कमजोर ग्रिड और बार-बार आउटेज: अफ्रीकी बेस स्टेशनों के लिए डिस्चार्ज की गहराई निर्धारित करना

लेख

22 अगस्त 2017

जब ग्रिड की उपलब्धता 99% से 60% तक गिर जाती है, तो बैटरी फ्लोट स्टैंडबाय होना बंद कर देती है और प्रतिदिन साइकिल चलाना शुरू कर देती है। यूपीएस मान्यताओं पर निर्दिष्ट बैटरियां नाइजीरिया, दक्षिण अफ्रीका, घाना और तंजानिया में अठारह महीनों के भीतर विफल हो जाती हैं - समस्या शुल्क धारणा है, उत्पाद नहीं। यह आलेख चक्र जीवन के विरुद्ध निर्वहन की गहराई की मात्रा निर्धारित करता है और ग्रिड उपलब्धता के आधार पर एक क्षमता कारक तालिका देता है।

एक बैटरी, दो बिल्कुल अलग कर्तव्य

लागोस के वाणिज्यिक जिले, लोड शेडिंग के दौरान दक्षिण अफ्रीका के प्रांत, घाना अपने 'डमसर' लोड प्रबंधन अवधि के दौरान, तंजानिया और युगांडा के शहरी किनारे, और पश्चिमी केन्या के शहर सभी एक ही ग्रिड वास्तविकता का सामना करते हैं: बिजली कभी-कभी विफल नहीं होती है, यह एक समय में कई घंटों के लिए दिन में कई बार विफल हो जाती है। यह आवृत्ति के प्रश्न जैसा लगता है, लेकिन यह बैटरी के संपूर्ण ऑपरेटिंग मोड को बदल देता है। जहां उपलब्धता 99% है, वहां बैटरी साल में दस बार से कम डिस्चार्ज होती है और फ्लोट पर बैठती है; जीवन ग्रिड संक्षारण द्वारा नियंत्रित होता है और बारह साल का डिज़ाइन जीवन वास्तव में बारह साल है। जहां उपलब्धता 60% है, बैटरी हर दिन एक या दो पूर्ण चक्र पूरा करती है - प्रति वर्ष 500 से अधिक - और जीवन चक्र गणना द्वारा नियंत्रित होता है। एक ही उत्पाद के सेवा जीवन में दो कर्तव्यों के बीच पांच गुना से अधिक का अंतर हो सकता है। फिर भी खरीद विनिर्देश आमतौर पर चक्रों का कोई उल्लेख किए बिना केवल 'चार घंटे का बैकअप' बताते हैं, और यही वह चूक है जिसके कारण बैटरियां अठारह महीने में खत्म हो जाती हैं।

डीओडी और जीवन के बीच मात्रात्मक संबंध

चक्र जीवन पर निर्वहन की गहराई का प्रभाव दृढ़ता से गैर-रैखिक है, और यह केवल लंबे समय तक चलने के लिए कम उपयोग करने का मामला नहीं है। पारंपरिक एजीएम के लिए, 30% डीओडी लगभग 1,200 चक्र दे सकता है, 50% लगभग 600, 80% केवल 300 के आसपास, और 100% 200 से कम। दूसरे शब्दों में, डीओडी को 50% से 80% तक बढ़ाने से प्रति डिस्चार्ज ऊर्जा 60% बढ़ जाती है लेकिन चक्र गणना आधी हो जाती है, इसलिए कुल जीवनकाल थ्रूपुट - प्रति चक्र ऊर्जा का चक्र गुना - वास्तव में गिर जाता है। वह वक्र बताता है कि 'इसे अधिक गहराई से उपयोग करना' एक भ्रम क्यों है: यह केवल शीघ्र प्रतिस्थापन खरीदता है। सही दृष्टिकोण डीओडी को ढूंढना है जो जीवनकाल थ्रूपुट को अधिकतम करता है, आमतौर पर 50% और 70% के बीच, एक महत्वपूर्ण बाधा के अधीन: गहरे निर्वहन के बाद रिचार्ज समय। जहां ग्रिड दिन में केवल कुछ घंटों के लिए मौजूद रहता है, 80% डिस्चार्ज को पूरी तरह से रिचार्ज करने के लिए दस घंटे से अधिक की आवश्यकता होती है, अगले दिन इसे पूरा नहीं किया जा सकता है, और बैटरी तेजी से सल्फेशन के साथ लंबे समय तक कम चार्ज रहती है - जो कि वास्तविक हत्यारा है।

अफ़्रीका में 'चार घंटे का बैकअप' क्यों विफल हो जाता है?

चार घंटे का बैकअप एक क्षमता का आंकड़ा है, जीवन का आंकड़ा नहीं, और यह तीन रास्तों पर कमजोर-ग्रिड ड्यूटी में विफल रहता है। सबसे पहले, चक्र गणना को पूरी तरह से नजरअंदाज कर दिया जाता है: चार घंटे के बैकअप का मतलब लगभग 50% से 60% डीओडी है, इसलिए प्रति दिन एक चक्र और 365 प्रति वर्ष, एक पारंपरिक एजीएम रेटेड 600 चक्र लगभग बीस महीनों में समाप्त हो जाता है - लगभग अठारह महीनों में समाप्त हो जाता है। दूसरा, चार्जिंग विंडो अपर्याप्त है: चार घंटे के लोड के लिए एक स्ट्रिंग आकार आमतौर पर केवल 0.1C पर चार्ज होता है, इसलिए 50% से 100% तक जाने में दस घंटे से अधिक समय लगता है, जबकि ग्रिड दिन में केवल चार से छह घंटे मौजूद रहता है; बैटरी कभी भी पूर्ण चार्ज नहीं होती है और PSoC में स्थायी रूप से रहती है। तीसरा, गर्मी इसे मिश्रित करती है: कई अफ्रीकी साइटें 35 डिग्री सेल्सियस से 45 डिग्री सेल्सियस पर चलती हैं, और उन तापमानों पर चक्र जीवन फिर से छूट जाता है। तीनों को ढेर करो और तुम्हें अठारह महीने मिलेंगे। इसलिए एक विनिर्देश में तीन चीजें एक साथ बताई जानी चाहिए: लक्ष्य चक्र गणना, उपलब्ध चार्जिंग विंडो, और साइट परिवेश तापमान।

ग्रिड उपलब्धता द्वारा क्षमता कारक

यहां एक तालिका है जिसका आप सीधे उपयोग कर सकते हैं। सिद्धांत यह है कि क्षमता का आकार दैनिक ऊर्जा घाटे के अनुसार होता है, बैकअप घंटों के अनुसार नहीं। 95% से ऊपर उपलब्धता पर ड्यूटी फ्लोट स्टैंडबाय है: आकार सबसे लंबे एकल आउटेज समय लोड के लिए, 50% के भीतर डीओडी रखें, और मानक फ्रंट-टर्मिनल श्रृंखला पर्याप्त है। 80% और 95% के बीच, दिन में लगभग एक दो से चार घंटे की कटौती के साथ, बैकअप घंटों के शीर्ष पर 1.2 का साइक्लिंग कारक लागू करें और एक डीप-साइकिल श्रृंखला (एफटीसी, 100-170एएच, रेटेड 1,500 चक्र या अधिक) को प्राथमिकता दें। 50% और 80% के बीच, बैटरी दैनिक साइक्लिंग प्राइम मूवर है: 1.5 से 1.8 का कारक लागू करें और लेड-कार्बन (एलएलसी, 300-1,000 एएच, पीएसओसी में चार से पांच गुना चक्र जीवन) या LiFePO4 (एसडीए10, निरंतर 1 सी डिस्चार्ज) पर जाएं। 50% से नीचे, साइट प्रभावी रूप से ऑफ-ग्रिड है: एक दिन में एक पूर्ण चक्र के लिए आकार और बादल भरे मौसम के माध्यम से तीन दिनों की स्वायत्तता, जिसका अर्थ है सीधे सौर हाइब्रिड डिजाइन पर जाना - अकेले बैटरी जोड़ना आर्थिक नहीं है।

एक चयन निर्णय वृक्ष

विश्लेषण को चार चरणों में संक्षिप्त करें जिनका पालन एक साइट इंजीनियर कर सकता है। पहला कदम, ग्रिड उपलब्धता: 95% से ऊपर, न्यूनतम लागत पर मानक 12वी फ्रंट-टर्मिनल श्रृंखला (6-एफएमएक्स, 50-200एएच, बारह साल का डिजाइन जीवन) लें; 80% से 95%, डीप-साइकिल (एफटीसी) या जेल (6-एक्सएफएमजे, पंद्रह साल का डिजाइन जीवन, कम पानी के नुकसान के साथ गर्मी के प्रति सहनशील) लें; 50% से 80%, लेड-कार्बन लें (एलएलसी, बीस-वर्षीय डिज़ाइन जीवन, 30% बेहतर चार्ज स्वीकृति ताकि सीमित चार्जिंग विंडो वास्तव में उपयोग की जाए); 50% से नीचे, सौर हाइब्रिड पर जाएँ और दैनिक साइकिल चलाने के लिए बैटरी का आकार बदलें। चरण दो, चार्जिंग विंडो: जहां ग्रिड की उपस्थिति दिन में छह घंटे से कम होती है, चार्ज स्वीकृति हावी होती है, और लेड-कार्बन या लिथियम पारंपरिक एजीएम को मात देते हैं। चरण तीन, परिवेश का तापमान: 45 डिग्री सेल्सियस से ऊपर लगातार, सीसा-कार्बन या उच्च तापमान श्रृंखला को प्राथमिकता दें; जहां तापमान नियंत्रित होता है, वहां लिथियम के आयतन लाभ का उपयोग किया जा सकता है। चरण चार, शेष जीवन: पांच साल से कम लीज वाली साइट को बीस साल की तकनीक की आवश्यकता नहीं है - शेष अवधि के लिए सबसे सस्ता अनुपालन विकल्प चुनें। चार चरणों के बाद तर्क-वितर्क की बहुत कम गुंजाइश रह जाती है।

विशिष्टता में पाँच अनिवार्य वस्तुएँ

कमजोर-ग्रिड ड्यूटी में विनिर्देश में केवल क्षमता ही नहीं, बल्कि ड्यूटी का भी उल्लेख होना चाहिए। पाँच वस्तुएँ अनिवार्य हैं, और किसी एक को छोड़ने पर आप अठारह महीने के विफलता चक्र में पहुँच जाते हैं। सबसे पहले, प्रतिशत के रूप में ग्रिड उपलब्धता, रिपोर्टिंग अवधि के साथ - मासिक या वार्षिक, क्योंकि दोनों बहुत अलग आंकड़े उत्पन्न करते हैं - और यह आइटम अकेले ही तय करता है कि बैटरी तैरती है या चक्र करती है। दूसरा, सबसे लंबी एकल आउटेज अवधि और प्रति दिन औसत आउटेज, अलग-अलग बताए गए हैं: पहला क्षमता निर्धारित करता है, दूसरा चक्र जीवन निर्धारित करता है, और अधिकांश विनिर्देश केवल पहले को ही पकड़ते हैं। तीसरा, प्रतिदिन उपलब्ध चार्जिंग विंडो, जो चार्ज स्वीकृति आवश्यकता निर्धारित करती है; छह घंटे से कम समय में, फास्ट-चार्जिंग तकनीक अनिवार्य है अन्यथा बैटरी कभी भी पूरी तरह चार्ज नहीं होती है। चौथा, साइट तापमान सीमा, गर्मियों के चरम के साथ, बाहरी के बजाय कैबिनेट के आंतरिक भाग के रूप में बताई गई है, क्योंकि कैबिनेट के अंदरूनी हिस्से आमतौर पर परिवेश से 10 डिग्री सेल्सियस से अधिक ऊपर चलते हैं। पांचवां, लक्ष्य सेवा जीवन और शेष साइट लीज, इसलिए तीन साल की लीज वाली साइट पर बीस साल की बैटरी नहीं लगाई गई है - यह समझदारी नहीं है, यह बर्बादी है। इन पांच कथनों के साथ, बोली लगाने वाले अब एक वाक्य के पीछे चार घंटे के बैकअप को नहीं छिपा सकते हैं, और मूल्यांकन का एक तुलनीय आधार है। कई परियोजनाएं इसलिए विफल नहीं हुईं क्योंकि गलत उत्पाद चुना गया था, बल्कि इसलिए क्योंकि शुल्क कभी निर्दिष्ट नहीं किया गया था, इसलिए आपूर्तिकर्ताओं ने सबसे अनुकूल धारणा के खिलाफ उद्धरण दिया जबकि ऑपरेटरों ने साइट को कम से कम अनुकूल वास्तविकता के तहत चलाया। View Telecom Backup Power Selection