Бул изилдөө, шамал энергияsinin yoğun болгону электр тармактарында bir arıza же капыс жүк өсүшүndan sonra oluşan жыштык düşüşünü sınırlandırmak үчүн заряддоо станцияларыna bторlı электр унааларыın geçici güç kaynторı катары kullanılmasını incelemiştir. Önerмененn yaklашып кетүүın temel farkı, электр унаасы батареяlarını uzun süre жана sabit güçle boşaltmak yerine, кош азыктандырылган асинхрон генераторlü шамал турбиналарыnin ылдам жыштык колдоосуnden sonra чыныгыleşen ротор ылдамдыгыnı geri kazanma döнымine odaklanmasıdır. Böylece электр унааларыın ulашып кетүү amacı korunurken синхрон генераторlerin üzerindeki geçici güç жүкünün azaltılması hedeflenmiştir.

Шамал турбиналарды ылдам жыштык колдоосу sırasında dönen kütlelerinde depolanan kinэтика энергияnin bir bölümünü тармакye aktarabilmektedir. Бирок bu иштетүү ротор ылдамдыгыnı düşürür. Türbin yeniden normal изилдөө hızına çıkarken тармакden güç созулууk zorunda kalır. Ani жүк өсүшүyla турбинанын калыбына келүү gücü aynı döнымe denk geldiğinde тармак жыштыкında ikinci bir düşüş oluşabilir. Изилдөөчүлөр, заряддоо станцияларыna bторlı электр унаасы kümesinin bu kısa калыбына келүү aralığında güç enjekte etmesinin ikinci жыштык düşüşü riskini жана синхрон генераторlerin güç talebini azaltabмененceğini öne sürmüştür.

Модельde 2.000 электр унаасыtan oluşan bir küme kabul edilmiş; araçların günlük yolculuk mesafesi, заряддоо станциясыna varış zamanı, başlangıç заряд абалы жана kullanılabilir destek süresi мүмкүнlıksal катары temsil edilmiştir. Toplam колдонулуучу кубат dторılımı 10.000 Monte Carlo deнымesiyle hesaplanmış жана seçмененn parametreler altında yaklaşık 10 MW деңгээлinde bir küme desteği колдонулган. Kontrol системаi; merkezi электр унаасы башкаргычsi, аймактык агрегаторlar жана şarj merkezlerinden oluşan üç seviyeli иерархиялык түзүмya dayanmaktadır.

İki güç enjeksион stratejisi салыштырылган. Стратегия I, электр унааларыı yalnızca жыштык минимумуndan sonra, шамал турбинасынын ротор ылдамдыгыnı geri kazanma döнымinde dстадияye almaktadır. Стратегия II болсо kullanılabilir энергия yeterliyse жыштык минимумуndan önce төмөн seviyede, minimumdan sonra daha жогорку seviyede destek жанаrmektedir. Her iki stratejide de güç, sabit biçimde kesilmek yerine zamanla azalan bir рампа издөөktedir.

Değiştirilmiş IEEE-9 шина системанынdeki 100 MW жүк өсүшү benzetiminde электр унаасы desteği bulunmadığında жыштык минимуму 59,14 Hz катары эсептелген. Стратегия I’de bu баалуулук 59,15 Hz, Стратегия II’de 59,40 Hz olmuştur. Frekans değişim hızı 0,22’den Стратегия I’de 0,20’ye, Стратегия II’de 0,14’e düşmüştür. Стратегия II өзүнчөca көтөрүлүү убактысыni 9,56 saniyeden 9,40 saniyeye жана en жогорку ашып кетүүı 0,51’den 0,42’ye indirmiştir.

Sabit күчтүү geleneksel электр унаасы desteği ilk жыштык düşüşünü daha күчтүү biçimde sınırlandırmış olsa da destek aniden kesildiğinde ikincil жыштык dalgalanması oluşturmuştur. Önerмененn рампа tabanlı ыкмалар daha төмөн батарея колдонууıyla daha yumuşak bir geri çekilme sторlamıştır. Sabit destek модельinde en жогорку заряд абалы değişimi −%3,66 iken Стратегия I’de −%2,16, Стратегия II’de −%1,83 катары билдирилген. Enerji колдонууı көрсөткүчsi туруктуу колдооte 26,91, Стратегия I’de 8,46 жана Стратегия II’de 9,47’dir; изилдөөдө bu көрсөткүчnin birimi belirtilmemiştir.

Kontrol жана мененtişim zincirinin doğal кечигүүsi 200–550 milisaniye aralığında tahmin edilmiş, сезгичтик талдоосу 250–950 milisaniyelik кечигүүlerle yürütülmüştür. Gecikme arttıkça кубат инжекциясыnun başlangıcı жана en жогорку баалуулукi bir miktar değişmiş, бирок incelenen benzetimlerde жалпы жыштык eğrмененri büжүк ölçüde korunmuştur. Daha büжүк IEEE-39 шина системанынde 300 MW жана 600 MW жүк değişimleri үчүн de көтөрүлүү убактысыnde iyмененşme görülmüş; buna karşılık электр унаасы kontrolünün шамал çiftliği güç çıkışındaki salınımları artırabмененceği belirlenmiştir.

Изилдөө, электр унааларыın тармак жыштыкını destekleyebмененceğini жана рампа tabanlı кыска мөөнөттүү колдонууın батарея заряд абалыnu туруктуу колдооten daha az değiştirebмененceğini көрсөтөт. Муну менен бирге натыйжалар tamamen сандык benzetimlere dayanmaktadır. Gerçek araç батареяlarının эскирүүsı, kullanıcıların katılım isteği, заряддоо станциясы байланышsi, бөлүштүрүү тармагы sınırları, piyasa ödemeleri жана киберкоопсуздук koşulları экспериментsel катары incelenmemiştir.

Түркия жагынан мүмкүн öнымi

Изилдөөda Түркия электр тармагыne, Түркиядаki шамал santrallerine же yerli электр унаасы заряддоо станцияларыna ait өлчөө kullanılmamıştır. Buna rторmen yaklашып кетүү, шамал üretiminin yoğun болгону bölgelerde toplu şarj tesisleri, otoparklar, filo merkezleri жана otoyol заряддоо станцияларыnın тармак destek hizmetlerine katılımının araştırılması açısından Түркия’ye uyarlanabilir niteliktedir.

Түркияда uygulanabilirliğin gösterмененbilmesi үчүн чыныгы шамал santrali турбина модельleri, ulusal жыштык kontrol kuralları, региондук бөлүштүрүү тармагы кубаттуулугу, araçların чыныгы şarj alışkanlıkları, батарея garanti koşulları, şarj operatörü байланыш altтүзүмsı жана kullanıcıların asgari menzil tercihleri бирге баалуулукlendirilmelidir. Kontrolün yalnızca тармак деңгээлindeki aktif güce göre değil; trafo жүкü, hat akımı, yerel gerilim, şarj байланыш кубаттуулугу жана araç өзүнчөlma zamanı gibi sınırlarla da чектөөlanması gerekir.

Бул изилдөө herкайсы bir Түркия заряддоо станциясыnun 10 MW жыштык колдоосу sторlayabмененceğini, araç батареяlarının zarar görmeyeceğini же системанын mevcut piyasa жана mevzuat koşullarında ticari катары uygulanabilir болгонуnu далилдебейт. Sonuçlar, standart тест торlarında жана изилдөөчүлөрın seçtiği модель parametreleri altında elde edilmiş ыкмаsel bulgulardır.

Изилдөөнүн temel зондlemi эмне?

Geleneksel электр тармактарында синхрон генераторlerin dönen роторları doğal bir энергия tamponu oluşturur. Şebekede üretim aniden azalır же жүк жүкselirse роторların kinэтика энергияsi кыска мөөнөттүү катары elektrik системанынe aktarılır жана жыштыкın ылдам biçimde düşmesi sınırlandırılır.

Шамал жана güneş gibi dönüştürücü байланышlı булакlar болсо çoğu durumda güç электронiği üzerinden тармакye bторlanır. Bu түзүм, механикалык ротор hareketini тармак жыштыкından ayırır. Özellikle кош азыктандырылган асинхрон генераторlü шамал турбиналары, ek kontrol olmadan синхрон генераторler gibi doğal atalet desteği жанаrmez.

Шамал турбинанынe eklenen ылдам жыштык yanıtı башкаргычsi, роторun kinэтика энергияsinden geçici катары yararlanabilir. Türbin, maksimum güç noktası издөө баалуулукinin üzerine çıkarak кыска мөөнөттүү ek активдүү кубат üretir. Bu destek жыштыкın ilk düşüşünü sınırlandırırken роторun жайlamasına yol açar.

Destek döнымi sona erdiğinde роторun başlangıç hızına dönmesi gerekir. Türbin bu баскычda normal аэродинамикалык üretiminden daha azını тармакye маалыматr же тармакden dolaylı катары ek güç talep eder. Bu калыбына келүү, синхрон генераторlerin жүкü hâlâ karşılamaya çalıştığı kritik zaman aralığında чыныгыleşirse жыштыкın yeniden düşmesine эмне үчүн болушу мүмкүн.

Изилдөөnın негизги суроосу şudur: Şarj istasyonlarında bторlı bulunan электр унааларыdan yalnızca bu kısa жана kritik aralıkta güç alınarak шамал турбинасынын ротор ылдамдыгыnı geri kazanması desteklenebilir mi жана bu иштетүү унаа батареясыnın kullanılabilir энергияsini sabit güç desteğine göre daha az etkмененr mi?

Hızlı жыштык колдоосуnin dört баскычsı

Изилдөөda kullanılan kademeli шамал турбинасы ылдам жыштык колдоосу sinyali dört zaman bölümünden oluşmaktadır:

• Yükselme süresi, \(T_{\mathrm{rболсо}}\): Türbinin ek güç üretiminin sıfırdan en жогорку баалуулукe жүкseldiği döнымdir.
• Sabit destek süresi, \(T_{\mathrm{peak}}\): Ek gücün en жогорку seviyede korunduğu döнымdir.
• Azalma süresi, \(T_{\mathrm{fall}}\): Ek üretimin azaltılarak normal изилдөө seviyesine yaklaştırıldığı döнымdir.
• Geri kazanım süresi, \(T_{\mathrm{recoжанаry}}\): Rotorun destek sırasında kaybettiği hızı yeniden kazandığı döнымdir.

Destek баскычsında шамал турбинасыnden тармакye aktarılan энергия şu biçimde эсептелген:

\[ E_A=(P_{\max}-P_0) \left[ T_{\mathrm{peak}}+ \frac{T_{\mathrm{rболсо}}+T_{\mathrm{fall}}}{2} \right] \]

Burada \(P_0\), olaydan önceki güç çıkışını; \(P_{\max}\), ылдам destek sırasında ulaşılan en жогорку gücü temsil eder. Parantez үчүнdeki zaman ifadesi, trapez biçimli destek sinyalinin etkin süresidir.

Rotor hızının geri kazanılması sırasında ortaya çıkan энергия gereksinimi болсо:

\[ E_B= \frac{1}{2}(P_0-P_{\min})T_{\mathrm{recoжанаry}} \]

şeklinde маалыматlmiştir. \(P_{\min}\), калыбына келүү sırasında шамал турбинасынын düştüğü en төмөн elektriksel güç seviyesidir. Изилдөөnın электр унаасы desteği өзгөчөlikle bu \(E_B\) gereksiniminin синхрон генераторlere жүкlediği ek baskıyı azaltmayı hedeflemektedir.

Senkron generatörün калыбына келүү döнымindeki энергия dengesi

Изилдөөda синхрон генератор dinamiği klasik salınım denklemiyle ifade edilmiştir:

\[ \frac{2H}{\omega_s}\frac{d\Delta\omega}{dt} = \Delta P_m(t)-\Delta P_e(t)-D\Delta\omega(t) \]

\(H\), atalet sabitini; \(\omega_s\), senkron бурчтук ылдамдыкı; \(\Delta P_m\), механикалык güç değişimini; \(\Delta P_e\), elektriksel güç değişimini; \(D\) болсо жүкe bторlı sönümleme katsayısını gösterir.

Frekans minimumunun oluştuğu \(t_0\) менен ротор калыбына келүүının tamamlandığı \(t_f\) arasındaki энергия dengesi kullanılarak senkron makinenin katkısı:

\[ E'_B= \frac{2H}{\omega_s}(-\Delta\omega_{\max}) + D\int_{t_r}^{t_f}\Delta\omega(t)\,dt - \int_{t_0}^{t_f}\Delta P_m(t)\,dt \]

biçiminde маалыматlmiştir. Denklem; kinэтика энергия değişimini, жүк sönümünü жана механикалык regülatör katkısını бирге temsil etmektedir. Elektrikli унаа кластери güç жанаrdiğinde синхрон генераторden istenen elektriksel katkının azaltılması amaçlanmaktadır.

Elektrikli araçlar эмне үчүн sürekli kullanılmıyor?

Araçtan тармакye энергия aktarımı teknik катары mümkün olsa da araç sahipleri açısından üç temel endişe bulunmaktadır:

• Batarya циклlerinin hızlanması жана uzun döным кубаттуулук kaybı
• Acil же planlanmamış bir yolculuk үчүн yeterli menzilin kalmaması
• Aracın ne zaman жана ne kadar boşaltılacторı üzerindeki kullanıcı kontrolünün azalması

Önerмененn система bu sorunları, электр унааларыı бардык жыштык olayı boyunca sürekli kullanmak yerine destek süresini sınırlandırarak azaltmaya изилдөөktadır. Araç бирок belirli bir asgari заряд абалыna ulaştıktan sonra destek жанаrebilmekte жана кубат инжекциясы çoğunlukla шамал турбинасынын калыбына келүү döнымine өзүнчөlmaktadır.

Şarj durumu bölgeleri

Araç заряддоо станциясыna ulaştığında başlangıç заряд абалы \(SoC_0\) катары аныкталган. Frekans desteği бирок батарея \(SoC_m\) eşiğine ulaştıktan sonra etkinleştirilmektedir. Böylece ulашып кетүү үчүн gerekli asgari энергияye öncelik маалыматlmektedir.

Olasılıksal унаа кластери кантип oluşturulmuştur?

Şarj istasyonuna bторlı araçların sayısı жана энергия durumu gün boyunca sabit değildir. Araçların yolculuk mesafeleri, istasyona varış zamanları жана байланышda kaldıkları süreler ар башкаdır. Изилдөөчүлөр bu belirsizliği tek bir sabit батарея модельi yerine Monte Carlo yaklашып кетүүıyla temsil etmiştir.

Başlangıç заряд абалы изилдөөдө şu ilişkiyle маалыматlmiştir:

\[ SoC_0= \left( 1-\frac{nL}{L_{\max}} \right) \]

\(L\), günlük yolculuk mesafesini; \(L_{\max}\), aracın azami menzilini көрсөтөт. Denklemdeki \(n\) өзгөрмөinin anlamı жана boyutu metinde yeterince ачык диагнозmlanmamıştır. Bu эмне үчүнle denklem yeniden kurulurken авторлорın kullandığı эсептөө kodunun görülmesi gerekir.

Günlük yolculuk mesafesinin мүмкүнlık yoğunluğu:

\[ f(L)= \frac{1}{L\sigma_L\sqrt{2\pi}} \exp\left[ -\frac{(\ln L-\mu_L)^2}{2\sigma_L^2} \right] \]

катары маалыматlmiştir. Metin bu dторılımı normal катары adlandırmasına rторmen denklemde \(\ln L\) жана \(1/L\) bulunduğundan matematiksel biçimi lognormal dторılımdır.

Şarj merkezine varış zamanı болсо normal dторılımla temsil edilmiştir:

\[ f(\tau_{\mathrm{arriжана}}) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma_t^2}} \exp\left[ -\frac{(\tau_{\mathrm{arriжана}}-\mu_t)^2} {2\sigma_t^2} \right] \]

\(SoC_m\) eşiğine ulaşma süresi изилдөөдө:

\[ \tau_{SoC_m} = \frac{Lw_{\mathrm{cons}}-w_t+w_m} {w_{\mathrm{charge}}} \]

biçiminde маалыматlmiştir. \(w_{\mathrm{cons}}\), kilometre başına энергия керектөөni; \(w_m\), eşik заряд абалыndaki энергия деңгээлini жана \(w_{\mathrm{charge}}\), şarj gücünü temsil etmektedir. Metinde \(w_t\) “EV rated power” катары диагнозmlandığından denklemin boyutsal ачыкlaması tam değildir.

Bir aracın destek үчүн байланышda kalabмененceği süre:

\[ \tau_{\mathrm{сууpport}} = (1+r)\tau_{SoC_m} \]

катары эсептелген. \(r\), sürüş davranışına bторlı rastgele süre katsayısıdır.

Kümenin toplam destek энергияsi:

\[ E_{\mathrm{сууpport,agg}} = \int_{\langle\tau_{\mathrm{сууpport}}\rangle} P_{\mathrm{EV,avg}}(t)\,dt \]

şeklinde аныкталган. \(P_{\mathrm{EV,avg}}\), bторlı araçların орточо kullanılabilir tepe gücünü gösterir. Kontrol stratejisi bu toplam энергия tahminine göre seçilmektedir.

Monte Carlo модельi үчүн kullanılan маанилер

10.000 deнымenin гистограммаı yaklaşık 9,2–10,2 MW aralığına yayılan bir dторılım көрсөтөт. Изилдөөчүлөр %90 güжанаn деңгээлindeki kullanılabilir küme gücünü yaklaşık 10 MW катары ifade etmiş, бирок сандык alt жана üst sınırları өзүнчөca yazmamıştır.

Batarya модельi

Lityum ион батарея, Shepherd eşбаалуулук модельiyle temsil edilmiştir. Deşarj gerilimi:

\[ V= V_0 -k\frac{C_{\max}}{C_{\max}-it}i_l -k\frac{C_{\max}}{C_{\max}-it}it +Ae^{-Bit} \]

Şarj gerilimi болсо:

\[ V= V_0 -k\frac{C_{\max}}{0{,}1C_{\max}+it}i_l -k\frac{C_{\max}}{C_{\max}-it}it +Ae^{-Bit} \]

biçiminde маалыматlmiştir. \(V_0\) жүкsüz gerilimi, \(k\) поляризация katsayısını, \(C_{\max}\) azami кубаттуулукyi, \(i_l\) батарея akımının төмөн жыштык bмененşenini, \(A\) жана \(B\) болсо üstel gerilim bölgesinin katsayılarını temsil etmektedir.

Bu модель батареяnın elektriksel gerilim жана заряд абалы dinamiğini temsil etmektedir. Hücre sıcaklığına bторlı эскирүү, katı elektrolit аралык бетü büyümesi, lityum kaplanması, кубаттуулук kaybı же iç direnç artışı gibi uzun döным bozulma mekanizmaları çözülmemiştir.

Güç электронiği байланышsı

Batarya, жүкseltici modda çalışan yalıtımsız bir DC–DC өзгөрткүч üzerinden DC bara системанынe bторlanmıştır. DC bara, чыңалуу булактуу өзгөрткүч aracılığıyla тармакye активдүү кубат aktarmaktadır.

Dönüştürücünün \(d\) жана \(q\) ekseni gerilim denklemleri:

\[ V_{db} = V_{dg}-R_gi_{dg} -L_g\frac{di_{dg}}{dt} -\omega_gL_gi_{qg} \]

\[ V_{qb} = V_{qg}-R_gi_{qg} -L_g\frac{di_{qg}}{dt} -\omega_gL_gi_{dg} \]

şeklindedir. Aktif güç, салмакlı катары \(d\) ekseni akım referansıyla kontrol edilmiştir. Изилдөөda \(q\) ekseni referansı sıfır seçilmiş жана bu durum “zero-power-factor operation” ifadesiyle ачыкlanmıştır. Бирок kullanılan referans çerçeжанаsinde bu ifadenin teknik anlamı өзүнчөca gerekçelendirilmemiştir.

Üç катмарlı иерархиялык kontrol

Изилдөөnın 11. sayfasındaki Şekil 4, электр унаасы desteğini üç kontrol деңгээлine ayırmaktadır:

Merkezi башкаргыч система жыштыкını жана шамал çiftliğinin ылдам жыштык колдоосу durumunu almaktadır. Şarj merkezleri болсо bторlı araçların kullanılabilir энергия miktarını аймактык агрегаторlara мененtmektedir. Böylece кубат системасы seviyesindeki karar, dторıtım seviyesindeki çok sayıda küçük батареяya aktarılmaktadır.

Frekans minimumu кантип belirleniyor?

Elektrikli araç gücünün doğru anda dстадияye alınması үчүн жыштык değişim hızı Kalman чыпкасыyle tahmin edilmiştir. Durum жанаktörü:

\[ \mathbf{x}(k)= \begin{bmatrix} f(k)\\ \dot{f}(k) \end{bmatrix} \]

жана өтүү matrisi:

\[ A= \begin{bmatrix} 1 & 0{,}02\\ 0 & 1 \end{bmatrix} \]

катары belirlenmiştir. Örnekleme süresi 0,02 saniyedir. Процесс gürültüsü koвариацияı:

\[ Q= \begin{bmatrix} 10^{-4} & 0\\ 0 & 10^{-2} \end{bmatrix} \]

өлчөө gürültüsü koвариацияı болсо:

\[ R= \begin{bmatrix} 10^{-3} & 0\\ 0 & 10^{-1} \end{bmatrix} \]

катары seçilmiştir. Filtrelenmiş RoCoF баалуулукi терсten оңe geçtiğinde жыштыкın minimum noktaya ulaştığı kabul edilmiş жана \(t_{\mathrm{nadir}}\) anı belirlenmiştir.

Стратегия I: Yalnızca калыбына келүү desteği

Kümenin kullanılabilir энергияsi ишканаci tarafından belirlenen \(d\) eşiğinin altındaysa Стратегия I seçilmektedir. Araç gücü yalnızca жыштык минимумуndan sonra dстадияye girer жана роторun калыбына келүү süresi boyunca doğrusal катары azaltılır:

\[ P_{\mathrm{EV}}(t)= \begin{cases} P_{s,\max} -\dfrac{P_{s,\max}}{T_{\mathrm{rec}}} (t-t_{\mathrm{nadir}}), & t_{\mathrm{nadir}} \leq t \leq t_{\mathrm{nadir}}+T_{\mathrm{rec}}\\ 0, & \text{diğer zamanlarda} \end{cases} \]

Bu stratejinin önceliği ilk жыштык минимумуnu жүкseltmek değil, жыштык toparlanırken синхрон генераторün жүкünü azaltmaktır. Elektrikli унаа батареясыnın dстадияde kaldığı zaman aralığı sınırlıdır.

Стратегия II: Olay öncesi жана sonrası iki баскычlı destek

Kümenin энергияsi \(d\) eşiğini aşıyorsa Стратегия II uygulanmaktadır. Araçlar жыштык минимумуndan önce azaltılmış güçle, minimumdan sonra болсо daha жогорку güçle destek жанаrmektedir:

\[ P_{\mathrm{EV}}(t)= \begin{cases} \dfrac{P_{s,\max}}{2} -\delta P_{s,\max} \dfrac{t-t_0}{t_{\mathrm{nadir}}-t_0}, & t_0\leq t\leq t_{\mathrm{nadir}}\\ P_{s,\max} -\dfrac{P_{s,\max}}{T_{\mathrm{rec}}} (t-t_{\mathrm{nadir}}), & t_{\mathrm{nadir}} \leq t \leq t_{\mathrm{nadir}}+T_{\mathrm{rec}}\\ 0, & \text{diğer zamanlarda} \end{cases} \]

\(\delta\), 0 менен 1 arasında ишканаci tarafından seçмененn bir katsayıdır. Изилдөөda \(d\) eşiği 0,05 MWh катары keyfî biçimde alınmıştır. \(d\) жана \(\delta\) маанилерini otomatik belirleyen bir optimizasyon берилген эмес.

Frekans minimumunda başlatma эмне үчүн seçilmiştir?

Elektrikli araç desteğinin шамал турбинасынын önceden programlanmış калыбына келүү sinyaline göre mi yoksa чыныгы жыштык минимумуna göre mi başlatılması gerektiği өзүнчөca салыштырылган.

\(t_{\mathrm{nadir}}\) tabanlı ыкма өзгөчөlikle көтөрүлүү убактысы жана ашып кетүү bakımından daha iyi натыйжа жанаrmiştir. Buna karşılık Стратегия II’nin жыштык минимуму, sinyal tabanlı ыкмаde 59,40 Hz жана \(t_{\mathrm{nadir}}\) tabanlı ыкмаde 59,38 Hz’dir. Демек “en iyi” убакыттоо kararı yalnızca жыштык минимумуna değil, бардык geçici yanıt ölçütlerine dayanmaktadır.

IEEE-9 шина системанынdeki ana натыйжа

Değiştirilmiş IEEE-9 шина системанынde üç өзүнчөntılı синхрон генератор, 75 MW gücünde DFIG шамал çiftliği жана 10 MW civarında kullanılabilir güce sahip электр унаасы kümesi модельlenmiştir. Шамал hızı 12 m/s, капыс жүк өсүшү 100 MW жана olay zamanı 130 saniyedir.

Стратегия I yalnızca minimumdan sonra çalıştığı үчүн жыштык минимумуndaki artış çok küçüktür. Asıl etkisi toparlanma döнымinde görülmektedir. Стратегия II olayın ilk kısmında da destek жанаrdiğinden жыштык минимумуnu daha belirgin biçimde жүкseltmiştir.

Шамал çiftliğinin geçici fazla üretim жана калыбына келүү profili электр унаасы entegrasyonundan büжүк ölçüde etkмененnmemiştir. Elektrikli araç dönüştürücüsünün \(d\) ekseni akım referansı kontrol sinyalini izlemiş, \(q\) ekseni referansı sıfırda tutulmuştur.

Sabit destekle салыштыруу

Geleneksel салыштыруу senaryoсууnda электр унаасы kümesi olay başladığı anda yaklaşık 10 MW sabit güç жанаrmiş жана destek belirli bir anda aniden kesilmiştir. Bu ыкма ilk жыштык düşüşünde en күчтүү desteği sторlamıştır.

Бирок güç bir anda sıfıra indirildiğinde тармакde yeni bir güç dengesizliği oluşmuş жана ikincil жыштык dalgalanması gözlenmiştir. Önerмененn stratejмененrde güç doğrusal катары azaltıldığı үчүн bu ani çekilme etkisi sınırlandırılmıştır.

Senkron generatörün elektriksel güç çıkışı incelendiğinde, рампа tabanlı stratejмененr шамал турбинасынын калыбына келүү döнымinde generatörden talep edмененn gücü azaltmıştır. Sabit destek başlangıçta daha iyi geçici yanıt маалыматrken önerмененn ыкма toparlanma döнымini daha dтоскоолдукi hâle getirmiştir.

Batarya колдонууı салыштырууsı

Стратегия I’in энергия колдонууı sabit desteğe göre yaklaşık %68,6 daha төмөнtür. Стратегия II’de azalma yaklaşık %64,8’dir. Бирок энергия колдонууı sütununun birimi маалыматlmediği үчүн маанилерin kWh, MWh, yüzde же normalize edilmiş энергия катары yorumlanması mümkün değildir.

Стратегия II, Стратегия I’den biraz daha fazla энергия өтүүine sahip olmasına rторmen en жогорку заряд абалы düşüşü daha küçüktür. Bu farkın araçlar arasındaki güç paylашып кетүүı, başlangıç zamanı же kullanılan көрсөткүч эсептөөsıyla ilişkisi makalede өзүнчөntılı biçimde түшүндүрүлгөн эмес.

Bu натыйжалар чыныгы батарея кубаттуулук kaybını ölçmemektedir. Yalnızca кыска мөөнөттүү заряд абалы değişimini жана энергия өтүүini көрсөтөт. Uzun döным цикл эскирүүsını belirlemek үчүн температура, hücre kimyası, akım катышı, şarj seviyesi, dinlenme süresi жана binlerce tekrarın модельlenmesi gerekir.

İletişim кечигүүsi

Toplam кечигүү үчүн 200–550 ms aralığı алдын ала билүүlmüştür. Deneysel сезгичтик талдоосуnde кечигүү 250 ms’den 950 ms’ye kadar artırılmıştır.

Стратегия II’de кечигүү, minimumdan önce маалыматlen төмөн güç desteğinin жана minimumdan sonraki tepe gücün daha geç oluşmasına yol açmıştır. Стратегия I’de destek zaten жыштык минимумуndan sonra başladığı үчүн кечигүүnin etkisi büжүк ölçüde toparlanma bölgesinde görülmüştür.

Frekans eğrмененrinin жалпы biçimi кечигүүsiz duruma yakın kalmış, бирок tepe güç жана изилдөө noktasında küçük değişiklikler oluşmuştur. Bu натыйжа belirli benzetim koşulları үчүн кечигүү toleransına işaret etmektedir; пакет kaybı, düzensiz кечигүү, saat senkronizasyon hatası, мененtişim kesintisi же kötü niyetli маалымат müdahalesi модельlenmemiştir.

Ortalama заряд абалыnun etkisi

Kullanılabilir küme gücü, bторlı araçların орточо заряд абалыyla doğru катышtılı kabul edilmiştir. Daha жогорку орточо заряд абалы daha жогорку güç desteği, daha iyi жыштык минимуму, daha kısa көтөрүлүү убактысы жана daha төмөн ашып кетүү sторlamıştır.

Şarj durumu düştükçe электр унаасы kümesinin güç çıkışı doğrusal biçimde azaltılmıştır. Gerçek батареяlarda güç кубаттуулугу; температура, hücre gerilimi, батарея yönetim системаi sınırları, эскирүү деңгээлi жана dönüştürücü кубаттуулугу эмне үчүнiyle her zaman заряд абалыyla doğrusal değişmeyebilir.

IEEE-39 шина системаi натыйжалары

Yöntem daha büжүк bir торda sınanmak amacıyla değiştirilmiş IEEE-39 шина системанынe uygulanmıştır. 50. saniyede 300 MW жана 600 MW olmak üzere iki өзүнчө жүк өсүшү oluşturulmuştur.

600 MW жүк өсүшүnda электр унаасы desteği жыштык минимумуnu yalnızca sınırlı ölçüde değiştirmiş, бирок жыштыкın toparlanma süresini iyмененştirmiştir. Küme gücü Стратегия I жана Стратегия II үчүн IEEE-9 шина системанынdekine benzer рампа түзүмsını izlemiştir.

300 MW olayında da Стратегия II biraz daha iyi жыштык eğrisi üretmiştir. Муну менен бирге senaryo adlandırması натыйжа metninde tutarlı değildir; bazı cümlelerde Стратегия II “Senaryo II” катары yazılmıştır.

IEEE-39 шина талдоосуndeki маанилүү bulgu, электр унаасы desteğinin шамал çiftliğinin güç çıkışında daha жогорку salınımlar oluşturabilmesidir. Bu өз ара аракеттенүү, электр унаасы жана шамал турбинасы башкаргычlerinin өзүнчө өзүнчө iyi изилдөөsının бардык системанын salınımsız olacторını garanti etmediğini көрсөтөт.

Изилдөөnın күчтүү yönleri

• Elektrikli araçların ulашып кетүү önceliğini korumaya çalışan sınırlı süreli destek yaklашып кетүүı geliştirilmiştir.
• Шамал турбинанынin ilk жыштык колдоосу менен ротор ылдамдыгыnı geri kazanma баскычsı өзүнчө өзүнчө ele alınmıştır.
• Araçların günlük yolculuk жана istasyona varış belirsizliği Monte Carlo модельiyle temsil edilmiştir.
• Batarya, DC–DC өзгөрткүч, VSC жана тармак башкаргычleri dinamik модельe dâhil edilmiştir.
• Merkezi башкаргыч, агрегатор жана заряддоо борбору деңгээлlerini içeren иерархиялык түзүм kurulmuştur.
• Güç enjeksионunun убакыттооsı iki ар башка ыкмаle салыштырылган.
• Önerмененn рампа tabanlı yaklашып кетүү sabit күчтүү EV desteğiyle салыштырылган.
• Şarj durumu değişimi жана энергия өтүүi araç колдонууına etkмененr үчүн көрсөткүч катары сууnulmuştur.
• 250–950 ms aralığında байланыш кечигүүсү duyarlılığı түзүмlmıştır.
• Yöntem hem IEEE-9 hem IEEE-39 шина системанынde sınanmıştır.
• Kalman чыпкасыnin matrisleri жана үлгүлөө süresi ek bölümde маалыматlmiştir.
• Изилдөө, büжүк торda oluşabмененcek шамал gücü salınımlarını чектөө катары ачыкça belirtmiştir.

Изилдөөnın чектөөлөрү

• Изилдөө hakem баалооsinden geçmemiş bir preprinttir.
• Sonuçların tamamı сандык benzetimlere dayanmaktadır.
• Gerçek заряддоо станциясы, электр унаасы же шамал santrali өлчөөü kullanılmamıştır.
• Donanım-döngüde же чыныгы убакыттагы сандык benzetim түзүмlmamıştır.
• Günlük yolculuk жана varış dторılımlarının incelenen uygulama bölgesini ne ölçüde temsil ettiği gösterilmemiştir.
• 2.000 araç, 50 kWh батарея жана 7 kW şarj gücü tek ana küme түзүмlandırmasıdır.
• Farklı araç модельleri, батарея kimyaları жана dönüştürücü güçleri өзүнчө өзүнчө ele alınmamıştır.
• Başlangıç заряд абалы жана eşik süresi denklemlerinde өзгөрмө диагнозmı sorunları bulunmaktadır.
• Şarj merkezlerinin dторıtım trafoсуу, hat akımı жана gerilim sınırları модельlenmemiştir.
• Elektrikli araç desteğinin реактивдүү кубат жана yerel gerilim üzerindeki etkisi incelenmemiştir.
• Batarya эскирүүsı yalnızca SoC değişimi жана энергия өтүүiyle temsil edilmiştir.
• Enerji колдонууı көрсөткүчsinin birimi түшүндүрүлгөн эмес.
• Стратегия seçim eşiği \(d\) keyfî belirlenmiştir.
• \(\delta\) katsayısının seçim ыкмасы берилген эмес.
• Senaryo numaralandırmasında birden fazla metin içi tutarsızlık bulunmaktadır.
• İletişim талдоосуnde пакет kaybı, kesinti жана siber saldırı yoktur.
• Kullanıcı katılımı, ödeme, батарея garantisi жана sözleşme түзүмsı incelenmemiştir.
• Gerçek жыштык hizmeti piyasası жана grid kodu чектөөları модельe eklenmemiştir.
• IEEE-39 шина системанынde görülen artan шамал gücü salınımları үчүн azaltma ыкмасы geliştirilmemiştir.
• Изилдөөnın булак kodu жана benzetim dosyaları paylaşılmamıştır.

Изилдөөnın desteklediği натыйжалар

• Elektrikli унаа кластери, incelenen модельlerde кыска мөөнөттүү активдүү кубат desteği sторlayabilmektedir.
• Frekans minimumundan sonra маалыматlen destek, шамал турбинасынын ротор ылдамдыгы geri kazanılırken синхрон генераторün жүкünü azaltabilmektedir.
• Frekans minimumundan önce жана sonra çalışan Стратегия II, IEEE-9 шина benzetiminde en iyi жалпы жыштык ölçütlerini üretmiştir.
• Rampa tabanlı desteğin aniden kesilmesi, sabit desteğin aniden kesilmesine göre ikincil жыштык dalgalanmasını azaltmıştır.
• Önerмененn ыкмалар туруктуу колдооten daha төмөн заряд абалы değişimi көрсөткөн.
• Monte Carlo модельi seçмененn parametrelerle yaklaşık 10 MW kullanılabilir küme gücü üretmiştir.
• İncelenen 250–950 ms кечигүүler жалпы жыштык yanıtını tamamen bozmasa da кубат инжекциясыnun zamanını жана tepe баалуулукini değiştirmiştir.
• Ortalama заряд абалы жүкseldikçe электр унаасы kümesinin destek gücü жана жыштык performansı iyмененşmiştir.
• Yöntem IEEE-39 шина системанынde de жыштыкın toparlanma davranışını iyмененştirmiştir.
• Elektrikli araç жана шамал турбинасы kontrolleri arasında salınım oluşturabмененcek өз ара аракеттенүүler bulunabilir.

Изилдөөnın kanıtlamadığı натыйжалар

• Изилдөө чыныгы электр унаасы sahiplerinin системаe katılacторını далилдебейт.
• Önerмененn ыкмасыn батарея ömrünü etkмененmediğini göstermemektedir.
• SoC değişiminin төмөн olması, электрохимиялык эскирүүnın öнымsiz болгону anlamına gelmemektedir.
• 2.000 araçtan her koşulda 10 MW destek alınabмененceğini göstermemektedir.
• İletişim altтүзүмsının чыныгы талааda 200–550 ms кечигүүyle güжанаnilir çalışacторını валидацияmaktadır.
• Yöntemin бөлүштүрүү тармагыnde gerilim же trafo aşırı жүкü oluşturmayacторını далилдебейт.
• IEEE тест торlarındaki натыйжалар чыныгы bir өлкө тармакsine түздөн-түз aktarılamaz.
• Стратегия II’nin her olay büжүкlüğü, шамал hızı жана yenмененnebilir энергия катышında en iyi seçenek болгону söyleнымez.
• Sabit desteğin бардык uygulamalarda ikincil жыштык düşüşü oluşturacторı жалпыleнымez.
• Önerмененn kontrolün ekonomik катары kârlı болгону gösterilmemiştir.
• Batarya garantisi, kullanıcı tazminatı жана энергия piyasası ödemeleri баалуулукlendirilmemiştir.
• Siber коопсуздук жана маалымат gizliliği тастыкталган эмес.
• Sistem чыныгы убакыттагы изилдөөya hazır ticari bir ürün değildir.

Изилдөөnın Yöntemi жана Bulguları

Sayısal иш агымы

1. DFIG шамал турбинасынын maksimum güç noktası жана ылдам жыштык колдоосу dinamikleri модельlenmiştir.
2. Destek sırasında ротор kinэтика энергияsinden alınan энергия жана калыбына келүү энергия gereksinimi эсептелген.
3. Elektrikli araçların günlük mesafe жана varış zamanı мүмкүнlık dторılımları аныкталган.
4. 2.000 araç жана 10.000 Monte Carlo deнымesiyle kullanılabilir küme gücü oluşturulmuştur.
5. Araç батареяsı Shepherd lityum ион модельiyle temsil edilmiştir.
6. Batarya, DC–DC өзгөрткүч жана тармак байланышlı VSC модельiyle entegre edilmiştir.
7. Merkezi EV башкаргычsi, агрегаторlar жана şarj merkezlerinden oluşan üç катмарlı түзүм kurulmuştur.
8. PMU жыштык маалыматsinden Kalman чыпкасыyle RoCoF tahmini түзүмlmıştır.
9. RoCoF’nin оң болгону an жыштык минимуму катары algılanmıştır.
10. Kullanılabilir энергия \(d\) eşiğinin altında болсо Стратегия I, üzerinde болсо Стратегия II seçilmiştir.
11. Yöntem değiştirilmiş IEEE-9 шина торında 100 MW жүк өсүшүyla sınanmıştır.
12. Frekans minimumuna dayalı başlatma, programlanmış FFR zamanına dayalı başlatmayla салыштырылган.
13. Önerмененn stratejмененr sabit күчтүү электр унаасы desteğiyle салыштырылган.
14. Batarya SoC değişimi жана энергия өтүүi баалуулукlendirilmiştir.
15. 250–950 ms байланыш кечигүүсү duyarlılığı uygulanmıştır.
16. Farklı орточо SoC seviyelerinin destek gücüne etkisi incelenmiştir.
17. Yöntem IEEE-39 шина торında 300 жана 600 MW жүк artışlarıyla tekrar sınanmıştır.

Temel система түзүмlandırması

Стратегияlerin салыштырууlı işlevi

Ana bulguların bторlamlı кыскачаi

Bilimsel натыйжа

Изилдөөnın en маанилүү sonucu, электр унааларыın жыштык колдоосуnin yalnızca “ne kadar güç маалыматldiği” üzerinden değil, “gücün кайсы anda жана кантип geri çekildiği” üzerinden tasarlanması gerektiğini göstermesidir. Sabit күчтүү destek ilk жыштык düşüşünü daha etkili biçimde bastırabilmekte; бирок gücün ani kesilmesi yeni bir dengesizlik yaratabilmektedir.

Rampa tabanlı kontrol, электр унаасы gücünü шамал турбинасынын ротор ылдамдыгы калыбына келүүıyla eşleştirmektedir. Bu eşleştirme sayesinde синхрон генераторün aynı anda hem жүк өсүшүnı hem de шамал турбинасынын калыбына келүү talebini karşılaması önlenmeye çalışılmaktadır.

Стратегия I araç sahiplerinin энергия колдонууını en fazla sınırlayan yaklашып кетүүdır; бирок ilk жыштык минимумуnu belirgin biçimde iyмененştirmemektedir. Стратегия II daha fazla zaman aralığını kapsayarak жалпы жыштык performansını жүкseltmektedir. Bu эмне үчүнle iki strateji arasındaki seçim, yalnızca kullanılabilir энергияye değil; olay büжүкlüğüne, жыштык коопсуздук sınırlarına жана kullanıcının asgari şarj gereksinimine göre түзүмlmalıdır.

Изилдөө, teknik катары umut маалыматci bir kontrol архитектурасы сууnmaktadır; fakat талаа uygulaması үчүн иерархиялык kontrolün dторıtım торı sınırları, ар башка şarj operatörleri, piyasa ödemeleri, киберкоопсуздук, kullanıcı макулдукı жана батарея garantмененriyle бирге yeniden tasarlanması gerekir.

Kaynak жана Yöntem Notu

Изилдөөnın tam özgün adı: Collaboratiжана Frequency Support in Wind-Integrated Power Systems Using EVs with Reduced Impact on Vehicle Operation

Yazarlar жана sıraları: Sunil V Chandran; Deepak M.

Eş birinci автор: Изилдөөda eşit katkı же eş birinci авторlık bilgisi орун алган эмес.

Sorumlu автор: PDF’de sorumlu автор yıldız же өзүнчө bir ifadeyle belirtilmemiştir. SSRN расмий metadata kaydı Deepak M’yi “Contact Author” катары көрсөтөт.

Yazar e-posta adresleri:

• Sunil V Chandran: сууnilvarickayil@gmail.com
• Deepak M: deepakm@nitc.ac.in

Kurum: Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology Calicut, NIT Campus P O, Calicut/Kozhikode, Kerala 673601, Hindistan.

Kurum жана görev валидацияsı: NIT Calicut’un расмий fakülte profilinde Deepak M, Elektrik Mühendisliği Bölümünde yardımcı doçent жана кубат системасы ишкана-kontrolü изилдөөcısı катары yer almaktadır. Aynı profil Sunil V Chandran’ı Ağustos 2021’den itibaren Deepak M’nin doktora изилдөөчүлөрı arasında көрсөтөт.

DOI: 10.2139/ssrn.6935132

Kaynak türü: Dinamik кубат системасы модельlemesi, мүмкүнlıksal электр унаасы kümesi жана kontrol системаi benzetimi içeren preprint изилдөө makalesi.

Yayın platformu: SSRN.

Resmî SSRN байланышsı:https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=6935132

DOI байланышsı:https://doi.org/10.2139/ssrn.6935132

Yayın tarihi: PDF’de “Preprint сууbmitted to Elsevier June 12, 2026” ifadesi bulunmaktadır. SSRN kaydı 13 Haziran 2026 tarihinde yayımlandığını көрсөтөт.

Dergi: Hedef же kabul edilmiş dergi adı PDF’de belirtilmemiştir. “Elsevier’e gönderildi” ifadesi, hakem kabulü же dergi yayını anlamına gelmemektedir.

Yayınevi: Hakemli nihai yayın үчүн yayınevi bilgisi жок. Изилдөө SSRN preprint platformunda yer almaktadır.

Hakemlik durumu: Изилдөө рецензиядан өткөн эмес. Her sayfada “Preprint not peer reviewed” uyarısı bulunmaktadır.

Başlık metadata notu: SSRN жазуу sayfasındaki başlık, PDF’deki tam başlıktan ар башка жана daha kısa görünmektedir. Bilimsel içerikte PDF’nin kapak sayfasındaki tam özgün başlık esas alınmıştır.

Finansman: Изилдөөda өзүнчө bir каржылоо beyanı орун алган эмес.

Çıkar çatışması: Изилдөөda өзүнчө bir кызыкчылыктар кагылышы beyanı орун алган эмес.

Teşekкатып жетилүү: Изилдөөчүлөр yazılım desteği жана teknik yardım үчүн EMTP ekibine teşekкатып жетилүү etmektedir.

Veri жана kod kullanılabilirliği: Kaynak kodu, EMTP модель dosyası, Monte Carlo betiği, тест системаi маалымат dosyaları же ачык маалымат depoсуу байланышsı берилген эмес.

Yazar katkıları: CRediT же başka bir автор katkı beyanı жок.

Bu түркчө ачыкlama, жүкlenen 32 sayfalık изилдөөнүн metni, denklemleri, таблицаları, kontrol şemaları, тор diyagramları, жыштык графleri, Monte Carlo dторılımları, SoC салыштырууları, байланыш кечигүүсү талдооleri жана ek algoritması baştan sona incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel ыкма жана bulgular yalnızca изилдөөдө сууnulan içeriğe dayanmaktadır. Dış булакlar yalnızca DOI, SSRN kaydı, мененtişim авторı жана NIT Calicut мекеме bilgмененrinin bibliyoграф doğrulanması amacıyla колдонулган.

Изилдөөnın temel чектөөлөрү; hakem баалооsinden geçmemesi, чыныгы система маалыматsi kullanmaması, талаа же donanım валидацияsı сууnmaması, батарея bozulmasını yalnızca dolaylı көрсөткүчтөрle баалооsi, dторıtım торı sınırlarını içermemesi, энергия колдонууı birimini belirtmemesi, strateji eşiklerini optimize etmemesi жана bazı denklem, dторılım жана senaryo диагнозmlarında metin içi tutarsızlıklar bulunmasıdır.

Демек bildirмененn 59,40 Hz жыштык минимуму, yaklaşık 10 MW küme gücü жана −%1,83 SoC değişimi; чыныгы bir электр унаасы filoсуу же өлкө тармакsi үчүн ишкана garantisi değildir. Bu маанилер, изилдөөчүлөрın seçtiği модель, parametre, olay büжүкlüğü жана тест торları altındaki сандык натыйжаларdır.