फोटोवोल्टिक प्रणाली

फोटोवोल्टिक सिस्टम को आम तौर पर स्वतंत्र सिस्टम, ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम और हाइब्रिड सिस्टम में विभाजित किया जाता है।सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली के अनुप्रयोग प्रपत्र, अनुप्रयोग पैमाने और लोड प्रकार के अनुसार इसे छह प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है।

सिस्टम परिचय

सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली के आवेदन पत्र, अनुप्रयोग पैमाने और लोड प्रकार के अनुसार, फोटोवोल्टिक बिजली आपूर्ति प्रणाली को अधिक विस्तार से विभाजित किया जाना चाहिए।फोटोवोल्टिक प्रणालियों को भी निम्नलिखित छह प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: छोटी सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली (लघु डीसी);सरल डीसी प्रणाली (सरल डीसी);बड़ी सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली (बड़ी डीसी);एसी और डीसी बिजली आपूर्ति प्रणाली (एसी/डीसी);ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम (यूटिलिटी ग्रिड कनेक्ट);हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली (हाइब्रिड);ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड सिस्टम।प्रत्येक प्रणाली का कार्य सिद्धांत और विशेषताएं नीचे वर्णित हैं।

बिजली आपूर्ति प्रणाली

छोटी सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली की विशेषताएं यह हैं कि सिस्टम में केवल डीसी लोड होता है और लोड पावर अपेक्षाकृत छोटी होती है, पूरे सिस्टम की संरचना सरल होती है और इसे संचालित करना आसान होता है।इसका मुख्य उपयोग सामान्य घरेलू प्रणालियाँ, विभिन्न नागरिक डीसी उत्पाद और संबंधित मनोरंजन उपकरण हैं।उदाहरण के लिए, मेरे देश के पश्चिमी क्षेत्र में, इस प्रकार की फोटोवोल्टिक प्रणाली का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और लोड डीसी लैंप है, जिसका उपयोग बिजली के बिना क्षेत्रों में घरेलू प्रकाश की समस्या को हल करने के लिए किया जाता है।

डीसी प्रणाली

इस प्रणाली की विशेषता यह है कि सिस्टम में लोड डीसी लोड है और लोड के उपयोग के समय की कोई विशेष आवश्यकता नहीं है।लोड का उपयोग मुख्य रूप से दिन के दौरान किया जाता है, इसलिए सिस्टम में किसी बैटरी का उपयोग नहीं किया जाता है, और किसी नियंत्रक की आवश्यकता नहीं होती है।सिस्टम की संरचना सरल है और इसे सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है।फोटोवोल्टिक मॉड्यूल लोड को बिजली की आपूर्ति करता है, बैटरी में ऊर्जा के भंडारण और रिलीज की प्रक्रिया को समाप्त करता है, साथ ही नियंत्रक में ऊर्जा की हानि को समाप्त करता है, और ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार करता है।इसका उपयोग आमतौर पर पीवी वॉटर पंप सिस्टम, दिन के दौरान कुछ अस्थायी उपकरण बिजली और कुछ पर्यटक सुविधाओं में किया जाता है।चित्र 1 एक साधारण डीसी पीवी पंप प्रणाली दिखाता है।इस प्रणाली का व्यापक रूप से विकासशील देशों में उपयोग किया गया है जहां पीने के लिए शुद्ध नल का पानी नहीं है, और इससे अच्छे सामाजिक लाभ हुए हैं।

बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा प्रणाली

उपरोक्त दो फोटोवोल्टिक प्रणालियों की तुलना में, बड़े पैमाने पर सौर-संचालित फोटोवोल्टिक प्रणाली अभी भी डीसी बिजली प्रणाली के लिए उपयुक्त है, लेकिन इस प्रकार की सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली में आमतौर पर बड़ी भार शक्ति होती है।लोड के लिए एक स्थिर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए, इसके अनुरूप सिस्टम का पैमाना भी बड़ा है, और इसे फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की एक बड़ी श्रृंखला और एक बड़े बैटरी पैक से लैस करने की आवश्यकता है।इसके सामान्य अनुप्रयोग रूपों में संचार, टेलीमेट्री, निगरानी उपकरण बिजली आपूर्ति, ग्रामीण क्षेत्रों में केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति, बीकन लाइटहाउस, स्ट्रीट लाइट आदि शामिल हैं। इस फॉर्म का उपयोग मेरे पश्चिम में बिजली के बिना कुछ क्षेत्रों में बने कुछ ग्रामीण फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों में किया जाता है। देश, और पावर ग्रिड के बिना दूरदराज के क्षेत्रों में चाइना मोबाइल और चाइना यूनिकॉम द्वारा निर्मित संचार बेस स्टेशन भी बिजली आपूर्ति के लिए इस फोटोवोल्टिक प्रणाली का उपयोग करते हैं।जैसे कि वानजियाझाई, शांक्सी में संचार बेस स्टेशन परियोजना।

एसी और डीसी बिजली आपूर्ति प्रणाली

उपरोक्त तीन सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों से भिन्न, यह फोटोवोल्टिक प्रणाली एक ही समय में डीसी और एसी दोनों लोड के लिए बिजली प्रदान कर सकती है, और इसमें सिस्टम संरचना के संदर्भ में उपरोक्त तीन प्रणालियों की तुलना में अधिक इनवर्टर हैं, जिनका उपयोग डीसी बिजली को एसी में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। एसी लोड आवश्यकताओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए बिजली।आमतौर पर, ऐसे सिस्टम की लोड बिजली खपत भी अपेक्षाकृत बड़ी होती है, इसलिए सिस्टम का पैमाना भी अपेक्षाकृत बड़ा होता है।इसका उपयोग एसी और डीसी दोनों लोड वाले कुछ संचार बेस स्टेशनों और एसी और डीसी लोड वाले अन्य फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों में किया जाता है।

ग्रिड से जुड़ी प्रणाली

इस सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि फोटोवोल्टिक सरणी द्वारा उत्पन्न प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित किया जाता है जो ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर के माध्यम से मुख्य ग्रिड की आवश्यकताओं को पूरा करता है और फिर सीधे मुख्य नेटवर्क से जुड़ जाता है।लोड के बाहर, अतिरिक्त बिजली ग्रिड को वापस भेज दी जाती है।बरसात के दिनों में या रात में, जब फोटोवोल्टिक सरणी बिजली उत्पन्न नहीं करती है या उत्पन्न बिजली लोड मांग को पूरा नहीं कर सकती है, तो इसे ग्रिड द्वारा संचालित किया जाता है।क्योंकि विद्युत ऊर्जा सीधे पावर ग्रिड में इनपुट होती है, बैटरी का कॉन्फ़िगरेशन छोड़ दिया जाता है, और बैटरी को संग्रहीत करने और जारी करने की प्रक्रिया बच जाती है।हालाँकि, सिस्टम में एक समर्पित ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि आउटपुट पावर वोल्टेज, आवृत्ति और अन्य संकेतकों के लिए ग्रिड पावर की आवश्यकताओं को पूरा करती है।इन्वर्टर दक्षता समस्या के कारण, अभी भी कुछ ऊर्जा हानि होगी।ऐसी प्रणालियाँ अक्सर स्थानीय एसी लोड के लिए बिजली स्रोतों के रूप में उपयोगिता शक्ति और सौर पीवी मॉड्यूल की एक श्रृंखला का उपयोग करने में सक्षम होती हैं।पूरे सिस्टम की लोड बिजली की कमी दर कम हो गई है।इसके अलावा, ग्रिड से जुड़ी पीवी प्रणाली सार्वजनिक पावर ग्रिड के लिए चरम विनियमन में भूमिका निभा सकती है।ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम की विशेषताओं के अनुसार, सोयिंग इलेक्ट्रिक ने कई साल पहले सफलतापूर्वक एक सौर ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर विकसित किया है, जो विशेष रूप से विभिन्न लाभ और हानि के साथ विद्युत ऊर्जा के रीसाइक्लिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है।बड़ी प्रगति हुई है, और ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम पर कई तकनीकी कठिनाइयों को दूर कर लिया गया है।

मिश्रित आपूर्ति प्रणाली

इस सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले सौर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणी के अलावा, एक तेल जनरेटर का उपयोग बैकअप पावर स्रोत के रूप में भी किया जाता है।हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली का उपयोग करने का उद्देश्य विभिन्न बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों के लाभों का व्यापक रूप से उपयोग करना और उनकी संबंधित कमियों से बचना है।उदाहरण के लिए, उपर्युक्त स्वतंत्र फोटोवोल्टिक प्रणालियों के फायदे कम रखरखाव हैं, और नुकसान यह है कि ऊर्जा उत्पादन मौसम पर निर्भर और अस्थिर है।

एक हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली जो डीजल जनरेटर और फोटोवोल्टिक सरणियों के संयोजन का उपयोग करती है, एकल-ऊर्जा स्टैंड-अलोन प्रणाली की तुलना में मौसम-स्वतंत्र ऊर्जा प्रदान कर सकती है।

ग्रिड से जुड़ी मिश्रित आपूर्ति प्रणाली

सौर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के विकास के साथ, एक ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली उभरी है जो सौर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणी, उपयोगिता शक्ति और बैकअप तेल जनरेटर का व्यापक रूप से उपयोग कर सकती है।इस प्रकार की प्रणाली आमतौर पर नियंत्रक और इन्वर्टर को एकीकृत करती है, पूरे सिस्टम के संचालन को पूरी तरह से नियंत्रित करने के लिए एक कंप्यूटर चिप का उपयोग करती है, सर्वोत्तम कार्यशील स्थिति प्राप्त करने के लिए विभिन्न ऊर्जा स्रोतों का व्यापक रूप से उपयोग करती है, और सिस्टम की लोड पावर को और बेहतर बनाने के लिए बैटरी का भी उपयोग कर सकती है। आपूर्ति गारंटी दर, जैसे एईएस का एसएमडी इन्वर्टर सिस्टम।सिस्टम स्थानीय भार के लिए योग्य बिजली प्रदान कर सकता है और ऑनलाइन यूपीएस (अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई) के रूप में काम कर सकता है।बिजली की आपूर्ति ग्रिड से भी की जा सकती है या उससे प्राप्त की जा सकती है।सिस्टम का कार्य करने का तरीका आमतौर पर वाणिज्यिक ऊर्जा और सौर ऊर्जा के समानांतर काम करना है।स्थानीय लोड के लिए, यदि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न बिजली लोड के उपयोग के लिए पर्याप्त है, तो यह लोड की जरूरतों को पूरा करने के लिए सीधे फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न बिजली का उपयोग करेगा।यदि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न बिजली तत्काल लोड की मांग से अधिक है, तो अतिरिक्त बिजली भी ग्रिड में वापस की जा सकती है;यदि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न बिजली अपर्याप्त है, तो उपयोगिता शक्ति स्वचालित रूप से सक्षम हो जाएगी, और उपयोगिता शक्ति का उपयोग स्थानीय लोड की मांग को पूरा करने के लिए किया जाएगा।जब लोड की बिजली खपत एसएमडी इन्वर्टर की रेटेड मेन क्षमता के 60% से कम है, तो मेन स्वचालित रूप से बैटरी को चार्ज करेगा ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि बैटरी लंबे समय तक फ्लोटिंग स्थिति में है;यदि मेन फेल हो जाता है, यानी मेन पावर फेल हो जाता है या मेन की गुणवत्ता मानक के अनुरूप नहीं है, तो सिस्टम स्वचालित रूप से मेन पावर को डिस्कनेक्ट कर देगा और स्वतंत्र कार्य मोड पर स्विच कर देगा, और लोड के लिए आवश्यक एसी पावर प्रदान की जाएगी। बैटरी और इन्वर्टर द्वारा.एक बार जब मेन सामान्य हो जाता है, यानी, वोल्टेज और आवृत्ति उपर्युक्त सामान्य स्थिति में लौट आती है, तो सिस्टम बैटरी को डिस्कनेक्ट कर देगा, ग्रिड-कनेक्टेड मोड में बदल जाएगा, और मेन से बिजली की आपूर्ति करेगा।कुछ ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणालियों में, सिस्टम मॉनिटरिंग, नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण कार्यों को भी नियंत्रण चिप में एकीकृत किया जा सकता है।ऐसी प्रणाली के मुख्य घटक नियंत्रक और इन्वर्टर हैं।

ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टिक प्रणाली

ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली एक नए प्रकार का बिजली स्रोत है जो फोटोवोल्टिक मॉड्यूल से बिजली उत्पन्न करता है, नियंत्रक के माध्यम से बैटरी के चार्ज और डिस्चार्ज का प्रबंधन करता है, और इन्वर्टर के माध्यम से डीसी लोड या एसी लोड को विद्युत ऊर्जा प्रदान करता है। .इसका व्यापक रूप से पठारों, द्वीपों, सुदूर पर्वतीय क्षेत्रों और कठोर वातावरण वाले क्षेत्र संचालन में उपयोग किया जाता है।इसका उपयोग संचार बेस स्टेशनों, विज्ञापन लाइट बॉक्स, स्ट्रीट लाइट आदि के लिए बिजली आपूर्ति के रूप में भी किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली अटूट प्राकृतिक ऊर्जा का उपयोग करती है, जो बिजली की कमी वाले क्षेत्रों में मांग के टकराव को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है और समस्याओं का समाधान कर सकती है। सुदूर क्षेत्रों में जीवन और संचार।वैश्विक पारिस्थितिक पर्यावरण में सुधार करें और सतत मानव विकास को बढ़ावा दें।

सिस्टम कार्य

फोटोवोल्टिक पैनल बिजली पैदा करने वाले घटक हैं।फोटोवोल्टिक नियंत्रक उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को समायोजित और नियंत्रित करता है।एक ओर, समायोजित ऊर्जा को डीसी लोड या एसी लोड में भेजा जाता है, और दूसरी ओर, अतिरिक्त ऊर्जा को भंडारण के लिए बैटरी पैक में भेजा जाता है।जब उत्पन्न बिजली लोड की जरूरतों को पूरा नहीं कर पाती है जब नियंत्रक बैटरी की शक्ति को लोड पर भेजता है।बैटरी पूरी तरह चार्ज होने के बाद, नियंत्रक को यह नियंत्रित करना चाहिए कि बैटरी ओवरचार्ज न हो।जब बैटरी में संग्रहीत विद्युत ऊर्जा डिस्चार्ज हो जाती है, तो बैटरी की सुरक्षा के लिए नियंत्रक को बैटरी को अधिक डिस्चार्ज न होने देने के लिए नियंत्रित करना चाहिए।जब नियंत्रक का प्रदर्शन अच्छा नहीं होता है, तो यह बैटरी के सेवा जीवन को बहुत प्रभावित करेगा और अंततः सिस्टम की विश्वसनीयता को प्रभावित करेगा।बैटरी का कार्य ऊर्जा का भंडारण करना है ताकि रात में या बरसात के दिनों में लोड को संचालित किया जा सके।इन्वर्टर एसी लोड द्वारा उपयोग के लिए डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है।