1. تعارف
انرجی سٹوریج ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، انرجی سٹوریج سسٹمز (ESS) کی ایپلی کیشن کو پاور سسٹم کی بنیادی ٹیکنالوجی سمجھا جاتا ہے، خاص طور پر بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم (BESS) بڑے پیمانے پر بیٹریوں کا استعمال کرتے ہوئے، جو فی الحال مظاہرے کے مرحلے میں ہے۔ . روایتی طور پر، ایک قابل قبول حد میں پاور سسٹم فریکوئنسی کو برقرار رکھنے کے لیے تھرمل پاور پلانٹس کی تعیناتی کے ذریعے فریکوئنسی انحراف کو درست کیا جاتا ہے، اور فریکوئنسی ریگولیشن "گورنر فری" (GF) کنٹرول اور آٹومیٹک جنریشن کنٹرول (AGC) کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ تاہم، یہ طریقے غیر موثر ہیں اور اسٹینڈ بائی موڈ کو برقرار رکھنے کے لیے پاور پلانٹس کو درجہ بندی کی گنجائش سے کم کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
یہ مضمون AGC آپریشن میں BESS کی ترقی اور آزمائشی آپریشن کے نتائج کو متعارف کراتا ہے۔ روایتی پاور پلانٹس کے مقابلے میں، BESS تیز ردعمل میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے، لیکن AGC آپریشن کی مدت کے ساتھ مسائل ہیں۔ لہذا، یہ مضمون مختلف حالات میں AGC آپریشن کے تجرباتی نتائج پیش کرتا ہے اور KPX کے AGC حوالہ کی بنیاد پر نتائج کا تجزیہ کرتا ہے۔
باقی مضمون کو اس طرح ترتیب دیا گیا ہے: سیکشن 2 بی ای ایس ایس کنٹرولر کے سسٹم کنفیگریشن کی وضاحت کرتا ہے جو فی الحال FR سروسز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ سیکشن 3 AGC آپریشن کے نتائج کی وضاحت کرتا ہے۔ سیکشن 4 نے ٹیسٹ کے نتائج کا جائزہ لیا اور AGC ٹارگٹ جنریشن کے لیے کچھ بہتری کے نکات تجویز کیے؛ آخر میں، سیکشن 5 نتیجہ پیش کرتا ہے۔
2. BESS کی سسٹم کنفیگریشن
FR-ESS سہولیات سٹیپ-ڈاؤن ٹرانسفارمرز کے ذریعے ہر سب سٹیشن کے 22.9kV بس بار سے منسلک ہیں، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ برقی اور مواصلاتی لائنوں کے ذریعے بیٹری سسٹم (بیٹری مینجمنٹ سسٹم اور لتیم آئن بیٹری) تک۔
شکل 2 نصب شدہ 52MW BESS کنٹرولر کا بلاک ڈایاگرام دکھاتا ہے جو فریکوئنسی ریگولیشن سروسز کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ PCS فریکوئنسی ریگولیشن کنٹرولر (FRC) کے ساتھ بھی بات چیت کرتا ہے، جو 60Hz کی مطلوبہ فریکوئنسی کو برقرار رکھنے کے لیے درکار بیٹری سسٹم آؤٹ پٹ کا تعین کرتا ہے۔ FRC کو ہیومن مشین انٹرفیس (HMI) کے ذریعے "مینوئل موڈ" یا "آٹومیٹک موڈ" پر سیٹ کیا جا سکتا ہے، جو سسٹم فریکوئنسی، انفرادی بیٹری اسٹیٹ آف چارج (SOC) اور درجہ حرارت جیسی اہم معلومات بھی دکھاتا ہے۔
شکل 3 KPX کے EMS سے منسلک AGC آپریشن ٹیسٹ کا ایک بلاک ڈایاگرام دکھاتا ہے۔ جب AGC حوالہ FRCM تک پہنچتا ہے، FRCM ہر FRC کے SOC کی بنیاد پر پاور ریفرنس کو تقسیم کرتا ہے، اس لیے FRCM کو ہر FRC کی SOC معلومات کا علم ہونا چاہیے۔
3. خودکار پاور جنریشن کنٹرول
روایتی پاور پلانٹس میں AGC آپریشن:روایتی پاور پلانٹس میں ٹربائنیں نہ صرف AGC حوالہ کی بنیاد پر کام کرتی ہیں بلکہ رفتار کے حوالے سے بھی کام کرتی ہیں۔ ٹربائن کی جڑت، رگڑ، اور تھروٹل والوز جیسے عوامل کی وجہ سے، نظام کو لامحالہ تاخیر کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ شکل 4 AGC حوالہ کے تحت روایتی پاور پلانٹ کے فریکوئنسی کنٹرول کو ظاہر کرتا ہے۔ ٹائم پوائنٹ A سے جب فریکوئنسی ٹائم پوائنٹ B میں بدل جاتی ہے جب پاور پلانٹ کی آؤٹ پٹ کو تبدیل کرنے کے لیے کنٹرول کیا جاتا ہے، تقریباً 5MW کی آؤٹ پٹ خرابی ہوتی ہے، اور آؤٹ پٹ میں AGC حوالہ سے 100 سیکنڈ سے زیادہ تاخیر ہوتی ہے۔ صرف آؤٹ پٹ ویوفارم کے ذریعے FR آپریشن کے تاخیر کے وقت کو درست طریقے سے سمجھنا مشکل ہے، کیونکہ بہت زیادہ کنٹرول متغیرات ہیں۔ تاہم، اس بات کی تصدیق کی جا سکتی ہے کہ روایتی پاور پلانٹس تاخیر کے وقت کے ساتھ AGC حوالہ کی پیروی کرتے ہیں۔
BESS کی AGC کنٹرول کارکردگی:روایتی پاور پلانٹس کی کنٹرول پرفارمنس کے ساتھ موازنہ کرنے کے لیے، BESS کے ٹائم رسپانس اور سٹیپ فنکشن ریسپانس کا مظاہرہ کیا جاتا ہے۔ شکل 5 FRCM حوالہ کے تغیر کے مرحلہ وار ردعمل کے نتائج کو ظاہر کرتا ہے۔ FRCM ٹارگٹ جنریشن سے BESS تک پاور آؤٹ پٹ کے لیے تقریباً 130ms کا وقت لگتا ہے، بشمول کمیونیکیشن میں تاخیر اور اضافہ کا وقت۔ BESS 30 سیکنڈ کے اندر گرڈ کو بجلی فراہم کر سکتا ہے، جو AGC آپریشن کی تیز رفتار ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کافی ہے۔
BESS کا AGC آپریشن:شکل 6 BESS پر ایک 7-گھنٹہ AGC آپریشن کے نتائج دکھاتا ہے، بار بار AGC فالو اپ اور اسٹیٹ آف چارج (SOC) ریکوری آپریشنز کے ساتھ۔ AGC آپریشن کے دوران، ہر FRC کی کل پاور آؤٹ پٹ AGC حوالہ کے برابر ہے۔ اگر FRC کا SOC 50% سے کم ہو جاتا ہے تو FRC SOC ریکوری آپریشن کرے گا، اس لیے 3 سائیکل ہیں، بشمول 3 AGC آپریشن سائیکل اور 3 SOC ریکوری سائیکل۔ SOC ریکوری آپریشن کے تحت، FRC اپنی بیٹری کو 0.1 [pu] کی شرح سے چارج کرتا ہے جب تک کہ یہ 63% SOC تک نہ پہنچ جائے، جیسا کہ جدول 1 میں بیان کیا گیا ہے۔
| دستیاب SOC رینج | وصولی کے لیے SOC کو ہدف بنائیں | بازیابی کی شرح | جانچ کا وقت |
| 50%-80% | 63% | 10% | 7 گھنٹے |
سائیکل 1 میں، BESS 30 منٹ کے لیے AGC آپریشن کی ضرورت کو پورا کرنے میں ناکام رہا، صرف 23 منٹ، لیکن سائیکل 2 اور سائیکل 3 میں، اس نے AGC آپریشن کے آؤٹ پٹ دورانیے کو پورا کیا۔ دریں اثنا، ہر سائیکل کے لیے SOC بحالی کی مدت 73 منٹ پر مستقل رہتی ہے۔ شکل 7 SOC کی وصولی کی شرح میں 0.4 [pu] تک اضافے کی وجہ سے بحالی کے وقت کو کم کرنے کے AGC آپریشن کے نتائج دکھاتا ہے، جہاں SOC کی بحالی کی مدت BESS کی چارج کرنے کی صلاحیت کی شرح کے تناسب سے کم ہوتی ہے۔
| دستیاب SOC رینج | وصولی کے لیے SOC کو ہدف بنائیں | بازیابی کی شرح | SOC بحالی کا وقت |
| 50%~80% | 63% | 10% | 77 منٹ |
| 20% | 34 منٹ | ||
| 30% | 23 منٹ | ||
| 40% | 17 منٹ |
جدول 2 BESS چارج کرنے کی صلاحیت کی شرح کی وجہ سے SOC کی بازیابی کا وقت دکھاتا ہے، لیکن یہ طریقہ تجویز نہیں کیا جاتا ہے کیونکہ یہ بیٹری مینجمنٹ سسٹم (BMS) میں SOC کی خرابیوں کا سبب بن سکتا ہے۔ اگر اسی FRC سے موصول ہونے والے پاور کنڈیشننگ سسٹمز (PCS) کے درمیان عدم توازن ہے تو FRC SOC کی بنیاد پر ہر PCS کو پاور حوالہ جات مختص کرے گا۔ اسی طرح، FRC کا ایڈوانس کنٹرولر FRCM SOC کی بنیاد پر FRC کے پاور ٹارگٹ ریفرنس کو تقسیم کرتا ہے۔ شکل 8 ایک 7- گھنٹے کے آپریشن کے دوران FRCM اور FRC کے رجحانات کو ظاہر کرتی ہے۔ مجموعی طور پر، FRCM اور FRC کی مختص کی حکمت عملی کم سطح کے کنٹرولرز کے SOC کو سیدھ میں لانے کی سمت میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے۔ جدول 3 مختلف SOC حالات کے تحت جانچ کے لیے ابتدائی حالات دکھاتا ہے۔
| دستیاب SOC رینج | وصولی کے لیے SOC کو ہدف بنائیں | FRC #3 کا ابتدائی SOC | FRC #6 کا ابتدائی SOC | ||
| 50%-80% | 63% | #3-1 | 52% | #6-1 | 56% |
| #3-2 | 60% | #6-2 | 61% | ||
| #3-3 | 65% | #6-3 | 72% | ||
| #3-4 | 70% | #6-4 | 74% | ||
4. BESS کا استعمال کرتے ہوئے AGC آپریشن کا تجزیہ کریں۔
طویل مدتی نقطہ نظر سے، AGC آپریشن سائیکل اور SOC ریکوری آپریشن سائیکل ہیں۔ شکل 9 ٹیبل 3 میں حالات کے تحت تجرباتی نتائج کا تجزیہ کرتی ہے۔ AGC ہدف اور FRC پاور آؤٹ پٹ کی خرابی سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ عام آپریشن کا فیصد کافی کم ہے۔ نارمل آپریشن کا مطلب یہ ہے کہ AGC ریفرنس اور BESS پاور آؤٹ پٹ کے درمیان خرابی 5% کے اندر ہے، جو کہ 30 منٹ کے بعد AGC آپریشن کی قابل اعتمادی کم ہونے کی ایک وجہ ہے۔ بدترین صورت حال میں، 30 منٹ کے AGC آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے، 50% دستیاب SOC کو مدنظر رکھتے ہوئے، BESS کے پاس 1C شرح کی گنجائش ہونی چاہیے۔
محدود حالات میں، بہتری کے لیے کچھ شعبے ہیں۔ سب سے پہلے، 30 منٹ کے آپریشن کو حاصل کرنے کے لیے AGC کا ہدف BESS کی شرائط کے مطابق مقرر کیا جانا چاہیے۔ جدول 4 FRCM کی پانچ پیمائشوں سے اعداد و شمار دکھاتا ہے، اوسط تعدد کی سطح کے مقابلے میں 80% کی اوسط خارج ہونے والے وقت کی شرح کے ساتھ۔ EMS کے زیادہ خارج ہونے والے ہدف کے نتیجے میں 30 منٹ کے اندر BESS کے SOC کی طرف سے فراہم کردہ آپریٹنگ ٹائم ناکافی ہے۔ شکل 10 ہونام تھرمل پاور پلانٹ میں BESS کے ردعمل کا ڈیٹا دکھاتا ہے۔ اگرچہ BESS کا SOC کم ہے (50%)، AGC آپریشن کا وقت مخصوص مدت کو برقرار رکھنے کے لیے کافی ہے۔ SOC میں صرف ایک چھوٹی سی تبدیلی ہے کیونکہ چارجنگ ہدف اور خارج ہونے والے ہدف کے درمیان تناسب ایک جیسا ہے۔ اگر چارجنگ ٹارگٹ اور ڈسچارجنگ ٹارگٹ کے درمیان تناسب ایک ہی سطح پر ہے، تو AGC آپریشن کا وقت EMS کو مطلوبہ پاور آؤٹ پٹ فراہم کرنے کے لیے کافی ہے۔ لہذا، EMS کو FRC کی شرائط پر غور کرنا چاہیے، جیسے کہ دستیاب SOC وغیرہ۔
| ڈویژن | ٹیسٹ نمبر 1 | ٹیسٹ نمبر 2 | ٹیسٹ نمبر 3 | ٹیسٹ نمبر 4 | ٹیسٹ نمبر 5 | اوسط | |
| تعدد | >60 ہرٹج | 69% | 61% | 62% | 62% | 66% | 64% |
| < 60 Hz | 31% | 39% | 38% | 38% | 34% | 36% | |
| AGC ہدف | چارج | 13% | 35% | 15% | 16% | 13% | 18% |
| ڈسچارج | 86% | 58% | 84% | 84% | 87% | 80% | |
| اسٹینڈ بائی | 1% | 7% | 1% | 0% | 0% | 2% | |
مطلوبہ AGC آپریشن کے وقت کو پورا کرنے کا دوسرا طریقہ دستیاب SOC رینج کو بڑھانا ہے۔ لیکن اس پر پوری طرح غور کیا جانا چاہیے، کیونکہ SOC رینج بیٹری کے لائف سائیکل سے متعلق ہے۔
تیسرا، یہ ایک اضافی فنکشن ہے جو AGC آپریشن کے وقت سے آزاد ہے۔ عام طور پر، چارج کرنے والے ہدف اور خارج ہونے والے ہدف کے درمیان تناسب مختلف ہوتا ہے۔ لہذا، AGC آپریشن کے لیے استعمال ہونے والے BESS کے لیے SOC ریکوری آپریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ SOC ریکوری آپریشن کے وقت کو کم کرنے کے لیے، ریٹیڈ چارجنگ پاور کو بڑھانے کا طریقہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگر یہ BMS میں SOC کی خرابیوں کا باعث بنتا ہے، تو متغیر رفتار چارجنگ آپریشن پر غور کیا جا سکتا ہے۔
5. خلاصہ
یہ مضمون BESS کی AGC ٹیکنالوجی کو آگے بڑھانے کے لیے 8MW FR-ESS کا استعمال کرتے ہوئے AGC آپریشن ٹیسٹنگ کے نتائج کو بیان کرتا ہے۔ طویل مدتی نقطہ نظر سے، AGC آپریشن سائیکل اور SOC ریکوری آپریشن سائیکل ہیں۔ فی الحال، AGC اہداف اور FRC پاور آؤٹ پٹ کے درمیان خرابی کی بنیاد پر عام آپریشن کا فیصد کافی کم ہے۔
روایتی پاور پلانٹس کے AGC آپریشن کے مقابلے میں، BESS کے فوائد ہیں کیونکہ اس میں کوئی تاخیر نہیں ہوتی اور یہ پاور ریفرنس کو درست طریقے سے ٹریک کر سکتا ہے، لیکن طویل عرصے تک کام کرنا مشکل ہے کیونکہ AGC آپریشن کے لیے مسلسل اور بے ترتیب پاور اہداف کی ضرورت ہوتی ہے۔
BESS کے AGC آپریشن کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے، یہ سفارش کی جاتی ہے کہ EMS کے چارجنگ اور ڈسچارج ہدف کا تناسب ایک ہی سطح پر ہونا چاہیے، اور EMS کو FRC کی شرائط پر غور کرنا چاہیے۔ مطلوبہ AGC آپریشن کے وقت کو پورا کرنے کا دوسرا طریقہ دستیاب SOC رینج کو بڑھانا ہے۔ آخر میں، AGC آپریشن کے لیے استعمال ہونے والے BESS کو SOC ریکوری آپریشن کے وقت کو کم کرنے کی ضرورت ہے۔