SST প্রযুক্তি: বিদ্যুৎ উৎপাদন, সঞ্চালন, বিতরণ এবং ব্যবহারে সম্পূর্ণ দৃশ্য বিশ্লেষণ

I. গবেষণার প্রেক্ষাপট

পাওয়ার সিস্টেম রূপান্তরের প্রয়োজন

শক্তি কাঠামোর পরিবর্তন পাওয়ার সিস্টেমের উপর আরও উচ্চ দাবি জারি করছে। প্রাচীন পাওয়ার সিস্টেমগুলি নতুন প্রজন্মের পাওয়ার সিস্টেমের দিকে পরিবর্তিত হচ্ছে, তাদের মধ্যে মূল পার্থক্যগুলি নিম্নরূপ:

Ⅱ. সলিড-স্টেট ট্রান্সফরমার (SST) এর মূল প্রয়োগ দৃশ্য

নতুন বিদ্যুৎ ব্যবস্থার পটভূমিতে, সক্রিয় সহায়তা, গ্রিড যোগাযোগ নিয়ন্ত্রণ, সুপারিশ যোগাযোগ, এবং চাহিদা-উৎপাদন ইন্টারঅ্যাকশন স্পেসিয়াল এনার্জি পূরকতার জন্য মূল প্রয়োজনীয়তা হয়ে উঠেছে। SSTs উৎপাদন, প্রেরণ, বিতরণ, এবং ব্যবহারের সমস্ত পর্যায়ে ছড়িয়ে আছে, নিম্নলিখিত নির্দিষ্ট প্রয়োগগুলি রয়েছে:

• উৎপাদন দিক: সরাসরি-সংযুক্ত গ্রিড-টাইড কনভার্টার, গ্রিড-ফর্মিং যন্ত্রপাতি, বাতাস, সূর্য, এবং সঞ্চয়ের সংযোগের জন্য মধ্যম-ভোল্টেজ DC ট্রান্সফরমার।

• প্রেরণ দিক: মধ্যম-এবং উচ্চ-ভোল্টেজ DC বিতরণ ট্রান্সফরমার, ফ্লেক্সিবল DC যোগাযোগ যন্ত্রপাতি।

• বিতরণ দিক: মধ্যম-এবং নিম্ন-ভোল্টেজ ফ্লেক্সিবল যোগাযোগ ইউনিট, ফ্লেক্সিবল বিতরণ পাওয়ার ইলেকট্রনিক ট্রান্সফরমার (PET), বিদ্যুতায়ন পরিবহনের জন্য DC ট্রান্সফরমার।

• ব্যবহার দিক: হাইড্রোজেন/আলুমিনিয়াম উৎপাদনের জন্য DC পাওয়ার সরবরাহ, সরাসরি-সংযুক্ত চার্জিং সিস্টেম, সরাসরি-সংযুক্ত ডাটা সেন্টার পাওয়ার সোর্স।

(1) রেল ট্রানজিট ট্র্যাকশন — 25kV ট্র্যাকশন PETT

SST-ভিত্তিক কনভার্টার সিস্টেমগুলি পরবর্তী প্রজন্মের পাওয়ার গ্রিড গঠনের জন্য মূল যন্ত্রপাতি।

মূল প্রযুক্তিগত ভেদ:

• উচ্চ-বিচ্ছিন্নতা উচ্চ-frequecy টপোলজি রূপান্তর এবং উচ্চ-পাওয়ার উচ্চ-frequency ট্রান্সফরমার প্রযুক্তি

• সুষম ডিজাইন (থ্রিস্ট ভোল্টেজ: 85kV/1min) এর অধীনে উচ্চ-ভোল্টেজ (AC25kV সরাসরি সংযোগ) এবং উচ্চ-বিচ্ছিন্নতা প্রযুক্তি

• মজবুত প্রভাব এবং দোলন পরিবেশের প্রতিসাম্য, দক্ষ পরিবর্তন শীতলকরণ

• উচ্চ-frequency, উচ্চ-দক্ষতা রূপান্তর টপোলজি এবং চালনা প্রযুক্তি, মসৃণ সুইচিং সঙ্গে উচ্চ-frequency মডুলেশন নিয়ন্ত্রণ

প্রয়োগের ফলাফল:

• 2020 সালে 140 km/h EMU-তে ইনস্টল এবং পরীক্ষা করা হয়েছে, DC1800V আউটপুট

• নির্ধারিত দক্ষতা 96.7% (বিদ্যমান সিস্টেমের চেয়ে 2% বেশি), পাওয়ার ঘনত্ব 20% বৃদ্ধি

• পূর্ণ নিয়ন্ত্রিত গ্রিড দিক সক্রিয় ফিল্টারিং, বিপরীত শক্তি পূরণ, শূন্য ম্যাগনেটাইজিং ইনরাশ কারেন্ট এবং কোন স্ট্যান্ডবাই লোস প্রদান করে

• বিশ্বের প্রথম 25kV-SST পণ্য যা গাড়ি-মাউন্টেড ডাইনামিক পরীক্ষা অর্জন করেছে

(2) শহরী রেল পাওয়ার সরবরাহ — মেট্রো সিস্টেমের জন্য বহু-পোর্ট এনার্জি রাউটার

মূল ডিজাইন:
ট্র্যাকশন পাওয়ার, সহায়ক পাওয়ার, এনার্জি স্টোরেজ, এবং PV যোগাযোগের জন্য চার-পোর্ট বিচ্ছিন্ন স্ট্রাকচার সমর্থন করে।

মূল প্রযুক্তিগুলি:

• IGBTs ভিত্তিক দুই-লেভেল ফুল-ব্রিজ LLC সার্কিট টপোলজি

• SiC-ভিত্তিক DAB সার্কিট টপোলজি সিরিজ-প্যারালাল DC কনফিগারেশন

• পাওয়ার ডিভাইসের জন্য সফ্ট-সুইচিং প্রযুক্তি (শাখা দক্ষতা ≥98.5%)

• DC গ্রিডের সাথে সংযুক্ত শেয়ার্ড 12-পালস ট্রান্সফরমার, ডায়োড রেক্টিফায়ার সমান্তরাল হওয়ার সময় পরিপ্রেক্ষিত বিদ্যুৎ অপসারণ

প্রয়োগের সুবিধাগুলি:

• বৃহৎ লাইন-ফ্রিকোয়েন্সি রিজেনারেটিভ ট্রান্সফরমার অপসারণ; 26% ছোট পাদচিহ্ন, ইনস্টলেশন স্পেস এবং নির্মাণ খরচ হ্রাস

• কোন ট্রান্সফরমার নো-লোড লোস, বিদ্যমান লাইনগুলির পুনর্নির্মাণ সম্ভব

• রেক্টিফিকেশন, এনার্জি ফিডব্যাক, বিপরীত প্রতিশোধন, এবং হারমোনিক ফিল্টারিং এর জন্য সুনির্দিষ্ট বহু-পোর্ট পাওয়ার ফ্লো নিয়ন্ত্রণ একত্রিত করে

(3) চার্জিং এবং ব্যাটারি সুইচ — EV চার্জিং জন্য 10kV সরাসরি-সংযুক্ত SST

সিস্টেম কনফিগারেশন:

• 10kV মধ্যম-ভোল্টেজ সরাসরি সংযোগ, 1MVA ক্ষমতা: 1 সরাসরি-চার্জিং মডিউল + 2 শেয়ার্ড-বাস নেটওয়ার্কিং মডিউল

• 300kW অতি-তাত্ক্ষণিক চার্জিং এবং ছয় 120kW তাত্ক্ষণিক চার্জার দিয়ে কনফিগার করা; PV-স্টোরেজ যোগাযোগ এবং মধ্যম-ভোল্টেজ গ্রিড সংযোগের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ

মূল ফাংশন:

• ট্রান্সফরমার এবং চার্জিং মডিউল একত্রিত করে; বিস্তৃত ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ সরাসরি চার্জিং, সিস্টেম দক্ষতা ≥97% (শীর্ষ 98.3%) প্রদান করে

• গ্রিড সমর্থন এবং পাওয়ার কোয়ালিটি নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে, দ্বিদিক V2G (ভিহিকল-টু-গ্রিড) এবং G2V (গ্রিড-টু-ভিহিকল) ইন্টারঅ্যাকশন সম্ভব

(4) পার্ক পাওয়ার সরবরাহ — কার্বন-মুক্ত পার্ক এনার্জি রাউটার (PV-স্টোরেজ-চার্জিং যোগাযোগ)

সিস্টেম আর্কিটেকচার:
SST-ভিত্তিক 10kV সরাসরি-সংযুক্ত এনার্জি রাউটার, AC10kV এবং DC750V পোর্ট সহ, আউটপুট দিকে ব্যাটারি স্টোরেজ, DC চার্জিং ইন্টারফেস, এবং DC প্রোটেকশন ডিভাইস।

মূল কনফিগারেশন:
315kW SST ক্যাবিনেট, 976.12kWp PV, 0.5MW/1.3MWh এনার্জি স্টোরেজ, 10 DC চার্জিং স্টেশন।

প্রয়োগের মূল্য:

• পিভি উৎপাদন এবং শক্তি সঞ্চয়ের মাধ্যমে পীক-শেভিং অর্বিট্রেজ দ্বারা বিদ্যুৎ খরচ কমানো

• স্টেশনের ক্ষমতা চাহিদা কমানো, গ্রিড প্রভাব মোটামুটি কমানো, এবং উত্কৃষ্ট স্কেলয়েবিলিটি প্রদান

• আউটপুট-পক্ষ "সলিড-স্টেট ডিসি সার্কিট ব্রেকার + ডিসকানেক্ট সুইচ" সংমিশ্রণ স্টোরেজ এবং চার্জিং স্টেশনের জন্য ফল্ট আইসোলেশন নিশ্চিত করে

(5) পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির সংযোজন — পিভি-থেকে-হাইড্রোজেন জন্য ডিসি/ডিসি শক্তি রাউটার

মূল প্যারামিটার:

• 5MW বিচ্ছিন্ন ডিসি/ডিসি কনভার্টার: ইনপুট ডিসি800–1500V, আউটপুট ডিসি0–850V, হাইড্রোজেন ইলেকট্রোলাইজার বাসবারের সাথে সংযুক্ত

• একক ক্যাবিনেট ক্ষমতা: 3/6MVA, 3-20MVA পর্যন্ত স্কেলযোগ্য; আউটপুট ভোল্টেজ ডিসি0-1300V/2000V পর্যন্ত অ্যাডাপ্টেবল

প্রযুক্তিগত সুবিধাঃ

• এসি ট্রান্সমিশনের তুলনায় রূপান্তর পর্যায় কম; সমগ্র দক্ষতা 96%-98%

• প্রতিসার সিরিজ-প্যারালাল টপোলজিসহ উচ্চ কম্পাঙ্ক বিচ্ছিন্ন ডিসি ট্রান্সফরমার, পিভি, স্টোরেজ, রেল শক্তি, হাইড্রোজেন/অ্যালুমিনিয়াম উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত

• বিভিন্ন শিল্প-নির্দিষ্ট ডিসি গ্রিড প্রয়োজনের জন্য মডিউলার, কনফিগারেবল প্ল্যাটফর্ম

(6) ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্ক অপটিমাইজেশন

মধ্যম এবং কম ভোল্টেজের ফ্লেক্সিবল ইন্টারকানেকশন ডিভাইস:

• লোড অব্যাহতি, বিস্তৃত ডিস্ট্রিবিউটেড পিভি, ইভি চার্জার প্রসার, এবং বিশ্বস্ততা উন্নয়নের সমাধান

• স্বাভাবিক পরিচালনায়: এক্টিভ/রিয়্যাকটিভ পাওয়ার ফ্লো নিয়ন্ত্রণ, পুনর্নবীকরণযোগ্য সংযোজন, এবং পাওয়ার কোয়ালিটি আইসোলেশন সহ অ-সিঙ্ক্রোনাস গ্রিড ইন্টারকানেকশন

• ফল্ট অবস্থায়: দ্রুত আইসোলেশন এবং স্বয়ংক্রিয় সুইচ ওভার দ্বারা অবস্থান্তর প্রতিরোধ

10kV ডায়ারেক্ট-কানেক্ট শক্তি সঞ্চয় সিস্টেম:

• মধ্যম/উচ্চ ভোল্টেজ গ্রিড সংযোগ লাইন লোস কমায়

• দুই-পর্যায় রূপান্তর ব্যাপক ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ সম্ভব করে

• মডিউলার পিসি এবং ব্যাটারি কনফিগারেশন

• ক্যাস্কেড এইচ-ব্রিজ টপোলজির তুলনায় আরও ফ্লেক্সিবল ক্ষমতা, ব্যাটারি আইসোলেশন নিরাপত্তা এবং পূর্ণ চেইন পাওয়ার ফ্লো নিয়ন্ত্রণ নিশ্চিত করে

(7) জেনারেশন পাশে গ্রিড সংযোগ — 10kV ডায়ারেক্ট-কানেক্ট পিভি নতুন গ্রিড ইন্টারফেস

প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য:

• উচ্চ কম্পাঙ্ক আইসোলেশন + ক্যাস্কেড CHB মূল সার্কিট টপোলজি

• ক্ষমতা: N×315kVA (স্কেলযোগ্য), 1500V সিস্টেমের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, দক্ষতা >98.3%

মূল সুবিধাঃ

• মধ্যম ভোল্টেজ ডায়ারেক্ট সংযোগ সহ বিচ্ছিন্ন ডিসি-ডিসি যা MPPT (Maximum Power Point Tracking) এবং আইসোলেশন/ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করে

• সরলীকৃত দুই-পর্যায় আর্কিটেকচার, উচ্চ দক্ষতা; 10kV স্তরে সরাসরি গ্রিড চাহিদার প্রতিক্রিয়া দেয়

• শিল্প, বাণিজ্যিক এবং গ্রামীণ ডিস্ট্রিবিউটেড পিভি দৃশ্যে প্রযোজ্য

(8) লোড পাশে — SST ভিত্তিক ডেটা সেন্টার পাওয়ার সাপ্লাই

10kV ডায়ারেক্ট-কানেকশন সমাধান:

• 2.5MW পাওয়ার (315kW × 8), সিস্টেম দক্ষতা 98.3%, উচ্চ কম্পাঙ্ক বিচ্ছিন্ন রূপান্তর ব্যবহার করে

• ডিসি পাশে 400VDC ডিসি রিং নেটওয়ার্ক

• পূর্ণ PWM নিয়ন্ত্রণ গ্রিড-পাশে পাওয়ার ফ্যাক্টর >0.99, হারমোনিক্স <3% অর্জন করে

ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি

এসিএল/ডিসি ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কের কেন্দ্রে, পুনর্নবীকরণযোগ্য, পরিবহন, পাওয়ার সাপ্লাই, শক্তি ব্যবস্থাপনা, এবং ফল্ট প্রোটেকশন পর্যন্ত বিস্তৃত, SSTs একটি একীভূত সিস্টেম সমাধান প্রদান করে যা অন্তর্ভুক্ত করে:

• এসিএল/ডিসি সংমিশ্র পাওয়ার সাপ্লাই

• সোর্স-গ্রিড-লোড-স্টোরেজ সংযোজন

• পরিবর্ধিত শক্তি ব্যবস্থাপনা এবং পাওয়ার ফ্লো ডিসপ্যাচ
  পরবর্তী প্রজন্মের পাওয়ার সিস্টেম নির্মাণের সমর্থন

III. প্রয়োগের চ্যালেঞ্জ এবং আলোচনা

(1) রিলে প্রোটেকশন সামঞ্জস্যতা চ্যালেঞ্জ
পাওয়ার ইলেকট্রনিক ট্রান্সফরমার এবং ঐতিহ্যগত ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেমের মধ্যে সামঞ্জস্যতার উপর গবেষণার প্রয়োজন, বিশেষ করে শর্ট-সার্কিট, গ্রাউন্ড, এবং ওপেন-সার্কিট ফল্টের জন্য। ফল্ট রাইড-থ্রু সময়ে স্পষ্ট নিয়ন্ত্রণ রणনীতি এবং রিলে প্রোটেকশনের সমন্বয় তথ্য স্থাপন করা প্রয়োজন।

(2) ডিসপ্যাচ, ব্যবস্থাপনা, এবং মনিটরিং সংযোজন চ্যালেঞ্জ
নতুন পাওয়ার ইলেকট্রনিক উপকরণের ব্যাপক গ্রহণ ডিসপ্যাচ এবং মনিটরিংয়ে অনুকূলন সমস্যা তৈরি করে, তিনটি মূল প্রয়োজনীয়তার সমাধানের প্রয়োজন:

• • ডিসপ্যাচ নিয়ম এবং বাজারের মেকানিজম: প্রচলিত "সোর্স-ফলোজ-লোড" যুক্তি দ্বিমুখী "লোড-সোর্স-গ্রিড" ইন্টারঅ্যাকশন গ্রহণ করতে পারে না। বহুদিকগামী পাওয়ার ফ্লো বাজারের মেকানিজম উন্নয়ন করা দরকার।

  • আইএসও এবং অন্তর্ভুক্তিবাদ: বিভিন্ন ডিভাইস ইন্টারফেস প্রোটোকল বিক্রেতাদের মধ্যে দুর্বল অন্তর্ভুক্তিবাদ তৈরি করে। আইএসও কমিউনিকেশন প্রোটোকল এবং নিয়ন্ত্রণ কমান্ড সেট প্রচার করা দরকার।

  • ক্রস-রিজিওনাল সমন্বিত ডিসপ্যাচ: সুন্দরভাবে ইন্টারকানেকশন প্রচলিত জোনিং সীমার ভেতর ভেঙে দেয়। একীভূত দায়িত্ব বন্টন, রিজার্ভ শেয়ারিং এবং ক্রস-রিজিওনাল সমন্বিত ডিসপ্যাচ ফ্রেমওয়ার্ক প্রতিষ্ঠা করা দরকার।

  এই চ্যালেঞ্জগুলি সমাধান করতে একীভূত মানদণ্ড এবং পর্যবেক্ষণ করা প্রয়োজন।