2 GW HVDC मानकीकरण ग्रिड नियंत्रण विकास से आगे निकल रहा है

HVDC एक विशिष्ट तकनीक से मुख्यधारा में

हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) ट्रांसमिशन को पारंपरिक रूप से एक विशेष तकनीक माना जाता था, जिसका उपयोग बेहद लंबी ओवरहेड लाइनों, समुद्री केबलों, या विशेष रूप से कठिन ग्रिड इंटरकनेक्शन के लिए किया जाता था। वह दौर खत्म हो रहा है। हाल ही में Redefining Energy पॉडकास्ट के एक एपिसोड में GE Vernova में Grid Systems Integration के Chief Technology Officer Cornelis Plet ने HVDC को ऐसी तकनीक के रूप में वर्णित किया जो अब किनारे पर खड़े एक असाधारण प्रस्ताव की बजाय सामान्य ट्रांसमिशन योजनाकार के टूलबॉक्स का हिस्सा बन रही है।

यह बदलाव तेज़ होते ऊर्जा संक्रमण से प्रेरित है। offshore wind और बड़े पैमाने पर solar जैसे renewable energy स्रोत जैसे-जैसे बढ़ रहे हैं, वे अक्सर ऐसे demand centers से जुड़ते हैं जो बहुत दूर हैं या पानी से अलग हैं। HVDC लंबी दूरी पर कम नुकसान और power flows को सटीक रूप से नियंत्रित करने की क्षमता प्रदान करता है। पारंपरिक power plants के बंद होने के साथ, HVDC से स्थिरता सेवाएँ देने की भी अपेक्षा की जा रही है, जो कभी rotating machines प्रदान करती थीं।

हार्डवेयर मानकीकरण: 2 GW का बिल्डिंग ब्लॉक

HVDC के परिपक्व होने का सबसे स्पष्ट संकेत भौतिक मानकीकरण है। Plet के अनुसार, यूरोपीय बाजार 2 gigawatt (GW), 525 kilovolt (kV) प्रणालियों की दिशा में एक पुनरावृत्त होने योग्य बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में एकरूप हो रहा है। ये प्रणालियाँ सामान्य converter configurations और bipolar designs का उपयोग करती हैं। अन्य क्षेत्र अपने-अपने पैटर्न विकसित कर रहे हैं, जिनमें संयुक्त राज्य अमेरिका और भारत में नियोजित 3 GW परियोजनाएँ शामिल हैं।

यह दोहराव supply chain के लिए परिवर्तनकारी है। converters, cables, transformers और अन्य components के निर्माता हर परियोजना को शुरू से engineer करने के बजाय एक product family के आसपास निर्माण कर सकते हैं। मानकीकरण lead times को कम करता है, लागत घटाता है, और reliability में सुधार करता है क्योंकि suppliers को समान या मिलते-जुलते equipment के साथ अनुभव मिलता है। यह permitting और grid integration को भी सरल बनाता है, क्योंकि regulators और system operators तकनीक से अधिक परिचित हो जाते हैं।

Control Gap: Grid-Forming Converters के लिए वैश्विक मानक नहीं

जहाँ hardware मानकीकृत हो रहा है, वहाँ converters के आसपास की electrical system अभी भी नहीं हुई है। जैसे-जैसे अधिक generation power electronics के माध्यम से जुड़ती है, transmission systems से bulk electricity पहुँचाने से आगे भी काम करने की अपेक्षा की जाती है। Converters से increasingly grid को stabilize करने में मदद करने की अपेक्षा की जाती है, जैसे voltage support, frequency regulation, और damping जैसी सेवाएँ देकर। Grid-forming control HVDC systems के लिए एक महत्वपूर्ण क्षमता के रूप में उभर रहा है।

हालाँकि, Plet ने इन controls के लिए standards की वर्तमान स्थिति पर सावधानी बरती। अभी तक grid-forming व्यवहार को लागू करने के तरीके की कोई एक सुसंगत वैश्विक परिभाषा नहीं है। आवश्यकताएँ grid code और क्षेत्रीय प्रथा के अनुसार भिन्न हैं, जिससे vendors को नियंत्रण के कई variants बनाए रखने पड़ते हैं और system operators को असंगत व्यवहार का समन्वय करना पड़ता है। इससे अतिरिक्त engineering effort पैदा होता है और अप्रत्याशित interactions का जोखिम बढ़ता है।

Multi-Terminal और Multi-Vendor Interoperability

जैसे-जैसे Europe point-to-point HVDC links से multi-terminal और अंततः multi-vendor HVDC networks की ओर बढ़ रहा है, नियंत्रण चुनौती और भी गंभीर हो जाती है। उदाहरण के लिए, North Sea में offshore wind farms के meshed grid के माध्यम से जुड़ने की संभावना है, न कि अलग-अलग radial lines के जरिए। ऐसी प्रणाली में, एक supplier का converter station दूसरे supplier के equipment के साथ संचार और सहयोग करने में सक्षम होना चाहिए।

Interoperability केवल voltage और power levels पर सहमति का विषय नहीं है। Control modes, protection schemes, communication protocols, और यहाँ तक कि intellectual property को भी संरेखित करना होगा। Vendors proprietary details साझा करने को लेकर अनिच्छुक हो सकते हैं, लेकिन common standards के बिना system fault conditions के दौरान स्थिर संचालन की गारंटी नहीं दे सकता। यह HVDC grid expansion के सामने सबसे कठिन technical और commercial hurdles में से एक है।

PROMOTioN से सीख और भविष्य का शोध

Plet ने पहले PROMOTioN का नेतृत्व किया था, जो meshed offshore HVDC technology पर केंद्रित एक प्रमुख European research and demonstration program था। उस परियोजना ने direct current circuit breakers, protection strategies, और multi-terminal control में state of the art को आगे बढ़ाया। इसने साबित किया कि ऐसे systems काम कर सकते हैं, लेकिन इसने शेष खाइयों को भी उजागर किया। अब follow-on initiatives अधिक ध्यान के साथ उन्हीं gaps को संबोधित कर रही हैं।

शोध समुदाय और उद्योग ने यह सीखा है कि केवल hardware standardization पर्याप्त नहीं है। HVDC के लाभों को पूरी तरह साकार करने के लिए, grid codes को नई control schemes के अनुरूप विकसित होना होगा, और utilities को ऐसी planning methods अपनानी होंगी जो multi-terminal networks को अलग-अलग assets के संग्रह के बजाय एक एकीकृत system की तरह मानें। तकनीक तैयार है; आसपास की grid architecture अभी भी उसके साथ कदम मिला रही है।

क्षेत्रीय अंतर: Europe, United States, और India

Europe का 2 GW, 525 kV बिल्डिंग ब्लॉक्स की ओर बढ़ना, संयुक्त राज्य अमेरिका और भारत में विकसित हो रही बड़ी 3 GW परियोजनाओं से अलग है। ये क्षेत्रीय अंतर transmission distances, load densities, और renewable integration targets में भिन्नता को दर्शाते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, renewable-rich regions और population centers के बीच लंबी दूरी के interconnections अधिक सामान्य होते जा रहे हैं, जिससे उच्च क्षमता वाले HVDC links की आवश्यकता बढ़ रही है। भारत भी इसी तरह अपनी solar और wind corridors से उच्च-चाहत वाले क्षेत्रों तक power ले जाने के लिए HVDC में निवेश कर रहा है।

हालाँकि hardware अलग हो सकता है, control challenges सार्वभौमिक हैं। हर क्षेत्र में, grid-forming control requirements अभी परिभाषित किए जा रहे हैं, और multi-vendor interoperability अभी भी विकासाधीन है। उद्योग ने अभी तक इस पर एक सामान्य framework नहीं अपनाया है कि converters को सामान्य संचालन और disturbances के दौरान कैसा व्यवहार करना चाहिए।

मुख्य निष्कर्ष

• HVDC अब ट्रांसमिशन योजनाकारों के लिए एक मुख्यधारा की तकनीक है, कोई विशिष्ट समाधान नहीं।
• यूरोपीय बाजार 2 GW, 525 kV HVDC प्रणालियों पर मानकीकरण कर रहे हैं, जबकि US और India में 3 GW परियोजनाएँ हैं।
• Grid-forming controls आवश्यक होते जा रहे हैं, लेकिन वैश्विक मानक अभी मौजूद नहीं हैं।
• Multi-terminal और multi-vendor HVDC grids को महत्वपूर्ण interoperability चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है।
• PROMOTioN जैसे research programs ने व्यवहार्यता प्रदर्शित की है, लेकिन ऐसे gaps भी दिखाए हैं जिन पर लगातार काम करने की आवश्यकता है।

आगे का रास्ता

HVDC पर आधारित grid की ओर परिवर्तन पहले से ही शुरू हो चुका है। हार्डवेयर अधिक मानकीकृत और अधिक किफायती हो रहा है, लेकिन उसके आसपास की प्रणाली - controls, codes, और planning practices - अभी भी विकसित हो रही है। इस अंतर को पाटने के लिए utilities, regulators, vendors, और researchers के बीच सहयोग की आवश्यकता होगी। Grid-forming behavior और multi-vendor interoperability के लिए common standards के बिना, HVDC की पूरी क्षमता साकार नहीं हो पाएगी।

आने वाला दशक संभवतः दुनिया के कई हिस्सों में HVDC को AC transmission जितना सामान्य बना देगा। लेकिन इन प्रणालियों का सफल एकीकरण उनके चारों ओर मौजूद grid की पहेली को हल करने पर निर्भर करता है। जैसा कि Plet और उनके सहयोगियों ने जोर दिया है, तकनीक अपने आसपास की infrastructure से आगे है। सवाल यह है कि बाकी grid कितनी जल्दी उसके साथ कदम मिला सकती है।

यह लेख CleanTechnica की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.