Power system operations and control
পাওয়ার সিস্টেম অপারেশন হল বিদ্যুৎ উৎপাদনে ব্যবহৃত একটি শব্দ যা বিদ্যুৎ সরবরাহের এক দিন (দিন-পরবর্তী অপারেশন) থেকে কয়েক মিনিট আগে পর্যন্ত সময়সীমার উপর সিদ্ধান্ত গ্রহণের প্রক্রিয়া বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়। পাওয়ার সিস্টেম কন্ট্রোল শব্দটি গ্রহণযোগ্য মানের নির্ভরযোগ্য বৈদ্যুতিক সরবরাহ প্রদানের জন্য অপরিকল্পিত বিশৃঙ্খলার (যেমন, চাহিদা বা সরঞ্জামের ব্যর্থতার পরিবর্তন) প্রতিক্রিয়ায় নেওয়া পদক্ষেপগুলি বর্ণনা করে। সংশ্লিষ্ট প্রকৌশল শাখাকে বলা হয় পাওয়ার সিস্টেম অপারেশনস অ্যান্ড কন্ট্রোল। বিদ্যুৎ সঞ্চয় করা কঠিন, তাই যে কোনও মুহূর্তে সরবরাহ (উৎপাদন) চাহিদার ("গ্রিড ব্যালেন্সিং") সঙ্গে ভারসাম্যপূর্ণ হতে হবে। একটি বৈদ্যুতিক গ্রিডে রিয়েল-টাইম ব্যালেন্সিংয়ের কাজটি একটি আঞ্চলিক ভিত্তিক নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র দ্বারা সম্পাদিত হয়, যা ঐতিহ্যবাহী (উল্লম্বভাবে সমন্বিত) বিদ্যুৎ বাজারে একটি বৈদ্যুতিক ইউটিলিটি দ্বারা পরিচালিত হয়। পুনর্গঠিত উত্তর আমেরিকার পাওয়ার ট্রান্সমিশন গ্রিডে, এই কেন্দ্রগুলি 2016 সালে 74 নম্বর ভারসাম্য কর্তৃপক্ষের অন্তর্গত, পরিচালনার জন্য দায়ী সংস্থাগুলিকে স্বাধীন সিস্টেম অপারেটর, ট্রান্সমিশন সিস্টেম অপারেটরও বলা হয়। একাধিক বিদ্যুৎকেন্দ্রের সম্পদের ভারসাম্য বজায় রাখার অন্য রূপ হল একটি পাওয়ার পুল। ভারসাম্যপূর্ণ কর্তৃপক্ষ নির্ভরযোগ্যতা সমন্বয়কারীদের দ্বারা তত্ত্বাবধান করা হয়। ডে-ফরোয়ার্ড অপারেশন ডে-ফরোয়ার্ড অপারেশন জেনারেশন ইউনিটগুলির সময়সূচী নির্ধারণ করে যা পরের দিন বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য ডাকা যেতে পারে (ইউনিট প্রতিশ্রুতি)। প্রেরণযোগ্য উৎপাদন ইউনিটগুলি চাহিদা অনুযায়ী বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারে এবং এইভাবে নির্ভুলতার সাথে নির্ধারিত করা যেতে পারে। পরের দিনের জন্য আবহাওয়া-নির্ভর পরিবর্তনশীল পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উৎপাদন নিশ্চিত নয়, তাই এর উৎসগুলি হস্তান্তরযোগ্য নয়। এই পরিবর্তনশীলতা, অনিশ্চিত ভবিষ্যতের বিদ্যুতের চাহিদা এবং সম্ভাব্য উৎপাদন ও সঞ্চালন ব্যর্থতার সাথে সামঞ্জস্য করার প্রয়োজনের জন্য অপারেটিং রিজার্ভের সময়সূচী প্রয়োজন যা বিদ্যুৎ উৎপাদন করবে বলে আশা করা হয় না, তবে খুব অল্প সময়ের নোটিশে পাঠানো যেতে পারে। কিছু ইউনিটের অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে যার জন্য তাদের প্রতিশ্রুতি অনেক আগে প্রয়োজনঃ উদাহরণস্বরূপ, পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি শুরু করতে খুব দীর্ঘ সময় নেয়, যেখানে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য জল সম্পদ ব্যবহারের পরিকল্পনা অনেক আগে থেকে প্রয়োজন হয়, তাই এগুলির জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ সিদ্ধান্তগুলি সরবরাহের কয়েক সপ্তাহ বা এমনকি মাস আগে নেওয়া হয়। একটি "ঐতিহ্যবাহী" উল্লম্বভাবে সমন্বিত বৈদ্যুতিক উপযোগের জন্য ইউনিট প্রতিশ্রুতির মূল লক্ষ্য হল ইউনিট বিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রান্তিক খরচ এবং (জীবাশ্ম জ্বালানি উৎপাদনের জন্য বেশ গুরুত্বপূর্ণ) স্টার্ট-আপ খরচ উভয়ই হ্রাস করা। একটি "পুনর্গঠিত" বিদ্যুৎ বাজারে একটি বাজার ক্লিয়ারিং অ্যালগরিদম ব্যবহার করা হয়, প্রায়শই নিলামের আকারে; মেধার ক্রমটি কখনও কখনও কেবল আর্থিক ব্যয় দ্বারা নয়, পরিবেশগত উদ্বেগের দ্বারাও সংজ্ঞায়িত করা হয়। একক প্রতিশ্রুতি স্বল্প-সময়ের-ফ্রেম ক্রিয়াকলাপের তুলনায় আরও জটিল, যেহেতু ইউনিটের প্রাপ্যতা একাধিক সীমাবদ্ধতার বিষয়ঃ চাহিদা-সরবরাহের ভারসাম্য বজায় রাখা প্রয়োজন, আকস্মিকতার জন্য পর্যাপ্ত স্পিনিং রিজার্ভ সহ। ভারসাম্যকে সংক্রমণের সীমাবদ্ধতাগুলি প্রতিফলিত করতে হবে; তাপীয় ইউনিটগুলির ন্যূনতম আপটাইমের সীমা থাকতে পারে (একবার চালু হয়ে গেলে, দ্রুত বন্ধ করা যায় না) এবং ডাউনটাইম (একবার বন্ধ হয়ে গেলে, দ্রুত পুনরায় চালু করা যায় না); প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার কারণে "অবশ্যই চালাতে হবে" ইউনিটগুলি চালাতে হবে (উদাহরণস্বরূপ, তাদের তাপের প্রয়োজন হলে সম্মিলিত তাপ এবং বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি অবশ্যই চালাতে হবে); সাধারণত কারখানায় একটি একক কর্মী থাকে যা তাপীয় ইউনিট শুরু করার সময় উপস্থিত থাকতে হবে, তাই একবারে কেবল একটি ইউনিট শুরু করা যেতে পারে। ঘন্টা-এগিয়ে অপারেশন সরবরাহের কয়েক ঘন্টা আগে, কোনও সিস্টেম অপারেটরকে প্রাথমিকভাবে সরবরাহের নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে এবং খরচ কমানোর চেষ্টা করার সময় অতিরিক্ত সম্পূরক মজুদ স্থাপন করতে হতে পারে বা আরও বেশি উৎপাদন ইউনিট স্থাপন করতে হতে পারে। একই সময়ে, অপারেটরকে অবশ্যই নিশ্চিত করতে হবে যে ভোল্টেজ ধস রোধ করার জন্য পর্যাপ্ত প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি মজুদ রয়েছে। প্রেরণ বক্ররেখা সিদ্ধান্তগুলি ("অর্থনৈতিক প্রেরণ") প্রেরণ বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে, যেখানে এক্স-অক্ষ সিস্টেমের শক্তি গঠন করে, উৎপাদন ইউনিটগুলির জন্য ব্যবধানগুলি মেধার ক্রমে এই অক্ষের উপর স্থাপন করা হয় যার ব্যবধানের দৈর্ঘ্য ইউনিটের সর্বাধিক শক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, ওয়াই-অক্ষের মানগুলি প্রান্তিক ব্যয়কে উপস্থাপন করে (বিদ্যুতের প্রতি-এমডব্লিউএইচ, প্রারম্ভিক ব্যয় উপেক্ষা করে)। খরচ-ভিত্তিক সিদ্ধান্তের জন্য, যোগ্যতা ক্রমে ইউনিটগুলি ক্রমবর্ধমান প্রান্তিক খরচ দ্বারা সাজানো হয়। ডানদিকের গ্রাফটি তিনটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ জেনারেটর ইউনিট সহ একটি অত্যন্ত সরলীকৃত সিস্টেম বর্ণনা করেঃ ইউনিট এ প্রতি মেগাওয়াটে 30 ডলার (0 থেকে 120 মেগাওয়াট সিস্টেম পাওয়ার) ব্যয়ে 120 মেগাওয়াট পর্যন্ত সরবরাহ করতে পারে; ইউনিট বি 60 ডলার/মেগাওয়াট (120 থেকে 200 মেগাওয়াট সিস্টেম পাওয়ার) এ 80 মেগাওয়াট পর্যন্ত সরবরাহ করতে পারে; ইউনিট সি 120 ডলার/মেগাওয়াট (200 থেকে 250 মেগাওয়াট সিস্টেম পাওয়ার) এ 50 মেগাওয়াট করতে সক্ষম। প্রত্যাশিত চাহিদা 150 মেগাওয়াট (গ্রাফের উপর একটি উল্লম্ব লাইন), ইউনিট এ সম্পূর্ণ 120 মেগাওয়াট শক্তিতে নিযুক্ত থাকবে, ইউনিট বি 30 মেগাওয়াটের প্রেরণ স্তরে চলবে, ইউনিট সি রিজার্ভ রাখা হবে। এই লাইনের বামদিকে ডিসপ্যাচ বক্ররেখার নীচে থাকা অঞ্চলটি প্রতি ঘন্টা পরিচালনার খরচকে উপস্থাপন করে (স্টার্টআপ খরচ উপেক্ষা করে, $30 * 120 + $60 * 30 = $5,400 প্রতি ঘন্টা), পরবর্তী মেগাওয়াট বিদ্যুতের ক্রমবর্ধমান খরচকে (উদাহরণস্বরূপ $60, গ্রাফের একটি অনুভূমিক রেখা দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা) সিস্টেম ল্যাম্বডা বলা হয় (এইভাবে বক্ররেখার আরেকটি নাম, সিস্টেম ল্যাম্বডা বক্ররেখা)। বাস্তব ব্যবস্থায় প্রতি মেগাওয়াট ঘন্টা খরচ সাধারণত স্থির থাকে না, এবং প্রেরণ বক্ররেখার রেখাগুলি অতএব অনুভূমিক হয় না (সাধারণত প্রেরণ স্তরের সাথে বিদ্যুতের প্রান্তিক খরচ বৃদ্ধি পায়, যদিও সম্মিলিত চক্র বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য একাধিক ব্যয় বক্ররেখা রয়েছে অপারেশন মোডের উপর নির্ভর করে, তাই বিদ্যুৎ-ব্যয়ের সম্পর্ক অগত্যা একঘেয়ে নয়)। উদাহরণস্বরূপ, চাহিদার ন্যূনতম স্তর যদি 120 মেগাওয়াটের উপরে থাকে, তবে ইউনিট এ ক্রমাগত পূর্ণ শক্তিতে চলবে, বেসলোড শক্তি সরবরাহ করবে, ইউনিট বি পরিবর্তনশীল শক্তিতে কাজ করবে এবং ইউনিট সি চালু ও বন্ধ করতে হবে, যা "মধ্যবর্তী" বা "সাইক্লিং" ক্ষমতা প্রদান করবে। যদি চাহিদা মাঝে মাঝে 200 মেগাওয়াটের উপরে যায়, তবে ইউনিট সি বেশিরভাগ সময় নিষ্ক্রিয় থাকবে এবং একটি পিকিং পাওয়ার প্ল্যান্ট (একটি "পিকার") হিসাবে বিবেচিত হবে। যেহেতু একটি পিকার প্রতি বছর মাত্র দশ ঘন্টার জন্য চলতে পারে, মূলধন বিনিয়োগ এবং নির্দিষ্ট খরচ পুনরুদ্ধারের জন্য পিকার-উত্পাদিত বিদ্যুতের খরচ খুব বেশি হতে পারে (একটি অনুমানমূলক পূর্ণ-স্কেল প্রেরণ বক্ররেখার ডান দিকটি দেখুন)। কখনও কখনও গ্রিডের সীমাবদ্ধতাগুলি অপ্রত্যাশিতভাবে পরিবর্তিত হয় এবং পূর্বে নির্ধারিত ইউনিট প্রতিশ্রুতিগুলি পরিবর্তন করার প্রয়োজন দেখা দেয়। এই সিস্টেম রিডিস্প্যাচ পরিবর্তনটি কেন্দ্রীয় অপারেটর দ্বারা রিয়েল-টাইমে নিয়ন্ত্রিত হয় যা বাজারের অংশগ্রহণকারীদের নির্দেশ জারি করে যা বিদ্যুতের মাত্রা বৃদ্ধি/হ্রাসের জন্য অগ্রিম দরপত্র জমা দেয়। পুনঃপ্রসারণের কেন্দ্রীভূত প্রকৃতির কারণে, চুক্তির শর্তাবলী নিয়ে আলোচনা করতে কোনও বিলম্ব হয় না; পূর্বনির্ধারিত শুল্কের ভিত্তিতে বা সমান শেয়ারের ভিত্তিতে বিঘ্ন ঘটানোর জন্য দায়ী অংশগ্রহণকারীদের জন্য ব্যয় বরাদ্দ করা হয়। মিনিট-এ-ফরোয়ার্ড অপারেশন ডেলিভারির কয়েক মিনিট আগে, একটি সিস্টেম অপারেটর সর্বোত্তম বিদ্যুৎ প্রবাহ খুঁজে বের করার জন্য পাওয়ার-ফ্লো স্টাডি অ্যালগরিদম ব্যবহার করছে। এই পর্যায়ে লক্ষ্য হল সরবরাহের নির্ভরযোগ্যতা ("নিরাপত্তা")। ব্যবহারিক বৈদ্যুতিক নেটওয়ার্কগুলি হাতে গণনা করার জন্য খুব জটিল, তাই 1920-এর দশক থেকে গণনাগুলি স্বয়ংক্রিয় করা হয়েছিল, প্রথমে বিশেষভাবে নির্মিত এনালগ কম্পিউটারের আকারে, যাকে নেটওয়ার্ক বিশ্লেষক বলা হয়, 1960-এর দশকে ডিজিটাল কম্পিউটার দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল। বিশৃঙ্খলার পরে নিয়ন্ত্রণ মোট চাহিদা এবং মোট লোডের মধ্যে ছোট অসামঞ্জস্যগুলি সাধারণ এবং প্রাথমিকভাবে ঘূর্ণায়মান যন্ত্রপাতির গতিশক্তি (বেশিরভাগ সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর) দ্বারা যত্ন নেওয়া হয়ঃ যখন খুব বেশি সরবরাহ থাকে, তখন ডিভাইসগুলি অতিরিক্ত শোষণ করে এবং ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারিত হারের উপরে যায়, বিপরীতভাবে, অত্যধিক চাহিদা জেনারেটরকে ধীরগতির মাধ্যমে অতিরিক্ত বিদ্যুৎ সরবরাহ করে, ফ্রিকোয়েন্সি সামান্য হ্রাস পায়, অপারেটরের হস্তক্ষেপের প্রয়োজন হয় না। এই "তাৎক্ষণিক নিয়ন্ত্রণ"-এর সুস্পষ্ট সীমা রয়েছে, তাই একটি নিয়ন্ত্রণ ধারাবাহিকতা একটি সাধারণ পাওয়ার গ্রিডে নির্মিত হয়, যা সেকেন্ড ("প্রাথমিক নিয়ন্ত্রণ") থেকে ঘন্টা ("সময় নিয়ন্ত্রণ") পর্যন্ত প্রতিক্রিয়া ব্যবধান বিস্তৃত করে। সেকেন্ড-পরবর্তী নিয়ন্ত্রণ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যাঘাতের পরে কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে স্বয়ংক্রিয়ভাবে নিযুক্ত হয়। প্রাথমিক নিয়ন্ত্রণ পরিস্থিতি স্থিতিশীল করে, তবে শর্তগুলি স্বাভাবিক অবস্থায় ফিরিয়ে দেয় না এবং জেনারেশন সাইড (যেখানে গভর্নর প্রাইম মুভারের শক্তি সামঞ্জস্য করে) এবং লোড উভয় ক্ষেত্রেই প্রয়োগ করা হয়, যেখানেঃ ইন্ডাকশন মোটরগুলি স্ব-সামঞ্জস্য (কম ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করে শক্তি ব্যবহার); কম ফ্রিকোয়েন্সি রিলে বাধাগ্রস্ত লোড সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে; আনুষঙ্গিক পরিষেবাগুলি নিযুক্ত করা হয় (নির্ভরযোগ্যতা পরিষেবা চুক্তির মাধ্যমে সংগ্রহ করা হিসাবে লোড হ্রাস করা হয়)। প্রাথমিক নিয়ন্ত্রণের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত আরেকটি শব্দ হল ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়া (বা "বিটা")। ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়ার মধ্যে জেনারেটরের জড় প্রতিক্রিয়াও অন্তর্ভুক্ত। স্বয়ংক্রিয় প্রজন্ম নিয়ন্ত্রণের জন্য ব্যবহৃত এলাকা নিয়ন্ত্রণ ত্রুটি (এসিই) গণনার ফ্রিকোয়েন্সি বায়াস সহগ দ্বারা আনুমানিক এই পরামিতিটি অনুমান করা হয়। মিনিটস-আফটার কন্ট্রোল ব্যালেন্সিং অথরিটি কন্ট্রোল কম্পিউটার (এটি সাধারণত লোড-ফ্রিকোয়েন্সি কন্ট্রোল বা স্বয়ংক্রিয় জেনারেশন কন্ট্রোল হিসাবে উল্লেখ করা হয়) এবং ব্যালেন্সিং অথরিটি কর্মীদের দ্বারা গৃহীত ম্যানুয়াল অ্যাকশন দ্বারা করা সমন্বয়গুলির সাথে কোনও ব্যাঘাতের পরে সিস্টেমের ফ্রিকোয়েন্সি পুনরুদ্ধার করতে ব্যবহৃত হয়। সেকেন্ডারি কন্ট্রোল স্পিনিং এবং নন-স্পিনিং রিজার্ভ উভয়ই ব্যবহার করে, বিশৃঙ্খলার কয়েক মিনিটের মধ্যে ভারসাম্যপূর্ণ পরিষেবাগুলি মোতায়েন করা হয় (জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি আরও দ্রুত প্রতিক্রিয়া করতে সক্ষম)। তৃতীয় পর্যায়ের নিয়ন্ত্রণ বর্তমান এবং ভবিষ্যতের আকস্মিক পরিস্থিতি সামলানোর জন্য তৃতীয় পর্যায়ের নিয়ন্ত্রণের সঙ্গে সংরক্ষিত স্থাপনার কাজ এবং পুনরুদ্ধারের কাজ জড়িত। সময় নিয়ন্ত্রণ সময় নিয়ন্ত্রণের লক্ষ্য হল একটি বিস্তৃত এলাকা সিঙ্ক্রোনাস গ্রিডের মধ্যে নির্দিষ্ট মান অনুযায়ী দীর্ঘমেয়াদী ফ্রিকোয়েন্সি বজায় রাখা। বিশৃঙ্খলার কারণে, গড় ফ্রিকোয়েন্সি প্রবাহিত হয় এবং এসি চক্রগুলিতে পরিমাপ করা সরকারী সময় এবং সময়ের মধ্যে একটি সময় ত্রুটি জমা হয়। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, গড় 60 হার্জ ফ্রিকোয়েন্সি একটি নির্দিষ্ট সত্তা, টাইম মনিটর দ্বারা প্রতিটি আন্তঃসংযোগের মধ্যে বজায় রাখা হয়, যা পর্যায়ক্রমে গ্রিডের ফ্রিকোয়েন্সি লক্ষ্য (নির্ধারিত ফ্রিকোয়েন্সি) পরিবর্তন করে পূর্বনির্ধারিত সীমার মধ্যে সামগ্রিক সময় অফসেট করে। উদাহরণস্বরূপ, ইস্টার্ন ইন্টারকনেক্শনে ক্রিয়াটি (অস্থায়ীভাবে 60.02 Hz বা 59.98 Hz-এ ফ্রিকোয়েন্সি সেট করা) শুরু হয় যখন সময় অফসেট 10 সেকেন্ডে পৌঁছায় এবং অফসেট 6 সেকেন্ডে পৌঁছানোর পরে বন্ধ হয়ে যায়। সময় নিয়ন্ত্রণ একটি কম্পিউটার (স্বয়ংক্রিয় সময় ত্রুটি সংশোধন) দ্বারা সঞ্চালিত হয়, অথবা মনিটর তাদের সেটিংস সামঞ্জস্য করার জন্য ভারসাম্য কর্তৃপক্ষকে অনুরোধ করে। তথ্যসূত্র উৎস বিদ্যুৎ উৎপাদন বিদ্যুৎ প্রকৌশল বিদ্যুৎ পরিকাঠামো বিদ্যুৎ কেন্দ্র প্রযুক্তি