نئی انرجی گرڈ کنکشن کی مدد کرنا

 

نئی انرجی پاور جنریشن، جس کی نمائندگی ہوا اور شمسی توانائی سے ہوتی ہے، بجلی کی پیداوار میں نمایاں اتار چڑھاو اور غیر یقینی صورتحال کو ظاہر کرتی ہے۔ ہوا اور شمسی توانائی کے دونوں آؤٹ پٹ مقامی موسمی حالات سے براہ راست متاثر ہوتے ہیں، جو بجلی کی پیداوار میں اضافے یا گرنے کا شکار ہوتے ہیں، جس سے پاور سسٹم کے گرڈ کنکشن فریکوئنسی کو چیلنج ہوتے ہیں۔

بجلی کے اتار چڑھاؤ اور نسبتاً پیچیدہ گرڈ مائبادی خصوصیات کی وجہ سے، بڑے-پیمانے کے مرکزی گرڈ کنکشن یا بے ترتیب پاور آؤٹ پٹ کے عام حالات میں، پاور کے دوغلے ہونے کا امکان ہے، جس سے پاور سسٹم کے استحکام کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔ یہ وسیع علاقے میں منصوبہ بند نئے توانائی کے پیداواری نظاموں کے بوجھ اور کارکردگی کو متاثر کرتا ہے، نظام میں کافی ریزرو صلاحیت کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ توانائی کے نئے ذرائع کو مربوط کرنے کی صلاحیت کو متاثر نہ کیا جا سکے، جو منصوبہ بندی اور اقتصادی کارکردگی دونوں کو حاصل کرنے کے لیے اہم ہے۔

توانائی کے ذخیرے اور توانائی کے نئے ذرائع کا انضمام بنیادی طور پر تین پہلوؤں پر توجہ مرکوز کرتا ہے: پہلا، گرڈ-سطح کے بوجھ کو مختصر وقت کے دوران جاری کرکے، یہ پاور گرڈ کے 10-منٹ-سطح کے پاور ریگولیشن کو قابل بناتا ہے، قلیل مدتی اتار چڑھاو کو کم کرکے-موجودہ توانائی کے ذرائع کو مکمل طور پر نئے توانائی کے ذرائع سے مربوط کرتا ہے۔ دوسرا، منٹ کے-سطح کے منصوبے تیار کرکے جن میں توانائی کی نئی پیداوار کی پیشن گوئیاں شامل ہیں، اور قلیل-ٹرم دن-بجلی کی پیداوار کی پیشین گوئیوں کی بنیاد پر، یہ توانائی کے نئے ذرائع کو انتہائی-مختصر-بجلی کی پیشن گوئیوں میں مؤثر طریقے سے شامل کرتا ہے۔ یہ گرڈ کے اندر مختلف جنریٹنگ یونٹس کے عقلی آپریشن اور نظام الاوقات کو بہتر بناتا ہے، تیز رفتار فریکوئنسی ریگولیشن کے وسائل کی مانگ کو کم کرتا ہے، گرڈ کی پیش گوئیوں کی درستگی اور استحکام کو بڑھاتا ہے، اور توانائی کے نئے ذرائع میں منٹ کی سطح کے حقیقی وقت کے اتار چڑھاو کو ہموار کرتا ہے، روایتی یونٹ کے عام آپریشن پر اثر کو کم کرتا ہے۔

چوٹی شیونگ اور ویلی فلنگ

روایتی بجلی کی پیداوار کے مقابلے، قابل تجدید توانائی کی پیداوار میں اس کے آلات یا یونٹس کے استعمال کی شرح نسبتاً کم ہے۔ ایک مثال کے طور پر میرے ملک کے "تھری نارتھ" کے علاقے کو لے کر، ہوا کے وسائل کے اعدادوشمار کے مطابق، ونڈ فارم کی کل پیداوار اس کی کل نصب شدہ صلاحیت کے 60% سے زیادہ ہونے کا امکان عام طور پر 5% سے کم ہے۔ لائن کے استعمال کو بہتر بنانے کے لیے، لائن کی صلاحیت کی منصوبہ بندی کا مقصد عام طور پر ہوا سے بجلی کی ترسیل کی 95% ضروریات یا ونڈ فارمز کی کل نصب شدہ صلاحیت کا 60% پورا کرنا ہے۔ فوٹو وولٹک کے لیے صورتحال اور بھی سنگین ہے۔ لہذا، ناکافی ٹرانسمیشن کی صلاحیت کی وجہ سے ہوا کی طاقت کا ایک خاص فیصد کم ہو جائے گا، اور شمسی توانائی لوڈ کی عدم مطابقت کی وجہ سے کم ہو جائے گی (اینٹی-چوٹی-شیونگ خصوصیات)۔

قابل تجدید توانائی کی پیداوار، دن بھر میں ایک گھنٹہ کی بنیاد پر اس کے نسبتاً طویل مدتی اتار چڑھاو کے ساتھ، اور شام کو بجلی کی زیادہ طلب کی آمد (عام طور پر شام 7-10)، نظام کی اوپر کی طرف اور نیچے کی طرف صلاحیت کی ضروریات کو بڑھا دے گی۔ دوسری طرف، ہوا کی طاقت اکثر آدھی رات کے آس پاس پوری پیداوار تک پہنچ جاتی ہے، جب بوجھ دن کے اپنے کم ترین مقام پر ہوتا ہے۔ لہذا، قابل تجدید توانائی کی پیداوار کی پیشن گوئی میں غیر یقینی صورتحال کو ختم کرنے کے لیے، پاور گرڈ اور روایتی پیداواری یونٹس دونوں کو گہری چوٹی کے شیونگ سے وابستہ اہم خطرات کو برداشت کرنا چاہیے۔

چوٹی شیونگ اور ویلی فلنگ لائن ٹرانسمیشن کی صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ کرنے، لوڈ کے رجحانات سے مماثل ہونے کی ضرورت کو کم کرنے، اور روایتی پیداواری یونٹوں سے بڑھتی ہوئی اور کم صلاحیت کی مانگ کو کم کرنے کے لیے توانائی کے ذخیرے کی تبدیلی کی خصوصیات کو وقت-کا استعمال کرتی ہے۔

قابل تجدید توانائی کے پیداواری منحنی خطوط P_{NE} کے ساتھ دیے گئے یومیہ لوڈ وکر P_l کا خلاصہ کرتے ہوئے، ہم حتمی نظام کے مساوی لوڈ وکر ∑P_i، یعنی ∑P_i=P_l - P_{NE} حاصل کر سکتے ہیں۔ تاہم، روایتی پاور پلانٹس اور چوٹی شیونگ پاور پلانٹس کی آؤٹ پٹ ریگولیشن رینج پر غور کرتے ہوئے، اور زیادہ سے زیادہ پاور P_L جسے علاقائی انٹرکنکشن لائن بیرونی گرڈ تک منتقل یا حاصل کر سکتی ہے، گرڈ سے منسلک یونٹوں کی زیادہ سے زیادہ موثر پاور P_{max} ہے:

P_{زیادہ سے زیادہ}=μ(P_f + P_b + P_L) (3-3)

کہاں:

واحد جگہ جو آپ کو گھر سے باہر ملے گی۔

 

 

• P_f-چوٹی-شیونگ یونٹس کی زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ پاور؛
• P_b-اکائیوں کی کم از کم پیداوار جو چوٹی شیونگ میں حصہ نہیں لے سکتے ہیں؛
• μ-گرڈ ٹرانسمیشن اور آپریٹنگ کارکردگی۔

فارمولے میں، C چوٹی-شیونگ یونٹ کے آؤٹ پٹ پاور ریگولیشن گتانک کی نمائندگی کرتا ہے۔ طاقت کے تعلقات تصویر میں دکھائے گئے ہیں۔

گرڈ سے منسلک یونٹوں کی کم از کم موثر پاور P_{min} ہے:

سب سے کم لوڈ کی مدت t₁–t₂ کے دوران، روایتی چوٹی-شیونگ یونٹس کے ذریعہ محفوظ کردہ نیچے کی طرف ریگولیشن کی گنجائش زیادہ سے زیادہ قابل تجدید توانائی کی طاقت P'_{NE} ہے جسے گرڈ اس مدت کے دوران قبول کر سکتا ہے، یعنی P'{NE}=P{max} - P_{min} (3-min} روزانہ نکالا جائے) (توانائی کے ذخیرہ کے بغیر، t₁–t₂ کے دوران قابل تجدید توانائی کی پیداوار صرف ہوا/شمسی کٹوتیوں کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے)۔

یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ توانائی کے ذخیرہ کے بغیر، t₁–t₂ کے دوران قابل تجدید توانائی کی پیداوار صرف محدود ہو سکتی ہے۔ تاہم، توانائی کے ذخیرہ کے ساتھ، t₁–t₂ کے دوران چارج کرنا اور t₃–t₄ کے دوران ڈسچارج مؤثر مساوی لوڈ وکر ∑P_i کو P_{min} اور P_{max} کی حد کے اندر منتقل کرتا ہے، قابل تجدید توانائی کی پیداوار کی حدود اور ہوا/شمسی کی کمی سے گریز کرتے ہوئے، توانائی کی طلب میں اضافے کی صلاحیت کو بہتر بناتا ہے۔ ریزرو صلاحیت، اور مجموعی نظام کی کارکردگی کو بہتر بنانا۔ BESS (بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم) کی طاقت P_{BESS} ہے:
P_{BESS}=زیادہ سے زیادہ ( P_{min} - ∑P_{min}, ∑P_{max} - ∑P_{max} ) (3-6)
BESS کی توانائی E_{BESS} ہے:

E_{BESS}=زیادہ سے زیادہ{ μ_c ∫{t₁}^{t₂} (P{min} - ∑P_i) dt , 1/μ_d ∫{t₃}^{t₄} (∑P_i - P{7})

کہاں:

 

• μ_c -- توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی چارجنگ کی کارکردگی؛
• μ_d -- توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی خارج ہونے والی کارکردگی۔

وسیع تر معنوں میں مزید تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ بوجھ کی چوٹیوں اور وادیوں کے لیے جو اکثر طویل ہوتی ہیں، ایک خاص صلاحیت کے توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام کو ترتیب دینے سے چوٹی کے فرق کو مؤثر طریقے سے کم کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

لوڈ چوٹی کی بہتری کی سطح-وادی فرق یہ ہے:

• جہاں پی_imaxزیادہ سے زیادہ متوقع بوجھ ہے؛
• P_imaxکم از کم متوقع بوجھ ہے۔

انرجی سٹوریج سسٹم کنفیگریشن کا طریقہ پچھلے ایک جیسا ہے اور اسے دہرایا نہیں جائے گا۔

پیشن گوئی کی درستگی کو بہتر بنائیں

NBT32011-2013 کے مطابق "فوٹو وولٹک پاور سٹیشن کے پاور پریڈیکشن سسٹم کے لیے تکنیکی تقاضے"، فوٹو وولٹک پاور سٹیشن کے پاور جنریشن کے دورانیے کے دوران مختصر-پیش گوئی کی جڑ کا مطلب مربع غلطی (محدود پیداوار کے ساتھ ادوار کو چھوڑ کر) 0.15 فیصد سے کم ہونا چاہیے اور %0.15 سے زیادہ ہونا چاہیے۔ الٹرا- قلیل مدتی پیشین گوئی کے چوتھے گھنٹے کی جڑ کا مطلب مربع غلطی 0.1 سے کم ہونی چاہیے، اور ماہانہ پاس کی شرح 85% سے زیادہ ہونی چاہیے۔

"ونڈ فارم پاور فورکاسٹنگ اینڈ ارلی وارننگ" کے ایڈمنسٹریشن کے عبوری اقدامات کے مطابق، ونڈ فارم کی روزانہ کی پیشن گوئی وکر کی زیادہ سے زیادہ خرابی 25% سے زیادہ نہیں ہوگی، حقیقی وقت کی پیشن گوئی کی غلطی 15% سے زیادہ نہیں ہوگی، اور روٹ یعنی مربع غلطی پورے دن کے لیے %20 سے کم ہوگی۔

 

قلیل-مدت اور انتہائی-مختصر-دونوں پیشن گوئیاں 15 منٹ کے وقفوں پر پیشن گوئی کا ڈیٹا فراہم کرتی ہیں۔ لہذا، توانائی کے نئے ذرائع کی پیداوار کو 15 منٹ کے وقفوں پر تقسیم اور کنٹرول کیا جا سکتا ہے، دن بھر میں 96 کنٹرول سیگمنٹس کے ساتھ۔ قابل اجازت کنٹرول ایرر بینڈوتھ ΔP متعلقہ پیشن گوئی کی تکنیکی وضاحتوں میں زیادہ سے زیادہ قابل اجازت غلطی کی بنیاد پر قائم کیا گیا ہے۔ جیسا کہ شکل 3-8 میں دکھایا گیا ہے، P(1) اور Pe(2) بالترتیب پہلے اور دوسرے 15 منٹ کے وقفوں کے لیے پیش گوئی شدہ پاور ویلیوز ہیں، جب کہ AP قابل اجازت ایرر بینڈوتھ ہے، جو نئی توانائی کی بجلی پیدا کرنے کی انسٹال کردہ صلاحیت کے 15% پر سیٹ ہے۔

نئی انرجی پاور جنریشن کی قلیل مدتی تغیرات کو ہموار کرنا

نئی انرجی پاور جنریشن کی تبدیلی کی مختصر وقت کی شرح کو بھی پاور سسٹم کے استحکام کے تقاضوں کو پورا کرنا چاہیے۔ نئی انرجی گرڈ-منسلک پاور جنریشن کے فعال پاور تغیر کے لیے موجودہ پاور گرڈ کی حدیں نیچے دی گئی جدول میں دکھائی گئی ہیں۔

قابل تجدید توانائی کو ہموار کرنے والی ایپلی کیشنز میں، BESS (پاور سے لیس عنصری نظام) کا استعمال قابل تجدید توانائی کے پاور جنریشن کو ذخیرہ کرنے اور جاری کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جو قابل تجدید توانائی کے گرڈ-منسلک نظام میں منٹ کے-سطح کے اتار چڑھاؤ کو دباتا ہے۔ یہ یقینی بناتا ہے کہ توانائی ذخیرہ کرنے والے PBEss (Power Element System) اور قابل تجدید توانائی Pv (Power V) کا مشترکہ آؤٹ پٹ P اتار چڑھاؤ مذکورہ بالا تکنیکی تقاضوں کو پورا کرتا ہے، جس میں کنٹرول ٹائم وقفہ زیادہ تر 1 منٹ پر سیٹ ہوتا ہے۔ تاہم، الگورتھم کے برعکس جو پیشین گوئی کی درستگی کو بہتر بناتے ہیں، یہ نقطہ نظر بنیادی طور پر قابل تجدید توانائی کی پیداوار کی طاقت کے اتار چڑھاو پر مرکوز ہے۔ لہذا، BESS کی مخصوص ریٹیڈ پاور کو منتخب کرنے میں، اعداد و شمار کے تجزیہ اور امکانی تجزیہ کے لیے ڈیٹا کا نمونہ ماخذ قابل تجدید توانائی کی پیداوار کی منٹ-سطح اور 10-میٹ لیول کی فعال پاور تبدیلیاں ہوں گی۔

BESS کی طاقت اور صلاحیت کا ڈیزائن اب بھی ماضی کی بجلی کی تبدیلیوں کے امکانی اعدادوشمار اور بجلی کی کھپت میں مجموعی تبدیلیوں پر مبنی ہو سکتا ہے، جس کا مقصد 80% سے 90% معاملات میں ہموار ضروریات کو پورا کرنا ہے۔ یہاں یہ بات نہیں دہرائی جائے گی۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ بجلی کے اتار چڑھاؤ کی حد مندرجہ بالا ضروریات کو پورا کرتی ہے، دو اہم BESS پاور کنٹرول الگورتھم استعمال کیے جاتے ہیں:

• ایک نقطہ ہے-بذریعہ-پوائنٹ محدود کرنے کا طریقہ؛
• دوسرا کم-پاس فلٹرنگ کا طریقہ ہے۔

پوائنٹ-بذریعہ-پوائنٹ کی حد کا طریقہ

 

مثال کے طور پر اعداد و شمار کو لے کر، اعداد و شمار نئی توانائی کی پیداوار P کے درمیان ایک بڑا موازنہ ظاہر کرتا ہے_ne(j) وقت j اور مشترکہ آؤٹ پٹ P(J-n) پچھلے 10 منٹوں میں۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ وقت (j-3)، یعنی P(j-3) اور P کے درمیان تبدیلی_ne(j) سب سے بڑا ہے، اور یہ زیادہ سے زیادہ 10 منٹ سے زیادہ ہے۔ موازنہ ظاہر کرتا ہے کہ △P₁₀.

لہذا، 10 منٹ کی بجلی کے اتار چڑھاؤ کی حد کو پورا کرنے کے لیے، BESS کی آؤٹ پٹ رینج (چارج کرنے کے لیے مثبت، خارج ہونے کے لیے منفی) ہے:

کم-پاس فلٹرنگ کا طریقہ

 

سگنل پروسیسنگ میں فلٹرنگ کے اصول کی بنیاد پر، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے، کم-پاس فلٹر ان پٹ سگنل کے طول و عرض کو جوڑ کر یا گھٹا کر آؤٹ پٹ سگنل کو ہموار بناتا ہے۔ اسی طرح، BESS تک رسائی نئے انرجی پاور اسٹیشن کی آؤٹ پٹ پاور کے اتار چڑھاؤ کو اس کے چارجنگ اور ڈسچارج کنٹرول کے ذریعے ہموار کرے گی، تاکہ متعلقہ تکنیکی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔

کل گرڈ-منسلک طاقت ∑P\\sum P∑P کی متوقع قدر بذریعہ دی گئی ہے:

ڈیٹا کو الگ کریں، جہاں t کنٹرول کی مدت ہے، اور ہم 1 منٹ لیتے ہیں:

∑P(j)=(τ / (τ + t)) * ∑P(j-1) + (t / (τ + t)) * P_ne(j)

دیا گیا ∑P(j)=P_ne(j) - P_bess(j)

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (P_ne(j) - ∑P(j-1))

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (∑P(j) - ∑P(j-1))

گرڈ کے مطابق-منسلک بجلی کے اتار چڑھاؤ تکنیکی تقاضوں کے مطابق، منٹ- ∑P(j) کی سطح کے اتار چڑھاؤ کی حد کو پورا کرنا چاہیے:

|∑P(j) - ∑P(j-1)| منٹ سے کم یا اس کے برابر (ΔP_i، 0.1 P_0)

P کے لیے حساب کے فارمولے کو تبدیل کرنا_bess(j) ہم حاصل کرتے ہیں: