MVDC প্রযুক্তি কি? সুবিধা, চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যতের প্রবণতা

মাঝারি ভোল্টেজ ডায়রেক্ট কারেন্ট (MVDC) প্রযুক্তি হল বিদ্যুৎ সঞ্চালনের একটি মূল্যবান উদ্ভাবন, যা নির্দিষ্ট প্রয়োগে প্রচলিত AC সিস্টেমের সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। 1.5 kV থেকে 50 kV পর্যন্ত ভোল্টেজে DC দিয়ে বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চালন করে, এটি উচ্চ-ভোল্টেজ DC-এর দীর্ঘ দূরত্বের সঞ্চালনের সুবিধা এবং নিম্ন-ভোল্টেজ DC বণ্টনের সুযোগসুবিধাকে একত্রিত করে। বড় স্কেলের পুনরুৎপাদিত শক্তির সংযোজন এবং নতুন বিদ্যুৎ সিস্টেম উন্নয়নের পটভূমিতে, MVDC গ্রিড আধুনিকীকরণের একটি মূল্যবান সমাধান হিসাবে উদ্ভূত হচ্ছে।

মূল সিস্টেমটি চারটি উপাদান নিয়ে গঠিত: কনভার্টার স্টেশন, DC কেবল, সার্কিট ব্রেকার এবং নিয়ন্ত্রণ/রক্ষণাবেক্ষণ যন্ত্রপাতি। কনভার্টার স্টেশনগুলি মডিউলার মাল্টিলেভেল কনভার্টার (MMC) প্রযুক্তি ব্যবহার করে, সিরিজ সংযুক্ত সাবমডিউলগুলির মাধ্যমে উচ্চ-কার্যকারিতা শক্তি রূপান্তর অর্জন করে—প্রতিটি স্বাধীন ক্যাপাসিটর এবং শক্তি অর্ধপরিবাহী সহ যা ভোল্টেজ তরঙ্গরেখাকে নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করে। DC কেবলগুলি ক্রস-লিঙ্কড পলিইথাইলিন বিদ্যুৎরোধক এবং ধাতব স্ক্রিনিং ব্যবহার করে, যা লাইন লোস কমায়। হাইব্রিড DC সার্কিট ব্রেকারগুলি মিলিসেকেন্ডের মধ্যে ফল্ট বিচ্ছিন্ন করতে পারে, যা সিস্টেমের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে। নিয়ন্ত্রণ এবং রক্ষণাবেক্ষণ সিস্টেম, বাস্তব-সময় ডিজিটাল সিমুলেশন প্ল্যাটফর্মের উপর ভিত্তি করে, মিলিসেকেন্ড-স্তরের ফল্ট অবস্থান এবং স্ব-আরোগ্য ক্ষমতা প্রদান করে।

প্রায়োগিক প্রয়োগে, MVDC বিভিন্ন সুবিধা প্রদর্শন করে। ইভি চার্জিং-এ, 1.5 kV DC চার্জারগুলি প্রচলিত AC চার্জারের তুলনায় চার্জিং সময় 40% কম এবং যন্ত্রপাতির আকার 30% কম করে। 10 kV DC পাওয়ার আর্কিটেকচার ব্যবহার করে ডাটা সেন্টারগুলি 15% বেশি শক্তি কার্যকারিতা এবং প্রায় 8% কম বণ্টন লোস অর্জন করে। ±30 kV DC কালেকশন সিস্টেম ব্যবহার করে সমুদ্র তলীন বাতাসের সংযোজন করে, AC-এর তুলনায় সাবমেরিন কেবল বিনিয়োগ 20% কম করে এবং বিক্রিয় শক্তি সংশোধনের প্রয়োজন বেশি কমায়। শহরी রেল পরিবহন উন্নয়নে দেখা যায়, MVDC ট্র্যাকশন সিস্টেমগুলি উপস্থিত সাবস্টেশনের সংখ্যা 50% কম করে, এবং পুনরুদ্ধার ব্রেকিং শক্তি 92% পর্যন্ত পৌঁছায়।

এই প্রযুক্তিটি তিনটি প্রধান সুবিধা প্রদান করে: একই ভোল্টেজ স্তরে AC সিস্টেমের তুলনায় 10–15% কম সঞ্চালন লোস, বহু-পয়েন্ট বিতরণ উৎপাদন সংযোজনের জন্য আদর্শ; ফ্রিকোয়েন্সি সিঙ্ক্রোনাইজেশনের প্রয়োজন নেই, যা গ্রিডের মধ্যে সংযোগকে সরল করে; এবং মাইক্রোসেকেন্ড-স্তরের শক্তি নিয়ন্ত্রণ প্রতিক্রিয়া, যা পরিবর্তনশীল শক্তি উৎসের জন্য বেশি অনুকূলতা প্রদান করে। তবে, চ্যালেঞ্জগুলি রয়েছে, যার মধ্যে উচ্চ যন্ত্রপাতির খরচ এবং অসম্পূর্ণ স্ট্যান্ডার্ডাইজেশন—বিশেষ করে, বড় ক্ষমতার DC ব্রেকারগুলি AC-এর তুলনায় 3–5 গুণ বেশি খরচ হয়, এবং একীভূত আন্তর্জাতিক সার্টিফিকেশন স্ট্যান্ডার্ড এখনও অপর্যাপ্ত।

স্ট্যান্ডার্ডাইজেশন ত্বরান্বিত হচ্ছে। IEC এর জন্য IEC 62897-2020 প্রকাশ করা হয়েছে MVDC কেবলের জন্য, চীনের CEC Q/GDW 12133-2021 কনভার্টার স্পেসিফিকেশনের জন্য প্রকাশ করেছে, এবং EU-এর Horizon 2020-এর তহবিলের মাধ্যমে অর্থায়িত MVDC গ্রিড প্রদর্শনী প্রকল্পটি 18 kV/20 MW সিস্টেমের যাচাই পরীক্ষা সম্পন্ন করেছে। ঘরোয়া যন্ত্রপাতি উৎপাদনে প্রগতি হয়েছে: চীনের উৎপাদকরা এখন 2.5 kV/500 A IGBT মডিউল বড় পরিমাণে উৎপাদন করে যার গতিশীল ভোল্টেজ ব্যালেন্সিং ত্রুটি ±1.5% এর মধ্যে।

ভবিষ্যতের প্রবণতাগুলি হল: ডিভাইস ছোট করা—SiC-ভিত্তিক সংক্ষিপ্ত কনভার্টারগুলি আয়তন 40% কম করতে পারে; সিস্টেম বুদ্ধিমত্তা—ডিজিটাল টউইন প্রযুক্তি যন্ত্রপাতির জীবনকাল পূর্বাভাসের সুনিশ্চিততা 95% এর বেশি করে; এবং প্রয়োগ বিস্তার—স্পেস-ভিত্তিক সোলার পাওয়ার মাইক্রোওয়েভ ওয়্যারলেস ট্রান্সমিশন সিস্টেমগুলি 55 kV DC আর্কিটেকচার ব্যবহার করে ভূমি প্রাপ্তি পরীক্ষা শুরু করেছে। বিদ্যুৎ ইলেকট্রনিক্স খরচ প্রতিনিয়ত কমে যাওয়ার সাথে সাথে, 2030-এর মধ্যে MVDC প্রচলিত AC সমাধানের তুলনায় বণ্টন গ্রিড উন্নয়নে অর্থনৈতিকভাবে উপযোগী হবে বলে আশা করা হচ্ছে।

প্রযুক্তি বিতরণে বিভিন্ন ক্ষেত্রের সহযোগিতা প্রয়োজন। বিদ্যুৎ ডিজাইন ইনস্টিটিউটগুলি 3D ডিজিটাল ডিজাইন প্ল্যাটফর্ম উন্নয়ন করছে কনভার্টার স্টেশনের বিন্যাস অপ্টিমাইজেশন এবং EMI সিমুলেশনের জন্য। বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা দলগুলি নতুন টপোলজি উন্নত করছে, যাতে ডুয়াল-অ্যাক্টিভ-ব্রিজ কনভার্টারগুলি 98.7% কার্যকারিতা অর্জন করেছে। বিদ্যুৎ পরিষেবার পায়লট প্রকল্পগুলি দেখায় যে 20 kV DC মাইক্রোগ্রিডগুলি শিল্প পার্কে পুনরুৎপাদিত শক্তির প্রবেশকে 85% এর বেশি বাড়াতে পারে। এই উদ্যোগগুলি প্রযুক্তি পুনরাবৃত্তির জন্য মূল্যবান তথ্য প্রদান করে।

নতুন বিদ্যুৎ সিস্টেমে, MVDC একটি মূল্যবান ভূমিকা পালন করে, UHVDC ব্যাকবোন নেটওয়ার্ক এবং নিম্ন-ভোল্টেজ বিতরণ উৎসের মধ্যে সেতু হিসাবে কাজ করে এবং সুন্দর, বহু-ভোল্টেজ DC নেটওয়ার্ক গঠন করে। কেস স্টাডিগুলি দেখায় যে 10 kV DC বাসবার সহ বুদ্ধিমান সাবস্টেশনগুলি প্রাকৃতিক আলোক গ্রহণকে 25% বাড়াতে পারে এবং মূল গ্রিডের বিশ্রামের সময় গুরুত্বপূর্ণ লোডগুলিকে 4 ঘণ্টার বেশি সমর্থন করতে পারে। ডিজিটাল গ্রিড উন্নয়নের সাথে সাথে, MVDC সিস্টেমগুলি এজ কম্পিউটিং এবং ব্লকচেইনের সাথে একীভূত হয়ে স্ব-নিয়ন্ত্রিত শক্তি ইন্টারনেট নোড গঠন করে।

প্রায়োগিক প্রকৌশলে বিস্তারিত লক্ষ্য দেওয়া প্রয়োজন: কেবল ইনস্টলেশনে বেন্ড রেডিয়াস কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে—35 kV DC কেবলের জন্য কেবলের ব্যাসার্ধের 25 গুণ মিনিমাম। ইলেকট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্য কিসপিআর 22 ক্লাস বি স্ট্যান্ডার্ড মেনে চলতে হবে, কনভার্টার রুমের স্ক্রিনিং কার্যকারিতা 60 ডিবি এর বেশি হবে। পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণে প্রতি 3 মাসে একবার ইনফ্রারেড থার্মোগ্রাফি এবং অনলাইন পার্শিয়াল ডিসচার্জ মনিটরিং সহ থ্রেশহোল্ড 20 pC এর নিচে রাখতে হবে, যা নিরাপদ এবং স্থিতিশীল পরিচালনা নিশ্চিত করে।

শক্তি পরিবর্তনের দৃষ্টিকোণ থেকে, MVDC শূন্য-কার্বন গ্রিডের একটি মূল্যবান উপায়। এটি বাতাস এবং সোলারের জন্য সরাসরি DC গ্রিড সংযোজন অনুমতি দেয়, যা AC ইনভার্শন থেকে 6–8% শক্তি লোস অপসারণ করে। হাইড্রোজেন উৎপাদনে, 10 kV DC পাওয়ার ব্যবহার করে 50 MW ইলেকট্রোলাইজারগুলি AC-পাওয়ার্ড সিস্টেমের তুলনায় 12 শতাংশ বেশি কার্যকারিতা অর্জন করে। প্রতিষ্ঠান প্রসার হচ্ছে: 3 kV DC পাওয়ার ব্যবহার করে ম্যাগলেভ ট্রেনগুলি ট্র্যাকশন শক্তি ব্যয় 18% কম করে। এই উদ্ভাবনগুলি শক্তি ব্যবহারকে পুনর্গঠন করছে।

শিল্পটি প্রতিভার অভাবের সম্মুখীন। শক্তি ইলেকট্রনিক্স এবং গ্রিড পরিচালনার দুটি ক্ষেত্রে দক্ষ পেশাজীবীর মধ্যে একটি বিশাল বিভাজন রয়েছে। চীনের বিশ্ববিদ্যালয়গুলি বিশেষায়িত MVDC কোর্স প্রবর্তন করেছে, এবং জাতীয় পেশাগত যোগ্যতা ক্যাটালগে এখন DC বণ্টন ইঞ্জিনিয়ার সার্টিফিকেশন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। কর্পোরেট ট্রেনিং সেন্টারগুলি বিভিন্ন ফল্ট পরিস্থিতির অধীনে জরুরি প্রতিক্রিয়া প্রশিক্ষণের জন্য ফুল-স্কেল সিমুলেশন প্ল্যাটফর্ম ব্যবহার করে। এই প্রতিভা উন্নয়ন মডেলটি প্রযুক্তি স্থানান্তর চক্রকে ছোট করছে এবং উদ্ভাবন বিতরণকে ত্বরান্বিত করছে।