दे सकता है और 150 मिलीसेकंड के भीतर 0 से 100% तक सक्रिय शक्ति के तेजी से समायोजन का एहसास कर सकता है।8.
4.चार - चतुर्थांश ऑपरेशन के आवेदन मामले
कुछ बड़े - पैमाने के पवन - सौर - भंडारण बिजली संयंत्रों में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली पवन और सौर ऊर्जा के उत्पादन और ग्रिड की मांग के अनुसार विभिन्न चतुर्थांशों में काम कर सकती है। जब पवन और सौर ऊर्जा प्रचुर मात्रा में होती है, तो ऊर्जा भंडारण प्रणाली ऊर्जा को चार्ज करने और संग्रहीत करने के लिए तीसरे चतुर्थांश में काम कर सकती है; जब पवन और सौर ऊर्जा अपर्याप्त होती है, तो यह ग्रिड को बिजली की आपूर्ति और आपूर्ति करने के लिए पहले चतुर्थांश में काम कर सकती है।
बिजली वितरण नेटवर्क में, ऊर्जा भंडारण प्रणाली का उपयोग वोल्टेज विनियमन और प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजे के लिए भी किया जा सकता है। दूसरे और चौथे चतुर्थांश में संचालन करके, यह वितरण नेटवर्क के वोल्टेज को समायोजित कर सकता है और उपयोगकर्ता पक्ष के पावर फैक्टर में सुधार कर सकता है9.
ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का चार - चतुर्भुज संचालन आधुनिक ऊर्जा प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण तकनीक है। यह बिजली की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है, सिस्टम की विश्वसनीयता बढ़ा सकता है और ऊर्जा भंडारण उपकरणों की उपयोग दक्षता बढ़ा सकता है। नई ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के निरंतर विकास और बिजली प्रणाली स्थिरता की बढ़ती मांग के साथ, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के चार - चतुर्थांश संचालन भविष्य की बिजली प्रणाली में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।
[1]जीबी/टी 44026 - 2024, प्रीफैब्रिकेटेड केबिन के लिए तकनीकी विशिष्टता - प्रकार लिथियम - आयन बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली।
[2] ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी पर विशेष समिति, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के विद्युत नियंत्रण के लिए तकनीकी आवश्यकताओं का परिचय।
[3] फास्ट्रॉन इलेक्ट्रॉनिक्स, पावर फैक्टर सुधार कैसे काम करता है।
[4]Douding.com, फोटोवोल्टिक उपभोग क्षमता और वितरण नेटवर्क की सुरक्षा को बढ़ाने के लिए एक चार - चतुर्भुज ऊर्जा भंडारण योजना विधि।
[5]आईईईई, कैस्केड एच-ब्रिज कनवर्टर बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली का चतुर्थांश संचालन नियंत्रण।
[6] सीएसईई की कार्यवाही, चार {{1}हाई के लिए चतुर्थांश ऑपरेशन नियंत्रण प्रौद्योगिकी, डायरेक्ट {{3}वोल्टेज, बैटरी ऊर्जा भंडारण और प्रतिक्रियाशील पावर मुआवजे के साथ बड़ी क्षमता वाली प्रणालियाँ।
[7]एईपीएस, वितरण नेटवर्क में ऊर्जा भंडारण के लिए एक अनुकूलित कॉन्फ़िगरेशन रणनीति, जो चार {{1}चतुर्थांश बिजली उत्पादन पर विचार करती है।
[8] सिंघुआ विश्वविद्यालय समाचार, चार - क्वाड्रेंट पावर रेगुलेशन सिस्टम।
[9]Douding.com, BESS प्रणाली की प्रत्यक्ष शक्ति + नियंत्रण रणनीति पर शोध।
