1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-11-29 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • यह एक मानचित्र है जो यूरोप के ट्रांसमिशन ग्रिड को इंटरकनेक्शन पॉइंट्स और पावर लाइनों के रूप में दिखाता है, और एक नज़र में समझने देता है कि अलग-अलग क्षेत्रों की खपत और उत्पादन वास्तविक बिजली प्रवाह की सीमाओं के भीतर कैसे एक-दूसरे से मेल खाते हैं
  • हरे बिंदु उन स्थानों को दिखाते हैं जहाँ खपत से अधिक उत्पादन है, बैंगनी बिंदु उन स्थानों को जहाँ उत्पादन से अधिक खपत है, और त्रिकोण पावर लाइनों में प्रवाह की दिशा दिखाते हैं
  • दिखाए गए संख्यात्मक मान चुनी गई तारीख को 2 घंटे के अंतराल में बाँटकर, कुल खपत को पूरा करते हुए कुल उत्पादन लागत को न्यूनतम करने वाले ऑप्टिमाइज़ेशन एल्गोरिदम के परिणाम हैं
  • डेटा ओपन यूरोपीय पावर ग्रिड मॉडल pypsa-eur से लिया गया है, और विज़ुअलाइज़ेशन कोड coppersushi रिपॉज़िटरी में सार्वजनिक रूप से उपलब्ध है
  • गणना का तरीका वास्तविक पावर ग्रिड संचालन में उपयोग होने वाले optimal power flow जैसा ही है, लेकिन वास्तविक bid price और generation data सार्वजनिक न होने के कारण ऐतिहासिक औसत पर आधारित मान्यताओं का उपयोग किया गया है

मानचित्र बिजली प्रवाह को कैसे दिखाता है

  • यह मानचित्र यूरोपीय बिजली ट्रांसमिशन ग्रिड को बिंदुओं और रेखाओं के रूप में विज़ुअलाइज़ करता है
  • हर बिंदु एक इंटरकनेक्शन पॉइंट है, जहाँ आसपास की बस्तियों की बिजली खपत और पावर प्लांट्स का बिजली उत्पादन ग्रिड से जुड़ता है
  • बिंदु और प्रतीक बिजली की आपूर्ति-खपत की स्थिति और प्रवाह को अलग-अलग दिखाते हैं
    • 🥒 हरा बिंदु: उत्पादन खपत से अधिक है, इसलिए ग्रिड में बिजली भेजता है
    • 🍇 बैंगनी बिंदु: खपत उत्पादन से अधिक है, इसलिए ग्रिड से बिजली लेता है
    • ▲ त्रिकोण: बिजली के प्रवाह की दिशा दिखाता है
    • त्रिकोण पर माउस ले जाने पर आप पावर लाइन में बहने वाली बिजली की मात्रा और हर लाइन की कुल क्षमता देख सकते हैं
  • किसी बिंदु पर माउस ले जाने पर दिखने वाला मान उस स्थान के कुल उत्पादन में से कुल खपत घटाने पर आधारित है

optimal power flow की गणना का तरीका

  • दिखाए गए मान optimal power flow खोजने वाले एक ऑप्टिमाइज़ेशन एल्गोरिदम के परिणाम हैं
  • चुनी गई तारीख के लिए एल्गोरिदम निम्न शर्तों के तहत गणना करता है
    • कौन-सा पावर प्लांट कितनी बिजली पैदा करे
    • दिन को 2 घंटे के अंतराल में बाँटकर गणना की जाती है
    • कुल उत्पादन लागत न्यूनतम रहे
    • यह सुनिश्चित किया जाए कि पूरी बिजली खपत पूरी हो
  • हर इंटरकनेक्शन पॉइंट और हर समय-अंतराल के लिए निम्न इनपुट एकत्र किए जाते हैं
    • आसपास की बस्तियों और उद्योग की कुल खपत
    • सौर, पवन, जलविद्युत, कोयला, तेल, गैस और परमाणु स्रोतों की प्रति MW उत्पादन कीमत
    • गैस, कोयला, परमाणु आदि मौजूदा पावर प्लांट्स की स्थान-वार कुल उत्पादन क्षमता
    • चुनी गई तारीख के ऐतिहासिक डेटा के आधार पर निकाली गई धूप, हवा और नदी प्रवाह की स्थिति
    • सौर, पवन और जलविद्युत संयंत्र अधिकतम कितनी बिजली पैदा कर सकते हैं
    • हर पावर line अधिकतम कितनी बिजली ट्रांसफर कर सकती है
  • इसके बाद अलग-अलग पावर प्लांट्स के उत्पादन का अनुमान लगाकर और उसे बेहतर बनाते हुए, सभी शर्तों को पूरा करने वाला न्यूनतम उत्पादन लागत का संयोजन खोजा जाता है

डेटा और कोड का स्रोत

  • डेटा pypsa-eur से लिया गया है
  • pypsa-eur यूरोपीय ट्रांसमिशन सिस्टम का एक ओपन ऑप्टिमाइज़ेशन मॉडल है
  • मानचित्र विज़ुअलाइज़ेशन बनाने के लिए pypsa-eur के ऊपर लिखा गया अतिरिक्त कोड coppersushi में सार्वजनिक है

वास्तविक पावर ग्रिड से अंतर

  • गणितीय गणना का तरीका वही है जिसका उपयोग वास्तविक पावर ग्रिड ऑपरेटर स्थिर बिजली आपूर्ति के लिए करते हैं
  • हर पावर प्लांट वास्तव में कितना उत्पादन करेगा, यह उसके द्वारा दिए गए price पर निर्भर करता है
  • यह price समय के साथ बहुत बदलता है, और वास्तविक price तथा वास्तविक generation data सार्वजनिक नहीं हैं
  • pypsa-eur सौर, पवन, कोयला, परमाणु आदि की कीमतों के लिए ऐतिहासिक औसत पर आधारित मान्यताएँ लेकर, कुल खपत को न्यूनतम उत्पादन लागत पर पूरा करने वाला ऑप्टिमाइज़ेशन एल्गोरिदम चलाता है
  • इसलिए परिणाम “कौन कितना उत्पादन करता है और बिजली कैसे बहती है” की वास्तविक गणना पद्धति के काफ़ी करीब हैं, लेकिन इनपुट डेटा वास्तविक bid price और वास्तविक generation data नहीं हैं
  • मॉडल की सीमाओं पर pypsa-eur पेपर के अध्याय 4 में अधिक विस्तार से चर्चा की गई है

नवीकरणीय ऊर्जा और ट्रांसमिशन ग्रिड की सीमाएँ

  • यदि हीटिंग, यात्री कारों और ट्रक परिवहन का विद्युतीकरण किया जाए और बिजली का उत्पादन लगभग शून्य-उत्सर्जन तरीकों से किया जाए, तो विकसित देशों के अधिकांश उत्सर्जन कम किए जा सकते हैं
  • लेकिन सिर्फ़ और अधिक नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन क्षमता बनाना पर्याप्त नहीं है
  • हर क्षेत्र की खपत पूरी करनी होती है, और यदि ग्रिड उसे वहन नहीं कर सकता, तो उत्पन्न ऊर्जा को इस्तेमाल किए बिना छोड़ना पड़ सकता है
  • नवीकरणीय ऊर्जा संयंत्र कहाँ बनाए जाएँ, यह भी महत्वपूर्ण है, और इस बात पर भी साथ में विचार करना ज़रूरी है कि उत्पन्न बिजली वास्तव में उपयोग हो सके, यानी ग्रिड की सीमाएँ भी ध्यान में रखनी होंगी
  • इस विषय पर और विस्तार से चर्चा करने वाला लेख The Copper Plate Must Die से जुड़ा हुआ है

1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-11-29
Hacker News की राय
  • जब फ्रांस को पूरे देश के पैमाने पर देखते हैं, तो हरे बिंदु लगभग सभी nuclear power plants के पास होते हैं
    यह अच्छी तरह दिखाता है कि फ्रांस का power grid ज़्यादातर nuclear power पर चलता है
    सोचता हूँ कि गर्मियों में भी यही map देखने पर power mix में बदलाव कोई अलग map बनाता है या नहीं

    • अगर फ्रांस ने दशकों पहले से मुख्य रूप से nuclear power का इस्तेमाल न किया होता, तो पूरे यूरोप का CO2 emissions काफी ज़्यादा खराब होता
      इससे साफ होता है कि emission-free electricity production में nuclear power को mix का हिस्सा होना ही चाहिए
    • मैंने सुना था कि Geneva, CERN के लिए ज़रूरी बिजली supply नहीं कर पाता, इसलिए मैं फ्रांस से सीधे CERN तक जाती एक बहुत बड़ी लाल line की उम्मीद कर रहा था
    • यह map असली data नहीं, बल्कि पूरी तरह simulation है
      इसलिए Germany के nuclear power plants भी अभी electricity produce करते हुए दिखाए गए हैं
  • UI अच्छा है और data भी दिलचस्प है, लेकिन http://gridwatch.co.uk/ या https://gridwatch.templar.co.uk/france/ की तरह actual real-time data से जुड़ा नहीं लगता; यह average values का static estimate जैसा दिखता है
    कहा तो गया है कि 2-hour units इस्तेमाल होते हैं, लेकिन last update time जैसी कोई display नहीं है, इसलिए साफ नहीं है

    • website के description के मुताबिक math वास्तविक है, और वही तरीका इस्तेमाल करता है जो grid operators lights on रखने के लिए calculations में करते हैं
      हालांकि हर power plant वास्तव में कितनी बिजली produce करता है, यह offered price पर निर्भर करता है, और यह price हर घंटे काफी बदलती है; price और generation दोनों public नहीं हैं
      इसके बजाय pypsa-eur solar, wind, coal, nuclear आदि की prices को historical averages के आधार पर assume करता है, फिर सभी consumption को minimum production cost पर पूरा करने के लिए optimization algorithm चलाता है
    • Australia के लिए यह भी है: https://explore.openelectricity.org.au/energy/nem/?range=7d&interval=30m&view=discrete-time&group=Detailed
    • data पुराना है, और power plant names भी missing हैं
      उदाहरण के लिए, थोड़ा check करने पर दिखा कि France का Fessenheim plant अभी भी दिख रहा है, लेकिन वह अब production नहीं करता
    • ElectricityMaps भी है: https://app.electricitymaps.com/
  • निजी तौर पर मुझे यह ज्यादा तेज़ और साफ लगता है: https://app.electricitymaps.com/

    • दोनों अलग चीज़ें हैं
      electricitymaps.com देशों के बीच flows देखने के लिए कहीं ज्यादा macro perspective देता है, जबकि यह map individual generation points और flows देखने के लिए अच्छा है
    • Copper Sushi load नहीं हो रहा, लेकिन सोचता हूँ कि यह शानदार electricitymaps को कैसे टक्कर देगा
      वहाँ data भी पूरा है और viewer भी काफी अच्छा है
  • जब कोई map इस तरह tilted हो और उसे बदलने का कोई तरीका न हो, तो मुझे irrationally गुस्सा आता है
    जितना zoom in करते हैं, distortion उतना ज़्यादा बढ़ता है, और पूरी तरह zoom out करने पर भी angle distortion गायब नहीं होता
    programmer ने शायद जानबूझकर मेहनत करके यह feature बनाया होगा, लेकिन समझ नहीं आता कि किसे लगा होगा कि यह अच्छा idea है
    यह cars या games के navigation minimap जैसा है जिसमें north को ऊपर fixed नहीं रखा जाता, मगर उससे भी खराब

    • छोटी बातों पर इतना गुस्सा न करना बेहतर है
      आपका बूढ़ा रूप आपका शुक्रिया अदा करेगा
      किसी ने इसे मुफ्त में बनाया और मुफ्त में दिया, बस यह perfect नहीं था; जिंदगी में इससे भी बुरी चीज़ें होती हैं
    • यह मुझे भी annoying लगा, लेकिन जल्दी ही पता चल गया कि right-click दबाकर drag करने से angle बदला जा सकता है
    • mobile पर दो उंगलियों से scroll करें तो हो जाता है
    • Ctrl key दबाकर mouse move करने से भी viewpoint बदला जा सकता है
    • यह फर्क करना ज़रूरी है कि आप गुस्से में हैं या बस थोड़ा annoyed हैं
      अगर सच में गुस्सा है, तो कोई और मूल कारण हो सकता है और यह बस trigger हो सकता है
  • अगर पूरा महाद्वीप एक synchronized power grid है, तो हर देश किसे बिजली export या import कर रहा है, यह कैसे पता चलता है—यह मैं पहले से सोचता रहा हूँ
    उत्पादन और खपत की तुलना करके कुल import/export तो मापा जा सकता है, लेकिन किस पड़ोसी देश से मिल रही है और किस देश को भेजी जा रही है, यह कैसे समझते होंगे

    • पूर्णता के लिए जोड़ दूँ कि इस visualization में उनमें से एक power grid शामिल है, और यूरोप के दूसरे synchronous power grids का map यहाँ है: [https://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_grid_of_Continental_Europe/…](https://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_grid_of_Continental_Europe#/media/File:ElectricityUCTE.svg)
      रूस भी यूरोप का बड़ा हिस्सा है, लेकिन ऊपर वाले map में शामिल नहीं है, और शायद Baltic देशों जैसे ही power grid में हो सकता है
      मूल सवाल पर आएँ तो power flow मापना सामान्य power engineering है, और घरों के बिजली meter भी यही काम करते हैं
      बस यह काम सीधे राज्य करता है, ऐसा कहने के बजाय इसे operators द्वारा किया जाना कहना ज्यादा ठीक है
    • transmission line में current और voltage का vector product निकालकर power flow मापा जा सकता है
      EEVblog पर analog घरेलू electricity meter में यह कैसे होता है, इसका अच्छा explanation video है: https://www.youtube.com/watch?v=P_3DXcB9-xE
    • सवाल जायज़ है
      Energy Charts में Germany के physical flow और trading chart दोनों हैं
      trading: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=tcs_saldo
      physical flow: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=cbpf_saldo
      दोनों समान नहीं हैं, इसलिए कभी-कभी बस transit power बन जाती है, लेकिन यहाँ transit शब्द को काफ़ी ढीले अर्थ में समझना चाहिए लगता है
      किसने किस चीज़ के लिए पैसे दिए, यह अलग से पता होगा, ऐसा लगता है
    • wires के बीच current flow माप लेना ही काफी है
    • हर देश सरकारी एजेंसी द्वारा तय नियमों के भीतर free market की तरह काम करता है, और electricity suppliers कोशिश करते हैं कि वे demand forecast पूरा करने वाले सबसे सस्ते offers में शामिल होने लायक कम price दें
      जुड़े हुए देशों के बीच suppliers दूसरे markets में भी भाग ले सकते हैं
      France का power plant Spain को बिजली बेच सकता है, लेकिन Portugal को नहीं
      मुख्य बात यह है कि हर operator की offer price किसी हद तक opportunity cost के आधार पर निकाली जाती है
      wind turbine अभी हवा से बनी बिजली न बेचे तो उसे बाद में नहीं बेच सकता, इसलिए उसकी opportunity cost नहीं होती, और किसी खास forecast के लिए accept किए गए सभी offers का settlement उनमें सबसे महंगे offer price पर होता है
  • संदर्भ के लिए 1.21 GW 1985 की फिल्म Back to the Future का reference है
    उस scene की clip: https://www.youtube.com/watch?v=BDuZqYeNiOA
    फिल्म की जानकारी: https://en.wikipedia.org/wiki/Back_to_the_Future
    अगर अभी तक नहीं देखी है, तो पूरी trilogy देखने लायक है—काफी मज़ेदार और family-friendly है

    • अगर आप HN नियमित रूप से पढ़ते हैं और Back to the Future नहीं जानते थे, तो मैं आपकी ज़िंदगी के तीन और random facts सुनना चाहूँगा
      मेरी worldview में आप सचमुच दिलचस्प रूप से छोटे group में आते हैं
    • अगर आप HN reader हैं और Back to the Future पहले से जानते और पसंद करते हैं, तो visual effects में camera computer control का breakthrough तरीके से इस्तेमाल करके technology level बढ़ाने की प्रक्रिया पर Captain Disillusion की 2-part YouTube video भी recommend करने लायक है
      https://youtu.be/AtPA6nIBs5g?si=QidOC7VEn6mxXjBK
    • मैं चाहता हूँ कि gigabyte को jigabyte जैसा pronounce करना आम हो जाए
    • फिल्म में मुझे लगा था कि “jiggawatts” है, यानी बेहद ज़्यादा watts
      gigawatts को ऐसे pronounce कहाँ किया जाता है, यह जानने की उत्सुकता है
  • यह visualization काफी अजीब है
    लगता है line thickness watts की मात्रा के अनुपात में होगी, लेकिन असल में ऐसा नहीं लगता
    फिर यह क्या दिखा रही है, समझ नहीं आता; बहुत confusing है और काफी misleading भी

  • यूरोप के electricity data से बना Grafana dashboard भी https://energygraph.info/ पर है

  • Austria की खासियत pumped-storage hydropower है
    पहाड़ और घाटियाँ बहुत हैं, इसलिए झीलों को विशाल battery की तरह इस्तेमाल करते हैं
    supply ज्यादा होने पर पानी ऊपर pump करते हैं, और demand ज्यादा होने पर उसे बहाकर electricity generate करते हैं
    इस तरह transmission lines को stable रखा जाता है और wind की कमी, thermal power plants के startup/shutdown time, और ठंडे मौसम से consumption patterns में आने वाले फर्क जैसे factors की भरपाई होती है

    • pumped storage शानदार है, लेकिन इसके लिए बहुत खास तरह की geography चाहिए
      पानी को फिर ऊपर pump करने के लिए dam के नीचे बड़ा lower reservoir या high-flow river चाहिए, और यह अच्छे hydropower sites से भी ज्यादा rare है
      Taum Sauk County-style पूरी तरह artificial pumped-storage power plant लगभग अकेला उदाहरण माना जा सकता है
      power capacity के अनुपात में Switzerland दुनिया में इसका प्रमुख user और beneficiary है, और total मात्रा में China, Japan और US ही ऐसे हैं जिनकी generation capacity double-digit GW से ऊपर है
  • visualization में जो दिखा, वह यह था कि बड़े शहर आसपास के इलाकों से बिजली खींचते हुए दिखते हैं, फिर भी उनके पास बहुत बड़े generation hubs भी हैं
    London के पास यह खास तौर पर साफ़ दिखता है
    बड़े शहरों में industrial और residential दोनों consumption ज्यादा होता है, इसलिए demand बड़ी होती है—यह सोचें तो बात स्वाभाविक लगती है