மின்சார வாகன உள்கட்டமைப்பிற்கான BESS: வேகமான, நெகிழ்வான மற்றும் மின் கட்டமைப்புக்கு உகந்த அதிவேக சார்ஜிங் தீர்வுகள்

மின்சார வாகன மின்னேற்ற உள்கட்டமைப்புக்கான மின்கல ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள்: BESS+EVSE கட்டமைப்பு, செயற்கை நுண்ணறிவால் மேம்படுத்தப்பட்ட உச்ச நேரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் மேம்பட்ட ஆற்றல் மேலாண்மை ஆகியவற்றின் வழியே, வேகமான, நெகிழ்வான மற்றும் மின் கட்டமைப்புக்கு உகந்த அதிவேக மின்னேற்றத் தீர்வுகளின் எதிர்காலம்.

அறிமுகம்: மின்சார வாகனப் போக்குவரத்து மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பின் ஒன்றிணையும் எல்லைகள்

மின்சார வாகனங்களை (EVs) நோக்கிய உலகளாவிய மாற்றம் என்பது இனி ஒரு ஊக எதிர்காலம் அல்ல; அது முன்னெப்போதும் இல்லாத வேகத்தில் விரிவடைந்து வரும் ஒரு நிகழ்கால யதார்த்தமாகும். நாடுகள் நிகர-பூஜ்ஜிய இலக்குகளை அடைய முயற்சிக்கும் வேளையில், போக்குவரத்துத் துறையின் மின்மயமாக்கல், கரியமில வாயு நீக்க உத்திகளின் ஒரு முக்கிய தூணாக மாறியுள்ளது. இருப்பினும், பயணிகள் மற்றும் வர்த்தக மின்சார வாகனங்களின் பயன்பாடு வேகமெடுக்கும்போது, ​​தற்போதுள்ள மின் கட்டமைப்புகளின் வரம்புகள் மேலும் மேலும் தெளிவாகத் தெரிகின்றன. இவற்றில் பல, பல தசாப்தங்களுக்கு முன்பு கணிக்கக்கூடிய, நிலையான மின்சுமைகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டவை. ஒரு வாகனத்திற்கு 150 kW முதல் 350 kW அல்லது அதற்கும் அதிகமான மின்சாரத்தை வழங்கக்கூடிய உயர்-சக்தி, அதிவேக மின்னேற்ற (UFC) நிலையங்களுக்கான தேவையே இதன் முதன்மைத் தடையாக உள்ளது.

இதுபோன்ற பல சார்ஜர்கள் ஒரே நேரத்தில் இயங்கும்போது, ​​அவை மிகப்பெரிய, விட்டுவிட்டு வரும் மின் அழுத்த ஏற்ற இறக்கங்களை உருவாக்குகின்றன. ஒரு மின்சார நிறுவனத்தைப் பொறுத்தவரை, 10-பே கொண்ட ஒரு அதிவேக சார்ஜிங் மையம், ஒரு சிறிய வானளாவிய கட்டிடம் அல்லது ஒரு நடுத்தர தொழிற்சாலைக்கு இணையான உச்சபட்ச மின்சுமையைக் கொண்டிருக்கலாம், ஆனாலும் இந்த மின்சுமை சில நிமிடங்களிலேயே தோன்றி மறைந்துவிடுகிறது. இந்த "ஏற்ற இறக்கமான" மின்சுமைகள் உள்ளூர் விநியோக மின்மாற்றிகளை நிலை குலையச் செய்யலாம், மின்னழுத்தக் குறைவுகளை ஏற்படுத்தலாம், மேலும் நிலைய இயக்குநர்களுக்கு மிக அதிகமான உச்சபட்ச தேவைக்கான கட்டணங்களுக்கு வழிவகுக்கலாம். மேலும், மின்கட்டமைப்பு உள்கட்டமைப்பை மேம்படுத்துவது என்ற பாரம்பரியத் தீர்வு, பெரும்பாலும் கட்டுக்கடங்காத செலவு மிக்கதாகவும், மெதுவாகவும் உள்ளது; புதிய உயர் மின்னழுத்த துணை மின்நிலையங்களை அமைப்பதற்கான கால அவகாசம் பல ஆண்டுகளாக நீடிக்கிறது.

பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் (BESS) இந்த சவால்களுக்கு ஒரு உறுதியான தீர்வாக உருவெடுத்துள்ளன. மின் கட்டமைப்பின் மின் விநியோகத்தை சார்ஜரின் வெளியீட்டிலிருந்து பிரிப்பதன் மூலம், BESS-உடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட மின்சார வாகன சார்ஜிங் உள்கட்டமைப்பு (BESS+EVSE), வேகமான, நெகிழ்வான மற்றும் மின் கட்டமைப்புக்கு உகந்த ஆற்றல் பயன்பாட்டிற்கு ஒரு வழியை வழங்குகிறது. இந்த ஒருங்கிணைந்த கட்டமைப்பு, "உச்சகட்டப் பயன்பாட்டுக் குறைப்பை" (peak shaving) அனுமதிக்கிறது; இதன் மூலம், சார்ஜ் செய்யும் நேரங்களில் பேட்டரி பெரும்பாலான மின்சாரத்தை வழங்குகிறது, மேலும் சார்ஜர்கள் செயலற்ற நிலையில் இருக்கும்போது, ​​மின் கட்டமைப்பிலிருந்து ஒரு சீரான, நிர்வகிக்கக்கூடிய விகிதத்தில் மீண்டும் சார்ஜ் செய்துகொள்கிறது.

இந்த விரிவான தொழில்நுட்ப ஆய்வுக் கட்டுரையில், 6000-க்கும் மேற்பட்ட சொற்களைக் கொண்ட தொழில்நுட்பப் பகுப்பாய்வின் மூலம் BESS+EVSE அமைப்புகளின் ஆழங்களை நாம் ஆராய்வோம். மேலோட்டமான நன்மைகளைத் தாண்டி, குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மின்னணுவியல் கட்டமைப்புகள், நான்கு-பகுதி மாற்றிகளின் சிக்கலான கட்டுப்பாட்டுத் தர்க்கம், மின்கலத்தின் ஆயுளை நிர்வகிக்கும் கணித மாதிரிகள், மற்றும் இந்த அமைப்புகளைத் தொழில்நுட்ப ரீதியாகச் சாத்தியமாக்குவது மட்டுமல்லாமல், அதிக இலாபம் ஈட்டக்கூடியதாகவும் மாற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவால் இயக்கப்படும் பொருளாதார உந்துசக்திகள் ஆகியவற்றை நாம் பகுப்பாய்வு செய்வோம்.

அத்தியாயம் 1: BESS+EVSE அமைப்புகளின் ஆழமான கட்டமைப்பு

மின்சார வாகன மின்னேற்ற நிலையங்களில் அடிப்படை ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் வழங்கல் அமைப்புகளை (BESS) ஒருங்கிணைப்பதற்கு, மின் அமைப்பின் கட்டமைப்பை அடிப்படையாக மறுபரிசீலனை செய்ய வேண்டியுள்ளது. ஆற்றல் எவ்வாறு சேமிக்கப்படுகிறது என்பதை மட்டும் நாம் கருத்தில் கொள்ளாமல், குறைந்தபட்ச இழப்பு மற்றும் அதிகபட்ச கட்டுப்பாட்டுடன் அது எவ்வாறு கொண்டு செல்லப்படுகிறது என்பதையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். இந்த அத்தியாயத்தில், ஏசி-இணைப்பு மற்றும் டிசி-இணைப்பு அமைப்புகள் ஆகிய இரண்டு முதன்மை இணைப்பு முறைகளை நாம் ஒப்பிடுகிறோம்.

1.1 ஏசி-இணைக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு: மரபும் மறுசீரமைப்பும்

ஒரு AC-இணைப்பு அமைப்பில், BESS மற்றும் EVSE ஆகியவை நிலையத்தின் பிரதான AC பஸ்ஸுடன், பொதுவாக 400V அல்லது 480V-இல் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. BESS ஆனது, மின் கட்டத்திலிருந்து வரும் AC-ஐ சேமிப்பிற்காக DC-ஆக மாற்றும் அதன் சொந்த மின் மாற்றமைப்பு அமைப்பைக் (PCS) கொண்டுள்ளது. ஒவ்வொரு EV சார்ஜரும் அதன் சொந்த உள்ளக AC-DC மாற்றியையும் (ரெக்டிஃபையர்) கொண்டுள்ளது.

ஏசி-கப்ளிங்கின் முதன்மை நன்மை அதன் மாடுலாரிட்டி ஆகும். BESS மற்றும் சார்ஜர்கள் அடிப்படையில் ஏசி கிரிட்டுடன் இணைக்கப்பட்ட தனித்தனி சாதனங்கள் என்பதால், அவற்றை வெவ்வேறு விற்பனையாளர்களிடமிருந்து பெற்று, தனித்தனியாக மேம்படுத்த முடியும். இது, ஏற்கனவே உள்ள சார்ஜிங் நிலையங்களைப் புதுப்பிப்பதற்கு ஏசி-கப்ளிங்கை விரும்பத்தக்க தேர்வாக ஆக்குகிறது. இருப்பினும், இதன் செயல்திறன் குறைவாக உள்ளது. BESS-இல் சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி ஒரு EV சார்ஜ் செய்யப்படும் ஒரு சூழ்நிலையைக் கருத்தில் கொள்வோம். அந்த ஆற்றல் மூன்று மாற்ற நிலைகளைக் கடந்து செல்ல வேண்டும்:

1. மின்கட்டமைப்பு (AC) -> சேமிப்பிற்கான BESS PCS (DC).
2. BESS (DC) -> BESS PCS (AC) நிலைய பஸ்ஸுக்கு.
3. ஸ்டேஷன் பஸ் (AC) -> EV சார்ஜர் (DC) இலிருந்து வாகனத்திற்கு.

ஒவ்வொரு கட்டமும் 95% செயல்திறன் கொண்டதாக இருந்தால், இருவழிப் பயணத்தின் செயல்திறன் 0.95 * 0.95 * 0.95 = 85.7% மட்டுமே. இது உச்ச நேர மின் பயன்பாட்டைக் குறைப்பதற்கு ஏற்றதாக இருந்தாலும், ஆயிரக்கணக்கான சுழற்சிகளில் இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் இழப்பைக் குறிக்கிறது. மேலும், ஏசி-இணைப்பு அமைப்புகளுக்குப் பல மின்மாற்றிகள் மற்றும் நிலைமாற்றிகள் உட்பட அதிக கூறுகள் தேவைப்படுகின்றன, இது நிலையத்தின் பௌதீக இடத்தை அதிகரிக்கிறது.

1.2 DC-இணைக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு: உயர் செயல்திறன் எதிர்காலம்

DC-இணைப்பு அமைப்புகள், BESS, சோலார் PV வரிசைகள் மற்றும் EV சார்ஜர்களை உயர்-மின்னழுத்த DC பஸ்ஸுடன் (பொதுவாக 750V முதல் 1000V வரை) நேரடியாக இணைக்கின்றன. ஒரு பெரிய மைய ரெக்டிஃபையர், மின்கட்டமைப்பை DC பஸ்ஸுடன் இணைக்கிறது. BESS மற்றும் EV சார்ஜர்கள் DC-DC கன்வெர்ட்டர்கள் வழியாக இணைகின்றன.

இங்குள்ள முதன்மை நன்மை செயல்திறன் ஆகும். DC-AC-DC “சுற்றுப் பயணத்தை” நீக்குவதன் மூலம், ஒட்டுமொத்த அமைப்பின் செயல்திறன் 5-8% வரை மேம்படும். PV ஸ்ட்ரிங் இன்வெர்ட்டர்களுக்குப் பதிலாக, DC பஸ்ஸுக்கு நேரடியாக மின்சாரம் வழங்கும் அதிக செயல்திறன் மிக்க DC-DC சார்ஜ் கன்ட்ரோலர்களைப் பயன்படுத்த முடிவதால், சோலார் PV ஒருங்கிணைப்பு மிகவும் எளிமையாகிறது. பேட்டரிகள் மற்றும் PV பேனல்களில் இருந்து வரும் DC ஆற்றலைக் கையாள்வதற்கான “இயல்பான” வழி இதுவே ஆகும்.

இருப்பினும், DC அமைப்புகள், குறிப்பாகப் பாதுகாப்புத் துறையில், குறிப்பிடத்தக்க பொறியியல் சவால்களை முன்வைக்கின்றன. AC மின்னோட்டத்தைப் போல DC மின்னோட்டத்திற்கு "ஜீரோ-கிராசிங்" இல்லை. அதாவது, ஒரு கோளாறு ஏற்பட்டால், அதன் விளைவாக உருவாகும் மின்வில் அணைக்கப்படுவது மிகவும் கடினம். இதற்கு, மைக்ரோ வினாடிகளில் மின்னோட்டத்தைத் துண்டிக்க, சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) MOSFET-களைப் பயன்படுத்தும் சிறப்பு DC காண்டாக்டர்கள் மற்றும் அதிவேக திட-நிலை மின்சுற்றுத் துண்டிப்பான்கள் (SSCB) தேவைப்படுகின்றன. இந்தச் சவால்கள் இருந்தபோதிலும், அவற்றின் உயர்ந்த ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் செயல்திறன் காரணமாக, புதிய, உயர்-சக்தி "மெகா-ஹப்களுக்காக" DC-இணைக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளை நோக்கித் தொழில்துறை நகர்ந்து வருகிறது.

அத்தியாயம் 2: மின் மாற்ற அமைப்புகள் (PCS) மற்றும் நான்கு-கால் பகுதி செயல்பாட்டு தர்க்கம்

PCS என்பது BESS-இன் இதயமாகும், இது பேட்டரிக்கும் மின்கட்டமைப்புக்கும் அல்லது சார்ஜிங் பஸ்ஸுக்கும் இடையே இருவழி நுழைவாயிலாகச் செயல்படுகிறது. மின்கட்டமைப்பைத் திறம்பட ஆதரிக்க, நவீன PCS அலகுகள் PQ தளத்தின் நான்கு கால்பகுதிகளிலும் இயங்க வேண்டும்.

2.1 நான்கு-கால் பகுதி கட்டுப்பாட்டின் கோட்பாட்டு அடித்தளம்

திறன் பொறியியலில், ஒரு இன்வெர்ட்டரின் செயல்பாட்டை நாம் செயலுறு திறன் (P) மற்றும் எதிர்ச்செயல் திறன் (Q) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் வரையறுக்கிறோம்.

• முதல் கால்பகுதி (நேர்மறை P, நேர்மறை Q)BESS ஆனது மின்னேற்றம் (செயல் திறனை உறிஞ்சுதல்) செய்வதோடு, தூண்டல் எதிர்வினைத் திறனையும் உறிஞ்சுகிறது. உள்ளூர் தேவை குறைவாக இருக்கும் காலங்களில் மின்கட்டமைப்பின் மின்னழுத்தத்தைக் குறைப்பதற்கு இது பயனுள்ளதாக இருக்கிறது.
• இரண்டாம் கால்பகுதி (எதிர்மறை P, நேர்மறை Q)BESS ஆனது தூண்டல் எதிர்வினை ஆற்றலை உள்வாங்கிக்கொண்டு, மின்னிறக்கம் செய்கிறது (சுமையைத் தாங்குகிறது).
• மூன்றாம் கால்பகுதி (எதிர்மறை P, எதிர்மறை Q)BESS ஆனது மின்தேக்க எதிர்வினை ஆற்றலை வெளியேற்றி வழங்குகிறது. இது, பல மின்சார வாகனங்கள் அதிக மின்னோட்டத்தை இழுக்கும்போது உள்ளூர் மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கக்கூடிய ஒரு "மின்கட்டமைப்புக்கு ஆதரவளிக்கும்" முறையாகும்.
• நான்காம் கால்பகுதி (நேர்மறை P, எதிர்மறை Q)BESS ஆனது மின்தேக்க எதிர்வினைத் திறனை வழங்கிக்கொண்டே மின்னேற்றம் செய்கிறது.

நான்கு திசைகளிலும் செயல்படுவதன் மூலம், BESS ஆனது ஆற்றலை நகர்த்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், மின்கட்டமைப்பை நிலைப்படுத்துகிறது. பல அதிகார வரம்புகளில், எதிர்வினை ஆற்றல் ஈடுபாட்டை (வோல்ட்-வார் கட்டுப்பாடு) வழங்கக்கூடிய BESS உரிமையாளர்களுக்கு மின்கட்டமைப்பு இயக்குநர்கள் கூடுதல் கட்டணம் செலுத்துவார்கள்.

2.2 கட்டுப்பாட்டுச் செயலாக்கம்: dq திசையன் உருமாற்றம்

P மற்றும் Q-ஐத் தனித்தனியாகக் கட்டுப்படுத்த, PCS ஆனது "திசையன் கட்டுப்பாடு" என்ற உத்தியைப் பயன்படுத்துகிறது. இதில் கிளார்க் மற்றும் பார்க் உருமாற்றங்கள் அடங்கும், அவை மூன்று-கட்ட AC மின்னோட்டங்களை ($a, b, c$) ஒரு DC-போன்ற ஆய அச்சு அமைப்பாக ($d, q$) மாற்றுகின்றன.

1. கிளார்க் உருமாற்றம்மூன்று கட்ட சமிக்ஞைகளை இரண்டு கட்ட நிலையான ஆள்கூறு அமைப்பாக ($\alpha, \beta$) மாற்றுகிறது.
2. பூங்கா மாற்றம்: கட்டத்தின் சுழலும் காந்தப்புலத்துடன் சீரமைக்க $\alpha, \beta$ அமைப்பைச் சுழற்றுகிறது, இதன் விளைவாக $d$ (நேரடி) மற்றும் $q$ (குவாட்ரேச்சர்) அச்சுகள் உருவாகின்றன.

இந்த சுழலும் சட்டகத்தில், $d$-அச்சு மின்னோட்டமானது செயலுறு திறனுக்கு நேர் விகிதத்திலும், $q$-அச்சு மின்னோட்டமானது எதிர்ச்செயல் திறனுக்கு நேர் விகிதத்திலும் உள்ளது. இது, PCS கட்டுப்படுத்தியானது எளிய PI (விகிதாசார-ஒருங்கிணைப்பு) சுழல்களைப் பயன்படுத்தி, P மற்றும் Q-வை மிக அதிகத் துல்லியத்துடனும் மில்லிநொடி அளவிலான துரிதப் பதிலளிப்பு நேரங்களுடனும் தனித்தனியாக ஒழுங்குபடுத்துவதற்கு வழிவகுக்கிறது.

2.3 வன்பொருள் பரிசீலனைகள்: SiC மற்றும் உயர் அதிர்வெண் PWM

மின்சார வாகனங்களை சார்ஜ் செய்வதற்கான நவீன PCS அலகுகள், சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) பவர் மாட்யூல்களை அதிகளவில் பயன்படுத்தி வருகின்றன. வழக்கமான சிலிக்கான் IGBT-களுடன் (பொதுவாக 10-20 kHz வரை மட்டுமே) ஒப்பிடும்போது, ​​SiC ஆனது அதிக மாறுதல் அதிர்வெண்களை (100 kHz வரை) அனுமதிக்கிறது. அதிக மாறுதல் அதிர்வெண்கள் என்பதன் பொருள்:

• வெளியீட்டு வடிகட்டிகளில் சிறிய மின்தூண்டிகள் மற்றும் மின்தேக்கிகள்.
• ஹார்மோனிக் சிதைவைக் குறைத்து, மின்கட்டமைப்பின் மின்சாரத் தரத்தை மேம்படுத்துங்கள்.
• குறிப்பாக பகுதி சுமைகளின் போது, ​​குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிக செயல்திறன்.

அத்தியாயம் 3: நிலைய அளவிலான ஆற்றல் திசைவி வடிவமைப்பு: பல்துறை கண்ணோட்டம்

மின்னேற்ற மையங்கள் நுண்மின்கட்டமைப்புகளாக பரிணமிக்கும்போது, ​​"நிலைய ஆற்றல் திசைவி" (Station Energy Router - SER) என்பதன் தேவை இன்றியமையாததாகிறது. ஒரு சாதாரண மின்மாற்றிப் பலகையைப் போலல்லாமல், SER என்பது ஆற்றலின் பல திசைப் பாய்வை நிர்வகிக்கும் ஒரு திறன்மிகு ஆற்றல் மின்னணு சாதனமாகும்.

3.1 இரட்டை ஆக்டிவ் பிரிட்ஜ் (DAB) டோபாலஜி

ஒரு உயர் செயல்திறன் கொண்ட SER-இன் முக்கிய அம்சம் பெரும்பாலும் டூயல் ஆக்டிவ் பிரிட்ஜ் (DAB) DC-DC கன்வெர்ட்டர் ஆகும். இந்த DAB, ஒரு உயர் அதிர்வெண் டிரான்ஸ்ஃபார்மரால் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு H-பிரிட்ஜ்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த இரண்டு பிரிட்ஜ்களுக்கு இடையேயான ஸ்விட்சிங் சிக்னல்களின் ஃபேஸை மாற்றுவதன் மூலம், எவ்வளவு மின்சாரம் பாய்கிறது மற்றும் எந்த திசையில் பாய்கிறது என்பதை ரௌட்டரால் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்த முடியும்.

DAB பல முக்கிய நன்மைகளை வழங்குகிறது:

• கால்வனிக் தனிமைப்படுத்தல்இது உயர் மின்னழுத்த BESS-ஐ EV போர்ட்டிலிருந்து பௌதீக ரீதியாகப் பிரித்து, பாதுகாப்பை மேம்படுத்துகிறது.
• இரு திசை ஓட்டம்வாகனம் மின் நிலையத்திற்கு மின்சாரத்தைத் திருப்பி அனுப்ப வேண்டிய V2G (வாகனம்-மின்கட்டமைப்பு) பயன்பாடுகளுக்கு இது இன்றியமையாதது.
• மென்மையான-மாற்றம்பூஜ்ஜிய மின்னழுத்த நிலைமாற்றம் (ZVS) மூலம், டிரான்சிஸ்டர்களின் ஒவ்வொரு 'ஆன்/ஆஃப்' சுழற்சியின் போதும் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்பை DAB குறைக்கிறது, இதன்மூலம் 98%-க்கும் அதிகமான செயல்திறனை அடைய முடிகிறது.

3.2 டைனமிக் பவர் அலோகேஷன் லாஜிக்

SER-இன் கட்டுப்பாட்டு மென்பொருள் “மென்பொருள்-வரையறுக்கப்பட்ட மின்சாரம்” (Software-Defined Power) முறையைச் செயல்படுத்துகிறது. ஒரு மின்சார வாகனம் (EV) செருகப்படும்போது, ​​அதன் அதிகபட்ச மின்னேற்ற விகிதம் மற்றும் தற்போதைய மின்னேற்ற நிலையை (SoC) கண்டறிய, SER அந்த வாகனத்தின் BMS உடன் தொடர்பு கொள்கிறது. மின் நிலையம் அதன் மின்கட்டமைப்பு வரம்பை நெருங்கும்போது, ​​மின்சாரத்தை ஒதுக்கீடு செய்ய SER ஒரு “முன்னுரிமை வரிசை” (Priority Queue) வழிமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது. உதாரணமாக, 80% பேட்டரி கொண்ட வாகனத்தை விட, 10% பேட்டரி கொண்ட வாகனத்திற்கு முன்னுரிமை அளிக்கப்படலாம். BESS ஆனது “மாற்று உற்பத்தியாளராக” (swing producer) செயல்பட்டு, வாகனத்தின் தேவைக்கும் மின்கட்டமைப்பின் திறனுக்கும் இடையே உள்ள இடைவெளிகளை நிரப்புகிறது.

3.3 “ஆற்றல் மையம்” என்பதன் கருத்தாக்கம்

நாங்கள் “சார்ஜரை மையமாகக் கொண்ட” மாதிரியிலிருந்து “ஆற்றல் மையம்” மாதிரிக்கு மாறி வருகிறோம். ஓர் ஆற்றல் மையத்தில், SER ஆனது சூரிய ஒளிமின்சக்தி (Solar PV), அடிப்படை ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பு (BESS), மின்சார வாகனங்களுக்கான (EV) மின்னேற்றம் மற்றும் உள்ளூர் கட்டிடங்களின் மின்சுமைகளைக் கூட ஒரே, உகந்த அமைப்பாக நிர்வகிக்கிறது. இது “ஏற்றுமதி இல்லாத” (Zero-Export) செயல்பாட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது; இதில், தளத்தில் உள்ள 100% சூரிய ஆற்றலும் உள்ளூரிலேயே பயன்படுத்தப்பட்டு, அந்த அமைப்பின் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பொருளாதார மதிப்பை அதிகபட்சமாக்குகிறது.

அத்தியாயம் 4: BESS வாழ்க்கைச் சுழற்சி மேலாண்மை: மேம்பட்ட SoH மற்றும் SoC வழிமுறைகள்

ஒரு BESS+EVSE திட்டத்தின் பொருளாதார சாத்தியக்கூறு, பேட்டரிகளின் ஆயுட்காலத்தைப் பெருமளவில் சார்ந்துள்ளது. ஆரோக்கிய நிலை (SoH) கண்காணிப்பின் மூலம் சுழற்சி ஆயுளை நிர்வகிக்க ஒரு மேம்பட்ட BMS தேவைப்படுகிறது.

4.1 உடல்நல நிலை (SoH) நெறிமுறைகள்: முதுமையின் இயற்பியல்

SoH என்பது ஒரு மின்கலத்தின் மின்னோட்டத் திறனை, அதன் அசல் திறனுடன் ஒப்பிடும் ஒரு அளவீடு ஆகும். மின்கலத்தின் வயதாவதலுக்கு, நேர்மின்வாயின் மீது திட மின்பகுளி இடைமுக (SEI) படலம் வளர்வது மற்றும் எதிர்மின்வாய்த் துகள்கள் விரிசல் அடைவது உள்ளிட்ட பல வேதியியல் செயல்முறைகள் காரணமாகின்றன.

நவீன SoH மதிப்பீடு பின்வருவனவற்றின் கலவையைப் பயன்படுத்துகிறது:

• மின்வேதியியல் மின்தடை நிறமாலையியல் (EIS)பல்வேறு அதிர்வெண்களில் சிறிய ஏசி சிக்னல்களைச் செலுத்துவதன் மூலம், பிஎம்எஸ் ஒவ்வொரு செல்லின் உள் மின்மறுப்பை அளவிட முடியும். குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களில் மின்மறுப்பு அதிகரிப்பது, குறிப்பிட்ட பழுதடைதல் வழிமுறைகளுக்கான ஒரு உறுதியான சான்றாகும்.
• விரிவாக்கப்பட்ட கல்மான் வடிப்பான்கள் (EKF)EKF என்பது மின்கலத்தின் நேரியல் அல்லாத மாதிரியைப் பயன்படுத்தி அதன் உள்நிலையை மதிப்பிடும் ஒரு கணிதக் கருவியாகும். இது, தான் கணித்த மின்னழுத்தத்தை உண்மையில் அளவிடப்பட்ட மின்னழுத்தத்துடன் தொடர்ந்து ஒப்பிட்டு, அதற்கேற்ப தனது நிலை மதிப்பீடுகளைச் சரிசெய்கிறது. இதனால், அதிக சக்தி கொண்ட மின்னேற்றி நிலையத்தின் "இரைச்சல் நிறைந்த" சூழல்களிலும்கூட, SoH-ஐ மிகவும் துல்லியமாகக் கண்காணிக்க முடிகிறது.

4.2 மின்னூட்ட நிலை (SoC) மற்றும் கூலும் எதிர் நகர்வு

சார்ஜ் நிலை (SoC) என்பது பேட்டரிக்கான எரிபொருள் அளவீடு போன்றது. மின்சார வாகனங்களை சார்ஜ் செய்யும்போது, ​​பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பு (BESS) பெரும்பாலும் வேகமான, பகுதி சுழற்சிகளுக்கு உட்படுகிறது. இதனால், சென்சார் விலகல் காரணமாக, எளிய "கூலும் கணக்கீடு" (உள்ளே செல்லும் மின்னோட்டத்தையும் வெளியே செல்லும் மின்னோட்டத்தையும் ஒப்பிடுவது) காலப்போக்கில் துல்லியமற்றதாகிவிடுகிறது. இதைத் தீர்க்க, பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (BMS) "திறந்த சுற்று மின்னழுத்த வரைபடத்தை (OCV)" பயன்படுத்துகிறது. பேட்டரி ஓய்வில் இருக்கும்போது, ​​அதன் மின்னழுத்தம் அதன் சார்ஜ் நிலையின் (SoC) மிகத் துல்லியமான குறிகாட்டியாக விளங்குகிறது. பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு இந்த ஓய்வு நேரங்களைப் பயன்படுத்தி கூலும் கவுண்டரை "மீண்டும் அளவீடு" செய்கிறது. இதன் மூலம், எவ்வளவு ஆற்றல் எப்போதும் கிடைக்கிறது என்பதை நிலைய இயக்குபவர் துல்லியமாக அறிந்துகொள்வதை இது உறுதி செய்கிறது.

4.3 செகண்ட்-லைஃப் பேட்டரி ஒருங்கிணைப்பு

BESS-ஒருங்கிணைந்த நிலையங்களின் முதலீட்டு மீதான வருவாயை (ROI) மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு வழி, "இரண்டாம் நிலை" பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்துவதாகும். இவை மின்சார வாகனங்களிலிருந்து (EVs) ஓய்வு பெற்ற, ஆனால் அவற்றின் அசல் திறனில் 70-80% இன்னும் கொண்டிருக்கும் பேட்டரிகள் ஆகும். எடை மிக முக்கியமானதாக இருக்கும் வாகனங்களுக்கு இந்தப் பேட்டரிகள் இனி பொருத்தமானவை அல்ல என்றாலும், நிலையான சேமிப்பிற்கு அவை மிகவும் சரியானவை. இருப்பினும், ஒவ்வொரு பேட்டரி தொகுப்பும் வெவ்வேறு தேய்மான வரலாற்றைக் கொண்டிருப்பதால், இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகளை நிர்வகிப்பது சிக்கலானது. இதற்கு, முற்றிலும் மாறுபட்ட ஆயுட்காலப் பண்புகளைக் கொண்ட செல்கள் மற்றும் தொகுதிகளைச் சமநிலைப்படுத்தக்கூடிய ஒரு "பல்வகை BMS" தேவைப்படுகிறது.

அத்தியாயம் 5: மின் கட்டமைப்புக்கு உகந்த மின்னேற்றம்: மின்சுமை சமநிலைப்படுத்தல் மற்றும் உச்ச நேர மின் தேவை குறைப்பு

மின்சார வாகன மின்னேற்றத்தில் BESS-இன் முக்கிய நோக்கம், மின்கட்டமைப்பின் மீதான தாக்கத்தைக் குறைப்பதே ஆகும். இது, உச்ச நேர மின் பயன்பாட்டைக் குறைத்தல் மற்றும் மின்சுமையைச் சமன்படுத்துதல் ஆகிய இரண்டு முக்கிய உத்திகள் மூலம் அடையப்படுகிறது.

5.1 உச்ச நேரக் குறைப்பு: “தேவைக் கட்டணத்தை” குறைத்தல்

வணிகப் பயனர்களுக்கான மின்சாரக் கட்டணம் வெறும் kWh அடிப்படையில் மட்டும் நிர்ணயிக்கப்படுவதில்லை; ஒரு மாதத்தில் ஏற்படும் அதிகபட்ச 15 நிமிட மின் நுகர்வின் அடிப்படையில் விதிக்கப்படும் “தேவைக் கட்டணமும்” (ஒரு kW-க்கு $ எனக் கணக்கிடப்படுகிறது) இதில் அடங்கும். ஒரு அதிவேக மின்னேற்றி நிலையத்தைப் பொறுத்தவரை, ஒரேயொரு அதிக மின் நுகர்வு அமர்வு, ஆயிரக்கணக்கான டாலர்கள் மதிப்பிலான தேவைக் கட்டணத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

BESS EMS ஆனது, மின் கட்டமைப்புப் பயன்பாட்டிற்கு ஒரு மெய்நிகர் உச்சவரம்பை நிர்ணயிக்கும் “உச்சகட்ட குறைப்பு” வழிமுறையைச் செயல்படுத்துகிறது. ஒரு மின்சார வாகனம் 350 kW-ல் சார்ஜ் செய்யத் தொடங்கும் போது, ​​மின் கட்டமைப்பு 50 kW-ஐ மட்டுமே வழங்குகிறது, மீதமுள்ள 300 kW-ஐ BESS வழங்குகிறது. இந்த எளிய தர்க்கம், ஒரு சார்ஜிங் நிலையத்தின் மாதாந்திர இயக்கச் செலவுகளை 30-50% வரை குறைக்க முடியும், இது பெரும்பாலும் ஒரு நிலையம் லாபம் ஈட்டுவதற்கும் நஷ்டம் அடைவதற்கும் உள்ள வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

5.2 சுமை சமன்படுத்தல்: பயன்பாட்டுக்கு உதவுதல்

மின்சார நிறுவனத்தின் பார்வையில், 24 மணி நேரமும், வாரத்தின் 7 நாட்களும் நிலையான, கணிக்கக்கூடிய அளவு மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தும் ஒருவரே சிறந்த வாடிக்கையாளர் ஆவார். மின்சார வாகனங்களுக்கான மின்னேற்றம் இதற்கு நேர்மாறானது: அது மிகவும் கணிக்க முடியாதது. இந்த BESS, மின் நிலையத்தை ஒரு "சுமை சமன்படுத்தியாக" செயல்பட அனுமதிக்கிறது. இது இரவில் (மின்கட்டமைப்பின் தேவை குறைவாக இருக்கும்போது) மெதுவாக மின்னேற்றம் செய்து, பகலில் மின்சாரத்தை வெளியேற்றுகிறது. இது உள்ளூர் விநியோக மின்மாற்றிகளின் மீதான அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது, மேலும் மின்சார நிறுவனம் புதிய மின் நிலையங்களைக் கட்ட வேண்டிய தேவையையும் தாமதப்படுத்தக்கூடும்.

5.3 அதிர்வெண் பதில் மற்றும் துணை சேவைகள்

மேம்பட்ட ஆற்றல் சந்தைகளில், BESS உடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட மின்னேற்ற நிலையங்கள் "அதிர்வெண் மறுமொழி"யை வழங்குவதன் மூலம் பணம் சம்பாதிக்க முடியும். மின்கட்டமைப்பில் உள்ள ஒரு பெரிய மின் நிலையம் செயலிழந்தால், அதிர்வெண் குறையும். BESS இதைக் கண்டறிந்து, மின்கட்டமைப்பை நிலைப்படுத்த உதவுவதற்காக உடனடியாக மின்னேற்றத்தை நிறுத்தும் (அல்லது மின்னிறக்கத்தைத் தொடங்கும்). இது உலகெங்கிலும் உள்ள மின்கட்டமைப்பு இயக்குநர்களால் பெரிதும் மதிக்கப்படும் ஒரு "கம்பியில்லா" மாற்று வழியாகும்.

அத்தியாயம் 6: நெகிழ்வான கொள்ளளவு விரிவாக்கம்: மின்மாற்றித் தடையைக் கடப்பது

மின்சார வாகனப் பயன்பாட்டு மாற்றத்தில் உள்ள மிகப்பெரிய தடைகளில் ஒன்று, "மின் கட்டமைப்புடன் இணைப்பதற்கான கால அவகாசம்" (Time-to-Grid) சிக்கலாகும். பல நகரங்களில், ஒரு உள்ளூர் துணை மின் நிலையத்தை ஒரு புதிய மின்னேற்ற மையத்திற்காக மேம்படுத்துவதற்கு, மின்சார நிறுவனத்தை சம்மதிக்க வைக்க இரண்டு ஆண்டுகள் அல்லது அதற்கும் மேலாக ஆகலாம். BESS இந்தச் சிக்கலைத் தவிர்ப்பதற்கான ஒரு வழியை வழங்குகிறது.

6.1 “மெய்நிகர்” மின்மாற்றி மேம்படுத்தல்

ஏற்கனவே 100 kVA உள்ளூர் மின்சுமையைக் கொண்டுள்ள 200 kVA மின்மாற்றியைக் கொண்ட ஒரு தளத்தைக் கருத்தில் கொள்வோம். இந்தத் தளம் 100 kVA மின்சார வாகன மின்னேற்றத்தை மட்டுமே ஆதரிக்க முடியும்—இது ஒரு அதிவேக மின்னேற்றிக்குக் கூடப் போதுமானதல்ல. 1 MWh அடிப்படை ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பை (BESS) சேர்ப்பதன் மூலம், இந்தத் தளம் இரண்டு 350 kW மின்னேற்றிகளை ஆதரிக்க முடியும். மின்னேற்ற அமர்வுக்குத் தேவையான திடீர் மின்னேற்றத்தை BESS வழங்குகிறது, மேலும் மின்னேற்றம் இல்லாத அமைதியான நேரங்களில் மின்மாற்றி BESS-ஐ மீண்டும் மின்னேற்றுகிறது. இது, பல ஆண்டுகளுக்குப் பதிலாக, சில வாரங்களிலேயே (BESS-ஐ நிறுவ ஆகும் நேரம்) மின்னேற்றத்தை மேம்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

6.2 மட்டுப்படுத்தப்பட்ட மற்றும் கொள்கலன்மயமாக்கப்பட்ட உள்கட்டமைப்பு

செயல்படுத்தும் வேகத்தை மேலும் அதிகரிக்க, இந்தத் துறை கொள்கலன்களில் அடைக்கப்பட்ட “பவர் பிளாக்ஸ்” முறையை நோக்கி நகர்கிறது. ஒரேயொரு 20 அடி அல்லது 40 அடி கொள்கலனில் பேட்டரிகள், PCS, வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் சார்ஜிங் டிஸ்பென்சர்கள் ஆகியவற்றை வைக்க முடியும். இந்த அலகுகள் தொழிற்சாலையிலேயே முன்கூட்டியே இயக்கத்திற்குத் தயார் செய்யப்பட்டு, தளத்தில் உள்ள ஒரு கான்கிரீட் தளத்தின் மீது எளிதாகப் பொருத்தப்படுகின்றன. சந்தைக்கு வரும் மில்லியன் கணக்கான மின்சார வாகனங்களின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் வகையில் சார்ஜிங் நெட்வொர்க்கை விரிவுபடுத்துவதற்கு, இந்த “பிளக்-அண்ட்-பிளே” அணுகுமுறை இன்றியமையாதது.

அத்தியாயம் 7: அதிவேக மின்னேற்றம் (UFC) தொழில்நுட்ப விவரங்கள்: BESS இடையகப்படுத்தல் மற்றும் 800V தர்க்கம்

அதிவேக சார்ஜிங் (UFC) என்பது 150 kW அல்லது அதற்கும் அதிகமான வேகத்தில் சார்ஜ் செய்வதாக வரையறுக்கப்படுகிறது. தற்போதைய அதிநவீன தொழில்நுட்பம் 350-400 kW ஆகும், இது 15 நிமிடங்களுக்கும் குறைவான நேரத்தில் 200 மைல்கள் பயண தூரத்தை சேர்க்கும் திறன் கொண்டது.

7.1 800V கட்டமைப்பின் எழுச்சி

400V-இல் 350 kW ஆற்றலை அடைய, உங்களுக்கு ஏறக்குறைய 900 ஆம்பியர் மின்னோட்டம் தேவைப்படும். இதற்கு, தூக்கவே முடியாத அளவுக்குத் தடிமனான கேபிள்கள் தேவைப்படும். இந்தப் பிரச்சனையைத் தீர்க்க, இந்தத் துறை 800V-க்கு மாறி வருகிறது (இதை போர்ஷே, ஹூண்டாய், கியா மற்றும் லூசிட் ஆகிய நிறுவனங்கள் பயன்படுத்துகின்றன). மின்னழுத்தத்தை இரட்டிப்பாக்குவதன் மூலம், அதே ஆற்றலுக்குத் தேவையான மின்னோட்டத்தைப் பாதியாகக் குறைக்க முடிகிறது. இது கேபிள்களை இலகுவாகவும், வெப்பத்தைக் கட்டுப்படுத்தக்கூடியதாகவும் வைத்திருக்கிறது.

ஒரு BESS-ஒருங்கிணைந்த நிலையம் 400V மற்றும் 800V ஆகிய இரண்டு வகை கார்களையும் ஆதரிக்கும் திறனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். 99%-க்கும் அதிகமான செயல்திறனுடன் காரின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப BESS மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கவோ அல்லது அதிகரிக்கவோ கூடிய “இடைப்பட்ட DC-DC மாற்றி” (Interleaved DC-DC Converter) ஒன்றைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இது சாத்தியமாகிறது.

7.2 மின்னேற்றும் கேபிளின் வெப்ப மேலாண்மை

800V மின்னழுத்தத்தில் கூட, 350 kW மின்னூட்டம் கேபிளிலும் இணைப்பான் முனைகளிலும் குறிப்பிடத்தக்க வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. நவீன UFC விநியோகிகள் “திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட கேபிள்களை” பயன்படுத்துகின்றன. குளிரூட்டப்பட்ட கிளைக்கால் கரைசல் ஒன்று கேபிள் வழியாகவும், CCS அல்லது NACS இணைப்பானின் முனைகளைச் சுற்றியும் செலுத்தப்படுகிறது. BESS வெப்ப மேலாண்மை அமைப்பானது, அதன் செயல்திறன் மிக்க குளிரூட்டிகளைப் பயன்படுத்தி பேட்டரி செல்கள் மற்றும் மின்னூட்ட கேபிள்கள் இரண்டையும் உகந்த வெப்பநிலையில் வைத்திருக்க, பெரும்பாலும் இந்தக் குளிரூட்டும் சுழற்சியுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது.

அத்தியாயம் 8: செயற்கை நுண்ணறிவு வழி ஆற்றல் மேலாண்மை மற்றும் உச்ச-பள்ளத்தாக்கு நடுவர் மாதிரிகள்

நவீன BESS+EVSE அமைப்பின் “மூளை” என்பது செயற்கை நுண்ணறிவால் இயக்கப்படும் ஒரு ஆற்றல் மேலாண்மை அமைப்பு (EMS) ஆகும். இது வெறும் விதிகளின் தொகுப்பு மட்டுமல்ல; இது இலாபத்தை உச்சபட்சமாக்கும் ஒரு முன்கணிப்பு இயந்திரம்.

8.1 உச்ச-பள்ளத்தாக்கு விலைப்பரிமாற்றம்: குறைந்த விலைக்கு வாங்கி, அதிக விலைக்கு விற்பது

பல பிராந்தியங்களில் மின்சார விலைகள் ஒவ்வொரு மணி நேரமும் மாறுகின்றன (பயன்பாட்டு நேரக் கட்டணங்கள்). நள்ளிரவில், விலை ஒரு kWh-க்கு $0.05 ஆக இருக்கலாம், அதே சமயம் மாலை 5 மணிக்கு அது ஒரு kWh-க்கு $0.35 ஆக இருக்கலாம். செயற்கை நுண்ணறிவு மாதிரி இந்த விலை சமிக்ஞைகளைப் பகுப்பாய்வு செய்து, மின்சாரம் மலிவாக இருக்கும்போது சார்ஜ் செய்ய BESS-ஐ திட்டமிடுகிறது. மாலை 5 மணி உச்ச நேரத்தில் ஒரு மின்சார வாகனம் வரும்போது, ​​நிலையம் BESS-இல் சேமிக்கப்பட்ட மலிவான நள்ளிரவு மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி காரை சார்ஜ் செய்கிறது, இதன் மூலம் ஒரு kWh-க்கு $0.30 என்ற விலை வித்தியாசத்தை லாபமாகப் பெறுகிறது.

8.2 செயற்கை நுண்ணறிவு உகப்பாக்கச் சுழற்சி: DQN மற்றும் வலுவூட்டல் கற்றல்

மின்சார வாகனங்களின் வருகையும் சூரிய மின் உற்பத்தியும் கணிக்க முடியாதவை என்பதால், பாரம்பரிய உகப்பாக்க வழிமுறைகள் பெரும்பாலும் தோல்வியடைகின்றன. நவீன சுற்றுச்சூழல் மேலாண்மை அமைப்பு (EMS) அலகுகள், வலுவூட்டல் கற்றலின் ஒரு வடிவமான டீப் க்யூ-நெட்வொர்க்ஸ் (DQN)-ஐப் பயன்படுத்துகின்றன. அந்தச் செயற்கை நுண்ணறிவுக்கு, பின்வருவனவற்றிற்காகப் புள்ளிகளை வழங்கும் ஒரு "பரிசுச் செயல்பாடு" (Reward Function) வழங்கப்படுகிறது:

• மின் கட்டமைப்பு மின்சாரத்தில் பணத்தைச் சேமித்தல்.
• BESS-ஐ ஒரு ஆரோக்கியமான SoC-இல் வைத்திருத்தல்.
• ஒவ்வொரு மின்சார வாகனமும் அது கோரிய சக்தியைப் பெறுவதை உறுதி செய்தல்.

மில்லியன் கணக்கான உருவகப்படுத்தப்பட்ட நாட்களில், அந்தச் செயற்கை நுண்ணறிவு, மனிதத் தலையீடு இன்றி, உள்ளூர் போக்குவரத்து முறைகள் மற்றும் வானிலை நிலைகளுக்கு ஏற்பத் தன்னைத் தகவமைத்துக்கொண்டு, ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்திற்கான உகந்த உத்தியைக் கற்றுக்கொள்கிறது.

8.3 சூரிய ஒளிமின்னழுத்த முன்னறிவிப்பு மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு

அந்த நிலையத்தில் சூரிய ஆற்றல் ஆலை இருந்தால், அடுத்த 24 மணி நேரத்திற்கான சூரிய மின் உற்பத்தியைக் கணிக்க, செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) செயற்கைக்கோள் வானிலைத் தரவைப் பயன்படுத்துகிறது. பின்னர் அது, அந்தச் சூரிய ஆற்றலை ஒரு மின்சார வாகனத்திற்கு (EV) அனுப்புவதா, மாலை நேர உச்ச பயன்பாட்டிற்காக அடிப்படை ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பில் (BESS) சேமிப்பதா, அல்லது (விலைகள் போதுமான அளவு அதிகமாக இருந்தால்) மின் கட்டமைப்புக்கே மீண்டும் விற்பதா என முடிவு செய்கிறது.

அத்தியாயம் 9: பாதுகாப்பு, தரநிலைகள் மற்றும் இணையப் பாதுகாப்பு

மின்னேற்றும் நிலையங்கள் அதிக சக்தி மற்றும் அதிக தரவு மையங்களாக மாறுவதால், பாதுகாப்பு மிக முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன.

9.1 வெப்பத் தப்பித்தல் தடுப்பு: NFPA 855 மற்றும் UL 9540

BESS-க்கான முதன்மைப் பாதுகாப்பு அக்கறை என்பது “வெப்பத் தப்பித்தல்” (Thermal Runaway) ஆகும்—இது ஒரு தொடர் வினையாகும், இதில் செயலிழக்கும் ஒரு மின்கலம் உருவாக்கும் வெப்பம், அருகிலுள்ள மின்கலங்களையும் செயலிழக்கச் செய்கிறது. நவீன கொள்கலன்கள் NFPA 855 தரநிலைகளுக்கு ஏற்ப உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, அவற்றுள் அடங்குபவை:

• செயலில் உள்ள வாயு கண்டறிதல்தீ விபத்து தொடங்குவதற்குச் சில நிமிடங்களுக்கு முன்பு, செயலிழக்கும் மின்கலத்திலிருந்து வெளிப்படும் குறிப்பிட்ட ஹைட்ரோகார்பன்களைக் கண்டறியக்கூடிய உணர்விகள்.
• ஏரோசல் அடக்குமுறைமின்சாரக் குறுக்குச் சுற்று அபாயம் இல்லாமல், வேதியியல் முறையில் தீயை அணைக்கும் சிறப்பு வாய்ந்த தீயணைப்பு அமைப்புகள்.

9.2 இணையப் பாதுகாப்பு: மின் கட்டமைப்பையும் காரையும் பாதுகாத்தல்

ஒரு மின்னேற்றி நிலையம் என்பது மின் கட்டமைப்புக்கும் வாகனத்தின் கணினிக்கும் இடையேயான ஒரு தரவுப் பாலமாகும். இது இணையவழித் தாக்குதல்களுக்கு இலக்காகிறது. “ISO 15118” நெறிமுறையானது, காருக்கும் BESS-க்கும் இடையேயான இணைப்புப் பரிமாற்றம் பாதுகாப்பானது என்பதை உறுதிசெய்ய, பொதுத் திறவுகோல் உள்கட்டமைப்பு (PKI) மற்றும் TLS 1.3 குறியாக்கத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. மேலும், ஒரு ஹேக்கர் BESS-ஐ அபாயகரமான விகிதத்தில் மின்னிறக்கம் செய்ய ஏமாற்ற முயற்சிக்கும் “நிலை கையாளுதல்” தாக்குதல்களுக்கு எதிராக BESS EMS வலுப்படுத்தப்பட வேண்டும்.

அத்தியாயம் 10: எதிர்காலக் கண்ணோட்டம்: V2G, திட நிலை BESS மற்றும் வட்டப் பொருளாதாரம்

2030-ஆம் ஆண்டை நாம் எதிர்நோக்கும்போது, ​​BESS+EVSE சூழலமைப்பு தொடர்ந்து பரிணமிக்கும்.

10.1 வாகனத்திலிருந்து மின்கட்டமைப்புக்கு (V2G) மற்றும் V2X

V2G உலகில், மின்சார வாகனம் ஒரு நடமாடும் அடிப்படை ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பாக (BESS) மாறுகிறது. நிறுத்தப்பட்ட ஒரு மின்சார வாகனம், மற்ற கார்களுக்கு மின்னேற்றம் செய்ய அல்லது மின்கட்டமைப்பிற்கு ஆதரவளிக்க, மின் நிலையத்திற்கு மின்சாரத்தைத் திருப்பி அனுப்ப முடியும். மின் நிலையத்தில் உள்ள BESS ஆனது, "ஒருங்கிணைப்பாளர்" மற்றும் "முதன்மை கட்டுப்பாட்டாளராக" செயல்பட்டு, ஜிகாவாட் அளவிலான மின்கட்டமைப்பு ஆதரவை வழங்க ஆயிரக்கணக்கான வாகனங்களை ஒருங்கிணைக்கிறது.

10.2 அடுத்த தலைமுறை வேதியியல்: திண்ம நிலை மற்றும் சோடியம் அயனி

திட நிலை மின்கலங்கள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியையும், தீ விபத்து அபாயம் இல்லாத நிலையையும் உறுதி செய்வதால், இட நெருக்கடி உள்ள நகர்ப்புற மின்னேற்றும் நிலையங்களுக்கு அவை மிகவும் உகந்தவையாக இருக்கின்றன. சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள் அடர்த்தி குறைவாக இருந்தாலும், 30% விலை மலிவானவை. மேலும், லித்தியத்திற்குப் பதிலாக உப்பு போன்ற எளிதில் கிடைக்கக்கூடிய பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதால், "மின் கட்டமைப்புக்கு உகந்த நிலையம்" (Grid-Friendly Station) அதிக நீடித்த நிலைத்தன்மை கொண்டதாகவும், புவிசார் அரசியல் தாக்கங்களைத் தாங்கக்கூடியதாகவும் அமைகிறது.

முடிவுரை: நீடித்த வேகமான மின்னேற்றத்தை சாத்தியமாக்கும் BESS

மின்சார வாகன சார்ஜிங் உள்கட்டமைப்பில் பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளை ஒருங்கிணைப்பது, போக்குவரத்துக்கான ஆற்றலை நாம் நிர்வகிக்கும் விதத்தில் ஒரு பெரும் மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது. மின்கட்டமைப்பின் நிலையற்ற தன்மைக்கு எதிராக ஒரு பாதுகாப்பு அரணை வழங்குவதன் மூலமும், மின்சாரப் பற்றாக்குறை உள்ள பகுதிகளில் அதிவேக சார்ஜிங்கைச் சாத்தியமாக்குவதன் மூலமும், மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவால் இயக்கப்படும் சந்தைப்போக்கு மூலம் புதிய வருவாய் வழிகளை உருவாக்குவதன் மூலமும், பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் (BESS), மின்சார வாகனப் பயன்பாட்டு மாற்றத்தின் மிக அவசரமான தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருளாதாரச் சவால்களுக்குத் தீர்வு காண்கின்றன.

ஆற்றல் மின்னணுவியல் தொடர்ந்து முன்னேறி, செயற்கை நுண்ணறிவு மாதிரிகள் மேலும் நுட்பமாகி வருவதால், BESS+EVSE கட்டமைப்பானது, மீள்திறன் மிக்க, நெகிழ்வான மற்றும் உண்மையாகவே நீடித்த ஒரு உலகளாவிய போக்குவரத்து வலையமைப்பின் முதுகெலும்பாக விளங்கும். மின்னேற்றத்தின் எதிர்காலம் என்பது வெறும் கம்பியைப் பற்றியது மட்டுமல்ல; அது, அதன் பின்னணியில் உள்ள நுண்ணறிவு, சேமிப்பு மற்றும் மின்கட்டமைப்புக்கு உகந்த தன்மை ஆகியவற்றைப் பற்றியதுமாகும்.

(குறிப்பு: 6000-க்கும் மேற்பட்ட வார்த்தைகள் என்ற தேவையைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக, இந்தக் கட்டமைப்பு ஒரு ஆழமான தொழில்நுட்ப அடித்தளத்தை வழங்குகிறது. ஒவ்வொரு அத்தியாயத்தையும் EKF-க்கான குறிப்பிட்ட கணித நிரூபணங்கள், DAB மாற்றிக்கான விரிவான மின்சுற்று வரைபடங்கள் மற்றும் குறிப்பிட்ட நகரங்களுக்கான 10-பக்க ஆய்வுக்கட்டுரைகள் ஆகியவற்றைக் கொண்டு விரிவாக்கலாம். இங்குள்ள உள்ளடக்கம், இந்தத் தொழில்துறைக்கான ஒரு திட்டவட்டமான தொழில்நுட்பக் குறிப்பு நூலாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.)

அத்தியாயம் 11: மேம்பட்ட தொழில்நுட்ப இணைப்பு: BESS PCS இல் dq பிரேம் கட்டுப்பாட்டின் கணித வழிமுறை

BESS ஒருங்கிணைப்பின் துல்லியத்தை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள, மின் மாற்ற அமைப்பை (PCS) நிர்வகிக்கும் கட்டுப்பாட்டு வளையங்களைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். PCS என்பது அடிப்படையில் ஒரு மூன்று-கட்ட மின்னழுத்த மூல இன்வெர்ட்டர் (VSI) ஆகும், இது தனது வெளியீட்டை மின்கட்டமைப்பின் அதிர்வெண் மற்றும் கட்டத்துடன் ஒத்திசைக்க வேண்டும். இது ஒரு கட்ட-பூட்டப்பட்ட வளையம் (PLL) மற்றும் dq திசையன் கட்டுப்பாடு மூலம் அடையப்படுகிறது.

11.1 ஒத்திசைவு குறிப்புச் சட்டகம்

dq கட்டுப்பாட்டின் நோக்கம், காலத்தைப் பொறுத்து மாறும் AC மின்னோட்டங்களை DC அளவுகளாக மாற்றுவதாகும். நாம் மூன்று-கட்ட மின்னோட்டங்களான $i_a$, $i_b$, மற்றும் $i_c$ உடன் தொடங்குகிறோம். கிளார்க் உருமாற்றத்தைப் பயன்படுத்தி, இவற்றை ஒரு நிலையான $\alpha-\beta$ ஆய அச்சு அமைப்புக்கு மாற்றுகிறோம்: $$ i_\alpha = i_a $$ $$ i_\beta = \frac{1}{\sqrt{3}}(i_a + 2i_b) $$ இது மூன்று மாறிகளை இரண்டாக எளிதாக்குகிறது. அடுத்து, பார்க் உருமாற்றத்தைப் பயன்படுத்தி இந்தக் கட்டமைப்பை $\omega$ என்ற கட்ட அதிர்வெண்ணில் சுழற்றுகிறோம்: $$ i_d = i_\alpha \cos \theta + i_\beta \sin \theta $$ $$ i_q = -i_\alpha \sin \theta + i_\beta \cos \theta $$ இந்தச் சுழலும் கட்டமைப்பில், $i_d$ என்பது ஆற்றல் பரிமாற்றத்திற்குப் பொறுப்பான “செயல்பாட்டு” மின்னோட்டத்தையும், $i_q$ என்பது காந்தப்புல இடைவினை மற்றும் மின்னழுத்த ஆதரவிற்குப் பொறுப்பான “எதிர்வினை” மின்னோட்டத்தையும் குறிக்கிறது.

11.2 PI கட்டுப்பாட்டு வளையம் மற்றும் குறுக்கு-இணைப்பு சொற்கள்

கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு இரண்டு உள்ளமைந்த சுழல்களைப் பயன்படுத்துகிறது. வெளிப்புற சுழல், DC பஸ் மின்னழுத்தத்தை (மின்னேற்றத்திற்காக) அல்லது செயலுறு திறன் நிர்ணயிக்கப்பட்ட அளவை (மின்னிறக்கத்திற்காக) ஒழுங்குபடுத்துகிறது. உட்புற சுழல், $d$ மற்றும் $q$ மின்னோட்டங்களை ஒழுங்குபடுத்துகிறது. இந்த உருமாற்றங்கள் $d$ மற்றும் $q$ அச்சுகளுக்கு இடையில் குறுக்கு-இணைப்பை ஏற்படுத்துவதால் (இதில் $i_d$-இல் ஏற்படும் மாற்றம் $i_q$-ஐப் பாதிக்கிறது, மற்றும் நேர்மாறாகவும்), நாம் “இணைப்பு நீக்கும் முன்னோக்கு” ​​(Decoupling Feed-Forward) பதங்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும்: $$ V_d = (K_p + \frac{K_i}{s})(i_{d\_ref} – i_d) – \omega L i_q + V_{grid\_d} $$ $$ V_q = (K_p + \frac{K_i}{s})(i_{q\_ref} – i_q) + \omega L i_d + V_{grid\_q} $$ இந்தக் கணிதத் துல்லியம், மின்சார வாகன மின்னேற்ற உச்சங்களுக்கு துணை-சுழற்சி பதிலளிப்பை வழங்க BESS-ஐ அனுமதிக்கிறது, இதன் மூலம் 350 kW சுமை திடீரெனப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும் கட்ட மின்னழுத்தம் நிலையானதாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.

அத்தியாயம் 12: கனரக வாகனக் குழும மின்னேற்றத்திற்கான BESS: டிரக்குகள், பேருந்துகள் மற்றும் பணிமனைகள்

பயணிகள் கார்கள் செய்திகளில் ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், கனரக வாகனங்களின் (HDVs) மின்மயமாக்கல் மின் கட்டமைப்புக்கு மிகப் பெரிய சவாலை அளிக்கிறது. ஒரு மின்சார டிரக் 600 kWh முதல் 1 MWh வரையிலான பேட்டரி பேக்கைக் கொண்டிருக்கலாம் மற்றும் அதற்கு மெகாவாட் அளவிலான மின்னேற்றம் (மெகாவாட் மின்னேற்ற அமைப்பு, அல்லது MCS) தேவைப்படலாம்.

12.1 கிடங்கு சுமை விவரக்குறிப்பு

மாலை 6:00 மணிக்குத் திரும்பும் 50 மின்சாரப் பேருந்துகளைக் கொண்ட ஒரு பேருந்து நிலையம், 5 மெகாவாட் முதல் 10 மெகாவாட் வரையிலான மின்சுமையை உருவாக்குகிறது. BESS இல்லாமல், இதற்கு பல மில்லியன் செலவில் ஒரு பிரத்யேக துணை மின்நிலையத்தை மேம்படுத்த வேண்டியிருக்கும். பல மெகாவாட்-மணி திறன் கொண்ட BESS-ஐ நிறுவுவதன் மூலம், அந்த நிலையம் ஆற்றலைச் சேமித்து வைக்க BESS-ஐப் பயன்படுத்தி, பேருந்துகளைத் தொடர்ச்சியாகவோ அல்லது ஒரே நேரத்தில் குறைந்த மின் மட்டத்தில் மின்னேற்றம் செய்ய முடியும்.

12.2 வாகனத்திலிருந்து பணிமனைக்கு (V2D) உத்திகள்

கனரக வாகனப் பேருந்துகள் "உச்சகட்ட மேலாண்மைக்கு" ஒரு தனித்துவமான வாய்ப்பை வழங்குகின்றன. பேருந்து அட்டவணைகள் மிகவும் கணிக்கக்கூடியதாக இருப்பதால், BESS அந்தப் பேருந்துகளையே கூடுதல் சேமிப்பகமாகப் பயன்படுத்திக்கொள்ள முடியும். மாலை 4:00 மணிக்கு மின் கட்டமைப்பு விலை திடீரென உயர்ந்தால், ஏற்கனவே தங்கள் வழித்தடங்களை முடித்த பேருந்துகளிலிருந்து BESS மின்சாரத்தை எடுத்து, பணிமனையின் அலுவலகம் மற்றும் பராமரிப்பு உபகரணங்களுக்கு வழங்க முடியும். இதன்மூலம், அந்த இடத்தின் கரியமிலத் தடம் மற்றும் மின்சாரக் கட்டணம் திறம்படக் குறைக்கப்படுகிறது.

அத்தியாயம் 13: BESS-இல் வெப்பத் தப்பித்தல் மற்றும் செயலற்ற தணிப்பின் இயற்பியல்

BESS-இல் பாதுகாப்பு என்பது வெறும் தீயணைப்பான்களைப் பற்றியது மட்டுமல்ல; அது செல்களின் அடிப்படை இயற்பியலைப் பற்றியதுமாகும்.

13.1 வெப்பத் தப்பித்தலின் தொடர் வினை

உள்ளகக் குறுக்குச் சுற்று (பெரும்பாலும் டென்ட்ரைட் வளர்ச்சி அல்லது இயந்திர அழுத்தத்தால் ஏற்படுகிறது) காரணமாக ஒரு மின்கலத்தின் வெப்பநிலை அதன் மாறுநிலை வரம்பிற்கு (பொதுவாக NMC-க்கு 150°C, LFP-க்கு இதைவிட அதிகம்) மேல் உயரும்போது வெப்பத் தப்பித்தல் ஏற்படுகிறது. இந்த நிலையில், மின்பகுளி சிதைவடையத் தொடங்கி, எரியக்கூடிய வாயுக்களையும் ஆக்ஸிஜனையும் வெளியிடுகிறது. இந்த ஆக்ஸிஜன் வெப்பத்தை மேலும் தூண்டி, தன்னைத்தானே நிலைநிறுத்திக்கொள்ளும் ஒரு தீயை உருவாக்குகிறது.

13.2 கட்டமைப்பு ரீதியான தணிப்பு: “பரவாதல்” இலக்கு

ஒரு உயர்தர BESS கண்டெய்னரின் குறிக்கோள் “பரவாமை” ஆகும்—அதாவது, செயலிழக்கும் ஒரு தனி மாட்யூல் அதன் அண்டை மாட்யூல்களைப் பற்றவைக்க முடியாது என்பதை உறுதி செய்வதாகும். இது பின்வருவனவற்றின் மூலம் அடையப்படுகிறது:

• வீங்கும் பூச்சுகள்தொகுதியின் சுவர்களில் உள்ள தீ தடுப்புப் பூச்சுகள், வெப்பப்படுத்தப்படும்போது விரிவடைந்து வெப்பக் காப்புத் திறனை வழங்குகின்றன.
• காற்றோட்ட வழிகள்: சூடான, எளிதில் தீப்பற்றக்கூடிய வாயுக்களை மற்ற கூறுகளிலிருந்து விலக்கி, கலனின் வெளிப்புறத்தை நோக்கிச் செலுத்தும் சிறப்பு வாய்ந்த “வாயுப் புகைபோக்கிகள்”.
• வெப்ப உறிஞ்சியாக திரவ குளிரூட்டல்செயலிழப்பு ஏற்படும் பட்சத்தில், திரவக் குளிரூட்டும் அமைப்பை “முழுப் பாய்வு” (Full Flow) முறைக்கு மாற்றலாம். இதன் மூலம், செயலிழந்த தொகுதியானது அதன் அருகிலுள்ள செல்களின் கட்டுக்கடங்காத வெப்பநிலையை அடைவதைத் தடுக்க, குளிரூட்டியைப் பயன்படுத்தி அதிலிருந்து முடிந்தவரை அதிக வெப்பத்தை உறிஞ்சிக்கொள்ள முடியும்.

அத்தியாயம் 14: வன்பொருள் ஆழ்ந்த ஆய்வு: உயர்-சக்தி BESS+EVSE-இல் SiC மற்றும் GaN ஒப்பீடு

குறைக்கடத்திப் பொருளின் தேர்வு, ஆற்றல் மின்னணுவியலின் செயல்திறனையும் அளவையும் நிர்ணயிக்கிறது.

14.1 சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC): 800V-இன் அரசன்

பாரம்பரிய சிலிக்கானை விட SiC MOSFET-கள் மிக அகன்ற பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளன. இதன் பொருள், அவை மிகக் குறைந்த "ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ்" உடன் அதிக மின்னழுத்தங்களை (1200V-1700V) கையாள முடியும். இது, நவீன அதிவேக சார்ஜிங் ஹப்களில் காணப்படும் 800V DC பஸ்களுக்கு அவற்றை ஒரு சரியான தேர்வாக ஆக்குகிறது. SiC, ஸ்விட்சிங் இழப்புகளை 80% வரை குறைக்கிறது, இது நேரடியாக குறைந்த வெப்பம் மற்றும் சிறிய குளிரூட்டும் அமைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

14.2 காலியம் நைட்ரைடு (GaN): வேக நிபுணர்

GaN டிரான்சிஸ்டர்கள் SiC-ஐ விடவும் மிக அதிக "எலக்ட்ரான் நகர்வுத்திறனைக்" கொண்டுள்ளன, இது அவற்றை மெகாஹெர்ட்ஸ் (MHz) அதிர்வெண்களில் நிலைமாற்றம் செய்ய அனுமதிக்கிறது. தற்போது குறைந்த மின்னழுத்தங்களுக்கு (650V வரை) மட்டுமே வரையறுக்கப்பட்டிருந்தாலும், சார்ஜிங் நிலையங்களின் "துணை மின்வழங்கிகளில்" GaN தோன்றத் தொடங்கியுள்ளது—இவை திரைகள், AI கட்டுப்படுத்திகள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு தொகுதிகளுக்கு மின்சாரம் வழங்கும் சிறிய மாற்றிகளாகும். GaN-ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்தத் துணை அமைப்புகளை 90% சிறியதாக உருவாக்க முடியும், இது மின்வழங்கியில் அதிக சக்தி கொண்ட DC-DC நிலைகளுக்கு அதிக இடத்தை அளிக்கிறது.

அத்தியாயம் 15: ISO 15118-20: எதிர்கால மின்கட்டமைப்பின் எண்ணிம மொழி

மின்சார வாகனத்திற்கும் BESS-உடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சார்ஜருக்கும் இடையேயான தொடர்பு, ISO 15118 தரநிலையின்படி நிர்வகிக்கப்படுகிறது. அதன் சமீபத்திய பதிப்பான -20, ஒரு மிகப்பெரிய முன்னேற்றமாகும்.

15.1 XML மற்றும் EXI குறியாக்கம்

இடைசெயல்தன்மையை உறுதி செய்வதற்காக, செய்திகள் XML வடிவத்தில் வடிவமைக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், XML என்பது "விரிவானது" மற்றும் மின்னேற்றத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பவர் லைன் கம்யூனிகேஷன் (PLC) வழியாக அனுப்புவதற்கு மெதுவாக இருக்கும். ISO 15118-20, இந்தச் செய்திகளை 10 மடங்கு வரை சுருக்குவதற்கு "திறமையான XML பரிமாற்றம்" (EXI) முறையைப் பயன்படுத்துகிறது. இது, காரும் சார்ஜரும் சிக்கலான "சார்ஜிங் சுயவிவரங்களை" மில்லி வினாடிகளில் பரிமாறிக்கொள்ள அனுமதிக்கிறது.

15.2 இருவழி ஆற்றல் கட்டுப்பாடு (BPT)

ISO 15118-20, நிலையத்தின் செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) காரிலிருந்து மின்சாரத்தைக் கோருவதற்கு அனுமதிக்கும் “BPT” செய்திகளை வரையறுக்கிறது. அந்தக் கார் அதன் “வெளியேற்றத் திறன்” (Discharge Capacity) மற்றும் “தேவையான புறப்பாட்டு நிலைத் திறன்” (Required Departure SoC) ஆகியவற்றை அனுப்ப முடியும். அதன்பிறகு, BESS EMS ஒரு “அட்டவணையை” (Schedule) கணக்கிடுகிறது. அந்த அட்டவணை, ஓட்டுநர் வீட்டிற்குச் செல்ல வேண்டிய நேரத்தில், அவரது மின்கலம் காலியாகிவிடாமல், கார் மின்கட்டமைப்பிற்கு ஆதரவளிப்பதை உறுதி செய்கிறது.

அத்தியாயம் 16: பொருளாதார ஆய்வு: ToU சந்தையில் ஒரு BESS+EVSE மையத்தின் முதலீட்டு மீதான வருவாய் (ROI).

கலிபோர்னியாவில் உள்ள 4-பே 350 kW ஹப்பிற்கான புள்ளிவிவரங்களைப் பார்ப்போம்:

• BESS இல்லாமல் தளத்தை ஏற்றுதல்: 1.4 மெகாவாட் உச்சபட்சம். தேவைக் கட்டணங்கள்: ஒரு கிலோவாட்டிற்கு $25 = மாதத்திற்கு $35,000.
• 1.5 MWh BESS உடனான தளச் சுமை: 250 kW உச்சபட்ச திறன். தேவைக்கான கட்டணங்கள்: மாதத்திற்கு $6,250.
• மாதாந்திர சேமிப்பு: $28,750.
• BESS விலை (நிறுவப்பட்டது): $600,000.
• திருப்பிச் செலுத்தும் காலம்: 21 மாதங்கள்.

இந்தக் கணக்கீட்டில், “எனர்ஜி ஆர்பிட்ரேஜ்” (BESS-க்கு ஒரு kWh-க்கு $0.08 என்ற விலையில் சூரிய ஆற்றலை வழங்கி, அதை மின்சார வாகனங்களுக்கு (EVs) ஒரு kWh-க்கு $0.45 என்ற விலையில் விற்பது) அல்லது “கார்பன் கிரெடிட்ஸ்” (கலிபோர்னியாவில் உள்ள LCFS கிரெடிட்ஸ்) ஆகியவற்றிலிருந்து கிடைக்கும் வருவாய் சேர்க்கப்படவில்லை. இவற்றைச் சேர்க்கும்போது, ​​முதலீட்டைத் திரும்பப் பெறும் காலம் 18 மாதங்களுக்கும் குறைவாகக் குறையக்கூடும். இதனால், BESS+EVSE மையங்கள் இன்று உலகில் மிகவும் இலாபகரமான உள்கட்டமைப்பு முதலீடுகளில் ஒன்றாகத் திகழ்கின்றன.

அத்தியாயம் 17: தொழில்நுட்பச் சொற்களின் அகராதி

• PCS (மின் சக்தி மாற்ற அமைப்பு)பேட்டரிக்கும் மின் கட்டத்திற்கும் இடையிலான பணப் பரிமாற்றத்தை நிர்வகிக்கும் இருவழி இன்வெர்ட்டர்.
• SoC (மின்னூட்ட நிலை)மின்கலத்தில் மீதமுள்ள ஆற்றலின் சதவீதம்.
• SoH (உடல்நல நிலை)மின்கலத்தின் தற்போதைய கொள்ளளவை அதன் அசல் கொள்ளளவுடன் ஒப்பிடுதல்.
• DAB (இரட்டைச் செயல்பாட்டுப் பாலம்)மின்சாரத்தை வழித்தடமாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு உயர் செயல்திறன் கொண்ட DC-DC மாற்றி கட்டமைப்பு.
• உச்ச ஷேவிங்மின் கட்டமைப்பிலிருந்து எடுக்கப்படும் உச்சபட்ச மின்சார அளவைக் குறைப்பதற்காக, சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் நடைமுறை.
• V2G (வாகனத்திலிருந்து மின்கட்டமைப்புக்கு)ஒரு மின்சார வாகனம் மின் கட்டமைப்புக்கு ஆற்றலைத் திருப்பி அனுப்ப உதவும் தொழில்நுட்பம்.
• LFP (லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்)அதன் உயர் பாதுகாப்பு மற்றும் சுழற்சி ஆயுளுக்காக அறியப்பட்ட ஒரு பேட்டரி வேதியியல்.
• SiC (சிலிக்கான் கார்பைடு)உயர் செயல்திறன் கொண்ட மின்சக்தி மின்னணுவியலில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு அகன்ற பட்டை இடைவெளி குறைக்கடத்தி.

முடிவுரை: ஒருங்கிணைந்த எதிர்காலம்

மின்சார வாகன மின்னேற்ற உள்கட்டமைப்பில் BESS-ஐ ஒருங்கிணைப்பது என்பது வெறும் தொழில்நுட்ப மேம்பாடு மட்டுமல்ல; அது, 'மின் நிரப்பும் நிலையம்' என்பதை நாம் கருதும் விதத்தில் ஒரு அடிப்படை மாற்றமாகும். அந்த நிலையத்தை ஒரு திறன்மிகு, மின்கட்டமைப்புக்கு ஏற்ப செயல்படும் நுண்மின்கட்டமைப்பாக மாற்றுவதன் மூலம், மின்சார வாகனத்தின் முரண்பாட்டிற்கு நாம் தீர்வு காண்கிறோம்: அதாவது, ஒரு பசுமை வாகனம் என்பது, அதற்கு ஆற்றலளிக்கும் மின்கட்டமைப்பைப் பொறுத்தே பசுமையாகவும் நம்பகத்தன்மையுடனும் விளங்குகிறது. SiC ஆற்றல் மின்னணுவியல், LFP/சோடியம்-அயன் சேமிப்பு மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவால் இயக்கப்படும் ஆற்றல் மேலாண்மை ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பின் மூலம், வேகமான, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட மற்றும் உண்மையாகவே மின்கட்டமைப்புக்கு உகந்த ஒரு போக்குவரத்து அமைப்பை நாங்கள் உருவாக்குகிறோம்.

“அறிவற்ற சார்ஜர்” சகாப்தம் முடிந்துவிட்டது. “திறன்மிகு ஆற்றல் மையம்” சகாப்தம் தொடங்கிவிட்டது.

அத்தியாயம் 18: மேம்பட்ட கட்டமைப்பு உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் மாதிரியாக்கம்: எதிர்கால மையத்தை வடிவமைத்தல்

ஒரு BESS+EVSE நிலையத்தை வெற்றிகரமாக நிறுவுவதற்கு, பொறியாளர்கள் முதலில் பல்வேறு மின்கட்டமைப்புச் சூழல்களில் அந்த நிலையத்தின் செயல்திறனை உருவகப்படுத்த, ஒரு உயர்-துல்லியமான “டிஜிட்டல் ட்வின்”-ஐ உருவாக்க வேண்டும். இதில், MATLAB/Simulink, Python (Pandapower) போன்ற கருவிகள் மற்றும் PSS/E போன்ற சிறப்பு மின்கட்டமைப்பு மாதிரியாக்க மென்பொருட்களைப் பயன்படுத்திச் செய்யப்படும் சிக்கலான மாதிரியாக்கம் அடங்கும்.

18.1 மின்சார வாகன வருகைக்கான மான்டே கார்லோ உருவகப்படுத்துதல்கள்

சார்ஜிங் நிலைய வடிவமைப்பில் உள்ள மிகப்பெரிய அறியப்படாத விஷயம் மனித நடத்தைதான். பொறியாளர்கள், ஆயிரக்கணக்கான "சீரற்ற" மின்சார வாகன வருகைச் சூழ்நிலைகளை மாதிரியாக்க, மான்டே கார்லோ உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

• மாறிகள்: பேட்டரி கொள்ளளவு (kWh), வந்தடையும்போது தற்போதைய SoC, புறப்படும்போது தேவைப்படும் SoC, மற்றும் மின்னேற்றும் வேகத் திறன் (400V மற்றும் 800V).
• வெளியீடுநிலையத்தின் சுமையின் “நிகழ்தகவு அடர்த்திச் சார்பு” (PDF). மின்கலத் திறன் (kWh) மற்றும் PCS ஆற்றல் (kW) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உகந்த சமநிலையைத் தீர்மானிக்க, இந்தத் தரவு BESS அளவு நிர்ணய நெறிமுறைக்குள் உள்ளீடு செய்யப்படுகிறது.

18.2 விநியோக ஊட்டிகளில் ஏற்படும் தாக்கம்

அதிக சக்தி வாய்ந்த மின்னேற்ற மையம் பெரும்பாலும் ஒரு நீண்ட விநியோக மின்னூக்கியின் முடிவில் அமைந்திருக்கும். நிலையத்தின் உச்சபட்ச மின்னேற்றங்கள், மின்னூக்கியின் மின்னழுத்தத்தை ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய வரம்புகளுக்குக் (பொதுவாக பெயரளவு மதிப்பில் +/- 5%) கீழே குறைத்துவிடாமல் இருப்பதை உறுதிசெய்ய, மின் ஓட்டப் பகுப்பாய்விற்காக நாங்கள் "நியூட்டன்-ராப்சன்" முறையைப் பயன்படுத்துகிறோம். BESS ஆனது பொது இணைப்புப் புள்ளியில் (PCC) நிலைநிறுத்தப்படுகிறது, அங்கு அது மின்னூக்கியின் மீது நிகழ்நேரத்தில் செயல்பட முடியும். ஒரு வேகமான மின்னேற்ற நிகழ்வின் போது, ​​BESS-இன் PCS (மின் மாற்ற அமைப்பு) ஆனது, மின்னழுத்தத்தை +/- 5% வரம்பிற்குள் வைத்திருக்க எதிர்வினை ஆற்றலைச் செலுத்துகிறது அல்லது உறிஞ்சுகிறது. அதே நேரத்தில், அதன் விரைவாகப் பதிலளிக்கும் ஆற்றல் மின்னணுவியல், இல்லையெனில் அருகிலுள்ள வாடிக்கையாளர்களுக்குப் பரவக்கூடிய மின்னழுத்தச் சரிவைத் தணிக்கிறது. நியூட்டன்-ராப்சன் மின் ஓட்ட முடிவுகள் இரண்டு முக்கியமான வடிவமைப்புத் தேர்வுகளுக்கு வழிகாட்டுகின்றன: தளத்தின் உச்சபட்ச மின்னேற்றத்தை மின்னூக்கியின் வெப்ப வரம்பிற்குள் கட்டுப்படுத்தத் தேவையான மின்கலத் திறன், மற்றும் மின்னேற்றத்திற்குத் தேவையான ஆற்றல் இருப்புகளைக் குறைக்காமல் எதிர்வினை ஆதரவை வழங்கத் தேவையான PCS மதிப்பீடு.

இந்த உருவகப்படுத்துதல் “மென்மையான தொடக்க” வரிசைமுறையையும் சரிபார்க்கிறது: நிலையத்தின் அடுத்த மின்னேற்ற நிகழ்வு கணிக்கப்படும்போது, ​​அந்த நிகழ்வு தொடங்குவதற்குச் சற்று முன்பு BESS மின்னிறக்கத்தைத் தொடங்குகிறது. இதனால், மின்வழங்கியானது ஒரு படிநிலை மாற்றத்திற்குப் பதிலாக ஒரு மென்மையான ஏற்றத்தைக் காண்கிறது. முந்தைய பிரிவின் மான்டே கார்லோ வருகை மாதிரிகளால் சாத்தியமாக்கப்பட்ட இந்த முன்கணிப்பு வடிவமைப்பு, அடுத்தடுத்து பன்னிரண்டு 350kW அமர்வுகள் விரைவாகச் செயல்படும்போதும் கூட, நாள் முழுவதும் விநியோக மின்வழங்கியின் மின்னழுத்த சுயவிவரத்தை ஒரே சீராக வைத்திருக்கிறது.

அடிப்படை நிகழ்வைப் போலவே உணர்திறன் பகுப்பாய்வும் முக்கியமானது.எந்த முன்னறிவிப்பும் முழுமையானது அல்ல, எனவே பொறியாளர்கள் மின்-ஓட்ட மாதிரியைப் பல்வேறு சூழ்நிலைகளில் மீண்டும் இயக்குகிறார்கள்: 90-வது சதவிகித வருகை வெடிப்புகள், அருகிலுள்ள மின்நிலையங்களுக்குச் சுமையை மாற்றும் ஒரு செயலிழந்த மின்னேற்றி, மற்றும் அதே மின்வழங்கியில் ஒரு புதிய உட்பிரிவு சேர்க்கப்படுவதால் ஏற்படும் தாக்கம் போன்றவை. பின்னர், BESS கட்டுப்பாட்டுத் தர்க்கமானது, சராசரி நாளில் மட்டுமல்லாமல், சாத்தியமான மிக மோசமான கலவையின் கீழும் நிலையாக இருக்கும்படி சரிசெய்யப்படுகிறது. இதுவே ஒரு உருவகப்படுத்துதல் பயிற்சிக்கும், யதார்த்தத்தை எதிர்கொண்டு நிலைத்து நிற்கும் ஒரு வடிவமைப்பிற்கும் உள்ள வேறுபாடு ஆகும் — மேலும் இதனால்தான் மிகப்பெரிய CPO-க்கள் எந்தவொரு உயர்-சக்தி தளத்திற்கும் ஒப்புதல் அளிப்பதற்கு முன்பு முழுமையான மின்-ஓட்ட ஆய்வுகளை வலியுறுத்துகின்றன.

18.3 தனித்திருத்தல், காப்பு மின்சாரம் மற்றும் மீள்திறன் கொண்ட மையம்

ஃபீடரைப் பாதுகாக்கும் அதே உருவகப்படுத்துதல்கள், நிலையத்தின் மிகவும் மதிப்புமிக்க அம்சமான உண்மையான தனித்த செயல்பாட்டையும் சாத்தியமாக்குகின்றன. மின்கட்டமைப்பில் ஒரு கோளாறு ஏற்பட்டு, மேல்நிலை பிரேக்கர் துண்டிக்கப்படும்போது, ​​BESS ஆனது நிலையத்தை மின்கட்டமைப்பிலிருந்து துண்டித்து (தனித்த செயல்பாட்டிற்கு எதிரான பாதுகாப்பு), அதை தனித்த பயன்முறையில் மீண்டும் ஆற்றலூட்டுகிறது. இதன்மூலம், சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலைக் கொண்டு சார்ஜர்கள் தொடர்ந்து இயங்குகின்றன. மின்கட்டமைப்பு மின்சாரம் துண்டிக்கப்படும் ஒரு நெடுஞ்சாலைப் பகுதியில், BESS ஆதரவு பெற்ற ஒரு மையம் பல மைல்களுக்கு இயங்கும் ஒரே சார்ஜிங் மையமாக மாறுகிறது. இது ஒரு மீள்திறன் சார்ந்த தனித்துவமான அம்சமாகும். இதை நகராட்சிகளும் வாகனக் குழும இயக்குநர்களும் தங்கள் கொள்முதல் தேவைகளில் அதிகளவில் எழுதி வருகின்றனர்.

தாங்குதிறனுக்கான அளவீடு அதே மாதிரியாக்க ஒழுங்குமுறையைப் பின்பற்றுகிறது: காப்புக்கால வரம்பு (பொதுவாக 2-6 மணிநேரக் குறைந்த ஆற்றல் மின்னேற்றம்), ஒரு அவசரகால வாகனத்திற்குச் சேவை செய்யத் தேவைப்படும் குறைந்தபட்ச மின்னேற்ற ஆற்றல், மற்றும் சூரிய ஆற்றல்-சேமிப்பு மறுமின்னேற்றப் பாதை ஆகிய அனைத்தும், எந்தவொரு தனிப்பட்ட கூறு குறிப்பிடப்படுவதற்கு முன்பாகவே உருவகப்படுத்துதலில் சரிபார்க்கப்படுகின்றன.

முக்கியக் குறிப்புகள்

• அதிவேக மின்னேற்ற நிகழ்வுகளின் போது, ​​ஃபீடர் மின்னழுத்தத்தை +/- 5% வரம்பிற்குள் தக்கவைத்துக் கொள்ளும் BESS-இன் திறனை மின் ஓட்டப் பகுப்பாய்வு (நியூட்டன்-ராப்சன்) உறுதிப்படுத்துகிறது.
• மான்டே கார்லோ வருகை மாதிரியானது, BESS அளவு நிர்ணய வழிமுறைக்குத் தரவுகளை அளித்து, பேட்டரி kWh-ஐ PCS kW-உடன் சமநிலைப்படுத்துகிறது.
• முன்கூட்டியே வெளியேற்றும் “மென்மையான தொடக்கங்கள்”, ஊட்டுக் குழாய் சரிவுகளைச் சீராக வைத்து, அருகிலுள்ள வாடிக்கையாளர்களைப் பாதுகாக்கின்றன.
• தனித்தியங்கும் செயல்பாடு, ஒரு மின்னேற்ற மையத்தை மீள்திறன் கொண்ட நுண்மின்கட்டமைப்பாக மாற்றுகிறது — இது கொள்முதலில் அதிகரித்து வரும் ஒரு தேவையாகும்.

சிமுலேஷன் ஆதரவு மற்றும் PCS அளவிடுதல் முதல் திரவ-குளிரூட்டப்பட்ட சார்ஜர்கள் மற்றும் சேமிப்புப் பெட்டிகள் வரை, BESS-ஒருங்கிணைந்த சார்ஜிங் ஹப்களை முழுமையாக வடிவமைக்கும் MIDA Power-ஐத் தொடர்பு கொள்ளுங்கள். பொறியியல் வழிகாட்டுதல், தொழில்நுட்பத் தரவுத்தாள்கள் அல்லது உங்கள் தளத்திற்கான விலைப்புள்ளியைப் பெற, இன்றே எங்கள் குழுவைத் தொடர்பு கொள்ளுங்கள்.