फोटोवोल्टिक प्रणाली

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

सिस्टम परिचय

सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली के आवेदन के प्रकार, आवेदन के पैमाने और लोड के प्रकार के अनुसार, फोटोवोल्टिक बिजली आपूर्ति प्रणाली को अधिक विस्तार से विभाजित किया जाना चाहिए। फोटोवोल्टिक प्रणालियों को निम्नलिखित छह प्रकारों में भी विभाजित किया जा सकता है: छोटी सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली (छोटी डीसी); सरल डीसी प्रणाली (सरल डीसी); बड़ी सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली (बड़ी डीसी); एसी और डीसी बिजली आपूर्ति प्रणाली (एसी/डीसी); ग्रिड से जुड़ी प्रणाली (यूटिलिटी ग्रिड कनेक्ट); हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली (हाइब्रिड); ग्रिड से जुड़ी हाइब्रिड प्रणाली। प्रत्येक प्रणाली के कार्य सिद्धांत और विशेषताओं का वर्णन नीचे किया गया है।

बिजली आपूर्ति प्रणाली

छोटे सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली की विशेषता यह है कि सिस्टम में केवल डीसी लोड होता है और लोड पावर अपेक्षाकृत छोटा होता है, पूरे सिस्टम में एक सरल संरचना होती है और इसे संचालित करना आसान होता है। इसका मुख्य उपयोग सामान्य घरेलू सिस्टम, 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 व्यवस्था 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 के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं है। लोड का उपयोग मुख्य रूप से दिन के दौरान किया जाता है, इसलिए सिस्टम में बैटरी का उपयोग नहीं किया जाता है, और किसी नियंत्रक की आवश्यकता नहीं होती है। सिस्टम की एक सरल संरचना है और इसका सीधे उपयोग किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक मॉड्यूल लोड को बिजली की आपूर्ति करता है, जिससे बैटरी में ऊर्जा के भंडारण और रिलीज की प्रक्रिया समाप्त हो जाती है, साथ ही नियंत्रक में ऊर्जा का नुकसान होता है, और ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार होता है। इसका उपयोग आमतौर पर पीवी वाटर पंप सिस्टम, दिन के दौरान कुछ अस्थायी उपकरणों की बिजली और कुछ पर्यटक सुविधाओं में किया जाता है। चित्र 1 एक सरल डीसी पीवी पंप प्रणाली दिखाता है। इस प्रणाली का व्यापक रूप से विकासशील देशों में उपयोग किया गया है जहाँ पीने के लिए शुद्ध नल का पानी नहीं है, और इसने अच्छे सामाजिक लाभ उत्पन्न किए हैं।

बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा प्रणाली

उपरोक्त दो फोटोवोल्टिक प्रणालियों की तुलना में, बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा से चलने वाली फोटोवोल्टिक प्रणाली अभी भी डीसी पावर सिस्टम के लिए उपयुक्त है, लेकिन इस तरह की सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली में आमतौर पर एक बड़ी लोड पावर होती है। लोड को एक स्थिर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए, इसके अनुरूप सिस्टम का पैमाना भी बड़ा है, और इसे फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की एक बड़ी सरणी 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 देश के पश्चिम में बिजली के बिना कुछ क्षेत्रों में निर्मित कुछ ग्रामीण फोटोवोल्टिक बिजली स्टेशनों में किया जाता है, और बिजली ग्रिड के बिना दूरदराज के क्षेत्रों में चाइना मोबाइल और चाइना यूनिकॉम द्वारा बनाए गए संचार बेस स्टेशन भी बिजली की आपूर्ति के लिए इस फोटोवोल्टिक प्रणाली का उपयोग करते हैं। जैसे कि शांक्सी के वंजियाझाई में संचार बेस स्टेशन परियोजना।

एसी और डीसी बिजली आपूर्ति प्रणाली

उपरोक्त तीनों सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों से अलग, यह फोटोवोल्टिक प्रणाली एक ही समय में डीसी और एसी दोनों लोड के लिए बिजली प्रदान कर सकती है, और सिस्टम संरचना के संदर्भ में उपरोक्त तीनों प्रणालियों की तुलना में अधिक इनवर्टर हैं, जिसका उपयोग डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है ताकि एसी लोड आवश्यकताओं की जरूरतों को पूरा किया जा सके। आमतौर पर, ऐसी प्रणाली की लोड बिजली की 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 पावर प्लांट 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 ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर के माध्यम से मुख्य ग्रिड की आवश्यकताओं को पूरा करने वाली प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित किया जाता है और फिर सीधे मुख्य नेटवर्क से जोड़ा जाता है। लोड के बाहर, अतिरिक्त बिजली को ग्रिड में वापस भेज दिया जाता है। बरसात के दिनों में या रात में, जब फोटोवोल्टिक सरणी बिजली उत्पन्न नहीं करती है या उत्पन्न बिजली लोड की 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, इसलिए बैटरी का विन्यास छोड़ दिया जाता है, और बैटरी को संग्रहीत करने और जारी करने की प्रक्रिया बच जाती है। हालांकि, यह सुनिश्चित करने के लिए कि आउटपुट पावर वोल्टेज, आवृत्ति और अन्य संकेतकों के लिए ग्रिड पावर की आवश्यकताओं को पूरा करती है, सिस्टम में एक समर्पित ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर की आवश्यकता होती है। इन्वर्टर दक्षता की समस्या के कारण, अभी भी कुछ ऊर्जा हानि होगी। ऐसी प्रणालियाँ अक्सर स्थानीय एसी लोड के लिए बिजली स्रोतों के रूप में समानांतर में उपयोगिता शक्ति और सौर पीवी मॉड्यूल की एक सरणी का उपयोग करने में सक्षम होती हैं। पूरे सिस्टम की लोड पावर की कमी की दर कम हो जाती है। इसके अलावा, ग्रिड से जुड़ी पीवी प्रणाली सार्वजनिक बिजली ग्रिड के लिए पीक विनियमन में भूमिका निभा सकती है। ग्रिड से जुड़ी प्रणाली की विशेषताओं के अनुसार, सोयिंग इलेक्ट्रिक ने कई साल पहले एक सौर ग्रिड से जुड़ा इन्वर्टर सफलतापूर्वक विकसित किया है, जिसे विशेष रूप से विभिन्न लाभ और हानि के साथ विद्युत ऊर्जा के पुनर्चक्रण के लिए डिज़ाइन किया गया है। ग्रिड से जुड़ी प्रणाली पर बहुत प्रगति हुई है, और कई तकनीकी कठिनाइयों को दूर किया 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 पावर सप्लाई सिस्टम का उपयोग करने का उद्देश्य विभिन्न बिजली उत्पादन तकनीकों 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 विद्युत 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 जो सौर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणियों, उपयोगिता शक्ति और बैकअप तेल जनरेटर का व्यापक रूप से उपयोग कर सकती है, उभरी है। इस तरह की प्रणाली आम तौर 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 को प्राप्त करने के लिए विभिन्न ऊर्जा स्रोतों का व्यापक रूप से उपयोग करती है, और सिस्टम की लोड बिजली आपूर्ति गारंटी दर को और बेहतर बनाने के लिए बैटरी का उपयोग भी कर सकती है, जैसे कि एईएस का एसएमडी इन्वर्टर सिस्टम। सिस्टम स्थानीय भार के लिए योग्य बिजली प्रदान कर सकता है और एक ऑनलाइन यूपीएस (अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई) के रूप में काम कर सकता है। बिजली ग्रिड को भी दी जा सकती है या उससे प्राप्त की जा सकती है। सिस्टम का कार्य मोड आम तौर पर वाणिज्यिक बिजली और सौर ऊर्जा के समानांतर काम करना है। स्थानीय भार 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 को ग्रिड में वापस भी किया जा सकता 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 की आपूर्ति के लिए किया जाएगा। जब लोड की बिजली खपत एसएमडी इन्वर्टर की रेटेड मेन क्षमता के 60% से कम होती 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 में स्विच कर देगा, और लोड द्वारा आवश्यक एसी पावर बैटरी और इन्वर्टर द्वारा प्रदान की जाएगी। कुछ ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड पावर सप्लाई सिस्टम में, सिस्टम मॉनिटरिंग, नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण कार्यों को भी कंट्रोल 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, दूरदराज के पहाड़ी 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 संघर्ष को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है और दूरदराज के क्षेत्रों में जीवन और संचार की समस्याओं को हल कर सकती है। वैश्विक पारिस्थितिक पर्यावरण में सुधार करें और सतत मानव विकास को बढ़ावा दें।

सिस्टम फ़ंक्शन

फोटोवोल्टिक पैनल बिजली पैदा करने वाले घटक हैं। फोटोवोल्टिक नियंत्रक उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को समायोजित और नियंत्रित करता है। एक ओर, समायोजित ऊर्जा डीसी लोड या एसी लोड को भेजी जाती है, और दूसरी ओर, अतिरिक्त ऊर्जा भंडारण के लिए बैटरी पैक में भेजी जाती है। जब उत्पन्न बिजली लोड की जरूरतों को पूरा नहीं कर सकती है जब नियंत्रक बैटरी की शक्ति को लोड को भेजता है। बैटरी पूरी तरह चार्ज होने के बाद, नियंत्रक को बैटरी को ओवरचार्ज न होने के लिए नियंत्रित करना चाहिए। जब ​​बैटरी में संग्रहीत विद्युत ऊर्जा को डिस्चार्ज किया जाता है, तो नियंत्रक को बैटरी की सुरक्षा के लिए बैटरी को ओवर-डिस्चार्ज न करने 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 को संग्रहीत करना है ताकि रात में या बारिश के दिनों में लोड को संचालित किया जा सके