AI-Enhanced Grid Frequency Regulation System Design for Commercial & Industrial Energy Storage Systems AI-ನಾವ್ದಿತ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಡಿಜೈನ್ ಕಾಯಿಕ ಮತ್ತು ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಶಕ್ತಿ ಸಂಚಯನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗಾಗಿ

ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರವೇಶ ಆಧುನಿಕ ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಪುಟವಾದಂತೆ ಮತ್ತು ಲೋಡ್ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿ ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಸ್ಥಿರತೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು-ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಆವೃತ್ತಿ ದೋಲನೆಗಳು-ಹೆಚ್ಚು ಗಮನಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಚೆತನಾವಂತ ವ್ಯಾಪಾರೀ ಮತ್ತು ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಶಕ್ತಿ ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಈ ಸವಾಲನ್ನು ಸೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ AI ಅನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಗ್ರಿಡ್ - ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ದೃಢತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ. ಅವು ನಿಜ ಸಮಯದ ಆವೃತ್ತಿ ನಿರೀಕ್ಷಣೆ, ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್ ಮಟ್ಟದ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು, ನಿರಂತರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೇಗೆ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಶರತ್ತಿನಿಂದ ಅನುಕೂಲವಾಗಿ ಗ್ರಿಡ್ ದೃಢತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ ಸುರಕ್ಷಿತ ಮತ್ತು ನಿಖರ ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧಾರಿಸುತ್ತವೆ.

1 ಆವಶ್ಯಕತೆ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ
1.1 ಫಂಕ್ಷನಲ್ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳು

ಚೆತನಾವಂತ ವ್ಯಾಪಾರೀ/औದ್ಯೋಗಿಕ ಶಕ್ತಿ ನಿಭಾವನೆಗಳಿಗೆ ಗ್ರಿಡ್ - ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವಾಗ ಮೊದಲನೆಯ ಹೆದುವು ಮುಖ್ಯ ಫಂಕ್ಷನ್ಗಳನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುವುದು ಎಂದು ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ದೃಢತೆಯಿಂದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡುವುದು ಮತ್ತು ದೃಢತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧಾರಿಸುವುದು. ಮುಖ್ಯ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳು:

• ನಿಜ ಸಮಯದ ಆವೃತ್ತಿ ನಿರೀಕ್ಷಣೆ: ಉತ್ತಮ ದೃಢತೆಯ ಸೆನ್ಸರ್ಗಳನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಿ ಚಿಕ್ಕ ಆವೃತ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ ಮತ್ತು ಡಾಟಾ ನೈಧನಕ್ಕೆ ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡಿ.

• ವೇಗವಾದ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ಆವೃತ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್ ಮಟ್ಟದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಚರಿತಾರ್ಥಗೊಳಿಸಿ ವಿಚಲನೆಗಳನ್ನು ಶೋಧಿಸಿ.

• ಚೆತನಾವಂತ ಸ್ಕೆಜ್ಯುಲಿಂಗ್ ಅಲ್ಗೋರಿದಮ್ಗಳು: ಅನುಕೂಲ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ನಿರ್ದೇಶಗಳನ್ನು (ಅನಿಶ್ಚಿತ ತತ್ತ್ವ, ಜೆನೆಟಿಕ್ ಅಲ್ಗೋರಿದಮ್ಗಳು, ಗಾಧ ಕಲಿಕೆ) ನಿರ್ದೇಶಿಸುವುದು ನಿಯಂತ್ರಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಮನ್ವಯಿಸಿ.

• ಗ್ರಿಡ್ ಓಪರೇಟರ್ ಕಾಮ್ಯುನಿಕೇಶನ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್: ಗ್ರಿಡ್ ಡಿಸ್ಪ್ಯಾಚ್ ಕೇಂದ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ನೀಡಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಆದೇಶಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸಿ.

1.2 ಪ್ರದರ್ಶನ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳು

ಚೆತನಾವಂತ ವ್ಯಾಪಾರೀ ಮತ್ತು ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಶಕ್ತಿ ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ನಿಖರತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧಾರಿಸಲು, ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರದರ್ಶನ ಸೂಚಕಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು:

• ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯ: ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಆವೃತ್ತಿ ವಿಚಲನೆ ಚಿಹ್ನೆಯನ್ನು ಪಡೆದು ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಅವಸ್ಥೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಸಮಯ ಸುಮಾರು 100 ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್ಗಳನ್ನಿಂದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಆಗಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ, ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ವೇಗವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡಲು.

• ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ದೃಢತೆ: ಆವೃತ್ತಿ ವಿಚಲನೆ ಪೂರೈಕೆಯ ನಂತರ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ಲಕ್ಷ್ಯ ಆವೃತ್ತಿಯ ಸುಮಾರು ±0.01Hz ಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಆಗಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ, ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ದೃಢತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಪುರವೆಯ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ನಿರ್ಧಾರಿಸಲು.

• ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನಿಖರತೆ: ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಉತ್ತಮ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ದೋಷ ಟೋಲರೆನ್ಸ್ ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಅದು ಅತಿ ಆವರ್ತನ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಅನಾವಶ್ಯ ಪ್ರದರ್ಶನದಲ್ಲಿ ಕೂಡ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧಾರಿಸಬೇಕು, ವಾರ್ಷಿಕ ಶೇಕಡಾ ನಿಂತಿ ಸಮಯ ಸುಮಾರು 2 ಗಂಟೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಗಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ.

• ಅನುಕೂಲನೀಯತೆ: ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ವಿವಿಧ ಲೋಡ್ ಶರತ್ತಿನಲ್ಲಿ (ಉದಾಹರಣೆಗಳು: ಶೀರ್ಷ ಕಾಲ, ತುಂಬ ಕಾಲ) ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ನಿಯಮವನ್ನು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ನಿರ್ದೇಶಿಸಬೇಕು. ಈ ವಿಧವೆ ಯಾವುದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಪಾರ್ಶ್ವ ಮತ್ತು ದೃಢತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಭವಿಷ್ಯದ ಶಕ್ತಿ ಮಾರ್ಕೆಟ್ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವಿಕಾಸದ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗೆ ಒಂದು ಕೆಲವು ಪ್ರಮಾಣದ ವಿಸ್ತರ ಮತ್ತು ಆಧುನೀಕರಣ ಹೊಂದಿರಬೇಕು.

2 AI ಪ್ರವರ್ಧಿಸಿದ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಡಿಜೈನ್
2.1 ನಿಜ ಸಮಯದ ನಿರೀಕ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರದರ್ಶನ ಮಾಡುವ ಮಾಡೂಲ್

ಈ ಮಾಡೂಲ್, ಚೆತನಾವಂತ C&I ಶಕ್ತಿ ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಭಾಗವಾಗಿದೆ, ಅದು ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿರೀಕ್ಷಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಪ್ರದರ್ಶನಗಳನ್ನು ಭವಿಷ್ಯದ ಮೂಲಕ ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ಅದು ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆವೃತ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡುವುದು ಮೂಲಕ:

• ಗ್ರಿಡ್ ನೋಡ್ಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ದೃಢತೆಯ ಸೆನ್ಸರ್ಗಳು ನಿಜ ಸಮಯದ ಆವೃತ್ತಿ ಡಾಟಾ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿಧನಕ್ಕೆ ಡಾಟಾ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡುತ್ತವೆ.

• ಸಮಯ ಶ್ರೇಣಿ ಮಾದರಿಗಳು (ARIMA/LSTM) ಐತಿಹಾಸಿಕ ಡಾಟಾ ಮೇಲೆ ಪ್ರশಿಕ್ಷಣ ಪಡೆದು ಮೋದಕಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಪೌನಃಪುನ್ಯಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತವೆ.

• ಪ್ರದರ್ಶನ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ನಿಜ/ಐತಿಹಾಸಿಕ ಅವಸ್ಥೆಗಳ ಮೇಲೆ ಆವೃತ್ತಿ ಪ್ರದರ್ಶನಗಳನ್ನು (ಸೆಕೆಂಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ನಿಮಿಷಗಳು ಮುಂದೆ) ಭವಿಷ್ಯದ ಮೂಲಕ ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ, ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ.

2.2 ವೇಗವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮಾಡೂಲ್

ಈ ಮಾಡೂಲ್ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಮೇಲೆ ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಅವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ, ಚೆತನಾವಂತ ಅಲ್ಗೋರಿದಮ್ಗಳನ್ನು (PID/ಅನಿಶ್ಚಿತ ತತ್ತ್ವ) ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸಿ ಗ್ರಿಡ್ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ದೃಢತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

• ಕಡಿಮೆ ಆವೃತ್ತಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ನಿಭಾವನೆ ಯೂನಿಟ್ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರವೇಶ ತೆರೆಯುತ್ತದೆ.

• ಹೆಚ್ಚು ಆವೃತ್ತಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಂತರ್ಗತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

• ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್ ಮಟ್ಟದ ವೇಗ: RTOS ಮೇಲೆ ನಿರ್ದೇಶಗಳನ್ನು ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡುತ್ತದೆ, ಮುಚ್ಚಿದ ಲೂಪ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮೂಲಕ ನಿರ್ದೇಶಗಳನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿ ಮತ್ತು ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಯಾವುದೇ ಆವೃತ್ತಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಗುವವರೆಗೆ.

2.3 ಚೆತನಾವಂತ ಸ್ಕೆಜ್ಯುಲಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೇಗೆ ಮಾಡುವ ಮಾಡೂಲ್

ಚೆತನಾವಂತ ವ್ಯಾಪಾರೀ ಶಕ್ತಿ ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಭಾಗವಾದ ಈ ಮಾಡೂಲ್, AI ಅನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಸ್ಕೆಜ್ಯುಲಿಂಗ್ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೇಗೆ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕ ಖರ್ಚುಗಳನ್ನು ಸಮನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. ಮೆಷೀನ್ ಲರ್ನಿಂಗ್ (ಜೆನೆಟಿಕ್ ಅಲ್ಗೋರಿದಮ್ಗಳು, ಪಾರ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ವಾರ್ಮ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೇಗೆ, ಗಾಧ ಕಲಿಕೆ) ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಗ್ರಿಡ್ ಲೋಡ್ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ನಿಕಲ್ ಭವಿಷ್ಯದ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೇಗೆ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ಸರಳೀಕೃತ ಕೋಡ ಉದಾಹರಣೆಯು ಜೆನೆಟಿಕ್ ಅಲ್ಗೋರಿದಮ್ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೇಗೆ ಮಾಡಲು ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತದೆ:

2.4 ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ವ ಅನುಕೂಲನ ಮತ್ತು ಕಲಿಕೆ ಮಾಡೂಲ್

ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ವ ಅನುಕೂಲನ ಮತ್ತು ಕಲಿಕೆ ಮಾಡೂಲ್ ಚೆತನಾವಂತ ವ್ಯಾಪಾರೀ ಮತ್ತು ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಶಕ್ತಿ ನಿಭಾವನೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೂಲಭೂತ ಭಾಗವಾಗಿದೆ. ರಿನ್ಫೋರ್ಸ್ಮೆಂಟ್ ಲರ್ನಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಗಾಧ ಕಲಿಕೆ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಈ ಮಾಡೂಲ್ ವ