एक रेंज-विस्तारित हाइब्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली कुल परिचालन अवधि को बढ़ाने और विस्तारित ग्रिड आउटेज के लिए बैकअप क्षमता प्रदान करने के लिए एक प्राथमिक ऊर्जा भंडारण उपकरण, आमतौर पर एक लिथियम-आयन बैटरी, को एक माध्यमिक बिजली स्रोत, अक्सर जनरेटर सेट या ईंधन सेल के साथ जोड़ती है। स्टैंडअलोन बैटरी सिस्टम के विपरीत, जो पूरी तरह से संग्रहीत चार्ज पर निर्भर होते हैं, रेंज-विस्तारित कॉन्फ़िगरेशन बैटरी की ऊर्जा क्षमता से परे सिस्टम की उपलब्धता बनाए रखता है। INJET हैनकांग के लिए, यह सिस्टम आर्किटेक्चर उन अनुप्रयोगों को संबोधित करता है जहां लोड अवधि आर्थिक बैटरी आकार से अधिक है या जहां साइट स्थितियों के लिए बैकअप समाधान की आवश्यकता होती है जो कई घंटों तक चल सकता है।
यह आलेख मापने योग्य फ़ील्ड डेटा और इंजीनियरिंग प्रथाओं के संदर्भ में, रेंज-विस्तारित हाइब्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए तकनीकी लेआउट, नियंत्रण तर्क, प्रदर्शन विशेषताओं और अनुप्रयोग परिदृश्यों का वर्णन करता है।
रेंज-विस्तारित हाइब्रिड प्रणाली में चार मुख्य उपप्रणालियाँ शामिल हैं: बैटरी ऊर्जा भंडारण इकाई, रेंज विस्तारक, बिजली रूपांतरण प्रणाली और ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली।
बैटरी इकाई छोटी अवधि के डिस्चार्ज के लिए प्राथमिक शक्ति प्रदान करती है और पुनर्योजी ऊर्जा को अवशोषित करती है। रेंज एक्सटेंडर, जो एक डीजल या गैस जनरेटर हो सकता है, बैटरी की चार्ज स्थिति एक निर्धारित सीमा से नीचे आने पर निरंतर बिजली की आपूर्ति करता है। बिजली रूपांतरण प्रणाली डीसी-टू-एसी रूपांतरण का प्रबंधन करती है और जनरेटर आउटपुट को इन्वर्टर तरंग के साथ सिंक्रनाइज़ करती है। ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली स्टार्ट-स्टॉप लॉजिक, लोड शेयरिंग और केवल-बैटरी और रेंज-विस्तारित मोड के बीच संक्रमण का समन्वय करती है। INJET हैनकांग संचार विलंबता को कम करने और मोड संक्रमण स्थिरता में सुधार करने के लिए इन घटकों को एक सामान्य नियंत्रण बस के साथ एकीकृत करता है।
सिस्टम तीन प्राथमिक मोड में काम करता है। ग्रिड-कनेक्टेड मोड में, बैटरी ग्रिड या नवीकरणीय स्रोतों से चार्ज होती है जबकि रेंज एक्सटेंडर बंद रहता है। आइलैंडेड बैटरी-ओनली मोड में, सिस्टम इन्वर्टर रेटिंग तक लोड के लिए बैटरी से बिजली की आपूर्ति करता है, जिसकी अवधि संग्रहीत ऊर्जा द्वारा सीमित होती है। रेंज-एक्सटेंडेड मोड में, जब बैटरी डिस्चार्ज की पूर्वनिर्धारित गहराई तक पहुंचती है, तो जनरेटर स्वचालित रूप से शुरू हो जाता है, आमतौर पर रेटेड क्षमता के एक निश्चित प्रतिशत के आसपास।
संक्रमण तर्क आवेश की स्थिति और भार शक्ति दोनों पर आधारित है। यदि लोड जनरेटर आउटपुट से अधिक है, तो बैटरी जनरेटर को पूरक बनाती है। यदि लोड कम है, तो अतिरिक्त जनरेटर बिजली बैटरी को रिचार्ज करती है। INJET हैनकांग जनरेटर के बार-बार स्टार्ट-स्टॉप चक्र को रोकने के लिए ट्रांज़िशन लॉजिक में एक हिस्टैरिसीस बैंड का उपयोग करता है, जो ईंधन की खपत और यांत्रिक घिसाव को कम करता है।
रेंज-विस्तारित प्रणाली की ईंधन खपत जनरेटर दक्षता वक्र और लोड फैक्टर पर निर्भर करती है। जेनरेटर आमतौर पर रेटेड लोड के 70% और 80% के बीच अपनी सर्वोत्तम विशिष्ट ईंधन खपत पर काम करते हैं। इस सीमा के नीचे, दक्षता काफ़ी कम हो जाती है।
हाइब्रिड कॉन्फ़िगरेशन में, बैटरी कम-लोड अवधि को अवशोषित कर सकती है, जिससे जनरेटर अपने इष्टतम लोड बिंदु के करीब काम कर सकता है। समान प्रतिष्ठानों के फ़ील्ड डेटा से संकेत मिलता है कि समान कुल ऊर्जा उत्पादन के लिए जनरेटर-केवल समाधान की तुलना में रेंज-विस्तारित ऑपरेशन ईंधन की खपत को एक प्रतिशत तक कम कर देता है। INJET हैनकांग सिस्टम में एक लोड-फ़ॉलोइंग एल्गोरिदम शामिल होता है जो वास्तविक समय लोड और बैटरी स्थिति के आधार पर जनरेटर आउटपुट को समायोजित करता है, अपने कुशल बैंड के भीतर जनरेटर संचालन को बनाए रखता है।
रेंज-विस्तारित सिस्टम में बैटरी की क्षमता आम तौर पर समान कुल बैकअप अवधि के लिए डिज़ाइन किए गए स्टैंडअलोन बैटरी सिस्टम की तुलना में छोटी होती है। जनरेटर शुरू होने तक बैटरी को केवल प्रारंभिक क्षणिक भार को कवर करने और क्षणिक लोड शिखर के दौरान बिजली प्रदान करने की आवश्यकता होती है।
आवश्यक बैटरी क्षमता जनरेटर की रैंप दर और अधिकतम लोड चरण द्वारा निर्धारित की जाती है। कई सेकंड के स्टार्ट-अप समय वाले जनरेटर के लिए, बैटरी को उस अंतराल के दौरान पूर्ण लोड की आपूर्ति करनी चाहिए। INJET हैनकैंग जनरेटर प्रारंभ अवधि के दौरान कम से कम एक निश्चित संख्या में पूर्ण-लोड चक्रों को संभालने के लिए बैटरी को आकार देता है, यह सुनिश्चित करता है कि वोल्टेज और आवृत्ति संवेदनशील भार के लिए स्वीकार्य सीमा के भीतर रहे।
जब ग्रिड उपलब्ध होता है, तो रेंज-विस्तारित प्रणाली अकेले बैटरी का उपयोग करके पीक शेविंग और लोड शिफ्टिंग कर सकती है। अनावश्यक उत्सर्जन और ईंधन लागत से बचने के लिए ग्रिड-कनेक्टेड ऑपरेशन के दौरान जनरेटर बंद रहता है।
यदि ग्रिड विफल हो जाता है, तो सिस्टम द्वीप मोड में परिवर्तित हो जाता है। ग्रिड विफलता से बैटरी आपूर्ति तक स्थानांतरण समय इन्वर्टर प्रतिक्रिया द्वारा निर्धारित किया जाता है, आमतौर पर मिलीसेकंड में मापी गई सीमा के भीतर। यदि आउटेज की अवधि बैटरी स्वायत्तता से अधिक हो जाती है, तो जनरेटर चालू हो जाता है और इन्वर्टर आउटपुट के साथ सिंक्रनाइज़ हो जाता है। INJET हैनकांग सिस्टम संपर्ककर्ता को बंद करने से पहले जनरेटर आवृत्ति और वोल्टेज से मेल खाने के लिए एक चरण-लॉक लूप का उपयोग करते हैं, जिससे क्षणिक धाराओं और लोड गड़बड़ी को रोका जा सकता है।
रेंज एक्सटेंडर उन यांत्रिक घटकों को पेश करता है जिन्हें नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है, जिसमें तेल परिवर्तन, फ़िल्टर प्रतिस्थापन और शीतलन प्रणाली जांच शामिल है। रखरखाव अंतराल कैलेंडर समय के बजाय परिचालन घंटों पर आधारित है।
हाइब्रिड ऑपरेशन में, जनरेटर केवल विस्तारित आउटेज के दौरान या जब बैटरी खत्म हो जाती है तब चलता है। स्थिर ग्रिड आपूर्ति वाली साइटों के लिए, जनरेटर प्रति वर्ष सीमित संख्या में घंटों के लिए काम कर सकता है, प्राथमिक ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किए जाने वाले जनरेटर की तुलना में सेवा अंतराल बढ़ा सकता है। INJET हैनकांग सिस्टम के रिमोट मॉनिटरिंग प्लेटफॉर्म से एकत्र किए गए वास्तविक ऑपरेटिंग डेटा के आधार पर रखरखाव कार्यक्रम प्रदान करता है, जिससे ऑपरेटरों को अनावश्यक डाउनटाइम के बिना सेवा गतिविधियों की योजना बनाने की अनुमति मिलती है।
रेंज-विस्तारित हाइब्रिड सिस्टम दूरस्थ दूरसंचार टावरों, ग्रामीण स्वास्थ्य सुविधाओं और रुक-रुक कर ग्रिड आपूर्ति वाले औद्योगिक स्थलों के लिए उपयुक्त हैं। इन अनुप्रयोगों में आमतौर पर एक बेस लोड होता है जो लगातार चलता रहता है और एक पीक लोड होता है जो विशिष्ट घंटों के दौरान होता है।
एक सामान्य इंस्टॉलेशन में, बैटरी दैनिक लोड उतार-चढ़ाव और छोटी कटौती को संभालती है, जबकि जनरेटर कुछ घंटों से अधिक समय तक चलने वाली विस्तारित कटौती को कवर करता है। परिचालन प्रणालियों के डेटा से पता चलता है कि रेंज एक्सटेंडर कुल वार्षिक रनटाइम के एक हिस्से से भी कम समय के लिए काम करता है, जिसमें बैटरी अधिकांश दैनिक ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करती है। INJET हैनकांग साइट-विशिष्ट लोड प्रोफ़ाइल और आउटेज आंकड़ों के लिए बैटरी और जनरेटर आकार से मेल खाने के लिए कॉन्फ़िगरेशन टूल प्रदान करता है।
रेंज-विस्तारित हाइब्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ बैटरी को बड़ा किए बिना विस्तारित बैकअप अवधि की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए एक व्यावहारिक समाधान प्रदान करती हैं। हाइब्रिड आर्किटेक्चर परिचालन लचीलापन, जनरेटर-केवल सिस्टम की तुलना में कम ईंधन खपत और बड़ी स्टैंडअलोन बैटरियों की तुलना में कम पूंजी लागत प्रदान करता है। INJET हैनकैंग इन प्रणालियों को विश्वसनीय और लागत प्रभावी संचालन प्राप्त करने के लिए नियंत्रण तर्क, घटक एकीकरण और रखरखाव योजना पर ध्यान देकर डिजाइन करता है।