फोटोवोल्टिक स्टेशनों के क्षमता अनुपात को उचित रूप से कैसे डिज़ाइन किया जाए

अक्षय ऊर्जा की बढ़ती वैश्विक मांग के साथ, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन तकनीक का तेजी से विकास हुआ है। फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन तकनीक के मुख्य वाहक के रूप में, फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन की डिजाइन तर्कसंगतता सीधे बिजली उत्पादन दक्षता, संचालन स्थिरता और बिजली स्टेशन के आर्थिक लाभों को प्रभावित करती है। उनमें से, फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के डिजाइन में एक प्रमुख पैरामीटर के रूप में क्षमता अनुपात, बिजली स्टेशन के समग्र प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। इस पत्र का उद्देश्य बिजली उत्पादन दक्षता और अर्थव्यवस्था में सुधार करने के लिए फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के क्षमता अनुपात को तर्कसंगत रूप से डिजाइन करने के तरीके पर चर्चा करना है।

01 फोटोवोल्टिक स्टेशन क्षमता अनुपात का अवलोकन
फोटोवोल्टिक स्टेशन का क्षमता अनुपात फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की स्थापित क्षमता और इन्वर्टर उपकरण की क्षमता के अनुपात को संदर्भित करता है।
फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन की अस्थिरता और पर्यावरण से बहुत प्रभावित होने के कारण, फोटोवोल्टिक स्टेशनों की क्षमता अनुपात केवल फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की स्थापित क्षमता 1:1 विन्यास के अनुसार फोटोवोल्टिक इन्वर्टर क्षमता बर्बादी का कारण होगा, इसलिए फोटोवोल्टिक सिस्टम बिजली उत्पादन दक्षता में सुधार फोटोवोल्टिक सिस्टम के स्थिर संचालन के आधार पर किया जाता है, इष्टतम क्षमता अनुपात डिजाइन 1:1 से अधिक होना चाहिए। तर्कसंगत क्षमता अनुपात डिजाइन न केवल बिजली उत्पादन को अधिकतम कर सकता है, बल्कि विभिन्न प्रकाश स्थितियों के अनुकूल भी हो सकता है और कुछ सिस्टम नुकसानों से निपट सकता है।

02 आयतन अनुपात को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक
उचित क्षमता अनुपात डिजाइन को विशिष्ट परियोजना स्थिति के अनुसार व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता है। क्षमता अनुपात को प्रभावित करने वाले कारकों में घटक क्षीणन, सिस्टम हानि, विकिरण, घटक स्थापना कोण आदि शामिल हैं। विशिष्ट विश्लेषण इस प्रकार है।

1. घटक क्षीणन
सामान्य उम्र बढ़ने के क्षय के मामले में, वर्तमान घटक के पहले वर्ष का क्षीणन लगभग 1% है, दूसरे वर्ष के बाद घटक का क्षीणन एक रैखिक परिवर्तन दिखाएगा, और 30 वर्षों की क्षीणन दर लगभग 13% है, अर्थात, घटक की वार्षिक उत्पादन क्षमता घट रही है, और रेटेड बिजली उत्पादन को लगातार बनाए नहीं रखा जा सकता है, इसलिए फोटोवोल्टिक क्षमता अनुपात के डिजाइन को बिजली स्टेशन के पूरे जीवन चक्र के दौरान घटक के क्षीणन को ध्यान में रखना होगा। मिलान किए गए घटकों की बिजली उत्पादन को अधिकतम करने और सिस्टम दक्षता में सुधार करने के लिए।

फोटोवोल्टिक मॉड्यूल का 30-वर्षीय रैखिक शक्ति क्षीणन वक्र

2. सिस्टम हानि
फोटोवोल्टिक प्रणाली में, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल और इन्वर्टर आउटपुट के बीच विभिन्न नुकसान होते हैं, जिसमें मॉड्यूल श्रृंखला और समानांतर और ब्लॉक धूल हानि, डीसी केबल हानि, फोटोवोल्टिक इन्वर्टर हानि आदि शामिल हैं, प्रत्येक लिंक का नुकसान फोटोवोल्टिक पावर प्लांट इन्वर्टर की वास्तविक आउटपुट शक्ति को प्रभावित करेगा।

PVsyst पीवी पावर प्लांट सिमुलेशन रिपोर्ट

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, परियोजना के वास्तविक विन्यास और अवरोधन हानि को परियोजना अनुप्रयोग में PVsyst द्वारा अनुकरण किया जा सकता है; सामान्य परिस्थितियों में, फोटोवोल्टिक प्रणाली का डीसी नुकसान लगभग 7-12% है, इन्वर्टर नुकसान लगभग 1-2% है, और कुल नुकसान लगभग 8-13% है। इसलिए, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की स्थापित क्षमता और वास्तविक बिजली उत्पादन डेटा के बीच एक हानि विचलन है। यदि घटक की स्थापना क्षमता को फोटोवोल्टिक इन्वर्टर के 1:1 क्षमता अनुपात के अनुसार चुना जाता है, तो इन्वर्टर की वास्तविक आउटपुट अधिकतम क्षमता इन्वर्टर की रेटेड क्षमता का केवल 90% है, यहां तक ​​​​कि जब प्रकाश सबसे अच्छा होता है, तो इन्वर्टर पूरी तरह से लोड नहीं होता है, जिससे इन्वर्टर और सिस्टम का उपयोग कम हो जाता है।

3. विभिन्न क्षेत्रों में विकिरण भिन्न-भिन्न होता है
घटक केवल एसटीसी ऑपरेटिंग स्थितियों (एसटीसी ऑपरेटिंग स्थितियों: प्रकाश की तीव्रता 1000W / m² है, बैटरी का तापमान 25 डिग्री सेल्सियस है, और वायुमंडलीय गुणवत्ता 1.5 है) के तहत रेटेड बिजली उत्पादन तक पहुंच सकता है, अगर काम करने की स्थिति एसटीसी स्थितियों तक नहीं पहुंचती है, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की आउटपुट पावर अनिवार्य रूप से इसकी रेटेड पावर से कम है, और एक दिन के भीतर प्रकाश संसाधनों का समय वितरण सभी एसटीसी स्थितियों को पूरा नहीं कर सकता है, मुख्य रूप से क्योंकि शुरुआती, मध्यम और देर से विकिरण और तापमान के बीच का अंतर बड़ा है; साथ ही, विभिन्न क्षेत्रों के विकिरण और पर्यावरण का फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की बिजली उत्पादन पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है, इसलिए प्रारंभिक परियोजना को विशिष्ट क्षेत्र के अनुसार स्थानीय प्रकाश संसाधन डेटा को समझने और डेटा गणना करने की आवश्यकता होती है।

राष्ट्रीय मौसम सेवा के पवन और सौर ऊर्जा मूल्यांकन केंद्र के वर्गीकरण मानकों के अनुसार, विभिन्न क्षेत्रों में विकिरण के विशिष्ट डेटा को सीखा जा सकता है, और कुल वार्षिक सौर विकिरण विकिरण को चार ग्रेड में विभाजित किया गया है:

कुल सौर विकिरण का वर्गीकरण वार्षिक विकिरण

इसलिए, एक ही संसाधन क्षेत्र में भी, पूरे वर्ष में विकिरण की मात्रा में बहुत अंतर होता है। इसका मतलब है कि एक ही सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन, यानी बिजली उत्पादन के तहत एक ही क्षमता अनुपात समान नहीं है। समान बिजली उत्पादन प्राप्त करने के लिए, इसे वॉल्यूम अनुपात में बदलाव करके हासिल किया जा सकता है।

4. घटक स्थापना कोण
उपयोगकर्ता-साइड फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के लिए एक ही परियोजना में विभिन्न छत प्रकार होंगे, और विभिन्न छत प्रकारों के अनुसार विभिन्न घटक डिजाइन कोण शामिल होंगे, और संबंधित घटकों द्वारा प्राप्त विकिरण भी अलग-अलग होंगे। उदाहरण के लिए, झेजियांग प्रांत में एक औद्योगिक और वाणिज्यिक परियोजना में रंगीन स्टील टाइल की छतें और कंक्रीट की छतें हैं, और डिजाइन झुकाव कोण क्रमशः 3 ° और 18 ° हैं। विभिन्न झुकाव कोणों के लिए पीवी द्वारा सिम्युलेटेड झुकाव वाले विमान का विकिरण डेटा नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि विभिन्न कोणों पर स्थापित घटकों द्वारा प्राप्त विकिरण अलग-अलग है। यदि वितरित छत ज्यादातर टाइल वाली है, तो समान क्षमता वाले घटकों की आउटपुट ऊर्जा एक निश्चित झुकाव कोण वाले लोगों की तुलना में कम है।

3° झुकाव कोण कुल विकिरण

18° झुकाव कोण कुल विकिरण

03 क्षमता अनुपात डिजाइन विचार
उपरोक्त विश्लेषण के अनुसार, क्षमता अनुपात का डिज़ाइन मुख्य रूप से इन्वर्टर की डीसी एक्सेस क्षमता को समायोजित करके पावर स्टेशन के समग्र लाभ में सुधार करना है। वर्तमान में, क्षमता अनुपात की कॉन्फ़िगरेशन विधियों को मुख्य रूप से प्रतिपूरक ओवरमैचिंग और सक्रिय ओवरमैचिंग में विभाजित किया गया है।

1. ओवरमैचिंग की भरपाई करें
प्रतिपूरक ओवरमैचिंग का मतलब है कि वॉल्यूम अनुपात को समायोजित करके, इन्वर्टर पूर्ण लोड आउटपुट तक पहुंच सकता है जब प्रकाश सबसे अच्छा होता है। यह विधि केवल फोटोवोल्टिक प्रणाली में आंशिक नुकसान को ध्यान में रखती है, घटक की क्षमता को बढ़ाकर (जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है), ट्रांसमिशन प्रक्रिया में ऊर्जा के सिस्टम नुकसान की भरपाई कर सकती है, ताकि इन्वर्टर के वास्तविक उपयोग में पूर्ण लोड आउटपुट प्रभाव हो, और कोई क्लिपिंग हानि न हो।

मुआवज़ा ओवरमैच आरेख

2. सक्रिय ओवरमैचिंग
सक्रिय ओवरमैचिंग का अर्थ है क्षतिपूर्ति ओवरमैचिंग के आधार पर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की क्षमता में वृद्धि जारी रखना (जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है)। यह विधि न केवल सिस्टम के नुकसान पर विचार करती है, बल्कि निवेश लागत और आय और अन्य कारकों पर भी व्यापक रूप से विचार करती है। इसका लक्ष्य सक्रिय रूप से इन्वर्टर के पूर्ण कार्य समय को बढ़ाकर सिस्टम की औसत बिजली लागत (एलसीओई) को कम करना है, बढ़ी हुई घटक इनपुट लागत और सिस्टम की बिजली उत्पादन आय के बीच संतुलन खोजना है। खराब रोशनी की स्थिति में भी, इन्वर्टर में पूर्ण लोड कार्य भी होता है, इस प्रकार पूर्ण लोड कार्य समय का विस्तार होता है; हालांकि, सिस्टम के वास्तविक बिजली उत्पादन वक्र में "पीक क्लिपिंग" की घटना दिखाई देगी जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, और कुछ समय अवधि सीमित उत्पादन की कार्यशील स्थिति में है। हालांकि, उचित क्षमता अनुपात के तहत, पूरे सिस्टम का एलसीओई सबसे कम है, यानी लाभ में वृद्धि हुई है।

सक्रिय ओवरमैचिंग आरेख

जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, क्षमता अनुपात में वृद्धि के साथ LCOE में गिरावट जारी है। प्रतिपूरक अतिरिक्त अनुपात बिंदु पर, सिस्टम का LCOE न्यूनतम मूल्य तक नहीं पहुंचता है। जब क्षमता अनुपात को सक्रिय अतिरिक्त अनुपात बिंदु तक और बढ़ाया जाता है, तो सिस्टम का LCOE न्यूनतम मूल्य पर पहुंच जाता है, और क्षमता अनुपात में और वृद्धि होने के बाद LCOE बढ़ जाएगा। इसलिए, सक्रिय ओवरमैचिंग बिंदु सिस्टम का इष्टतम क्षमता अनुपात है।

LOCE/ क्षमता अनुपात आरेख

इनवर्टर के लिए, सिस्टम के न्यूनतम LCOE को कैसे पूरा किया जाए, इसके लिए विभिन्न क्षेत्रों के लिए पर्याप्त डीसी साइड ओवरएलोकेशन क्षमता की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से खराब विकिरण स्थितियों वाले क्षेत्रों के लिए, इन्वर्टर के रेटेड आउटपुट समय का विस्तार करने और सिस्टम के LCOE में कमी को अधिकतम करने के लिए एक उच्च सक्रिय ओवरएलोकेशन योजना की आवश्यकता होती है।

04 निष्कर्ष और सुझाव
संक्षेप में, प्रतिपूरक ओवरएलोकेशन और सक्रिय ओवरएलोकेशन योजनाएं फोटोवोल्टिक प्रणालियों की दक्षता में सुधार करने के लिए प्रभावी साधन हैं, लेकिन प्रत्येक का अपना फोकस है। क्षतिपूर्ति ओवरमैचिंग मुख्य रूप से सिस्टम हानि के मुआवजे पर केंद्रित है, जबकि सक्रिय ओवरमैचिंग इनपुट बढ़ाने और आय में सुधार के बीच संतुलन खोजने पर अधिक ध्यान देती है। इसलिए, वास्तविक परियोजना में, परियोजना की आवश्यकताओं के अनुसार उपयुक्त क्षमता अनुपात विन्यास योजना का व्यापक रूप से चयन करने की सिफारिश की जाती है।