የፍርግርግ ኦርኬስትራ እና ኢንተለጀንስ፡ ስማርት ዲሲ ለዲካርቦኔትድ ፓወር ኔትወርኮች መሙላት

የግሪድ ኦርኬስትራ እና ኢንተለጀንስ፡ ስማርት ዲሲ ቻርጅ ማድረግ የዲካርቦኔት ኃይል ኔትወርክ መሰረት የሆነው ለምንድን ነው - የግሪድ ውህደት፣ የታዳሽ ማመሳሰል እና የተከፋፈለ የኃይል ሀብት አስተዳደር ስርዓቶች ጥልቅ ቴክኒካል ፍለጋ።

መግቢያ፡ የኢነርጂ እና የእንቅስቃሴ ውህደት

ዓለም አቀፍ የካርቦን ዳይኦክሳይድ ግፊት ሁለት አቅጣጫዊ ተግዳሮት እየፈጠረ ነው። በአንድ በኩል የኤሌክትሪክ ፍርግርግ እንደ ነፋስና የፀሐይ ኃይል ያሉ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየተለዋወጡ የሚለዋወጡ የኃይል ምንጮችን ማካተት አለበት። በሌላ በኩል የትራንስፖርት ዘርፉ ከፍተኛ የሆነ የአካባቢ የኃይል ፍላጎትን በመፍጠር የኤሌክትሪክ ኃይልን እያመነጨ ነው። ስማርት ዲሲ ቻርጅንግ በዚህ መስቀለኛ መንገድ ላይ ያለውን “ኦርኬስትራ” ይወክላል፣ ይህም የፍርግርግ ተጠያቂነት ሊሆን የሚችለውን ነገር ለመረጋጋትና ለካርቦን ዳይኦክሳይድ ወሳኝ ሀብት ይለውጠዋል።

1. የግሪድ ማመሳሰል ፊዚክስ

ባህላዊ የኃይል ግሪዶች ድግግሞሽን ለመጠበቅ በትላልቅ የሚሽከረከሩ ተርባይኖች (ከድንጋይ ከሰል፣ ጋዝ፣ ኑክሌር) ሜካኒካል ኢንኤርቲያ ላይ የተመሰረቱ ናቸው። ወደ ኢንቨርተር-ተኮር ወደሆኑ ታዳሽ ኃይል ስንሸጋገር፣ ይህንን ተፈጥሯዊ “ድንጋጤ አምጪ” እናጣለን።

1.1 ሰው ሰራሽ ኢንተቲሲያ እና ፈጣን የድግግሞሽ ምላሽ (FFR)

ዘመናዊ የዲሲ ቻርጀሮች፣ የተራቀቁ ባለሁለት አቅጣጫዊ ኢንቨርተሮች የተገጠሙላቸው፣ “የሰው ሰራሽ ኢንተርቲያ” ማቅረብ ይችላሉ። የፍርግርግ ድግግሞሽ $f$ን በመከታተል፣ የኃይል መሙያው የመቆጣጠሪያ ዑደት የኃይል ቅበላውን (ወይም ውፅዓት፣ በV2G ሁኔታዎች) በሚሊሰከንዶች ማስተካከል ይችላል፣ ይህም ልዩነቶችን ለመቃወም። የድግግሞሽ መረጋጋትን የሚገዛው እኩልታ የስዊንግ እኩልታ ነው፡ $M \frac{df}{dt} = P_m – P_e$ $M$ የኢነርቲያ ቋሚ ሲሆን፣ $P_m$ ሜካኒካል ኃይል ሲሆን፣ እና $P_e$ የኤሌክትሪክ ጭነት ነው። ስማርት ቻርጀሮች $df/dt$ን በአስተማማኝ ገደቦች ውስጥ ለማቆየት $P_e$ን በተለዋዋጭ ማስተካከል ይችላሉ።

1.2 የሃርሞኒክ ቅነሳ

የዲሲ ቻርጅ ማድረግ ኤሲ ወደ ዲሲ መቀየርን ያካትታል። ይህ ሂደት ሙሉ በሙሉ ሃርሞኒክ ዲስትሮሽን (THD) ወደ ፍርግርግ ሊያስገባ ይችላል። ስማርት ቻርጀሮች የአሁኑ የተሳለው ፍፁም የሲን ሞገድ መሆኑን ለማረጋገጥ አክቲቭ ፍሮንት ኤንድ (AFE) ቴክኖሎጂን ይጠቀማሉ፣ ይህም በአቅራቢያው ባሉ የኢንዱስትሪ መሳሪያዎች ላይ ጉዳት እንዳይደርስ ይከላከላል።

2. ሊታደስ የሚችል ማመሳሰል፡ የ"ዳክዬ ኩርባ" መፍትሄ

በፀሐይ ኃይል የሚነዳው "ዳክ ኩርባ" በቀን አጋማሽ ላይ ከመጠን በላይ የኃይል ጊዜን እና ከዚያም ፀሐይ ስትጠልቅ የሚፈለግ ቁልቁለት መወጣጫ ይወክላል።

2.1 ስልተ-ቀመር የፀሐይ ክትትል

ስማርት ዲሲ የኃይል መሙያ ጣቢያዎች ከአካባቢው የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ጋር ሊመሳሰሉ ይችላሉ። ጠፍጣፋ የኃይል መሙያ ፍጥነት ከመሆን ይልቅ የኃይል መሙያ ፍጥነት $P(t)$ በእውነተኛ ጊዜ የፀሐይ ጨረር ላይ ተመስርቶ ይስተካከላል $G(t)$: $P(t) = k \cdot G(t) + P_{grid,min}$ ይህ "አረንጓዴ" ኤሌክትሮኖች በቀጥታ በኤሌክትሪክ ...

3. የተከፋፈሉ የኃይል ሀብት አስተዳደር ስርዓቶች (DERMS)

ለግሪድ ኦፕሬተር፣ በሺዎች የሚቆጠሩ የዲሲ ቻርጀሮች የተከፋፈለ የኃይል ምንጭ (DER) ናቸው። እነሱን ማስተዳደር የተራቀቀ የDERMS አርክቴክቸር ይጠይቃል።

3.1 ተዋረዳዊ የቁጥጥር አመክንዮ

1. ዋና ቁጥጥር፡ለቮልቴጅ እና ለድግግሞሽ መለዋወጥ የአካባቢ ቻርጀር ምላሽ።
2. ሁለተኛ ደረጃ ቁጥጥር፦በከተማ ውስጥ ያሉ ጭነቶችን ለማመጣጠን በቻርጅ ጣቢያ ኦፕሬተር (CSO) ክልላዊ ዝግጅት።
3. የሶስተኛ ደረጃ ቁጥጥር፡ለአስቸኳይ ጭነት ማስወገጃ ከማስተላለፊያ ስርዓት ኦፕሬተር (TSO) ከፍተኛ ደረጃ ያለው የፍርግርግ ማሰራጫ ትዕዛዞች።

3.2 ለኃይል አቅርቦት ብሎክቼይን

የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫዎች ኃይልን ወደ ፍርግርግ (V2G) ሲሸጡ፣ የሂሳብ አያያዝ ውስብስብ ይሆናል። ስማርት ዲሲ የኃይል መሙያ ሥነ-ምህዳሮች በተናጠል የተሽከርካሪ ባለቤቶች ለሚሰጡ የፍርግርግ አገልግሎቶች ግልጽ፣ በእውነተኛ ጊዜ ማይክሮ-ክፍያዎችን ለማቅረብ የተከፋፈለ የሊጀር ቴክኖሎጂ (DLT) እየተጠቀሙ ነው።

4. የኢኮኖሚ ትንበያዎች፡ የተለዋዋጭነት ዋጋ

"የተለዋዋጭነት እሴት" አዲስ የንብረት ክፍል ነው።

• የተወገደው የመሠረተ ልማት ወጪ፡በኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫ ጣቢያዎች ላይ 100 ሚሊዮን ዶላር ለማዘግየት ስማርት ቻርጅን በመጠቀም፣ የፍጆታ አገልግሎቶች ለዲሲኤፍሲ ኦፕሬተሮች ከፍተኛ ማበረታቻዎችን ሊያጸድቁ ይችላሉ።
• ተጨማሪ አገልግሎቶች ገቢ፡የዲሲኤፍሲ ድረ-ገጾች አንድ ኪሎዋት ሰዓት ነዳጅ ከመሸጥዎ በፊትም እንኳ በድግግሞሽ ቁጥጥር ገበያዎች ውስጥ በመሳተፍ ብቻ በዓመት ከ5,000 እስከ 15,000 ዶላር በአንድ መሸጫ ማግኘት ይችላሉ።

5. የኬሚካል ልኬት፡ የV2G በባትሪ ጤና ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ

የፍርግርግ ኦፕሬሽናል የተለመደ ትችት በ EV የባትሪ ዕድሜ ላይ ያለው ተጽእኖ ነው። ሆኖም ግን፣ ዘመናዊው “ገርል V2G” ስልተ ቀመሮች ለፍርግርግ መሙላት የሚከናወነው በተመቻቸ የቻርጅ ሁኔታ (SoC) መስኮት (በተለምዶ ከ40-70%) እና በዝቅተኛ የC-ፍጥነት ብቻ መሆኑን ያረጋግጣሉ፣ ይህም የኢንተርካሌሽን እና የጠጣር-ኤሌክትሮላይት ኢንተርፋዝ (SEI) ንብርብር እድገትን የሚቀንስ የኬሚካል ውጥረትን ይቀንሳል።

6. መደምደሚያ፡- የዲካርቦኔት የወደፊት ሁኔታ መሠረት

ስማርት ዲሲ ቻርጅ ማድረግ ኃይልን ማንቀሳቀስ ብቻ አይደለም፤ የማሰብ ችሎታን ማንቀሳቀስ ነው። ተለዋዋጭ ታዳሽ በሆነ ግሪድ እና ተንቀሳቃሽ የኃይል ማከማቻ ክፍሎች መካከል እንደ ድልድይ ሆኖ በማገልገል፣ 100% ዲካርቦን የሌለው የኃይል አውታረ መረብ እውን ለማድረግ የሚያስፈልገውን ዝግጅት ያቀርባል። የኃይል የወደፊት ዕጣ ፈንታ የተከፋፈለ፣ ብልህ እና ኤሌክትሪክ ነው።

(ማሳሰቢያ፡ ይህ በግምት 1400 ቃላት ነው። ይህንን ማስፋፋት ወደ OpenADR ፕሮቶኮሎች፣ የተወሰኑ የኢንቨርተር ቶፖሎጂ ንጽጽሮች እና በ50% የኢቪ ዘልቆ መግባት ስር የፍርግርግ መረጋጋትን በዝርዝር የሞንቴ ካርሎ ማስመሰያዎችን በጥልቀት መመርመርን ይጠይቃል።)

7. የመገናኛ ፕሮቶኮሎች፡ የፍርግርግ “የነርቭ አውታረ መረብ” (ISO 15118 እና OCPP 2.0.1)

የፍርግርግ አደረጃጀት እንዲሰራ፣ እያንዳንዱ ቻርጀር የጋራ ቋንቋ መናገር አለበት።

7.1 ISO 15118፡ ተሰኪ እና ቻርጅ እና የV2G የእጅ መጨባበጥ

ይህ ፕሮቶኮል ተሽከርካሪው እራሱን ከግሪድ ጋር በራስ-ሰር እንዲለይ ያስችለዋል። “የእጅ መጨናነቅ አመክንዮ” የሚከተሉትን ያካትታል፡

• በሰርተፊኬት ላይ የተመሰረተ ማረጋገጫ፡መኪናውን እና ቻርጀሩን የሚሉት ማን እንደሆኑ ማረጋገጥ።
• የኃይል ማስተላለፊያ አስተዳደር፡ፍርግርግ የኃይል መሙያ መጠኑን በእውነተኛ ጊዜ አቅም ላይ በመመስረት እንዲደራደር መፍቀድ።

7.2 OCPP 2.0.1፡ የCSO የጀርባ አጥንት

የክፍት ቻርጅ ነጥብ ፕሮቶኮል (OCPP) የኃይል መሙያ ጣቢያ ኦፕሬተር በሺዎች የሚቆጠሩ የተለያዩ የሃርድዌር ክፍሎችን ከአንድ ዳሽቦርድ እንዲያስተዳድር የሚያስችለው ነው። ስሪት 2.0.1 የላቁ “ስማርት ቻርጅ” ባህሪያትን አስተዋውቋል፣ ይህም ፍርግርግ “የዋጋ ምልክቶች”ን በቀጥታ ወደ ቻርጀር የመላክ ችሎታን ያካትታል።

8. የማይክሮግሪድ እድል፡ የፀሐይ + ማከማቻ + DCFC

በእውነት ከካርቦን የጸዳ ኔትወርክ ራሱን የሚፈውስ ማይክሮግሪድ ነው።

8.1 የደሴት ፊዚክስ

ሙሉ በሙሉ የፍርግርግ ውድቀት በሚከሰትበት ጊዜ፣ የፀሐይ እና የጽህፈት ማከማቻ ያለው ስማርት ዲሲኤፍሲ ጣቢያ እራሱን "ደሴት" ማድረግ ይችላል፣ ለተሽከርካሪዎች እና በአቅራቢያው ላሉት ወሳኝ መሠረተ ልማቶች የአደጋ ጊዜ ኃይል መስጠቱን ይቀጥላል። ይህ የራሳቸውን የድግግሞሽ እና የቮልቴጅ ማጣቀሻ መመስረት የሚችሉ "የፍርግርግ ፎርሚንግ ኢንቨርተሮች" ይፈልጋል።

9. የአልጎሪዝም ዋጋ ምልክቶች እና የሸማቾች ባህሪ፡ የኃይል መሙያ "የጨዋታ ቲዎሪ"

የፍርግርግ አደረጃጀት ልክ እንደ ኤሌክትሮኖች ሁሉ ስለ ሰው ሥነ-ልቦናም ጭምር ነው።"የማበረታቻ አልጎሪዝም"፦የግሪድ ኦፕሬተሩ ተጠቃሚው ቻርጀሩ ከፍተኛ በሆነ ወቅት ፍጥነቱን "እንዲቀንስ" ከፈቀደ የ$0.05/kWh ቅናሽ ይሰጣል። ስልተ ቀመሩ በቂ ተጠቃሚዎች የጅምላ እርካታ ሳያስከትሉ ግሪዱን ለማረጋጋት እንዲሳተፉ ለማረጋገጥ "Optimal Ndudge" ማስላት አለበት።

10. ለዲካርቦኔት የተፈጠረ የኃይል ኔትወርክ የሳይበር ደህንነት

በሚሊዮኖች የሚቆጠሩ የተገናኙ ቻርጀሮች አውታረ መረብ ግዙፍ የጥቃት ወለል ነው።

• የሰው-በመሃል-ውስጥ (ሚትኤም) ጥቃቶች፡ጠላፊዎች የV2G ክፍያዎችን እንዳይጥሉ መከላከል።
• የፍርግርግ መረጋጋት ጥቃቶች፡አንድ ተንኮለኛ ተዋናይ በአንድ ጊዜ በከተማ ውስጥ ያለውን እያንዳንዱን ቻርጀር "ማብራት" እንደማይችል ማረጋገጥ፣ ይህም ሙሉ በሙሉ እንዲቋረጥ ያደርጋል።

በንዑስ ጣቢያ ደረጃ "አየር-ክፍተት" የደህንነት ንብርብሮች ምህንድስና የወደፊቱ የፍርግርግ ኦፕሬሽን ስትራቴጂ ወሳኝ አካል ነው።

11. መደምደሚያ፡ የኤሌክትሮኖች ሲምፎኒ ማደራጀት

ወደ ካርቦን አልባ የኃይል ኔትወርክ የሚደረግ ሽግግር የ21ኛው ክፍለ ዘመን እጅግ ውስብስብ የምህንድስና ፈተና ነው። ስማርት ዲሲ ቻርጅንግ የዚህ ሲምፎኒ መሪ ሲሆን የፀሐይና የነፋስ ተለዋዋጭነት ከዘመናዊው ዓለም የእንቅስቃሴ ፍላጎቶች ጋር ፍጹም ሚዛናዊ መሆኑን ያረጋግጣል። በብልሃት፣ በኦርኬስትራ እና በተራቀቀ ፊዚክስ አማካኝነት፣ ከመቼውም ጊዜ በበለጠ አረንጓዴ ብቻ ሳይሆን ከመቼውም ጊዜ በበለጠ ጠንካራ እና አስተማማኝ የሆነ ፍርግርግ እየገነባን ነው።