ग्रिड से जुड़ी सौर ऊर्जा उत्पादन का ऊर्जा गुणवत्ता और समाधानों पर प्रभाव

सारांशःफोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन, एक नई और प्रदूषण मुक्त बिजली उत्पादन विधि के रूप में, पारंपरिक विद्युत ऊर्जा की मांग को काफी कम कर दिया है।ग्रिड से जुड़ी सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली के लिए, इसकी अंतर्निहित यादृच्छिकता, अस्थिरता और अंतराल की विशेषताओं के कारण,और ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली में बड़ी संख्या में गैर-रैखिक पावर इलेक्ट्रॉनिक घटक शामिल हैं।, पारंपरिक बिजली उत्पादन विधियों की तुलना में, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन का है ग्रिड की बिजली गुणवत्ता का एक बड़ा प्रभाव है।वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और झिलमिलाहट, सीसी इंजेक्शन, आइलिंग इफेक्ट और बिजली ग्रिड पर ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन के कारण अन्य समस्याएं, और बिजली की गुणवत्ता में सुधार के लिए व्यवहार्य उपायों का अध्ययन और चर्चा करता है।

0 परिचय

अंतर्राष्ट्रीयकरण की प्रक्रिया में तेजी आने के साथ विश्व अर्थव्यवस्था के तेजी से विकास के साथ ऊर्जा की खपत भी बढ़ी है।पारंपरिक ऊर्जा और पर्यावरण की समस्याएं धीरे-धीरे समाप्त हो रही हैं।हाल के वर्षों में, सौर ऊर्जा उत्पादन की स्थापित क्षमता लगातार बढ़ रही है।और ऑन-ग्रिड बिजली भी साल दर साल बढ़ी है।, लेकिन इसकी स्थापित क्षमता की विशेषताओं के कारण आम तौर पर छोटी है, साइट का लेआउट अपेक्षाकृत बिखरा हुआ है, और आउटपुट पावर में उतार-चढ़ाव बड़ा है,इसने ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता पर भी बड़ा प्रभाव डाला है।इसलिए, बिजली उत्पादन और बिजली ग्रिड के सुरक्षित और स्थिर संचालन को बढ़ावा देने के लिए बिजली की गुणवत्ता पर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन के प्रभाव का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है।

1 फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन का मूल सिद्धांत

सेमीकंडक्टर सामग्री के दोनों छोरों पर प्रकाश के माध्यम से एक सीधी धारा भेजने के लिए सेमीकंडक्टर की सतह पर मौजूद फोटोवोल्टिक प्रभाव का उपयोग करता है।जब सूर्य अर्धचालक पी-एन नोड पर चमकता है, एक नई इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी का गठन होता है, और फोटॉन को कोवैलेंट बंधन से इलेक्ट्रॉन उत्तेजित करने के बाद, इलेक्ट्रॉन एन क्षेत्र और छेद पी क्षेत्र में बहता है,जिसके परिणामस्वरूप अर्धचालक के दो छोरों के बीच संभावित अंतर होता हैएक बार पीएन जंक्शन के दोनों छोरों पर सर्किट कनेक्ट हो जाने के बाद, एक धारा बन जाएगी, जो बाहरी सर्किट के माध्यम से पी क्षेत्र से एन क्षेत्र में बहती है,और विद्युत शक्ति लोड करने के लिए आउटपुट किया जाएगा.

2 ग्रिड से जुड़े सौर ऊर्जा उत्पादन की संरचना और वर्गीकरण

ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली मुख्य रूप से सौर पैनल (मॉड्यूल), हाई पावर ट्रैकिंग (MPPT) नियंत्रक, डीसी-एसी इन्वर्टर कई भागों से बनी है।फोटोवोल्टिक इन्वर्टर के स्विचिंग तत्व के रूप में अछूता गेट द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर (IG-BT) का उपयोग करनासोलर सेल का डीसी आउटपुट वोल्टेज स्तर को बढ़ाने के लिए डीसी-डीसी कन्वर्टर द्वारा बढ़ाया जाता है, और फिर डीसी को उसी आयाम के साथ वैकल्पिक धारा में परिवर्तित किया जाता है,डीसी-एसी इन्वर्टर के माध्यम से बिजली ग्रिड के वोल्टेज की आवृत्ति और चरणसौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली का संरचना चित्र 1 में दिखाया गया है।

चित्र 1 ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली संरचना

ग्रिड-कनेक्टेड ऑपरेशन मोड के अनुसार, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली को तीन रूपों में विभाजित किया जा सकता हैः काउंटर-करंट ग्रिड-कनेक्टेड,कोई प्रतिप्रवाह ग्रिड-कनेक्टेड और स्विचिंग ग्रिड-कनेक्टेडग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली सीधे बिजली ग्रिड से जुड़ी होती है, ऊर्जा भंडारण बैटरी की आवश्यकता नहीं होती है, फर्श क्षेत्र को बचाता है, कॉन्फ़िगरेशन लागत को बहुत कम करता है,और भार शक्ति घाटा बिजली ग्रिड द्वारा पूरक हैइसलिए, ग्रिड से जुड़ी फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली सौर ऊर्जा उत्पादन की मुख्य विकास दिशा है।और यह भी इस चरण में एक संभावित नई ऊर्जा बिजली उत्पादन विधि है.

• ग्रिड से जुड़ी सौर ऊर्जा उत्पादन का ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता पर प्रभाव

सौर ऊर्जा उत्पादन एक नई ऊर्जा उत्पादन के रूप में, प्रकाश व्यवस्था, तापमान और अन्य बाहरी परिस्थितियों की यादृच्छिकता, अस्थिरताआवधिक परिवर्तन सौर ऊर्जा उत्पादन के मुख्य कारक हैं जो ग्रिड पर प्रभाव डालते हैंइनमें से डीसी-एसी इन्वर्टर ग्रिड से जुड़ी फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली के मुख्य उपकरणों में से एक है।और फोटोवोल्टिक इन्वर्टर की गुणवत्ता यह निर्धारित करती है कि क्या फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन की बिजली की गुणवत्ता कुछ हद तक ग्रिड से जुड़ी आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है।जब सौर ऊर्जा उत्पादन को ग्रिड से जोड़ा जाता है, तो हार्मोनिक, वोल्टेज उतार-चढ़ाव और फ्लिप, डीसी इंजेक्शन और द्वीप प्रभाव जैसी समस्याएं होंगी।जिससे ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता कम होगी और ग्रिड पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ेगा।गंभीर मामलों में यह विद्युत आपूर्ति प्रणाली और फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन उपकरण के सुरक्षित और स्थिर संचालन को बाधित करेगा।

3.1समंजस प्रभाव

फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन सौर ऊर्जा को फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के माध्यम से सीधी धारा में परिवर्तित करना है।और फिर ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर के माध्यम से ग्रिड-कनेक्टेडसौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली में, इन्वर्टर हार्मोनिक उत्पन्न करने के लिए मुख्य उपकरण है।ग्रिड से जुड़े इन्वर्टरों में पावर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के अनुप्रयोगों की बड़ी संख्या ने प्रणाली की सूचना और बुद्धिमान प्रसंस्करण में सुधार किया है, लेकिन यह बड़ी संख्या में गैर-रैखिक भारों को भी बढ़ाता है, जिससे तरंग रूप विकृत होता है और सिस्टम में बड़ी संख्या में हार्मोनिक लाता है।इन्वर्टर की स्विचिंग गति का विलंब भी बिजली प्रणाली के भीतर समग्र गतिशील प्रदर्शन के उत्पादन को प्रभावित करेगायदि मौसम (विकिरण, तापमान) में बहुत परिवर्तन होता है, तो हार्मोनिक की उतार-चढ़ाव सीमा भी बड़ी हो जाएगी।हालांकि एक एकल ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर के आउटपुट वर्तमान हार्मोनिक छोटे हैं, कई ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टरों के आउटपुट करंट हार्मोनिक्स को समानांतर में कनेक्ट करने के बाद ओवरलैप किया जाएगा,जिसके परिणामस्वरूप मानक से अधिक आउटपुट करंट हार्मोनिक की घटना होती हैइसके अतिरिक्त इन्वर्टरों के समानांतर कनेक्शन से समानांतर अनुनाद उत्पन्न करना आसान है, जिससे युग्मन अनुनाद घटना होती है।जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट हार्मोनिक धारा का विस्तार और ग्रिड से जुड़ी धारा की अत्यधिक हार्मोनिक सामग्री की समस्या.

सौर ऊर्जा तक पहुँचने के बाद बिजली की गुणवत्ता की समस्या को ध्यान में रखते हुए, हार्मोनिक को दबाने के प्रभावी तरीकों को आगे रखा गया हैः

• हार्मोनिक जनरेशन के स्रोत से शुरू करते हुए, हार्मोनिक इंजेक्शन को कम करने के लिए हार्मोनिक स्रोत को संशोधित किया जाता है।
• डिवाइस सक्रिय या निष्क्रिय फिल्टर कुछ विशिष्ट संख्या में हार्मोनिक धाराओं को अवशोषित करने के लिए।
• अतिरिक्त हार्मोनिक क्षतिपूर्ति उपकरण स्थापित करें।

3.2 वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और झिलमिलाहट

पारंपरिक वितरण नेटवर्क में, समय के साथ सक्रिय शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति का परिवर्तन सिस्टम वोल्टेज में उतार-चढ़ाव का कारण बनेगा।फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली की सक्रिय शक्ति का परिवर्तन वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और एक्सेस पॉइंट के फ्लिप होने का मुख्य कारक है।- फोटोवोल्टिक पैनलों का उच्च शक्ति बिंदु, जो फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली के मुख्य घटक हैं, विकिरण तीव्रता, मौसम, मौसम, तापमान और अन्य कारकों से निकटता से संबंधित है।और इन प्राकृतिक कारकों के यादृच्छिक परिवर्तन के कारण आउटपुट शक्ति में काफी बदलाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक निश्चित सीमा के भीतर भार शक्ति में लगातार परिवर्तन होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप नेटवर्क से जुड़े उपयोगकर्ता के लोड अंत में वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और झिलमिलाहट होती है।

वर्तमान में, फोटोवोल्टिक वोल्टेज उतार-चढ़ाव और फ्लिपर समस्याओं के समाधान इस प्रकार हैंः

• वोल्टेज स्थिरता में सुधार के लिए फोटोवोल्टिक ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टरों की नियंत्रण रणनीति को अनुकूलित करना।

2) सबस्टेशन बस की शॉर्ट सर्किट क्षमता बढ़ाएं।

3) जब सौर ऊर्जा संयंत्र की क्षमता निर्धारित की जाती है, तो कुल सक्रिय शक्ति को बढ़ाने के लिए इसके शक्ति कारक को बढ़ाया जाता है,इस प्रकार प्रतिक्रियाशील शक्ति परिवर्तन की मात्रा को कम करने और वोल्टेज उतार-चढ़ाव की सीमा आवश्यकताओं को पूरा.

3.3 डीसी इंजेक्शन समस्या

ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली में हल होने वाली एक अन्य प्रमुख समस्या डीसी इंजेक्शन है। डीसी इंजेक्शन ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता को प्रभावित करता है,और ग्रिड में अन्य उपकरणों के लिए प्रतिकूल प्रभाव भी लाता हैIEEEStd929-2000 और IEEEStd547-2000 में स्पष्ट रूप से निर्धारित किया गया है कि ग्रिड से जुड़े बिजली उत्पादन उपकरण द्वारा ग्रिड में इंजेक्ट किए गए सीसी करंट घटक 0 से अधिक नहीं हो सकते हैं।उपकरण की नाममात्र धारा का 5%डीसी इंजेक्शन के मुख्य कारण हैंः

विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का फैलाव और ड्राइव सर्किट की असंगति और विषमता;3) प्रत्येक स्विचिंग डिवाइस के लाइन प्रतिबाधा का असममित, परजीवी मापदंडों और परजीवी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों आदि का प्रभाव

वर्तमान में DC इंजेक्शन को रोकने के मुख्य तरीकों में शामिल हैंः 1) डिटेक्शन कॉम्पेंशन विधि; 2) इन्वर्टर की ग्रिड-कनेक्टेड संरचना को अनुकूलित और डिजाइन करना; 3) कैपेसिटर रेट सेपरेशन;4) आभासी क्षमता पद्धति; 5) उपकरण अलगाव ट्रांसफार्मर.

3.4 द्वीप प्रभाव का प्रभाव

द्वीप प्रभाव से तात्पर्य इस घटना से है कि मानवीय या प्राकृतिक कारकों के कारण ग्रिड बिजली आपूर्ति बाधित हो जाती है।लेकिन प्रत्येक ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली समय पर बिजली ग्रिड ब्लैकआउट स्थिति का पता लगाने में विफल रहती है, ताकि फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली और जुड़ा हुआ भार अभी भी स्वतंत्र रूप से काम करें।ग्रिड से जुड़ी सौर ऊर्जा उत्पादन की पहुंच की दर में निरंतर विस्तार के साथ, द्वीप प्रभाव की संभावना धीरे-धीरे बढ़ रही है। द्वीप प्रभाव के गठन से पूरे वितरण नेटवर्क की बिजली की गुणवत्ता पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है, जिसमें मुख्य रूप से शामिल हैंः

• जिस स्थान पर द्वीप प्रभाव होता है, वहां वोल्टेज और आवृत्ति में बहुत उतार-चढ़ाव होता है, जिससे बिजली की गुणवत्ता कम हो जाती है।और द्वीप में वोल्टेज और आवृत्ति बिजली ग्रिड द्वारा नियंत्रित नहीं कर रहे हैं, जिससे सिस्टम के विद्युत उपकरणों को नुकसान हो सकता है और फिर से बंद होने के दोष हो सकते हैं, और बिजली ग्रिड रखरखाव कर्मियों के लिए व्यक्तिगत सुरक्षा जोखिम भी पैदा कर सकते हैं।
• बिजली आपूर्ति वसूली की प्रक्रिया में, वोल्टेज चरणों के बीच असिंक्रोनिसम के कारण इनरश करंट उत्पन्न होगा, जिससे ग्रिड तरंग रूप में तुरंत गिरावट आ सकती है।
• सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली के द्वीप प्रभाव के बाद, यदि मूल बिजली आपूर्ति मोड एकल-चरण बिजली आपूर्ति मोड है,यह वितरण नेटवर्क में तीन चरण भार असममितता की समस्या का कारण बन सकता है, और फिर अन्य उपयोगकर्ताओं की बिजली की खपत की समग्र गुणवत्ता को कम करें।
• जब वितरण नेटवर्क द्वीप मोड पर स्विच करता है और बिजली की आपूर्ति के लिए केवल सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली पर निर्भर करता है,यदि बिजली आपूर्ति प्रणाली की क्षमता बहुत कम है या कोई ऊर्जा भंडारण उपकरण स्थापित नहीं है, यह उपयोगकर्ता भार में वोल्टेज अस्थिरता और झिलमिलाहट की समस्याओं का कारण बन सकता है।

द्वीप प्रभाव के प्रभाव के लिए, मुख्य रूप से निम्नलिखित समाधान हैंः

• ग्रिड से जुड़ी सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली के द्वीप पता लगाने की विधि को अनुकूलित करना, सौर ऊर्जा उत्पादन के आकार पर प्रभाव का विश्लेषण करना,वितरण नेटवर्क में दोष धारा की दिशा और वितरण, और दोष की स्थिति में भार काटने की गति और द्वीप विभाजन के चयन प्रौद्योगिकी में सुधार।
• द्वीप का पता लगाने की तकनीक की विश्वसनीयता में सुधार, द्वीप विरोधी सुरक्षा कार्य को तेजी से और प्रभावी रूप से कॉन्फ़िगर करना,असामान्य परिस्थितियों में द्वीप की स्थिति का सही आकलन करें और जल्दी और प्रभावी ढंग से ग्रिड कनेक्शन को बाधित करें.

4 समाधान

4.1पावर क्वालिटी ऑनलाइन मॉनिटरिंग

APView500 पावर क्वालिटी ऑनलाइन मॉनिटरिंग डिवाइस एक उच्च प्रदर्शन बहु-कोर प्लेटफॉर्म और एम्बेडेड ऑपरेटिंग सिस्टम को अपनाता है,और IEC61000-4-30 "टेस्ट और माप प्रौद्योगिकी - पावर क्वालिटी माप पद्धति" में निर्दिष्ट माप विधियों के अनुसार शक्ति गुणवत्ता संकेतकों को मापता हैइसमें सामंजस्य विश्लेषण, तरंग-रूप नमूनाकरण, वोल्टेज डंप/राइज/इंटरप्ट, फ्लिपर मॉनिटरिंग, वोल्टेज असंतुलन मॉनिटरिंग, इवेंट रिकॉर्डिंग, माप नियंत्रण और अन्य कार्य शामिल हैं।उपकरण ने पावर क्वालिटी इंडेक्स पैरामीटर माप पद्धतियों के मानकीकरण में IEC61000-4-30A-क्लास मानक तक पहुंच प्राप्त की है, सूचकांक पैरामीटर की माप सटीकता, घड़ी सिंक्रनाइज़ेशन, घटना चिह्नित फ़ंक्शन और अन्य पहलुओं,और 110kV और उससे कम बिजली आपूर्ति प्रणालियों के बिजली गुणवत्ता निगरानी की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं.

4.2 द्वीप विरोधी सुरक्षा यंत्र

जब विरोधी द्वीप सुरक्षा उपकरण असामान्य डेटा जैसे रिवर्स पावर, आवृत्ति उत्परिवर्तन आदि का पता लगाता है, यानी जब द्वीप घटना होती है,डिवाइस जल्दी से नोड काटने के लिए सर्किट ब्रेकर के साथ सहयोग कर सकते हैं, ताकि स्टेशन और बिजली ग्रिड पक्ष को जल्दी से अलग किया जा सके, और पूरे बिजली स्टेशन और संबंधित रखरखाव कर्मियों की जीवन सुरक्षा सुनिश्चित की जा सके।

4.3 उत्पाद का परिचय

5 निष्कर्ष

चीन के फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन उद्योग के तेजी से विकास के साथ, ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक की स्थापित क्षमता और मात्रा बढ़ रही है।जिसने ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता को काफी प्रभावित किया हैइसलिए, ग्रिड से जुड़े सौर ऊर्जा उत्पादन के ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता पर प्रभाव का अध्ययन करना आवश्यक है।इस लेख में सौर ऊर्जा उत्पादन के बुनियादी सिद्धांत और संरचनात्मक विशेषताओं का विश्लेषण किया गया है, ग्रिड से जुड़ी सौर ऊर्जा उत्पादन में हार्मोनिक, वोल्टेज उतार-चढ़ाव और फ्लिपर, सीसी इंजेक्शन और द्वीप प्रभाव के कारणों की व्याख्या करता है,और बिजली की गुणवत्ता में सुधार के लिए व्यवहार्य उपायों का प्रस्ताव करता है, जो सौर ऊर्जा उत्पादन की बिजली की गुणवत्ता में और सुधार के लिए एक निश्चित संदर्भ महत्व रखता है।

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