सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों के वर्गीकरण का परिचय

आम तौर पर, हम फोटोवोल्टिक सिस्टम को स्वतंत्र सिस्टम, ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम और हाइब्रिड सिस्टम में विभाजित करते हैं। यदि सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली के अनुप्रयोग प्रपत्र, अनुप्रयोग पैमाने और भार के प्रकार के अनुसार, फोटोवोल्टिक विद्युत आपूर्ति प्रणाली को अधिक विस्तार से विभाजित किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक प्रणालियों को भी निम्नलिखित छह प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: छोटी सौर ऊर्जा प्रणाली (स्मॉलडीसी); सरल डीसी प्रणाली (सिंपलडीसी); बड़ी सौर ऊर्जा प्रणाली (लार्जडीसी); एसी और डीसी बिजली आपूर्ति प्रणाली (एसी/डीसी); ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम (यूटिलिटीग्रिडकनेक्ट); हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली (हाइब्रिड); ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड सिस्टम। प्रत्येक प्रणाली के कार्य सिद्धांत और विशेषताओं को नीचे समझाया गया है।

1. लघु सौर ऊर्जा प्रणाली (स्मॉलडीसी)

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

2. सरल डीसी प्रणाली (SimpleDC)

सिस्टम 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 कोई बैटरी या नियंत्रक नहीं है। सिस्टम की संरचना सरल है और इसे सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक घटक लोड को बिजली की आपूर्ति करते हैं, जिससे बैटरी में ऊर्जा भंडारण और रिलीज की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, साथ ही नियंत्रक में ऊर्जा की हानि होती है, और ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार होता है।

3 बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा प्रणाली (लार्जडीसी)

उपरोक्त दो फोटोवोल्टिक प्रणालियों की तुलना में, यह फोटोवोल्टिक प्रणाली अभी भी डीसी बिजली आपूर्ति प्रणालियों के लिए उपयुक्त है, लेकिन इस प्रकार की सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली में आमतौर पर बड़ी भार शक्ति होती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि लोड को स्थिर बिजली आपूर्ति के साथ विश्वसनीय रूप से प्रदान किया जा सकता है, इसके अनुरूप प्रणाली का पैमाना भी बड़ा है, जिसके लिए एक बड़े फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणी और एक बड़े सौर बैटरी पैक की आवश्यकता होती है। इसके सामान्य अनुप्रयोग रूपों में संचार, टेलीमेट्री, निगरानी उपकरण बिजली आपूर्ति, ग्रामीण क्षेत्रों में केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति, बीकन बीकन, स्ट्रीट लाइट आदि शामिल हैं। 4 एसी, डीसी बिजली आपूर्ति प्रणाली (एसी/डीसी)

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। सिस्टम संरचना के संदर्भ में, इसमें डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करने के लिए उपरोक्त तीन प्रणालियों की तुलना में अधिक इनवर्टर हैं। एसी लोड की मांग आम तौर पर, इस तरह की प्रणाली की लोड बिजली की खपत अपेक्षाकृत बड़ी होती है, इसलिए सिस्टम का पैमाना भी अपेक्षाकृत बड़ा होता है। इसका उपयोग एसी और डीसी लोड वाले कुछ संचार बेस स्टेशनों और एसी और डीसी लोड वाले अन्य फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों में किया जाता है।

5 ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम (यूटिलिटीग्रिडकनेक्ट)

इस प्रकार की सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि फोटोवोल्टिक सरणी द्वारा उत्पन्न डीसी बिजली को एसी पावर में परिवर्तित किया जाता है जो ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर द्वारा मुख्य पावर ग्रिड की आवश्यकताओं को पूरा करता है, और फिर सीधे मुख्य नेटवर्क से जुड़ा होता है। ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम में, पीवी ऐरे द्वारा उत्पन्न बिजली को न केवल लोड के बाहर एसी को आपूर्ति की जाती है, 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 मांग को पूरा नहीं कर सकती है, तो इसे ग्रिड द्वारा संचालित किया जाएगा।

6 हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली (हाइब्रिड)

सौर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणियों का उपयोग करने के अलावा, इस प्रकार की सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली बैकअप पावर स्रोत के रूप में डीजल जनरेटर का भी उपयोग करती 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, लेकिन नुकसान यह है कि ऊर्जा उत्पादन मौसम पर निर्भर करता है और अस्थिर होता है। एकल ऊर्जा स्वतंत्र प्रणाली की तुलना में, एक हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली जो डीजल जनरेटर और फोटोवोल्टिक सरणियों का उपयोग करती है, वह ऊर्जा प्रदान कर सकती है जो मौसम पर निर्भर नहीं होती है। इसके फायदे हैं:

1. हाइब्रिड विद्युत आपूर्ति प्रणाली के उपयोग से भी नवीकरणीय ऊर्जा का बेहतर उपयोग प्राप्त किया जा सकता है।

2. उच्च प्रणाली व्यावहारिकता है।

3. एकल-उपयोग डीजल जनरेटर प्रणाली की तुलना में, इसमें कम रखरखाव होता है और कम ईंधन का उपयोग होता है।

4. उच्च ईंधन दक्षता।

5. लोड मिलान के लिए बेहतर लचीलापन।

हाइब्रिड प्रणाली की अपनी कमियाँ हैं:

1. नियंत्रण अधिक जटिल है.

2. प्रारंभिक परियोजना अपेक्षाकृत बड़ी है.

3. इसमें स्टैंडअलोन सिस्टम की तुलना में अधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है।

4. प्रदूषण और शोर.

7. ग्रिड से जुड़ी हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली (हाइब्रिड)

सौर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के विकास के साथ, एक ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली रही है जो सौर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणी, मुख्य और आरक्षित तेल मशीनों का व्यापक रूप से उपयोग कर सकती है। इस तरह की प्रणाली आमतौर पर नियंत्रक और इन्वर्टर के साथ एकीकृत होती 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 बैटरी को और बेहतर बनाने के लिए इसका उपयोग भी कर सकती है। सिस्टम की लोड बिजली आपूर्ति गारंटी दर, जैसे एईएस का एसएमडी इन्वर्टर सिस्टम। सिस्टम स्थानीय भार के लिए योग्य बिजली प्रदान कर सकता है और ऑनलाइन यूपीएस (निर्बाध बिजली आपूर्ति) के रूप में काम कर सकता है। यह ग्रिड को बिजली की आपूर्ति भी कर सकता है या ग्रिड से बिजली प्राप्त भी कर सकता है।

सिस्टम का कार्य करने का तरीका आमतौर पर मुख्य और सौर ऊर्जा के समानांतर काम करना है। स्थानीय भार के लिए, यदि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा लोड के लिए पर्याप्त है, तो यह लोड की मांग की आपूर्ति के लिए सीधे फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा का उपयोग करेगा। यदि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न बिजली तत्काल लोड की मांग से अधिक है, तो अतिरिक्त बिजली ग्रिड में वापस की जा सकती है; यदि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न बिजली पर्याप्त नहीं है, तो उपयोगिता शक्ति स्वचालित रूप से सक्रिय 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 विफल हो जाता है, तो मेन पावर विफल हो जाती है या मेन पावर विफल हो जाती है, यदि गुणवत्ता अयोग्य है, तो सिस्टम स्वचालित रूप से मेन पावर को डिस्कनेक्ट कर देगा और एक स्वतंत्र कार्य मोड पर स्विच कर देगा। बैटरी और इन्वर्टर लोड के लिए आवश्यक एसी शक्ति प्रदान करते हैं।

एक बार जब मुख्य बिजली सामान्य हो जाती है, यानी, वोल्टेज और आवृत्ति उपर्युक्त सामान्य स्थिति में बहाल हो जाती है, तो सिस्टम बैटरी को डिस्कनेक्ट कर देगा और ग्रिड-कनेक्टेड मोड ऑपरेशन में बदल जाएगा, जो मुख्य द्वारा संचालित होगा। कुछ ग्रिड-कनेक्टेड हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणालियों में, सिस्टम मॉनिटरिंग, नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण कार्यों को नियंत्रण चिप में भी एकीकृत किया जा सकता है। इस प्रणाली के मुख्य घटक नियंत्रक और इन्वर्टर हैं।