पावर ऑप्टिमाइज़र
एक पावर ऑप्टिमाइज़र डीसी से डीसी कनवर्टर तकनीक है जिसे सौर फोटोवोल्टिक या पवन टरबाइन सिस्टम से ऊर्जा फसल को अधिकतम करने के लिए विकसित किया गया है। वे अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग के माध्यम से पैनल या पवन टरबाइन के प्रदर्शन को व्यक्तिगत रूप से ट्यूनिंग करके और स्ट्रिंग इन्वर्टर (डीसी से एसी इन्वर्टर) के प्रदर्शन से मिलान करने के लिए वैकल्पिक रूप से आउटपुट ट्यूनिंग करके ऐसा करते हैं। पावर ऑप्टिमाइज़र विशेष रूप से तब उपयोगी होते हैं जब वितरित सिस्टम में बिजली पैदा करने वाले घटकों का प्रदर्शन व्यापक रूप से भिन्न होता है, जैसे कि उपकरण में अंतर, प्रकाश या हवा की छायांकन, या अलग-अलग दिशाओं या व्यापक रूप से अलग-अलग स्थानों पर स्थापित होने के कारण।
सौर अनुप्रयोगों के लिए पावर ऑप्टिमाइज़र microinverter के समान हो सकते हैं जिसमें दोनों सिस्टम समग्र सिस्टम प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए अलग-अलग पैनलों को अलग करने का प्रयास करते हैं। एक स्मार्ट मॉड्यूल एक सौर मॉड्यूल में एकीकृत एक शक्ति अनुकूलक है। एक माइक्रोइन्वर्टर अनिवार्य रूप से प्रत्येक पैनल पर उपयोग किए जाने वाले एकल बाड़े में एक छोटे इन्वर्टर के साथ एक पावर ऑप्टिमाइज़र को जोड़ता है, जबकि पावर ऑप्टिमाइज़र इन्वर्टर को एक अलग बॉक्स में छोड़ देता है और पूरे सरणी के लिए केवल एक इन्वर्टर का उपयोग करता है। इस हाइब्रिड दृष्टिकोण का दावा किया गया लाभ इलेक्ट्रॉनिक्स के वितरण से बचते हुए समग्र प्रणाली लागत कम है।
विवरण
अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी)
अधिकांश ऊर्जा उत्पादन या भंडारण उपकरणों का उनके द्वारा उत्पादित शक्ति, उन पर लगाए गए भार और वितरण की दक्षता के बीच एक जटिल संबंध होता है। एक पारंपरिक बैटरी, उदाहरण के लिए, अपने इलेक्ट्रोलाइट्स और प्लेटों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं में ऊर्जा का भंडारण करती है। इन प्रतिक्रियाओं को होने में समय लगता है, जो उस दर को सीमित करता है जिस पर सेल से कुशलता से बिजली खींची जा सकती है।[1] इस कारण से, बिजली भंडारण के लिए उपयोग की जाने वाली बड़ी बैटरी आम तौर पर दो या दो से अधिक क्षमताओं को सूचीबद्ध करती हैं, आम तौर पर 2 घंटे और 20 घंटे की दर, 2 घंटे की दर अक्सर 20 घंटे की दर का लगभग 50% होती है।
सौर पैनलों में गति के कारण समान मुद्दे हैं जिस पर सेल सौर फोटोन को इलेक्ट्रॉनों, परिवेश के तापमान और कई अन्य मुद्दों में परिवर्तित कर सकता है। इस मामले में वोल्टेज, करंट और उत्पादित होने वाली बिजली की कुल मात्रा, I-V वक्र के बीच एक जटिल गैर-रैखिक संबंध है।[2] संग्रह का अनुकूलन करने के लिए, आधुनिक सौर सरणियाँ सरणी के कुल आउटपुट की निगरानी के लिए अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (MPPT) के रूप में जानी जाने वाली तकनीक का उपयोग करती हैं और सिस्टम के संचालन को उसके चरम दक्षता बिंदु पर रखने के लिए प्रस्तुत भार को लगातार समायोजित करती हैं।[3]
परंपरागत रूप से, सौर पैनल लगभग 30 वोल्ट वोल्टेज उत्पन्न करते हैं।[4] यह पावर ग्रिड को खिलाने के लिए प्रभावी रूप से प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित होने के लिए बहुत कम है। इसका समाधान करने के लिए, उपयोग किए जा रहे इन्वर्टर के लिए वोल्टेज को कुछ अधिक उपयुक्त करने के लिए, आमतौर पर लगभग 600 वोल्ट तक बढ़ाने के लिए पैनलों को श्रृंखला में एक साथ पिरोया जाता है।[5] इस दृष्टिकोण का दोष यह है कि MPPT सिस्टम केवल समग्र रूप से सरणी पर लागू किया जा सकता है। क्योंकि I-V वक्र गैर-रैखिक है, एक पैनल जो थोड़ा छायांकित है, नाटकीय रूप से कम उत्पादन कर सकता है, और इसके आंतरिक प्रतिरोध को बहुत बढ़ा सकता है। चूंकि पैनल श्रृंखला में तारित होते हैं, इससे कुल प्रतिरोध में वृद्धि के कारण पूरे स्ट्रिंग का उत्पादन कम हो जाएगा। प्रदर्शन में यह बदलाव MPPT सिस्टम को ऑपरेशन पॉइंट बदलने का कारण बनता है, जिससे बाकी पैनल अपने सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन से दूर हो जाते हैं।[6] उनके अनुक्रमिक तारों के कारण, एक स्ट्रिंग के भीतर पीवी मॉड्यूल के बीच पावर बेमेल पूरे सौर सरणी से बिजली की भारी और असंगत हानि का कारण बन सकता है, कुछ मामलों में सिस्टम विफलता को पूरा करता है।[7] एक पीवी सिस्टम की पूरी सतह सरणी के 9% के रूप में छायांकन, कुछ परिस्थितियों में, पूरे सिस्टम में 54% तक की बिजली हानि का कारण बन सकता है।[8] हालांकि यह समस्या बड़ी घटनाओं जैसे पासिंग शैडो के साथ सबसे उल्लेखनीय है, यहां तक कि पैनल के प्रदर्शन में सबसे छोटे अंतर, गंदगी के कारण, अंतर उम्र बढ़ने या निर्माण के दौरान छोटे अंतर के कारण, सरणी अपने सर्वश्रेष्ठ एमपीपीटी बिंदु से पूरी तरह से संचालित हो सकती है। पैनल मिलान सौर सरणी डिजाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
अलग पैनल
इन समस्याओं ने कई अलग-अलग संभावित समाधानों का नेतृत्व किया है जो एमपीपीटी प्रदान करने के प्रयास में व्यक्तिगत रूप से या बहुत छोटे समूहों (2 से 3 पैनल) में पैनलों को अलग करते हैं जो बड़े तारों की समस्याओं से बचाते हैं।
एक समाधान, माइक्रोइन्वर्टर, पूरे बिजली रूपांतरण प्रणाली को सीधे प्रत्येक पैनल के पीछे रखता है। यह सिस्टम को प्रत्येक पैनल के लिए एमपीपीटी को ट्रैक करने और ग्रिड से मेल खाने वाली एसी पावर को सीधे आउटपुट करने की अनुमति देता है। पैनलों को समानांतर में एक साथ तार दिया जाता है, इसलिए यहां तक कि किसी एक पैनल या माइक्रोइन्वर्टर की विफलता से स्ट्रिंग से शक्ति का नुकसान नहीं होगा। हालांकि, इस दृष्टिकोण में बिजली रूपांतरण सर्किट्री को वितरित करने का नुकसान होता है, जो सिद्धांत रूप में सिस्टम का महंगा हिस्सा है। माइक्रोइन्वर्टर, कम से कम 2011 की शुरुआत में, प्रति वाट काफी अधिक कीमत थी।
यह, स्वाभाविक रूप से, पावर ऑप्टिमाइज़र अवधारणा की ओर जाता है, जहां केवल एमपीपीटी प्रणाली पैनलों को वितरित की जाती है। इस मामले में डीसी से एसी में रूपांतरण एक एकल इन्वर्टर में होता है, जिसमें एमपीपीटी हार्डवेयर की कमी होती है या यह अक्षम होता है। पहले से स्थापित संयंत्रों के अनुकूलन को संभव बनाने के लिए उन्नत समाधान सभी सौर इनवर्टर के साथ सही ढंग से काम करने में सक्षम हैं। इसके समर्थकों के अनुसार, यह हाइब्रिड दृष्टिकोण माइक्रोइन्वर्टर दृष्टिकोण के लाभों को बनाए रखते हुए समग्र रूप से सबसे कम लागत वाला समाधान तैयार करता है।
कार्यान्वयन
पावर ऑप्टिमाइज़र अनिवार्य रूप से DC-DC कन्वर्टर्स होते हैं, जो किसी भी वोल्टेज और करंट (MPPT के माध्यम से) पर सौर पैनल से DC पावर लेते हैं, फिर उसे एक अलग वोल्टेज और करंट में परिवर्तित करते हैं जो सेंट्रल / स्ट्रिंग इन्वर्टर के लिए सबसे उपयुक्त होता है।
कुछ पावर ऑप्टिमाइज़र को उसी निर्माता से केंद्रीय इन्वर्टर के संयोजन के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो इन्वर्टर को ऑप्टिमाइज़र के साथ संवाद करने की अनुमति देता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि इन्वर्टर हमेशा पैनल स्ट्रिंग से समान कुल वोल्टेज प्राप्त करता है।[9] इस स्थिति में, यदि श्रृंखला में पैनलों की एक स्ट्रिंग है और छाया के कारण एकल पैनल का आउटपुट गिरता है, तो इसका वोल्टेज कम हो जाएगा ताकि यह समान मात्रा में करंट (amps) वितरित कर सके। यह स्ट्रिंग वोल्टेज को भी कम करने का कारण बनता है, सिवाय इसके कि केंद्रीय इन्वर्टर अन्य सभी ऑप्टिमाइज़र को समायोजित करता है ताकि उनका आउटपुट वोल्टेज थोड़ा बढ़ जाए, इन्वर्टर पर आवश्यक निश्चित स्ट्रिंग वोल्टेज को बनाए रखा जा सके (सिर्फ कम उपलब्ध एम्परेज पर जबकि सिंगल पैनल छायांकित हो) ). इस प्रकार के ऑप्टिमाइज़र का नकारात्मक पक्ष यह है कि इसे उसी निर्माता से ऑप्टिमाइज़र के रूप में एक केंद्रीय इन्वर्टर की आवश्यकता होती है, इसलिए मौजूदा इंस्टॉलेशन में इन्हें धीरे-धीरे वापस लेना संभव नहीं है, जब तक कि इन्वर्टर को भी बदल नहीं दिया जाता है, साथ ही ऑप्टिमाइज़र सभी पर स्थापित होते हैं। एक ही समय में पैनल।
नोट्स और संदर्भ
- ↑ Venkat Srinivasan, "The Three Laws of Batteries", GigaOm, 18 March 2011
- ↑ N. Shenck, "PV Power Systems: PV Theory II" Archived 2010-07-19 at the Wayback Machine, MIT
- ↑ "What is Maximum Power Point Tracking and How Does it Work?", BlueSky Energy
- ↑ SolarWorld's SW 245 Archived 2012-08-13 at the Wayback Machine is a typical modern panel, using 6" cells in a 6 by 10 arrangement and a of 30.8 V
- ↑ SMA's SunnyBoy Archived 2011-04-08 at the Wayback Machine series comes in US and European versions, and generally suggest 500 to 600 VDC inputs.
- ↑ "Increase Power Production" Archived 2011-05-16 at the Wayback Machine, eIQ Energy
- ↑ Chaintreuil, N. et al. “Effects of Shadow on Grid Connected PV System” INES R.D.I. Laboratory for Solar Systems (L2S), Le Bourget-du-Lac, France. Bruendlinger, R. et al. “Maximum Power Point Tracking Performance Under Partially-Shaded PV Array Conditions” Paper submitted to the 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, 4–8 September 2008, Dresden, Germany.
- ↑ Muenster, R. [“Shade Happens”] Renewable Energy World.com http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2009/02/shade-happens-54551 2009-02-02. Retrieved on 2009-03-09.
- ↑ SolarEdge Technical Note - Fixed String Voltage, Concept of Operation
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