ऊर्जा भंडारण बैटरी, इनवर्टर और सौर पैनल एक साथ कैसे काम करते हैं?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

सिस्टम समग्र संरचना और घटक उपखंड सिद्धांत

 

संपूर्ण प्रणाली के मुख्य तीन घटक हैं: फोटोवोल्टिक मॉड्यूल (सौर पैनल),ऊर्जा भंडारण लिथियम बैटरी, और द्विदिश ऊर्जा भंडारण इनवर्टर (पीसीएस)। सहायक सहायक उपकरणों में शामिल हैं: डीसी कंबाइनर बॉक्स, सर्किट ब्रेकर, बिजली मीटर, वितरण कैबिनेट, ग्रिड इंटरफेस और घरेलू भार।

 

1. प्रत्येक घटक के अंतर्निहित कार्य सिद्धांत

 

(1) सौर फोटोवोल्टिक पैनल (बिजली उत्पादन इकाइयाँ)

 

पैनल फोटोवोल्टिक प्रभाव के आधार पर श्रृंखला/समानांतर में जुड़े बड़ी संख्या में फोटोवोल्टिक कोशिकाओं से बने होते हैं: सूरज की रोशनी के फोटॉन सिलिकॉन अर्धचालकों पर हमला करते हैं, दिशात्मक प्रत्यक्ष प्रवाह बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं;

 

● आउटपुट विशेषताएँ: शुद्ध डीसी पावर; प्रकाश की तीव्रता और तापमान के साथ वोल्टेज में काफी उतार-चढ़ाव होता है; दोपहर के समय उच्च वोल्टेज, सुबह/शाम को कम वोल्टेज और बादल वाले दिनों में;

 

● घरेलू उपकरणों (घरेलू 220V एसी पावर) से सीधे कनेक्ट नहीं किया जा सकता है, बैटरी से सीधे कनेक्ट नहीं किया जा सकता है (वोल्टेज बेमेल और चार्जिंग सुरक्षा की कमी के कारण उभार और क्षति हो सकती है);

 

● श्रृंखला में जुड़े कई बोर्ड कुल डीसी वोल्टेज को बढ़ाते हैं, और समानांतर में जुड़े हुए कुल चार्जिंग करंट को बढ़ाते हैं।

 

(2) ऊर्जा भंडारण बैटरी (ऊर्जा भंडारण इकाई, मेनस्ट्रीम लिथियम आयरन फॉस्फेट)

 

आंतरिक रूप से, इसमें कोशिकाएँ → मॉड्यूल → शामिल हैंबैटरी पैक + बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली):

 

1) बीएमएस के मुख्य कार्य: सेल वोल्टेज को संतुलित करना, ओवरचार्ज/ओवर {{1}डिस्चार्ज/ओवरकरंट/उच्च तापमान संरक्षण, और शेष एसओसी की वास्तविक {2}समय रिपोर्टिंग;

 

2) ऊर्जा रूप: केवल डीसी पावर को स्टोर और आउटपुट कर सकता है;

 

3) चार्जिंग: कम वोल्टेज अस्थिर फोटोवोल्टिक डीसी पावर को इन्वर्टर द्वारा स्थिर होने के बाद ही सुरक्षित रूप से चार्ज किया जा सकता है;

 

4) डिस्चार्जिंग: इनवर्जन और वोल्टेज बूस्टिंग के लिए इन्वर्टर को स्थिर डीसी पावर आउटपुट करता है।

 

(3) द्विदिश ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर पीसीएस (सिस्टम नियंत्रण कोर)

 

साधारण फोटोवोल्टिक इनवर्टर केवल DC को AC में परिवर्तित करते हैं; ऊर्जा भंडारण पीसीएस दो सर्किट वाला एक द्विदिशात्मक पावर कनवर्टर है:

 

1) इन्वर्टर चैनल (डीसी→एसी): फोटोवोल्टिक/बैटरी डीसी → बूस्ट, फिल्टर → घरेलू उपकरणों की आपूर्ति के लिए मानक 220V/380V साइनसॉइडल एसी पावर;

 

2) रेक्टिफायर चैनल (एसी→डीसी): ग्रिड एसी पावर → स्टेप{{1}डाउन रेक्टिफिकेशन → बैटरी चार्ज करने के लिए स्थिर डीसी पावर (ऑफ{2}}पीक इलेक्ट्रिसिटी स्टोरेज);

 

3) निर्मित मुख्य नियंत्रण चिप: फोटोवोल्टिक पावर, बैटरी एसओसी, घरेलू लोड पावर और ग्रिड वोल्टेज का वास्तविक समय पर अधिग्रहण; मिलीसेकंड स्तर पर स्वचालित बिजली आवंटन और ऑपरेटिंग मोड का स्विचिंग।

 

तीन मुख्य घटकों के बुनियादी मापदंडों और कार्यों की तुलना:

 

अवयव	ऊर्जा प्रकार	मूलभूत प्रकार्य	मुख्य पैरामीटर	परिचालन सीमाएँ
सौर फोटोवोल्टिक पैनल	केवल डीसी आउटपुट	सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है; यह सिस्टम का बिजली उत्पादन का एकमात्र स्रोत है।	पीक पावर, ओपन {{0}सर्किट वोल्टेज, शॉर्ट{1}सर्किट करंट, रूपांतरण दक्षता	प्रकाश के बिना कोई भी बिजली उत्पन्न नहीं होती; आउटपुट वोल्टेज प्रकाश और तापमान के साथ बदलता रहता है।
ऊर्जा भंडारण बैटरी	डीसी पावर को स्टोर/आउटपुट करें	अंधेरे की अवधि के दौरान बिजली आपूर्ति के लिए अतिरिक्त विद्युत ऊर्जा का भंडारण करें।	क्षमता kWh, नाममात्र वोल्टेज, SOC चार्ज और डिस्चार्ज अंतराल, चक्र जीवन	ओवरचार्जिंग और अधिक {{0}डिस्चार्जिंग निषिद्ध है; केवल डीसी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की अनुमति है।
द्विदिश ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर पीसीएस	एसी/डीसी द्विदिशात्मक कनवर्टर	बिजली वितरण, वोल्टेज विनियमन, चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रण, ग्रिड कनेक्शन सुरक्षा	रेटेड एसी/डीसी पावर, द्विदिशीय रूपांतरण दक्षता, आइलैंडिंग सुरक्षा, एमपीपीटी ट्रैकिंग	फोटोवोल्टिक्स, बैटरी और पावर ग्रिड के समन्वित नियंत्रण के लिए केंद्रीय केंद्र

 

 

 

 

 

4 परिचालन स्थितियों के तहत पूर्ण वर्तमान प्रवाह

 

शर्त 1: भरपूर धूप के साथ धूप वाला दिन, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन > घरेलू बिजली की खपत

 

1. सौर पैनल उतार-चढ़ाव वाली डीसी बिजली उत्पन्न करते हैं → डीसी कॉम्बिनर बॉक्स में एकत्रित → पीसीएस के डीसी इनपुट टर्मिनल;

 

2. पीसीएस पहला कदम: सभी घरेलू उपकरणों की आपूर्ति को प्राथमिकता देते हुए डीसी पावर के एक हिस्से को एसी पावर में परिवर्तित करता है;

 

3. पीसीएस द्वारा विनियमित और करंट सीमित होने के बाद शेष अतिरिक्त डीसी पावर, ऊर्जा भंडारण बैटरी को चार्ज करने के लिए इनपुट है। बीएमएस वास्तविक समय में चार्जिंग करंट और वोल्टेज की निगरानी करता है;

 

4. एक बार जब बैटरी पूरी तरह से चार्ज हो जाती है (एसओसी 100%), पीसीएस स्वचालित रूप से चार्जिंग सर्किट को डिस्कनेक्ट कर देता है, और अतिरिक्त बिजली बिक्री के लिए राष्ट्रीय ग्रिड में वापस भेज दी जाती है।

 

 

शर्त 2: मध्यम धूप, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन घरेलू भार के बराबर

 

फोटोवोल्टिक प्रणाली से सभी डीसी बिजली को उपकरण के उपयोग के लिए एसी बिजली में परिवर्तित किया जाता है। बैटरी निष्क्रिय रहती है, न तो चार्ज होती है और न ही डिस्चार्ज होती है, बिना ग्रिड इंटरेक्शन के।

 

 

परिचालन स्थिति 3: रात/बादल/बरसात का दिन, कोई सौर ऊर्जा उत्पादन नहीं

 

1. सौर ऊर्जा में कोई डीसी आउटपुट नहीं है; पीसीएस बिजली की कमी का पता लगाता है।

 

2. बैटरी बीएमएस को एक डिस्चार्ज कमांड भेजा जाता है; बैटरी पीसीएस को स्थिर डीसी पावर आउटपुट करती है।

 

3. पीसीएस व्युत्क्रमण करता है, घरेलू भार के लिए एसी बिजली का उत्पादन करता है।

 

4. जब बैटरी चार्ज निचली सीमा (एसओसी 20%) तक गिर जाता है, तो पीसीएस बैटरी डिस्चार्ज बंद कर देता है और स्वचालित रूप से मेन पावर पर स्विच हो जाता है।

 

 

परिचालन स्थिति 4: बंद-पीक ऊर्जा भंडारण (रात में कम बिजली की कीमतें) + पावर आउटेज बैकअप

 

1. रात में, जब सूरज की रोशनी नहीं होती, पीसीएस ग्रिड से एसी बिजली खींचता है, बैटरी को चार्ज करने के लिए इसे स्थिर डीसी बिजली में सुधारता है।

 

2. अचानक बिजली कटौती: पीसीएस ग्रिड से डिस्कनेक्ट होकर, द्वीप सुरक्षा को ट्रिगर करता है। केवल सौर ऊर्जा (सूरज की रोशनी के साथ) और बैटरी स्वतंत्र रूप से काम करती हैं, जिससे रिवर्स पावर ट्रांसमिशन को रोका जा सकता है जो ग्रिड रखरखाव कर्मियों को नुकसान पहुंचा सकता है।

 

3. ग्रिड बहाल होने के बाद, सिस्टम स्वचालित रूप से सिंक्रनाइज़ हो जाता है और सामान्य संचालन फिर से शुरू करते हुए ग्रिड से फिर से जुड़ जाता है।

 

 

चार परिचालन स्थितियों के लिए विद्युत वितरण तर्क तालिका:

 

प्रमुख अनुपूरक कोर प्रौद्योगिकियाँ

 

1. अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) (पीसीएस में एकीकृत): फोटोवोल्टिक वोल्टेज में काफी उतार-चढ़ाव होता है। एमपीपीटी वास्तविक समय में प्रतिबाधा को समायोजित करता है, यह सुनिश्चित करता है कि फोटोवोल्टिक पैनल हमेशा वर्तमान सूर्य के प्रकाश के तहत अधिकतम बिजली का उत्पादन करते हैं, जिससे बिजली उत्पादन 15% -30% बढ़ जाता है।

 

2. बीएमएस और पीसीएस संचार और लिंकेज: बैटरी बीएमएस वास्तविक समय में वोल्टेज, तापमान और एसओसी डेटा को इन्वर्टर तक पहुंचाता है। इन्वर्टर सेल क्षति को रोकने के लिए बैटरी की स्थिति के आधार पर चार्जिंग/डिस्चार्जिंग पावर को समायोजित करता है।

 

3. रूपांतरण हानि स्पष्टीकरण: फोटोवोल्टिक डीसी से एसी चार्जिंग हानि लगभग 3% - 6% है; ग्रिड एसी से बैटरी डीसी चार्जिंग हानि 4%-7% है। उद्योग में उच्च गुणवत्ता वाले पीसीएस 96% से अधिक या उसके बराबर व्यापक रूपांतरण दक्षता प्राप्त करते हैं।

 

 

ग्रिड से जुड़े ऊर्जा भंडारण बनाम ऑफ से जुड़े ऊर्जा भंडारण सिस्टम में घटकों की तुलना:

 

तुलना आइटम	ग्रिड से जुड़ी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (घरेलू उपयोग के लिए मुख्यधारा)	बंद-ग्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली (बिना पावर ग्रिड वाले क्षेत्र)
पलटनेवाला	द्विदिशात्मक ग्रिड{{0}कनेक्शन फ़ंक्शन के साथ पीसीएस को सिंक्रोनस ग्रिड से जोड़ा गया	ऑफ{0}ग्रिड ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर, बिना ग्रिड के {{1}कनेक्टेड मॉड्यूल
बैटरी क्षमता आवश्यकताएँ	यह थोड़ा छोटा है; यदि बिजली नहीं है, तो आप एसी बिजली पर स्विच कर सकते हैं।	बड़ी {{0}क्षमता वाली बैटरियों को पूरे दिन की बिजली खपत के साथ मेल खाना चाहिए।
अतिरिक्त बिजली प्रसंस्करण	बिजली को पावर ग्रिड में प्रेषित किया जाता है और बेचा जाता है।	डिस्चार्ज रेसिस्टर से लैस होने पर अतिरिक्त बिजली की खपत होती है।
बिजली कटौती क्षमता	द्वीप मोड अल्पावधि स्वतंत्र विद्युत आपूर्ति	पूरी प्रक्रिया आत्मनिर्भरता के लिए फोटोवोल्टिक्स और बैटरियों पर निर्भर करती है।
लागत	मध्यम-शक्ति, पावर ग्रिड वाले शहरी उपयोगकर्ताओं के लिए उपयुक्त।	उच्च ऊंचाई, सुदूर पहाड़ी और देहाती क्षेत्रों में उपयोग के लिए उपयुक्त

 

 

 

सरलीकृत सारांश (आसान समझ और याद रखने के लिए)

 

1. फोटोवोल्टिक पैनल "बिजली पैदा करने" के लिए जिम्मेदार हैं, जो केवल अस्थिर प्रत्यक्ष धारा (डीसी) का उत्पादन करते हैं।

 

2. ऊर्जा भंडारण बैटरियां "बिजली का भंडारण" करने, केवल डीसी का भंडारण करने, रात में बिजली उत्पादन न होने की समस्या को हल करने के लिए जिम्मेदार हैं।

 

3. पावर स्टोरेज इन्वर्टर (पीसीएस) "डिस्पैच मैनेजर" है, जो एसी/डीसी द्विदिशीय रूपांतरण को पूरा करता है और फोटोवोल्टिक पैनल, बैटरी और ग्रिड से स्वचालित रूप से बिजली वितरित करता है। इनमें से किसी एक घटक के बिना संपूर्ण सिस्टम सामान्य रूप से और स्थिर रूप से काम नहीं कर सकता है।