बिजली ग्रिड पर जड़ता की मात्रा

Question

बिजली प्रणालियों के आधुनिकीकरण के बारे में बहुत सारी चर्चा "जड़ता" के बारे में है। यह आमतौर पर गुणात्मक चर्चा है कि कोणीय गति के रूप में बहुत अधिक गतिज ऊर्जा के साथ टर्बाइन (हाइड्रो, कोयला और गैस प्लांट में) क्वार्टर-चक्र के पैमाने पर वोल्टेज और आवृत्ति स्थिरीकरण कैसे प्रदान करते हैं (50Hz ग्रिड में 5ms) सेकंड की एक छोटी संख्या के लिए।

हालाँकि, चर्चा अक्सर रुक जाती है क्योंकि यह "जड़त्वीय प्रतिक्रिया" निर्धारित मात्रा को देखने के लिए काफी दुर्लभ है, और इसके स्रोत की पहचान की गई है। जैसा कि मैं इसे समझता हूं, सिस्टम में स्वयं में बहुत कम विद्युत समाई है, इसलिए मुझे लगता है कि टर्बाइनों के रोटेशन से अधिकांश जड़त्वीय प्रतिक्रिया आती है।

राष्ट्रीय विद्युत प्रणालियों के लिए जड़त्वीय प्रतिक्रिया कैसे निर्धारित की जाती है और सिस्टम जड़ता के कुछ विशिष्ट मूल्य क्या हैं?

Comments

ध्यान रखें कि ग्रिड से जुड़ी सभी तुल्यकालिक घूमने वाली मशीनरी इसकी "जड़ता" में योगदान करती है। इसमें मोटर्स के साथ-साथ जनरेटर भी शामिल हैं।

— डेव ट्वीड

उपयुक्त कीवर्ड "क्षणिक स्थिरता" है। सही है कि अधिकांश जड़ता घूर्णन मशीनरी से आती है। पुराने कोयले से चलने वाले जनरेटर में बहुत अधिक जड़ता होती है। नई एयरोडायवेटिव गैस टर्बाइन (यानी जेट इंजनों को अल्टरनेटरों के लिए बांधा गया) हल्के होते हैं और इनमें बहुत जड़ता नहीं होती है।

— Li-aung Yip

Answer 1

यह ब्लॉग पोस्ट ¹ पावर ग्रिड के भीतर जड़ता के दो मुख्य स्रोतों की पहचान करता है:

• "क्लासिक" पीढ़ी, आमतौर पर टरबाइन को भाप देती है
• बड़े औद्योगिक मोटर्स

आपकी समझ सही है कि समग्र प्रणाली क्षमता तुलनात्मक रूप से कम है और सिस्टम जड़ता को एक नगण्य प्रभाव प्रदान करती है।

विश्वसनीयता के दृष्टिकोण से, सिस्टम जड़ता एक अच्छी बात है। बड़े घूर्णी द्रव्यमान प्रदान करने वाली प्रणाली जड़ता को कम करती है आवृत्ति में गिरावट सिस्टम की पीढ़ी या भार में अचानक परिवर्तन होना चाहिए। सिस्टम जड़ता सुरक्षात्मक लोड शेडिंग तंत्रों को बदलते परिवेश में पीढ़ी को समायोजित करने के लिए नियंत्रण प्रणालियों की भरपाई के लिए समय प्रदान करके रोकने में मदद करता है।

जड़ता ब्याज का एक बड़ा विषय बन गया है क्योंकि नई अक्षय पीढ़ी प्रौद्योगिकियों ने बिजली ग्रिड पर अपने पदचिह्न बढ़ा दिए हैं। नई नवीकरणीय प्रौद्योगिकियाँ विद्युत उत्पादन इनवर्टर के माध्यम से अपने जेनरेशन स्रोत को विद्युत ग्रिड से जोड़ती हैं जो बाकी सिस्टम को कोई जड़ता प्रदान नहीं करती हैं। इसी तरह, नवीकरणीय प्रौद्योगिकियां पुरानी पीढ़ी की तकनीकों की सेवानिवृत्ति को सक्षम कर रही हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम प्रणाली जड़ता उपलब्ध है। जड़ता की इस गिरावट को बड़ी औद्योगिक मोटरों में कमी से जटिल किया जाता है।

¹ _{कृपया ध्यान दें, यह स्रोत थोड़ा पक्षपाती है क्योंकि वे ग्रिड जड़ता से संबंधित उत्पाद बेचते हैं}

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यह प्रस्तुति कुछ विवरणों में जाती है कि सिस्टम जड़ता की गणना कैसे की जाती है।

यांत्रिक गतिशीलता दूसरे क्रम के अंतर समीकरण द्वारा तैयार की जाती है:

$J\frac{d^2\theta}{dt^2}=T_m - T_e$

$\theta$
$J$
$T_m$
$T_e$ : रोटर पर विद्युत टोक़।

वहां से, आपको सभी प्रमुख योगदान स्रोतों द्वारा प्रदान की गई जड़ता को योग करने की आवश्यकता होगी। यह स्पष्ट रूप से एक गैर-तुच्छ अभ्यास है क्योंकि बड़े उद्योगों के लिए उत्पादन कार्यक्रम अलग-अलग होते हैं। आपको जनरेटर के पसंदीदा रैंप दर को भी ध्यान में रखना होगा जो ईंधन स्रोत के आधार पर अलग-अलग होगा।

आपके प्रश्न का नकारात्मक उत्तर प्रदान करने के लिए - मुझे लगता है कि यह ये पहलू हैं, जो सिस्टम की जड़ता पर एक परिमाणबद्ध तरीके से चर्चा करना कठिन बनाते हैं। बहुत अधिक चर हैं और पर्यावरण गतिशील है। आप शायद एक छोटे से क्षेत्र के लिए जड़ता की पहचान कर सकते हैं, लेकिन निश्चित रूप से एक विशिष्ट संतुलन प्राधिकरण के क्षेत्र या राष्ट्रीय स्तर पर नहीं।

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कुछ समापन विचार:

निराशावादी यह तर्क दे सकता है कि समग्र सिस्टम जड़ता में कमी के कारण सिस्टम की विश्वसनीयता खराब हो गई है और हम समग्र पावर ग्रिड के उन्नयन के हिस्से के रूप में अधिक ब्राउनआउट और ब्लैकआउट देखेंगे।

हालाँकि यह दृष्टिकोण थोड़ा बहुत क्षीण है। बैलेंसिंग अथॉरिटीज को अधिक कताई भंडार की आवश्यकता हो सकती है उपलब्ध हों, जो ग्रिड के भीतर स्थानीय असंतुलन के लिए तेजी से (एर) प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकते हैं। इसी तरह, राष्ट्रीय स्तर की ऊर्जा समितियां तेज वोल्टेज और आवृत्ति प्रदाताओं जैसे ग्रिड स्केल बल्क इलेक्ट्रिक स्टोरेज सिस्टम (बीईएस) के लिए मध्यस्थता बाजार में मुआवजा प्रदान कर सकती हैं।

जाहिर है, उन परिवर्तनों को मुफ्त में नहीं आएगा - यह कताई भंडार प्रदान करने के लिए ईंधन लेता है, और ग्रिड स्केल बीईएस सस्ते नहीं हैं। लेकिन चुनौतियाँ तब भी उल्लेखनीय हैं, जब निर्णय अनुभवजन्य साक्ष्यों के आधार पर किए जाएं।

Comments

@EnergyNumbers मैं समीकरण संतुलन मानता हूं। एसआई इकाइयों पर प्रति विकिपीडिया , दाहिने हाथ की ओर वत्स में है kg*m^2*s^-3। बाएं हाथ की ओर kg*m^2*s^-2* दिखाई देता है s^-1। जड़ता का क्षण है kg*m^2और जड़ता का घूर्णी क्षण हैkg*m^2*s^-2

Answer 2

एक जनरेटर के लिए जड़त्वीय प्रतिक्रिया की विशेषता इसकी जड़ता निरंतर, एच, सेकंड की इकाइयों के साथ होती है , जिसे समरकून , पी 40) के रूप में परिभाषित किया गया है :

$\omega$$S$

$$H = \frac{0.5J\omega^2}{S}$$

संपूर्ण प्रणाली के लिए एक समान जड़ता का अनुमान लगाया जा सकता है: ( एकनायके, जेनकिंस, स्ट्रैबैक )

$$H_{equivalent} = \sum_{gens} H_{gen}/S_{gen}$$

जीबी सिस्टम के लिए एक मूल्य (2008 में) 9 एस ( समरकून द्वारा) का अनुमान लगाया गया था , 2020 में उच्च हवा के प्रवेश के साथ 3s तक गिरने का अनुमान है।

जब मॉडलिंग की जड़त्वीय प्रतिक्रिया (आमतौर पर आवृत्ति प्रतिक्रिया के रूप में संदर्भित होती है), एक पावर सिस्टम को एक ट्रांसफर फ़ंक्शन ( एकनायके, जेनकिंस, स्ट्रैबैक ) में सरल किया जा सकता है :

$$\frac{1}{2H_{equivalent}s +D}$$

$D$

Inertia Constant के लिए उपलब्ध प्रॉक्सी प्रत्येक सिस्टम ऑपरेटर (MW / Hz) द्वारा आवश्यक प्राथमिक ¹ फ़्रिक्वेंसी कंट्रोल विशेषता है। इनकी तुलना 8 अलग-अलग प्रणालियों के लिए रेबेरस एट अल द्वारा की जाती है ; UCTE के लिए 20570MW / Hz से लेकर (बिजली के संचरण के समन्वय के लिए संघ - यूरोपीय तुल्यकालिक प्रणाली) के लिए लगभग 600MW / Hz बेल्जियम के लिए।

जैसे ही कम जड़ता जनरेटर (उदाहरण के लिए हवा) उच्च अंतर जनरेटर (यानी भाप) को विस्थापित करते हैं, जड़ता निरंतर गिर जाती है। इसका मतलब है कि, समग्र स्थिरता बनाए रखने के लिए, जनरेटर को अचानक परिवर्तन पीढ़ी या मांग में बदलाव के लिए अधिक तेज़ी से प्रतिक्रिया करनी चाहिए। यह अक्सर हवा के संबंध में एक सीमित कारक के रूप में उद्धृत किया जाता है, विशेष रूप से छोटे "द्वीप" नेटवर्क (जैसे ललोर, मुलेन, ओ'माली ) के लिए।

^{1 - नोट: प्राथमिक / माध्यमिक / तृतीयक प्रतिक्रिया / रिजर्व को अलग-अलग बिजली प्रणालियों पर अलग-अलग तरीकों से परिभाषित किया गया है, जैसा कि रेबेरस ने नोट किया है ।}