توسط : محققان مصری رویکرد تازه‌ای برای کنترل نوسانات فرکانس در زمان کاهش بار نیروگاه‌های خورشیدی معرفی کرده‌اند. این راهکار که ترکیبی از کنترل‌کننده تناسبی–انتگرالی (PI) و کنترل‌کننده نرخ تغییرات فرکانس (RoCoF) است، موفق شده نرخ تغییر فرکانس را تا ۳.۱۱ درصد بهبود دهد.
به گزارش مجله pv، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی دانشمندان دانشگاه قاهره مصر، رویکرد تازه‌ای برای کنترل نوسانات فرکانس در شرایط کاهش بار سیستم‌های خورشیدی ارائه کرده‌اند. محققان در مقاله خود که در Ain Shams Engineering منتشر شده است، توضیح دادند:
«این مطالعه عملکرد کنترل‌کننده مرسوم در سیستم‌های خورشیدی کاهنده بار را ارزیابی کرده و محدودیت‌های آن را نشان می‌دهد. یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این تحقیق، ارائه یک کنترل‌کننده ترکیبی است که هم فرکانس حداقلی (Frequency Nadir) و هم نرخ تغییرات فرکانس (RoCoF) را بهبود می‌بخشد. علاوه‌براین، یک کنترل‌کننده اصلاح‌شده پیشنهاد شده که امکان بازگشت ایمن سیستم به سطوح عادی کاهش بار را فراهم می‌کند.»
رویکرد نوین برای کنترل نوسانات فرکانس در کاهش بار نیروگاه خورشیدی
روش ترکیبی پیشنهادی از یک کنترل‌کننده تناسبی–انتگرالی (PI) و یک کنترل‌کننده نرخ تغییرات فرکانس (RoCoF) تشکیل شده است. در ابتدا کنترل کاهش بار متداول را به‌عنوان مبنا در محیط Simulink شبیه‌سازی کرد. شرایط شبیه‌سازی شامل نفوذ ۳۰ درصدی انرژی خورشیدی و تغییر بار معادل ۱ درصد یا ۰.۰۱ pu بود.
روش مرسوم که با نام PI droop نیز شناخته می‌شود، این امکان را به سیستم‌های فتوولتائیک می‌دهد تا بخشی از توان در دسترس خود را ذخیره کنند و در زمان وقوع نوسانات فرکانس، چه در مقیاس کوتاه‌مدت و چه بلندمدت، پشتیبانی دینامیکی ارائه دهند. پژوهشگران در این‌باره توضیح می‌دهند:
«روش متداول کنترل کاهش بار محدودیت‌هایی در پشتیبانی از فرکانس‌های مختلف دارد. هرچند این روش می‌تواند تا حدی شاخص فرکانس حداقلی (frequency nadir) را بهبود دهد، اما در نرخ تغییرات فرکانس (RoCoF) بسیار محدود است در نتیجه، سیستم با این روش قادر نیست به‌طور کامل به وضعیت پایدار و عملکرد عادی خود بازگردد.»
به همین دلیل، این گروه مدل کنترلی ترکیبی پیشنهاد داده است که شامل یک کنترل‌کننده RoCoF می‌شود. این کنترل‌کننده سرعت تغییر فرکانس را پایش کرده و در صورت تشخیص افت سریع فرکانس، سیگنالی به سیستم خورشیدی ارسال می‌کند تا توان خروجی خود را افزایش دهد. به‌این‌ترتیب، روند افت فرکانس کندتر می‌شود و در ادامه کنترل‌کننده PI به‌تدریج توان پنل را تنظیم کرده و فرکانس را به سطح تعیین‌شده بازمی‌گرداند.
علاوه‌براین، پژوهشگران نسخه اصلاح‌شده‌ای از مدل ترکیبی خود را با افزودن سازوکار بازیابی توسعه داده‌اند. در این روش، ابتدا توان خروجی سیستم خورشیدی افزایش می‌یابد و سپس در مدت‌زمان باقی‌مانده رویداد به‌صورت تدریجی کاهش پیدا می‌کند. نتایج نشان داد که این سیستم توانست شاخص RoCoF را ۳.۱۱ درصد بهبود دهد، درحالی‌که در روش ترکیبی بدون مکانیزم اصلاحی این مقدار ۰.۲ درصد بود.
این تیم پژوهشی در جمع‌بندی نتایج خود اعلام کرد: «کنترل‌کننده اصلاح‌شده به‌دلیل توانایی در حفظ کمترین سطح فرکانس حداقلی (frequency nadir) و نرخ تغییرات فرکانس (RoCoF) در میان تمامی کنترل‌کننده‌های بررسی‌شده متمایز است. علاوه‌براین، این کنترل‌کننده قادر است سیستم را به نقطه عملکرد عادی بازگرداند و پایداری و قابلیت اطمینان بیشتری را تضمین کند. اگرچه زمان استقرار این روش نسبتاً طولانی‌تر است، اما با توجه به ویژگی بازگرداندن سیستم کنترلی به نقطه عملکرد عادی، کاملاً منطقی به نظر می‌رسد.»
