2 GW HVDC தரநிலைப்படுத்தல் கிரிட் கட்டுப்பாட்டு வளர்ச்சியை முந்துகிறது

HVDC ஒரு நிச் தொழில்நுட்பத்திலிருந்து முதன்மை நிலைக்கு

உயர்-மின்னழுத்த நேர்மின்போக்கு (HVDC) பரிமாற்றம் பாரம்பரியமாக ஒரு சிறப்பு தொழில்நுட்பமாக கருதப்பட்டது; மிக நீண்ட மேல்நிலைக் கோடுகள், கடலடிக் கேபிள்கள், அல்லது குறிப்பாக சிரமமான கிரிட் இணைப்புகளுக்காக மட்டுமே அது பயன்படுத்தப்பட்டது. அந்த காலம் முடிவுக்கு வருகிறது. சமீபத்தில் Redefining Energy பாட்காஸ்டின் ஒரு அத்தியாயத்தில், GE Vernova-வில் Grid Systems Integration-இன் Chief Technology Officer Cornelis Plet, HVDC-யை ஒரு அசாதாரண முன்மொழிவாக விளிம்பில் நிற்கும் தொழில்நுட்பமாக அல்ல, மாறாக வழக்கமான பரிமாற்றத் திட்டமிடுபவரின் கருவிப்பெட்டியில் சேரும் தொழில்நுட்பமாக விவரித்தார்.

இந்த மாற்றத்திற்கு வேகமடைந்து வரும் ஆற்றல் மாற்றமே காரணம். கடல் காற்றாலை மற்றும் பெரிய அளவிலான சூரிய ஆற்றல் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க மூலங்கள் விரிவடையும்போது, அவை பெரும்பாலும் தொலைவில் உள்ள அல்லது நீரால் பிரிக்கப்பட்ட தேவைக் மையங்களுடன் இணைகின்றன. HVDC நீண்ட தூரங்களில் குறைந்த இழப்புகளையும், மின்சார ஓட்டங்களை துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தும் திறனையும் வழங்குகிறது. பாரம்பரிய மின் நிலையங்கள் மூடப்பட்டுவருவதால், ஒருகாலத்தில் சுழலும் இயந்திரங்கள் வழங்கிய நிலைத்தன்மை சேவைகளையும் HVDC வழங்குமாறு அழைக்கப்படுகிறது.

வன்பொருள் தரநிலைப்படுத்தல்: 2 GW கட்டுமானத் தொகுதி

HVDC முதிர்ச்சியின் மிகத் தெளிவான அறிகுறி உடல் சார்ந்த தரநிலைப்படுத்தல்தான். Plet கூறுவதன்படி, ஐரோப்பிய சந்தை 2 கிகாவாட் (GW), 525 கிலோவோல்ட் (kV) அமைப்புகளை மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய கட்டுமானத் தொகுதியாக ஒரே மாதிரியாக்கி வருகிறது. இந்த அமைப்புகள் பொதுவான கன்வெர்டர் அமைப்புகளையும் பைபோலார் வடிவமைப்புகளையும் பயன்படுத்துகின்றன. பிற பிராந்தியங்கள் தங்களுக்கான வடிவங்களை உருவாக்கி வருகின்றன; அதில் அமெரிக்கா மற்றும் இந்தியாவில் திட்டமிடப்பட்ட 3 GW திட்டங்களும் அடங்கும்.

இந்த மீள்தோற்றம் வழங்கல் சங்கிலிக்குப் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது. கன்வெர்டர்கள், கேபிள்கள், டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள் மற்றும் பிற கூறுகளின் உற்பத்தியாளர்கள், ஒவ்வொரு திட்டத்தையும் புதிதாக வடிவமைப்பதற்குப் பதிலாக ஒரு தயாரிப்பு குடும்பத்தைச் சுற்றியே உருவாக்க முடியும். தரநிலைப்படுத்தல் முன்னேற்ற நேரத்தை குறைக்கிறது, செலவுகளை தாழ்த்துகிறது, மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது; ஏனெனில் வழங்குநர்கள் ஒரே மாதிரியான அல்லது ஒத்த உபகரணங்களில் அனுபவம் பெறுகிறார்கள். இது அனுமதி செயல்முறை மற்றும் கிரிட் ஒருங்கிணைப்பையும் எளிமைப்படுத்துகிறது; ஏனெனில் ஒழுங்குபடுத்துநர்களும் அமைப்பு இயக்குநர்களும் இந்த தொழில்நுட்பத்தை நன்கு அறிந்துகொள்கிறார்கள்.

கட்டுப்பாட்டு இடைவெளி: Grid-forming கன்வெர்டர்களுக்கு உலகளாவிய தரநிலைகள் இல்லை

வன்பொருள் தரநிலைப்படுத்தப்பட்டு வரும் நிலையில், அந்த கன்வெர்டர்களைச் சுற்றியுள்ள மின்சார அமைப்பு அதுபோல் இல்லை. அதிக உற்பத்தி பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் வழியாக இணைக்கப்படும் நிலையில், பரிமாற்ற அமைப்புகள் மொத்த மின்சாரத்தை வழங்குவதைக் காட்டிலும் அதிகம் செய்ய வேண்டியுள்ளது. இப்போது கன்வெர்டர்கள் வோல்டேஜ் ஆதரவு, அதிர்வெண் கட்டுப்பாடு, மற்றும் தணிப்பு போன்ற சேவைகளை வழங்கி கிரிடை நிலைப்படுத்த உதவ வேண்டும் என்று அதிகமாக எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. Grid-forming கட்டுப்பாடு HVDC அமைப்புகளுக்கான முக்கிய திறனாக உருவாகிறது.

எனினும், இந்தக் கட்டுப்பாடுகளுக்கான தரநிலைகளின் தற்போதைய நிலையை Plet கவனமாகக் குறிப்பிட்டார். grid-forming நடத்தை எவ்வாறு செயல்படுத்தப்பட வேண்டும் என்பதற்கான ஒரே, ஒருங்கிணைந்த உலகளாவிய வரையறை இன்னும் இல்லை. தேவைகள் grid code-களும் பிராந்திய நடைமுறைகளும் மாறுபடுவதால், விற்பனையாளர்கள் பல கட்டுப்பாட்டு மாறுபாடுகளை பராமரிக்கவும், அமைப்பு இயக்குநர்கள் ஒன்றுக்கொன்று பொருந்தாத நடத்தையைச் சமாளிக்கவும் வேண்டியுள்ளது. இதனால் கூடுதல் பொறியியல் உழைப்பு தேவைப்படுகிறது, மேலும் எதிர்பாராத தொடர்புகளின் ஆபத்தும் அதிகரிக்கிறது.

பல-முனைய மற்றும் பல-விற்பனையாளர் இணக்கத்தன்மை

ஐரோப்பா point-to-point HVDC இணைப்புகளிலிருந்து multi-terminal, இறுதியில் multi-vendor HVDC வலைப்பின்னல்களுக்குச் செல்லும் நிலையில், கட்டுப்பாட்டு சவால் மேலும் தீவிரமாகிறது. உதாரணமாக, North Sea-இல் உள்ள கடல் காற்றாலைப் பண்ணைகள் தனித்த radial கோடுகளுக்கு பதிலாக meshed grid வழியாக இணைக்கப்படலாம். அத்தகைய அமைப்பில், ஒரு வழங்குநரின் கன்வெர்டர் நிலையம் மற்றொரு வழங்குநரின் உபகரணத்துடன் தொடர்பு கொண்டு ஒத்துழைக்க வேண்டியிருக்கும்.

இணக்கத்தன்மை என்பது வெறும் மின்னழுத்தம் மற்றும் சக்தி நிலைகளில் ஒப்பந்தம் செய்வதல்ல. கட்டுப்பாட்டு முறைகள், பாதுகாப்பு திட்டங்கள், தொடர்பு நெறிமுறைகள், மேலும் அறிவுசார் சொத்துகள்கூட ஒருமைப்படுத்தப்பட வேண்டும். விற்பனையாளர்கள் சொந்தமான விவரங்களைப் பகிர விரும்பாமல் இருக்கலாம்; ஆனால் பொதுவான தரநிலைகள் இல்லாமல், பழுதுநிலை சூழலில் அமைப்பு நிலையான செயல்பாட்டுக்கு உத்தரவாதம் அளிக்க முடியாது. இது HVDC கிரிட் விரிவாக்கத்தை எதிர்கொள்ளும் மிகவும் கடினமான தொழில்நுட்ப மற்றும் வணிக தடைகளில் ஒன்றாகும்.

PROMOTioN-இலிருந்து பாடங்கள் மற்றும் எதிர்கால ஆராய்ச்சி

Plet முன்பு PROMOTioN-ஐ வழிநடத்தியுள்ளார்; அது meshed offshore HVDC தொழில்நுட்பத்தில் கவனம் செலுத்திய ஒரு முக்கிய ஐரோப்பிய ஆராய்ச்சி மற்றும் முன்னோடி திட்டமாகும். அந்த திட்டம் direct current circuit breakers, பாதுகாப்பு உத்திகள், மற்றும் multi-terminal control ஆகியவற்றின் முன்னணி நிலையை முன்னேற்றியது. இத்தகைய அமைப்புகள் செயல்பட முடியும் என்பதை அது நிரூபித்தது; ஆனால் எஞ்சியுள்ள இடைவெளிகளையும் வெளிப்படுத்தியது. இப்போது தொடர்ச்சியான முயற்சிகள் அந்த இடைவெளிகளை அதிக கவனத்துடன் சமாளித்து வருகின்றன.

ஆராய்ச்சி சமூகமும் தொழில்துறையும் வன்பொருள் தரநிலைப்படுத்தல் மட்டும் போதாது என்பதை கற்றுள்ளனர். HVDC-யின் நன்மைகளை முழுமையாக உணர, grid code-கள் புதிய கட்டுப்பாட்டு திட்டங்களுக்கு ஏற்றவாறு வளர வேண்டும், மேலும் utility-கள் multi-terminal வலைப்பின்னல்களை தனித்த சொத்துகளின் தொகுப்பாக அல்ல, ஒருங்கிணைந்த அமைப்பாகக் கருதும் திட்டமிடல் முறைகளை ஏற்றுக்கொள்ள வேண்டும். தொழில்நுட்பம் தயார்; அதைச் சூழ்ந்துள்ள கிரிட் கட்டமைப்பு இன்னும் அதைப் பின்தொடர்கிறது.

பிராந்திய வேறுபாடுகள்: ஐரோப்பா, அமெரிக்கா, மற்றும் இந்தியா

2 GW, 525 kV கட்டுமானத் தொகுதிகளுக்கான ஐரோப்பாவின் நகர்வு, அமெரிக்கா மற்றும் இந்தியாவில் உருவாக்கப்பட்டுவரும் பெரிய 3 GW திட்டங்களுடன் மாறுபடுகிறது. இந்தப் பிராந்திய வேறுபாடுகள், பரிமாற்றத் தூரங்கள், சுமை அடர்த்திகள், மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஒருங்கிணைப்பு இலக்குகளின் வேறுபாடுகளை பிரதிபலிக்கின்றன. அமெரிக்காவில், புதுப்பிக்கத்தக்க வளம் நிறைந்த பிராந்தியங்களுக்கும் மக்கள் மையங்களுக்கும் இடையிலான நீண்டதூர இணைப்புகள் அதிகரித்து வருகின்றன; இதனால் அதிக திறன் கொண்ட HVDC இணைப்புகளுக்கான தேவை உயர்கிறது. இந்தியாவும் தனது சூரிய மற்றும் காற்று வழித்தடங்களிலிருந்து அதிக தேவை உள்ள பகுதிகளுக்கு மின்சாரத்தை நகர்த்த HVDC-யில் முதலீடு செய்து வருகிறது.

வன்பொருள் மாறுபடலாம் என்றாலும், கட்டுப்பாட்டு சவால்கள் எல்லா இடங்களிலும் ஒன்றே. ஒவ்வொரு பிராந்தியத்திலும் grid-forming control தேவைகள் இன்னும் வரையறுக்கப்பட்டுக் கொண்டிருக்கின்றன, மேலும் multi-vendor இணக்கத்தன்மை இன்னும் முன்னேற்றத்தில் உள்ளது. இயல்பான செயல்பாடு மற்றும் இடையூறுகளின் போது கன்வெர்டர்கள் எவ்வாறு நடந்து கொள்ள வேண்டும் என்பதற்கான பொதுவான கட்டமைப்பில் தொழில்துறை இன்னும் ஒருமித்த முடிவை எட்டவில்லை.

முக்கிய அம்சங்கள்

• HVDC இப்போது பரிமாற்றத் திட்டமிடுபவர்களுக்கு ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாக உள்ளது; இது ஒரு குறுகிய பயன்பாட்டு தீர்வு அல்ல.
• ஐரோப்பிய சந்தைகள் 2 GW, 525 kV HVDC அமைப்புகளைத் தரநிலைப்படுத்துகின்றன; அமெரிக்கா மற்றும் இந்தியாவில் 3 GW திட்டங்கள் உள்ளன.
• Grid-forming கட்டுப்பாடுகள் அத்தியாவசியமாகி வருகின்றன, ஆனால் உலகளாவிய தரநிலைகள் இல்லை.
• Multi-terminal மற்றும் multi-vendor HVDC கிரிட்கள் குறிப்பிடத்தக்க இணக்கத்தன்மை சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன.
• PROMOTioN போன்ற ஆராய்ச்சி திட்டங்கள் சாத்தியத்தை நிரூபித்துள்ளன, ஆனால் தொடர்ந்த முயற்சிகளைத் தேவைப்படுத்தும் இடைவெளிகளையும் வெளிப்படுத்தியுள்ளன.

முன்னேறும் பாதை

HVDC அடிப்படையிலான கிரிட் நோக்கிய மாற்றம் ஏற்கனவே நடந்து கொண்டிருக்கிறது. வன்பொருள் மேலும் தரநிலைப்படுத்தப்பட்டு, மேலும் மலிவாகி வருகிறது; ஆனால் அதனைச் சுற்றியுள்ள அமைப்பு - கட்டுப்பாடுகள், code-கள், மற்றும் திட்டமிடல் நடைமுறைகள் - இன்னும் வளர்ச்சியடைந்து கொண்டிருக்கிறது. இந்த இடைவெளியை நிரப்ப utility-கள், ஒழுங்குபடுத்துநர்கள், விற்பனையாளர்கள், மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இடையே ஒத்துழைப்பு தேவைப்படும். grid-forming நடத்தை மற்றும் multi-vendor இணக்கத்தன்மைக்கான பொதுவான தரநிலைகள் இல்லாமல், HVDC-யின் முழு வாக்குறுதி நிறைவேறாமல் இருக்கும்.

அடுத்த தசாப்தத்தில் உலகின் பல பகுதிகளில் HVDC, AC பரிமாற்றம் போலவே சாதாரணமாகிவிடும் வாய்ப்பு அதிகம். ஆனால் அந்த அமைப்புகளை வெற்றிகரமாக ஒருங்கிணைப்பது அவற்றைச் சுற்றியுள்ள கிரிட் புதிரைத் தீர்ப்பதையே சார்ந்துள்ளது. Plet மற்றும் அவரது சக ஊழியர்கள் வலியுறுத்தியதுபோல், தொழில்நுட்பம் அதைச் சூழ்ந்துள்ள உட்கட்டமைப்பை விட முன்னிலையில் உள்ளது. மீதமுள்ள கிரிட் எவ்வளவு வேகமாக அதனைப் பின்தொடர முடியும் என்பதே கேள்வி.

இந்தக் கட்டுரை CleanTechnica-வின் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.