MVDC ಪ್ರಾಕ್ಟಿಸ್ ಎನ್ನುವುದನ್ನು ಯಾವುದು? ಅದರ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು, ಚಿಂತನೆಗಳು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ದಿಶೆ

ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನೇರ ಪ್ರವಾಹ (MVDC) ಪ್ರಯುಕ್ತಿ ಶಕ್ತಿ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಅನ್ವಯವಾಗಿದೆ, ಯಾವುದು ಪರಂಪರಾಗತ AC ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಸೀಮೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ದೂರ ಮಾಡಲು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ. 1.5 kV ಹಿಂದಿನಿಂದ 50 kV ವರೆಗೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಲ್ಲಿ DC ಮಾಡಿಕೊಂಡು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಪರ್ಕ ಮಾಡುವುದರಿಂದ, ಅದು ದೂರ ಸಂಪರ್ಕದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ DC ಸಿಂಧಾಂತದಿಂದ ಹಾಗೂ ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ DC ವಿತರಣೆಯ ಲೋಕವಾದ ಸ್ವಾಭಾವಿಕತೆಯನ್ನು ಒತ್ತುವುದು ಮಾಡುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಪುನರ್ನವೀಕರಣ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ನೂತನ ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ವಿಕಸನದ ಹಿಂದಿನಿಂದ, MVDC ಗ್ರಿಡ್ ಆಧುನಿಕೀಕರಣದ ಮುಖ್ಯ ಪರಿಹಾರವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಮುಖ್ಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ನಾಲ್ಕು ಘಟಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ: ಕಂವರ್ಟರ್ ಸ್ಥಳಗಳು, DC ಕೇಬಲ್‌ಗಳು, ಸರ್ಕ್ಯುיט ಬ್ರೇಕರ್‌ಗಳು, ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ/ರಕ್ಷಣ ಉಪಕರಣಗಳು. ಕಂವರ್ಟರ್ ಸ್ಥಳಗಳು ಮಾジュಲಾರ್ ಮಲ್ಟಿಲೆವಲ್ ಕಂವರ್ಟರ್ (MMC) ಪ್ರಯುಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತವೆ, ಸರಣಿ ಸಂಪರ್ಕ ಮಾಡಿದ ಉಪಮೌಲ್ಯಗಳ ಮೂಲಕ ಉತ್ತಮ-ಅನುಕ್ರಮಣ ಶಕ್ತಿ ರೂಪಾಂತರಣ ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ—ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸ್ವತಂತ್ರ ಕ್ಯಾಪಸಿಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವೇವ್ ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ವಿಷ್ಟವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. DC ಕೇಬಲ್‌ಗಳು ಕ್ರಾಸ್-ಲಿಂಕ್ಡ್ ಪಾಲಿಯೆթೀನ್ ಆಳಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಧಾತು ಚುನ್ನಿಕೆಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಲೈನ್ ನಷ್ಟಗಳನ್ನು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಹೈಬ್ರಿಡ್ DC ಸರ್ಕ್ಯುಯಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ದೋಷಗಳನ್ನು ವಿಭಾಗಿಸಬಲ್ಲದ್ದು, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ರಕ್ಷಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು, ವಾಸ್ತವ ಸಮಯದ ಡಿಜಿಟಲ್ ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಪ್ಲಾಟ್‌ ಮೇಲೆ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ, ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್ ಮಟ್ಟದ ದೋಷ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಸ್ವ ಸುಳ್ಯನೆ ಕ್ಷಮತೆಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

ನೈಪುಣ್ಯ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ, MVDC ವಿವಿಧ ಮುನ್ನಡುವೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. EV ಚಾರ್ಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ, 1.5 kV DC ಚಾರ್ಜರ್ಗಳು ಪರಂಪರಾಗತ AC ಚಾರ್ಜರ್ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು 40% ಮತ್ತು ಉಪಕರಣ ಆಯತನವನ್ನು 30% ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. 10 kV DC ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುವ ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್‌ಗಳು 15% ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟ ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಏಕೆಂದರೆ 8% ಕಡಿಮೆ ವಿತರಣೆ ನಷ್ಟ ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ. ±30 kV DC ಸಂಗ್ರಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಅಂತರೀಕ್ಷೆ ವಾಯು ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದರಿಂದ AC ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ಅಂತರೀಕ್ಷೆ ಕೇಬಲ್ ನಿವೇಶವನ್ನು 20% ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಮತ್ತು ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಶಕ್ತಿ ಪೂರ್ಣಾಂಕನ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ನಗರ ರೈಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಟ್ ಆಧುನಿಕೀಕರಣಗಳು MVDC ಟ್ರಾಕ್ಷನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಉಪಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಉಪಸ್ಥಾನ ಗಣನೆಯನ್ನು 50% ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಮತ್ತು ಪುನರ್ನವೀಕರಣ ಬ್ರೇಕಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ ಪುನರುದ್ಧಾರಣೆಯನ್ನು 92% ಸಾಧಿಸಬಹುದು.

ಪ್ರಯುಕ್ತಿಯು ಮೂರು ಮುಖ್ಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ: ಒಂದೇ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ AC ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗಿಂತ 10–15% ಕಡಿಮೆ ಸಂಪರ್ಕ ನಷ್ಟಗಳು, ಬಹು ಬಿಂದು ವಿತರಿತ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ಆದರೆ; ಅನುಕ್ರಮ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯ ಸಂಪರ್ಕ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ, ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ; ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡ್ ಮಟ್ಟದ ಶಕ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನುಕೂಲತೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಚಲನೆಗಳು ಇಲ್ಲಿವೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಉಪಕರಣ ಬೆಲೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಅಪೂರ್ಣ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ—ವಿಶೇಷವಾಗಿ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ DC ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು AC ಸಮನಾದ ವಸ್ತುಗಳಿಗಿಂತ ಬೆಲೆಯು 3–5 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಐಕ್ಯವಾದ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ ಪದ್ಧತಿಗಳು ಇನ್ನೂ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲ.

ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣವು ವೇಗವಾಗಿ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತಿದೆ. IEC ಅನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ MVDC ಕೇಬಲ್‌ಗಳಿಗೆ IEC 62897-2020 ಪ್ರಕಟಿಸಿದೆ, ಚೀನಾದ ಚೀನಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಕಂಪೆನಿ (CEC) Q/GDW 12133-2021 ಕಂವರ್ಟರ್ ವಿವರಗಳಿಗೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿದೆ, ಮತ್ತು ಯುರೋಪಿಯನ್ ಯೂನಿಯನ್ನಿನ ಹೊರಿಝನ್ 2020 ನಿರ್ದೇಶದ ಮೂಲಕ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾದ MVDC ಗ್ರಿಡ್ ಪ್ರದರ್ಶನ ಪ್ರೊಜೆಕ್ಟು 18 kV/20 MW ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಿದೆ. ದೇಶಿಯ ಉಪಕರಣ ನಿರ್ಮಾಣದಲ್ಲಿ ಮುನ್ನಡುವೆಗಳು ಹೊಂದಿದೆ: ಚೀನಿ ಉತ್ಪಾದಕರು ಇಪ್ಪುడು 2.5 kV/500 A IGBT ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳನ್ನು ದ್ವಂದ್ವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಮತೋಲನ ದೋಷವು ±1.5% ಗಳಿಗೆ ಒಳಗೆ ಮೈಸೆ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ.

ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರವರ್ತನೆಗಳು ಇವೆ: ಉಪಕರಣ ಲಘುವಾಗುವುದು—SiC-ಆಧಾರದ ಲಘು ಕಂವರ್ಟರ್‌ಗಳು ಆಯತನವನ್ನು 40% ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು; ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ—ಡಿಜಿಟಲ್ ಟ್ವಿನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಉಪಕರಣ ಜೀವನ ಭವಿಷ್ಯ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು 95% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸುಳ್ಯವಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ; ಮತ್ತು ಅನ್ವಯ ವಿಸ್ತರ—ಬಿಂದುವಿನ ಮೇಲೆ ಸೂರ್ಯ ಶಕ್ತಿ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ವೈರಿಯಲ ಸಂಪರ್ಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು 55 kV DC ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಭೂಮಿ ಸ್ವೀಕರಣ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದೆ. ಶಕ್ತಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಉಪಕರಣಗಳ ಬೆಲೆಗಳು ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, 2030 ರ ಮುಂದೆ MVDC ಪರಂಪರಾಗತ AC ಪರಿಹಾರಗಳಿಗಿಂತ ವಿತರಣೆ ಗ್ರಿಡ್ ಆಧುನಿಕೀಕರಣದಲ್ಲಿ ಆರ್ಥಿಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸುವಿಷ್ಟತೆ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ನಿರ್ದೇಶನ ಪ್ರತಿ ಕ್ಷೇತ್ರ ಗುಂಪು ಸಹಕರಣೆಯನ್ನು ಬೇಕು. ಶಕ್ತಿ ಡಿಸೈನ್ ಸಂಸ್ಥೆಗಳು ಕಂವರ್ಟರ್ ಸ್ಥಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದಕ್ಕೆ 3D ಡಿಜಿಟಲ್ ಡಿಸೈನ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳನ್ನು ವಿಕಸಿಸುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು EMI ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತಿದೆ. ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ಪ್ರಾಜೆಕ್ಟ್ ಗುಂಪು ನೂತನ ಟೋಪೋಲಜಿಗಳನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಿದೆ, ಎರಡು-ಬಿಂದುವಿನ ಬ್ರಿಜ್ ಕಂವರ್ಟರ್ಗಳು 98.7% ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ. ಉತ್ಪಾದನ ಪ್ರತಿಯಾದ್ಯತೆಗಳು 20 kV DC ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು ಉತ್ಪಾದನ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಪುನರುತ್ಪಾದನ ಸ್ತರವನ್ನು 85% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಯಾಣಗಳು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಗೆ ಮೂಲೆ ಡೇಟಾ ನೀಡುತ್ತವೆ.

ನೂತನ ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, MVDC ಮುಖ್ಯ ಪಾತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, UHVDC ಮೂಲ ನೆಟ್ವರ್ಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿತರಿತ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಿ ಲೋಕವಾದ, ಬಹು ವೋಲ್ಟೇಜ್ DC ನೆಟ್ವರ್ಕ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗಳು ದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ 10 kV DC ಬಸ್ ಬಾರ್ ಹೊಂದಿರುವ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ ಉಪಸ್ಥಾನಗಳು ಪ್ರಕಾಶೋತ್ಪಾದನ ಶೋಷಣನ್ನು 25% ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಪ್ರಮುಖ ಗ್ರಿಡ್ ನಿರ್ಧಾರ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು 4 ಗಂಟೆಗಳ ಮೇಲೆ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಡಿಜಿಟಲ್ ಗ್ರಿಡ್ ವಿಕಸನದೊಂದಿಗೆ, MVDC ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಕ್ರಮಾನ್ವಯದ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಬ್ಲಾಕ್ಚೆನ್ ಮೂಲಕ ಸ್ವ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಶಕ್ತಿ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ನೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತವೆ.

ವಾಸ್ತವ ಇಂಜಿನಿಯರಿಗೆ ವಿವರಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಬೇಕು: ಕೇಬಲ್ ಸ್ಥಾಪನೆಯು ಬೆಂಡ್ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಕಡಿವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬೇಕು—35 kV DC ಕೇಬಲ್‌ಗಳಿಗೆ ಕೇಬಲ್ ವ್ಯಾಸದ 25 ಪಟ್ಟು ಕನಿಷ್ಠ ತ್ರಿಜ್ಯ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಮಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಸಂಯೋಜನೆಯು CISPR 22 ವರ್ಗ B ಪದ್ಧತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು, ಕಂವರ್ಟರ್ ರೂಮ್ ಆಳಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಸ್ವಿಷ್ಟತೆಯು 60 dB ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರಬೇಕು. ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿ ಮೂರು ತಿಂಗಳೊಮ್ಮೆ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಥರ್ಮೋಗ್ರಫಿ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಪಾರ್ಶಿಯಲ್ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ನಿರೀಕ್ಷಣೆಯನ್ನು 20 pC ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಬೇಕು, ಭಯಾನಕ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರ ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುವುದು.

ಶಕ್ತಿ ಮಾರ್ಪಾಡಿನ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, MVDC ಶೂನ್ಯ ಕಾರ್ಬನ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಮುಖ್ಯ ಅನುಕೂಲಕ ಆಗಿದೆ. ಅದು ವಾಯು ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ DC ಗ್ರಿಡ್ ಸಂಪರ್ಕ ಮಾಡುವುದರಿಂದ, AC ವಿಪರೀತ ಸಂಪರ್ಕದಿಂದ 6–8% ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ, 10 kV DC ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ 50 MW ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ಗಳು AC ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿದಾಗಿಂತ 12 ಶೇಕಡಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ. ಕ್ರಾಸ್-ಇಂಡಸ್ಟ್ರಿ ಅನ್ವಯಗಳು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತಿವೆ: 3 kV DC ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಮೈಗ್ನೆಟಿಕ್ ಟ್ರೇನ್‌ಗಳು ಟ್ರಾಕ್ಷನ್ ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟವನ್ನು 18% ಕಡಿಮೆ ಮ