फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन और ऊर्जा भंडारण प्रणाली

मौजूदा ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ मुख्यतः पाँच श्रेणियों में विभाजित हैं: यांत्रिक ऊर्जा भंडारण, विद्युत ऊर्जा भंडारण, विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण, तापीय ऊर्जा भंडारण और रासायनिक ऊर्जा भंडारण। ऊर्जा भंडारण बैटरियों का उपयोग केवल पीवी ऊर्जा भंडारण के लिए ही नहीं किया जाता है, और पीवी ऊर्जा भंडारण का रूप केवल बैटरियों तक ही सीमित नहीं है। वास्तव में, चूँकि चीन का वर्तमान पीवी वितरण और भंडारण अनुपात और वितरण और भंडारण की अवधि अभी भी कम है, इसलिए ऊर्जा भंडारण की वृद्धि दर भी नई स्थापित पीवी क्षमता की तुलना में बहुत अधिक होगी।
ग्रिड से जुड़े फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन और ऊर्जा भंडारण प्रणाली वास्तुकला
आमतौर पर, ऊर्जा भंडारण बिजली संयंत्र (प्रणाली) का उपयोग मुख्य रूप से ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। यह पूरी प्रणाली एक विद्युत उत्पादन प्रणाली है जिसमें पीवी मॉड्यूल ऐरे, पीवी नियंत्रक, बैटरी पैक, बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस), इन्वर्टर और ऊर्जा भंडारण बिजली संयंत्र की संबंधित संयुक्त नियंत्रण एवं समय-निर्धारण प्रणाली आदि शामिल हैं।
(1) पीवी मॉड्यूल सरणी सौर पैनलों के फोटोवोल्टिक प्रभाव का उपयोग करके प्रकाश ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करती है, फिर लिथियम बैटरी पैक को चार्ज करती है और इन्वर्टर के माध्यम से लोड के लिए डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करती है।
(2) बुद्धिमान नियंत्रक सूर्य की तीव्रता और भार में परिवर्तन के अनुसार बैटरी बैंक की कार्यशील स्थिति को लगातार स्विच और नियंत्रित करता है: एक ओर, समायोजित विद्युत ऊर्जा सीधे डीसी या एसी लोड को भेजी जाती है। दूसरी ओर, अतिरिक्त बिजली बैटरी स्टोरेज को भेजी जाती है। जब बिजली उत्पादन लोड की ज़रूरतों को पूरा नहीं कर पाता, तो नियंत्रक बैटरी पावर को लोड तक भेजता है, जिससे पूरे सिस्टम की निरंतरता और स्थिरता सुनिश्चित होती है।
(3) ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर सिस्टम में कई इन्वर्टर होते हैं, जो बैटरी से डीसी पावर को मानक 380V उपयोगिता पावर में बदल देते हैं और इसे उपयोगकर्ता की तरफ कम वोल्टेज ग्रिड से जोड़ते हैं या स्टेप-अप ट्रांसफार्मर के माध्यम से उच्च वोल्टेज ग्रिड में भेजते हैं।
(4) लिथियम बैटरी पैक सिस्टम में दो प्रमुख भूमिकाएँ निभाता है: ऊर्जा विनियमन और भार संतुलन। यह फोटोवोल्टिक सिस्टम से निकलने वाली विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है और बिजली की आपूर्ति अपर्याप्त होने पर उपयोग के लिए इसे संग्रहीत करता है।

ऊर्जा भंडारण इकाई के कार्य मोड को चार मोड में विभाजित किया गया है: ग्रिड-कनेक्टेड चार्जिंग, ऑफ-ग्रिड चार्जिंग, ऑफ-ग्रिड स्वतंत्र डिस्चार्ज और ऑफ-ग्रिड सहायक डिस्चार्ज, जो पीवी बिजली उत्पादन प्रणाली के विभिन्न संचालन मोड के अनुसार है।
मोड 1: ग्रिड-कनेक्टेड चार्जिंग मोड। ग्रिड-कनेक्टेड ऑपरेशन मोड में, जब बैटरी की क्षमता अपर्याप्त होती है, तो इसे ग्रिड के माध्यम से चार्ज किया जाता है ताकि पीवी बिजली उत्पादन प्रणाली के ऑफ-ग्रिड ऑपरेशन मोड के लिए ऊर्जा आरक्षित की जा सके।
मोड 2: ऑफ-ग्रिड चार्जिंग मोड। ऑफ-ग्रिड संचालन मोड में, जब बैटरी की क्षमता अपर्याप्त होती है और पीवी इकाई में अतिरिक्त ऊर्जा उत्पादन होता है, तो बैटरी को चार्ज और नियंत्रित किया जाता है।
मोड 3: ऑफ-ग्रिड स्वतंत्र डिस्चार्ज मोड। ऑफ-ग्रिड संचालन मोड में, जब पीवी पावर यूनिट में वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी सपोर्ट प्रदान करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है और वह काम करना बंद कर देती है, तो बैटरी अकेले ही लोड को आवश्यक शक्ति प्रदान करती है और पीवी सिस्टम के एसी बस पर वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी को सपोर्ट करती है।
मोड 4: ऑफ-ग्रिड सहायक डिस्चार्ज मोड। ऑफ-ग्रिड संचालन मोड में, फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन इकाई की आउटपुट शक्ति, बिजली की लोड मांग को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं होती है, लेकिन स्थिर एसी बस वोल्टेज और आवृत्ति प्रदान कर सकती है, जिससे बैटरी भंडारण इकाई सहायक डिस्चार्ज के माध्यम से सिस्टम का ऊर्जा संतुलन बनाए रख सकती है।
ग्रिड से जुड़े फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणालियों में ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग
पावर पीकिंग में अनुप्रयोग
ग्रिड-कनेक्टेड विद्युत उत्पादन प्रोसेसरों को उन्नत प्रसंस्करण तकनीकों का उपयोग करना चाहिए और उन्नत तकनीकी प्रसंस्करण प्रक्रियाओं का उपयोग करके विद्युत उत्पादन के चरम समय में उच्च विद्युत ग्रिड भार दबाव को कम करना चाहिए। साथ ही, संबंधित कर्मियों को विभिन्न प्रकार की ऊर्जा भंडारण तकनीकों के प्रसंस्करण का व्यवस्थित समन्वय करना चाहिए।

और अपनी आवश्यकताओं के अनुसार तदनुसार समायोजन करें। जब भार कम हो, तो बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहित करें, और जब भार उच्चतम हो, तो संकेंद्रित एकत्रित ऊर्जा को मुक्त करें, ताकि भार विद्युत आपूर्ति के प्रभावी निर्वहन के आधार पर सिस्टम संचालन की सुरक्षा और स्थिरता सुनिश्चित हो सके।
माइक्रोग्रिड में अनुप्रयोग
पारेषण और वितरण नेटवर्क विकास की प्रक्रिया में, माइक्रोग्रिड ग्रिड कनेक्शन इसका मुख्य विकास मोड है। प्रासंगिक ग्रिड प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी का वैज्ञानिक एकीकरण ग्रिड संचालन प्रणाली के समग्र प्रभाव को बेहतर बना सकता है और साइलो वर्गीकरण संचालन मोड को अपना सकता है, जो माइक्रोग्रिड प्रणाली और प्रणाली को व्यवस्थित रूप से अलग करता है, और प्रत्येक उप-प्रणाली के संचालन आर्किटेक्चर को अलग करके संसाधित करता है। ऊर्जा भंडारण प्रणाली का विन्यास मोड। पीवी पावर प्लांट में ऊर्जा भंडारण प्रणाली विन्यास के मुख्य मोड डीसी-साइड ऊर्जा भंडारण प्रणाली और एसी-साइड ऊर्जा भंडारण प्रणाली हैं।

डीसी-साइड ऊर्जा भंडारण
फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन जैसे डीसी सिस्टम में स्थापित, बैटरी संयोजन पीवी सरणी को इन्वर्टर के डीसी अनुभाग में संयोजित और विनियमित किया जाता है।
लाभ:
उच्च प्रणाली दक्षता, पावर स्टेशन उत्पादन आउटपुट को पीवी संयंत्र द्वारा आंतरिक रूप से भेजा जा सकता है, जो निर्बाध कनेक्शन प्राप्त कर सकता है।
अच्छी आउटपुट पावर गुणवत्ता और बहुत कम आउटपुट उतार-चढ़ाव।
यह पी.वी. विद्युत उत्पादन की सुगमता, स्थिरता और विनियमन प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकता है।
नुकसान:
प्रयुक्त इन्वर्टर के लिए विशेष डिजाइन की आवश्यकता होती है तथा यह अधिकांश स्थापित पी.वी. विद्युत संयंत्रों के उन्नयन के लिए उपयुक्त नहीं है।
बड़े विद्युत स्टेशन में आंतरिक विद्युत परिनियोजन कार्य का अभाव।
एसी साइड ऊर्जा भंडारण
बैटरी को चार्ज करने या परिवर्तित करने के लिए एक अलग चार्ज/डिस्चार्ज नियंत्रक और इन्वर्टर का उपयोग वास्तव में मौजूदा पी.वी. पावर सिस्टम के लिए एक बाहरी ऊर्जा भंडारण उपकरण है।
लाभ:
डीसी साइड ऊर्जा भंडारण प्रणाली अतिरिक्त बिजली की एकीकृत शेड्यूलिंग नहीं कर सकती है, इस समस्या पर काबू पाएं, सिस्टम चार्जिंग और डिस्चार्जिंग पॉइंट पूरी तरह से बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली द्वारा नियंत्रित होता है या ग्रिड शेड्यूलिंग द्वारा नियंत्रित होता है, न केवल पूरे स्टेशन में अतिरिक्त बिजली को केंद्रित कर सकता है ऊर्जा भंडारण प्रणाली को जल्दी और प्रभावी ढंग से चार्ज करने के लिए, लेकिन स्टेशन के बाहर ग्रिड से सस्ती कम घाटी अतिरिक्त बिजली को भी शेड्यूल कर सकते हैं, जो सिस्टम ऑपरेशन के लिए अधिक सुविधाजनक और प्रभावी है।
इसे न केवल नए पावर स्टेशन पर लागू किया जा सकता है, बल्कि पहले से निर्मित पावर स्टेशन के लिए भी आसानी से संशोधित और अतिरिक्त निर्माण किया जा सकता है, और सर्किट संरचना स्पष्ट है, और बिजली उत्पादन क्षेत्र और ऊर्जा भंडारण क्षेत्र को अलग-अलग स्थानों पर बनाया जा सकता है, एक दूसरे के साथ कम प्रत्यक्ष सहसंबंध के साथ, जो संचालन नियंत्रण और रखरखाव के लिए सुविधाजनक है।
नुकसान:
चूंकि विद्युत उत्पादन और ऊर्जा भंडारण एक दूसरे से स्वतंत्र हैं, इसलिए उनके बीच समन्वय और नियंत्रण के लिए विशेष बुद्धिमान नियंत्रण और शेड्यूलिंग प्रणाली के अतिरिक्त सेट की आवश्यकता होती है, जिससे लागत बढ़ जाती है।
फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणालियों के लिए ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग
पीवी पावर प्लांट विन्यास में, ऊर्जा भंडारण मुख्य रूप से नई ऊर्जा खपत की व्यवस्था, आवृत्ति विनियमन और अन्य सेवाओं के सहायक कार्यान्वयन के लिए होता है। इसके अलावा, ऊर्जा भंडारण पावर प्लांट कुछ राजस्व प्राप्त करने के लिए पीक और आवृत्ति विनियमन और अन्य बिजली बाजार लेनदेन में भी भाग ले सकते हैं।
(1) प्रकाश परित्याग की समस्या का समाधान।
फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन शक्ति अस्थिरता, विशेष रूप से कुछ दूरदराज के क्षेत्रों में, ग्रिड अक्सर पवन ऊर्जा और फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन की स्थिति को पूरी तरह से उपभोग करने में असमर्थ होगा, ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी के आवेदन को कम करने या प्रकाश के परित्याग से बचा जा सकता है।

नवीकरणीय ऊर्जा पावर स्टेशन के किनारे ऊर्जा भंडारण प्रणाली स्थापित करना, एक बार पावर ग्रिड ऑपरेशन सिस्टम बिजली की कमी या ट्रांसमिशन चैनल असामान्य स्थितियों की चरम स्थिति में है, बिजली ऊर्जा की कुछ बिजली उत्पादन स्थितियां बाहरी उद्देश्य पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित होती हैं, वास्तविक बिजली उत्पादन की स्थिति बाधित होगी, वास्तविक बिजली उत्पादन प्रक्रिया में, बिजली उत्पादन क्षेत्र द्वारा जारी बिजली की गुणवत्ता और संचालन प्रभाव पूर्व निर्धारित आवश्यकताओं तक नहीं पहुंच सकता है।

（2）विद्युत शक्ति की गुणवत्ता में सुधार।
विभिन्न नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा बिजली संचरण की प्रक्रिया में, पवन ऊर्जा और अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का बिजली उत्पादन प्रभाव अस्थिर दिखाई देगा, और बिजली उत्पादन विभाग के प्रबंधन कर्मियों को अद्वितीय निर्माण प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी को अपनाना चाहिए, बिजली प्रणाली की आंतरिक संरचना और विशिष्ट बिजली उत्पादन शक्ति का व्यापक निरीक्षण करना चाहिए, और बिजली ऊर्जा के वितरण के गहन विश्लेषण के आधार पर एक आदर्श बिजली उत्पादन डिजाइन योजना तैयार करनी चाहिए।

ताकि पावर ग्रिड में बिजली उत्पादन की घटना के चरम दबाव और सिस्टम क्षमता की कमी को प्रभावी ढंग से कम किया जा सके और पावर ग्रिड में नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के प्रभाव को बढ़ावा दिया जा सके। केंद्रीकृत नवीकरणीय ऊर्जा बिजली उत्पादन स्थलों में बड़ी क्षमता वाले ऊर्जा भंडारण को तैनात करके, साइट पावर पूर्वानुमान और भंडारण चार्जिंग और डिस्चार्जिंग शेड्यूलिंग के आधार पर, साइट और भंडारण की संयुक्त बिजली उत्पादन बिजली उत्पादन योजना को ट्रैक कर सकती है, बिजली उत्पादन को सुचारू कर सकती है, ग्रिड कनेक्शन की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, और नवीकरणीय ऊर्जा बिजली उत्पादन की ग्रिड मित्रता में सुधार कर सकती है।
पीवी पावर प्लांट में ऊर्जा भंडारण प्रणाली की भूमिका मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होती है।
(1) सिस्टम स्थिरता सुनिश्चित करना। फोटोवोल्टिक पावर प्लांट सिस्टम में, फोटोवोल्टिक आउटपुट पावर वक्र और लोड वक्र में बड़े अंतर होते हैं, और उतार-चढ़ाव की विशेषताएं अप्रत्याशित होती हैं। ऊर्जा भंडारण प्रणाली ऊर्जा भंडारण और बफरिंग के माध्यम से, सिस्टम लोड में तेज उतार-चढ़ाव की स्थिति में भी स्थिर आउटपुट स्तर पर काम कर सकता है।
(2) ऊर्जा बैकअप। ऊर्जा भंडारण प्रणाली बैकअप और संक्रमण भूमिका निभा सकती है जब पीवी बिजली उत्पादन सामान्य रूप से संचालित नहीं हो सकता है, जैसे कि रात या बरसात के दिनों में, जब बैटरी सरणी बिजली उत्पन्न नहीं कर सकती है, ऊर्जा भंडारण प्रणाली बैकअप और संक्रमण भूमिका निभाती है, और इसकी ऊर्जा भंडारण क्षमता की मात्रा लोड की मांग पर निर्भर करती है।
(3) बिजली की गुणवत्ता और विश्वसनीयता में सुधार। ऊर्जा भंडारण प्रणाली, पावर ग्रिड में उतार-चढ़ाव के कारण सिस्टम पर लोड वोल्टेज स्पाइक्स, वोल्टेज ड्रॉप्स और अन्य बाहरी गड़बड़ियों को भी रोक सकती है। पर्याप्त ऊर्जा भंडारण प्रणाली का उपयोग बिजली उत्पादन की गुणवत्ता और विश्वसनीयता सुनिश्चित कर सकता है।
नई ऊर्जा पक्ष ऊर्जा भंडारण का विकास न केवल नई ऊर्जा और कुशल खपत आवश्यकताओं का विकास है, बल्कि भविष्य की ग्रिड आवश्यकताओं के सुरक्षित और स्थिर संचालन को अनिवार्यता और व्यवहार्यता के साथ सुनिश्चित करना भी है।

सिस्टम स्तर से, बड़े स्वतंत्र ऊर्जा भंडारण पावर स्टेशन उपरोक्त लक्ष्यों को बेहतर ढंग से प्राप्त कर सकते हैं, मानकीकृत निर्माण मानक सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं, ग्रिड एकीकृत शेड्यूलिंग प्रबंधन नई ऊर्जा खपत के लिए अधिक अनुकूल है, और नए ऊर्जा पक्ष भंडारण व्यवसाय मॉडल क्षेत्र के तेज़ी से खुलने के लिए भी अधिक अनुकूल है। "साझा ऊर्जा भंडारण" का व्यवसाय मॉडल प्रकाश और भंडारण परियोजनाओं के आर्थिक और सामाजिक लाभों को अधिकतम करने को बढ़ावा दे सकता है।

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