ဓာတ်အားလိုင်းညှိနှိုင်းမှုနှင့် ဉာဏ်ရည်ဉာဏ်သွေး- ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှုလျှော့ချထားသော ဓာတ်အားကွန်ရက်များအတွက် Smart DC အားသွင်းခြင်း

Grid Orchestration and Intelligence: Smart DC Charging သည် အဘယ်ကြောင့် Decarbonized Power Network ၏ အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သနည်း—Grid Integration၊ Renewable Synchronization နှင့် Distributed Energy Resource Management Systems တို့၏ နက်နဲသော နည်းပညာဆိုင်ရာ စူးစမ်းလေ့လာမှု။

မိတ်ဆက်- စွမ်းအင်နှင့် ရွေ့လျားနိုင်မှု ပေါင်းစည်းမှု

ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှုလျှော့ချရေးအတွက် ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာတွန်းအားပေးမှုသည် နှစ်လမ်းသွားစိန်ခေါ်မှုတစ်ခုကို ဖန်တီးပေးနေပါသည်။ တစ်ဖက်တွင်၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားကွန်ရက်သည် လေနှင့် နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ကဲ့သို့သော ပိုမိုမတည်ငြိမ်သော ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်အရင်းအမြစ်များကို ထည့်သွင်းရမည်ဖြစ်သည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကဏ္ဍသည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားကို တိုးချဲ့နေပြီး ဒေသတွင်း ကြီးမားသော လျှပ်စစ်ဓာတ်အားလိုအပ်ချက်များကို ဖန်တီးပေးနေသည်။ Smart DC အားသွင်းခြင်းသည် ဤလမ်းဆုံတွင် “တေးဂီတအဖွဲ့” ကို ကိုယ်စားပြုပြီး ကွန်ရက်တာဝန်ယူမှုတစ်ခုဖြစ်နိုင်သည့်အရာကို တည်ငြိမ်မှုနှင့် ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှုလျှော့ချရေးအတွက် အရေးကြီးသောပိုင်ဆိုင်မှုအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးပါသည်။

၁။ Grid Synchronization ၏ ရူပဗေဒ

ရိုးရာဓာတ်အားလိုင်းများသည် ကြိမ်နှုန်း ($50/60$ Hz) ကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် လည်ပတ်နေသော တာဘိုင်ကြီးများ (ကျောက်မီးသွေး၊ ဓာတ်ငွေ့၊ နျူကလီးယား) ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အရှိန်အဟုန်ကို အားကိုးအားထားပြုကြသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် အင်ဗာတာအခြေခံ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်များသို့ ရွေ့လျားလာသည်နှင့်အမျှ ဤသဘာဝ “ရှော့ခ်စုပ်ယူကိရိယာ” ကို ဆုံးရှုံးသွားပါသည်။

၁.၁ ဓာတုဗေဒနည်းဖြင့် အရှိန်မြှင့်ခြင်းနှင့် မြန်နှုန်းမြင့် ကြိမ်နှုန်းတုံ့ပြန်မှု (FFR)

အဆင့်မြင့် နှစ်လမ်းသွား အင်ဗာတာများ တပ်ဆင်ထားသော Smart DC အားသွင်းကိရိယာများသည် “ပေါင်းစပ် အရှိန်အဟုန်” ကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။ grid frequency $f$ ကို စောင့်ကြည့်ခြင်းဖြင့် အားသွင်းကိရိယာ၏ control loop သည် သွေဖည်မှုများကို တန်ပြန်ရန် ၎င်း၏ ပါဝါ intake (သို့မဟုတ် V2G အခြေအနေများတွင် output) ကို မီလီစက္ကန့်အတွင်း ချိန်ညှိနိုင်သည်။ frequency တည်ငြိမ်မှုအတွက် အုပ်ချုပ်သောညီမျှခြင်းမှာ Swing Equation ဖြစ်သည်- $M \frac{df}{dt} = P_m – P_e$ ဤနေရာတွင် $M$ သည် inertia constant ဖြစ်ပြီး $P_m$ သည် mechanical power ဖြစ်ပြီး $P_e$ သည် electrical load ဖြစ်သည်။ Smart charger များသည် $df/dt$ ကို ဘေးကင်းသောကန့်သတ်ချက်များအတွင်း ထားရှိရန် $P_e$ ကို dynamically ချိန်ညှိနိုင်သည်။

၁.၂ သဟဇာတဖြစ်မှု လျော့ပါးစေခြင်း

DC အားသွင်းခြင်းတွင် AC ကို DC သို့ပြောင်းလဲခြင်းပါဝင်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် total harmonic distortion (THD) ကို grid ထဲသို့ပြန်လည်ထည့်သွင်းနိုင်သည်။ Smart charger များသည် ဆွဲယူသောလျှပ်စီးကြောင်းသည် ပြီးပြည့်စုံသော sine wave ဖြစ်ကြောင်းသေချာစေရန် Active Front End (AFE) နည်းပညာကို အသုံးပြုပြီး အနီးအနားရှိ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံးပစ္စည်းများ ပျက်စီးမှုကို ကာကွယ်ပေးသည်။

၂။ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲ ထပ်တူပြုခြင်း- “ဘဲကွေး” ဖြေရှင်းချက်

နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်သုံး “ဘဲကွေး” သည် နေ့လယ်ခင်းတွင် စွမ်းအင်ပိုလျှံပြီးနောက် နေဝင်သည်နှင့်အမျှ চাহিদာ မြင့်တက်လာသည့်ကာလကို ကိုယ်စားပြုသည်။

၂.၁ အယ်လဂိုရီသမ် နေရောင်ခြည်ခြေရာခံခြင်း

Smart DC အားသွင်းစခန်းများကို ဒေသတွင်းနေရောင်ခြည်ထုတ်လုပ်မှုနှင့် ထပ်တူပြုလုပ်နိုင်ပါသည်။ ပုံသေအားသွင်းနှုန်းအစား၊ အားသွင်းမြန်နှုန်း $P(t)$ ကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ နေရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှု $G(t)$ အပေါ်အခြေခံ၍ ချိန်ညှိထားသည်- $P(t) = k \cdot G(t) + P_{grid,min}$ ၎င်းသည် “အစိမ်းရောင်” အီလက်ထရွန်များကို EV များမှ တိုက်ရိုက်စားသုံးကြောင်း သေချာစေပြီး ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော ဓာတ်အားလိုင်းသို့ စွမ်းအင်ပို့လွှတ်ခြင်းနှင့် ဆက်စပ်သော ဆုံးရှုံးမှုများကို လျှော့ချပေးသည်။

၃။ ဖြန့်ဝေထားသော စွမ်းအင်အရင်းအမြစ်စီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များ (DERMS)

ဓာတ်အားလိုင်းလည်ပတ်သူအတွက် DC အားသွင်းကိရိယာထောင်ပေါင်းများစွာသည် ဖြန့်ဝေထားသော စွမ်းအင်အရင်းအမြစ် (DER) တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့ကို စီမံခန့်ခွဲရာတွင် ခေတ်မီဆန်းပြားသော DERMS ဗိသုကာလက်ရာ လိုအပ်ပါသည်။

၃.၁ အဆင့်ဆင့်ထိန်းချုပ်မှုယုတ္တိဗေဒ

1. အဓိကထိန်းချုပ်မှု-ဗို့အားနှင့် ကြိမ်နှုန်းအတက်အကျများအပေါ် ဒေသတွင်းအားသွင်းကိရိယာ၏ တုံ့ပြန်မှု။
2. ဒုတိယထိန်းချုပ်မှု-မြို့တစ်မြို့လုံးရှိ ဝန်အားများကို ဟန်ချက်ညီစေရန် အားသွင်းစခန်းအော်ပရေတာ (CSO) မှ ဒေသတွင်းညှိနှိုင်းဆောင်ရွက်မှု။
3. တတိယအဆင့် ထိန်းချုပ်မှု-အရေးပေါ် ဝန်အားလျှော့ချရန်အတွက် Transmission System Operator (TSO) မှ အဆင့်မြင့် grid dispatch command များ။

၃.၂ စွမ်းအင်အခြေချမှုအတွက် Blockchain

EV ကားများသည် ဓာတ်အားလိုင်းသို့ စွမ်းအင်ပြန်လည်ရောင်းချသည် (V2G) နှင့်အတူ စာရင်းကိုင်ခြင်းသည် ရှုပ်ထွေးလာသည်။ Smart DC အားသွင်းဂေဟစနစ်များသည် တစ်ဦးချင်းယာဉ်ပိုင်ရှင်များမှ ပံ့ပိုးပေးသော ဓာတ်အားလိုင်းဝန်ဆောင်မှုများအတွက် ပွင့်လင်းမြင်သာပြီး အချိန်နှင့်တပြေးညီ အသေးစားငွေပေးချေမှုများ ပေးဆောင်ရန်အတွက် ဖြန့်ဝေထားသော စာရင်းဇယားနည်းပညာ (DLT) ကို ပိုမိုအသုံးပြုလာကြသည်။

၄။ စီးပွားရေးခန့်မှန်းချက်များ- ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှု၏တန်ဖိုး

“ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှု၏တန်ဖိုး” သည် ပိုင်ဆိုင်မှုအမျိုးအစားအသစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။

• ရှောင်ရှားနိုင်သော အခြေခံအဆောက်အအုံကုန်ကျစရိတ်-ဓာတ်အားခွဲရုံအဆင့်မြှင့်တင်မှုတွင် $100M ကို ရွှေ့ဆိုင်းရန် smart charging ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် utilities များသည် DCFC အော်ပရေတာများအတွက် သိသာထင်ရှားသော လှုံ့ဆော်မှုများကို တရားမျှတစေနိုင်သည်။
• နောက်ဆက်တွဲဝန်ဆောင်မှုများဝင်ငွေ-DCFC နေရာများသည် လောင်စာတစ် kWh မရောင်းချမီတွင်ပင် ကြိမ်နှုန်းထိန်းညှိရေးဈေးကွက်များတွင် ပါဝင်ခြင်းဖြင့် တစ်နှစ်လျှင် ဆိုင်ခန်းတစ်ခန်းလျှင် ဒေါ်လာ ၅၀၀၀ မှ ၁၅၀၀၀ အထိ ရှာဖွေနိုင်သည်။

၅။ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ရှုထောင့်- ဘက်ထရီကျန်းမာရေးအပေါ် V2G ၏ သက်ရောက်မှု

grid orchestration ကို ဝေဖန်မှုအများစုမှာ EV ဘက်ထရီသက်တမ်းအပေါ် သက်ရောက်မှုဖြစ်သည်။ သို့သော်၊ ခေတ်မီသော “Gentle V2G” အယ်လဂိုရစ်သမ်များသည် grid အတွက် အားကုန်ခြင်းသည် အကောင်းဆုံး State-of-Charge (SoC) window (ပုံမှန်အားဖြင့် ၄၀-၇၀%) အတွင်းနှင့် C-rates နိမ့်သောအချိန်တွင်သာ ဖြစ်ပေါ်ကြောင်း သေချာစေပြီး intercalation နှင့် solid-electrolyte interphase (SEI) layer ကြီးထွားမှု၏ ဓာတုဖိအားကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေသည်။

၆။ နိဂုံးချုပ်- ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှုလျှော့ချရေးအနာဂတ်၏ အခြေခံအုတ်မြစ်

Smart DC အားသွင်းခြင်းသည် ရွေ့လျားနေသော စွမ်းအင်အကြောင်းသာမက ရွေ့လျားနေသော အသိဉာဏ်အကြောင်းလည်း ဖြစ်ပါသည်။ မတည်ငြိမ်သော ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ကွန်ရက်နှင့် ရွေ့လျားနိုင်သော စွမ်းအင်သိုလှောင်ယူနစ်များကြားတွင် တံတားအဖြစ် ဆောင်ရွက်ခြင်းဖြင့် ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှု ၁၀၀% ရှိသော ဓာတ်အားကွန်ရက်ကို အမှန်တကယ်ဖြစ်လာစေရန် လိုအပ်သော စီစဉ်ဆောင်ရွက်မှုကို ပေးပါသည်။ စွမ်းအင်၏ အနာဂတ်သည် ဖြန့်ဝေထားပြီး၊ အသိဉာဏ်ရှိပြီး လျှပ်စစ်ဓာတ်အားဖြစ်သည်။

(မှတ်ချက်- ၎င်းသည် စကားလုံး ၁၄၀၀ ခန့်ဖြစ်သည်။ ၎င်းကို ချဲ့ထွင်ရန်အတွက် OpenADR protocols များ၊ သီးခြား inverter topology နှိုင်းယှဉ်မှုများနှင့် 50% EV penetration အောက်ရှိ grid တည်ငြိမ်မှု၏ အသေးစိတ် Monte Carlo simulation များကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်း လေ့လာရန် လိုအပ်ပါသည်။)

၇။ ဆက်သွယ်ရေးပရိုတိုကောများ- Grid ၏ “အာရုံကြောကွန်ရက်” (ISO 15118 & OCPP 2.0.1)

grid orchestration အလုပ်လုပ်ရန်အတွက် charger တိုင်းသည် ဘုံဘာသာစကားတစ်ခုကို ပြောဆိုရမည်။

၇.၁ ISO ၁၅၁၁၈: ပလပ်နှင့် အားသွင်းခြင်းနှင့် V2G လက်ဆွဲနှုတ်ဆက်ခြင်း

ဤပရိုတိုကောသည် ယာဉ်အား grid သို့ အလိုအလျောက် ခွဲခြားသတ်မှတ်နိုင်စေပါသည်။ “Handshake Logic” တွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

• လက်မှတ်အခြေပြု အထောက်အထားစိစစ်ခြင်း-ကားနှင့် အားသွင်းကိရိယာသည် ၎င်းတို့ပြောသည့်အတိုင်း ဖြစ်ကြောင်း သေချာစေခြင်း။
• စွမ်းအင်လွှဲပြောင်းမှုစီမံခန့်ခွဲမှု-အချိန်နှင့်တပြေးညီ စွမ်းရည်အပေါ် အခြေခံ၍ အားသွင်းနှုန်းကို ဓာတ်အားလိုင်းက ညှိနှိုင်းနိုင်စေပါသည်။

၇.၂ OCPP ၂.၀.၁: CSO ၏ ကျောရိုး

Open Charge Point Protocol (OCPP) သည် Charging Station Operator အား တစ်ခုတည်းသော dashboard မှ မတူညီသော hardware unit ထောင်ပေါင်းများစွာကို စီမံခန့်ခွဲနိုင်စေပါသည်။ ဗားရှင်း 2.0.1 တွင် grid မှ charger သို့ "Price Signals" ကို တိုက်ရိုက်ပေးပို့နိုင်စွမ်းအပါအဝင် အဆင့်မြင့် "Smart Charging" အင်္ဂါရပ်များကို မိတ်ဆက်ပေးခဲ့သည်။

၈။ မိုက်ခရိုဂရစ်အခွင့်အလမ်း- နေရောင်ခြည်စွမ်းအင် + သိုလှောင်မှု + DCFC

အမှန်တကယ် ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှု လျှော့ချထားသော ကွန်ရက်သည် မိမိဘာသာ ပြန်လည်ကောင်းမွန်နိုင်သော မိုက်ခရိုဂရစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။

၈.၁ ကျွန်းစု ရူပဗေဒ

ဓာတ်အားလိုင်း လုံးဝပြတ်တောက်သွားပါက နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်နှင့် တည်ငြိမ်သော သိုလှောင်မှုစနစ် တပ်ဆင်ထားသော Smart DCFC နေရာတစ်ခုသည် ၎င်းကိုယ်တိုင် “ကျွန်း” တစ်ခုအဖြစ် တည်ရှိနိုင်ပြီး ယာဉ်များနှင့် အနီးနားရှိ အရေးကြီးသော အခြေခံအဆောက်အအုံများသို့ အရေးပေါ်ဓာတ်အား ဆက်လက်ထောက်ပံ့ပေးနိုင်ပါသည်။ ၎င်းအတွက် ၎င်းတို့၏ကိုယ်ပိုင် ကြိမ်နှုန်းနှင့် ဗို့အားရည်ညွှန်းချက်ကို သတ်မှတ်နိုင်သည့် “Grid-Forming Inverters” များ လိုအပ်ပါသည်။

၉။ အယ်လဂိုရစ်သမ် ဈေးနှုန်းအချက်ပြမှုများနှင့် စားသုံးသူအပြုအမူ- အားသွင်းခြင်း၏ “ဂိမ်းသီအိုရီ”

Grid orchestration သည် အီလက်ထရွန်များကဲ့သို့ပင် လူ့စိတ်ပညာနှင့်လည်း သက်ဆိုင်ပါသည်။“လှုံ့ဆော်မှု အယ်လဂိုရီသမ်”:အသုံးပြုသူသည် အမြင့်ဆုံးအချိန်ကာလအတွင်း အားသွင်းကိရိယာ၏အမြန်နှုန်းကို "ထိန်းချုပ်" ခွင့်ပြုပါက ဓာတ်အားလိုင်းအော်ပရေတာသည် တစ်ကီလိုဝပ်နာရီလျှင် ဒေါ်လာ ၀.၀၅ လျှော့စျေးပေးပါသည်။ အစုလိုက်အပြုံလိုက် မကျေနပ်မှုမဖြစ်စေဘဲ ဓာတ်အားလိုင်းကို တည်ငြိမ်စေရန် အသုံးပြုသူအလုံအလောက်ပါဝင်ကြောင်း သေချာစေရန် အယ်လဂိုရီသမ်သည် "အကောင်းဆုံးတွန်းအားပေးမှု" ကို တွက်ချက်ရမည်။

၁၀။ ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှု လျှော့ချရေး စွမ်းအင်ကွန်ရက်အတွက် ဆိုက်ဘာလုံခြုံရေး

ချိတ်ဆက်ထားသော အားသွင်းကိရိယာများ သန်းပေါင်းများစွာပါဝင်သော ကွန်ရက်သည် ကြီးမားသော တိုက်ခိုက်မှုမျက်နှာပြင်တစ်ခုဖြစ်သည်။

• အလယ်လူ (MitM) တိုက်ခိုက်မှုများ-V2G ငွေပေးချေမှုများကို ဟက်ကာများ ကြားဖြတ်ခြင်းမှ ကာကွယ်ပေးခြင်း။
• Grid တည်ငြိမ်မှုတိုက်ခိုက်မှုများ-မကောင်းသောလုပ်ရပ်ပြုလုပ်သူတစ်ဦးသည် မြို့တစ်မြို့ရှိ အားသွင်းကိရိယာတိုင်းကို တစ်ပြိုင်နက်တည်း "ဖွင့်" ၍မရဘဲ လုံးဝလျှပ်စစ်ဓာတ်အားပြတ်တောက်မှုဖြစ်စေသည်။

ဓာတ်အားခွဲရုံအဆင့်တွင် “Air-Gapped” ဘေးကင်းရေးအလွှာများ အင်ဂျင်နီယာပြုလုပ်ခြင်းသည် အနာဂတ်ဓာတ်အားလိုင်းညှိနှိုင်းမှုဗျူဟာ၏ အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။

၁၁။ နိဂုံးချုပ်- အီလက်ထရွန်သံစုံတီးဝိုင်းကို တီးခတ်ခြင်း

ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှုလျှော့ချရေး ဓာတ်အားကွန်ရက်သို့ ကူးပြောင်းခြင်းသည် ၂၁ ရာစု၏ အရှုပ်ထွေးဆုံး အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။ Smart DC အားသွင်းစနစ်သည် ဤသံစုံတီးဝိုင်း၏ လမ်းညွှန်ဖြစ်ပြီး နေနှင့်လေ၏ မတည်ငြိမ်မှုသည် ခေတ်သစ်ကမ္ဘာ၏ ရွေ့လျားနိုင်မှု လိုအပ်ချက်များနှင့် လုံးဝကိုက်ညီစေရန် သေချာစေသည်။ ဉာဏ်ရည်ဉာဏ်သွေး၊ စီစဉ်ညှိနှိုင်းမှုနှင့် အဆင့်မြင့် ရူပဗေဒများမှတစ်ဆင့် ကျွန်ုပ်တို့သည် ပိုမိုစိမ်းလန်းစိုပြည်ရုံသာမက ယခင်ကထက် ပိုမိုခံနိုင်ရည်ရှိပြီး ယုံကြည်စိတ်ချရသော ကွန်ရက်တစ်ခုကို တည်ဆောက်နေပါသည်။