अमूर्त
मॉड्यूल बेमेल फोटोवोल्टिक (पीवी) प्रणाली बिजली उत्पादन दक्षता में सुधार को रोकने वाली मुख्य तकनीकी बाधाओं में से एक है। इसका सार एक श्रृंखला सर्किट में पीवी मॉड्यूल के असंगत आउटपुट धाराओं के कारण होने वाला "बाल्टी प्रभाव" है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) फोटोवोल्टिक पावर सिस्टम प्रोग्राम (PVPS) के आंकड़ों के अनुसार, PV बिजली संयंत्रों में बेमेल के कारण वैश्विक औसत बिजली उत्पादन हानि 5% से 15% तक होती है, और जटिल इलाके या खराब संचालन और रखरखाव वाले संयंत्रों में 20% से भी अधिक हो सकती है। उनमें से, पहाड़ी क्षेत्रों और छतों जैसे जटिल स्थापना परिदृश्यों में झुकाव कोण अंतर बेमेल का सबसे प्रमुख कारण है, जो कुल बेमेल नुकसान का लगभग 40% -60% है।
1.पीवी मॉड्यूल बेमेल के बुनियादी सिद्धांत और भौतिक तंत्र
1.1 पीवी मॉड्यूल के विद्युत लक्षण
पीवी मॉड्यूल की आउटपुट विशेषताएँ उसके वर्तमान {{0}वोल्टेज (I-V) वक्र और पावर{2}}वोल्टेज (P-V) वक्र द्वारा निर्धारित की जाती हैं। मानक परीक्षण स्थितियों (एसटीसी: विकिरण 1000W/m², सेल तापमान 25 डिग्री, AM1.5 स्पेक्ट्रम) के तहत, एक एकल मॉड्यूल में एक अद्वितीय अधिकतम पावर प्वाइंट (MPP) होता है।
पीवी मॉड्यूल का शॉर्ट{0}}सर्किट करंट (आईएससी) कोशिका की सतह पर आपतित सौर विकिरण के लगभग समानुपाती होता है, जो झुकाव कोण अंतर के कारण होने वाले वर्तमान बेमेल का मुख्य भौतिक आधार है। सूत्र इस प्रकार व्यक्त किया गया है:
आईएससी ≈ आईएससी_एसटीसी ×(जी/जीएसटीसी)
कहाँ:
• आईएससी: वास्तविक शॉर्ट -सर्किट करंट (ए)
• Isc_STC: मानक परीक्षण स्थितियों के तहत शॉर्ट-सर्किट करंट (ए)
• जी: वास्तविक घटना विकिरण (डब्ल्यू/एम²)
• G_STC: मानक परीक्षण विकिरण (1000W/m²)
किरचॉफ के वर्तमान नियम के अनुसार, जब कई मॉड्यूल एक स्ट्रिंग बनाने के लिए श्रृंखला में जुड़े होते हैं,एक श्रृंखला सर्किट में सभी मॉड्यूल को समान धारा पर काम करना चाहिए; जबकि स्ट्रिंग का कुल वोल्टेज प्रत्येक मॉड्यूल के ऑपरेटिंग वोल्टेज के योग के बराबर है। यह विशेषता यह निर्धारित करती है कि श्रृंखला प्रणालियाँ वर्तमान अंतरों के प्रति बेहद संवेदनशील हैं।
"बैरल प्रभाव" (जिसे "सबसे कमजोर कड़ी" या "अड़चन प्रभाव" के रूप में भी जाना जाता है) श्रृंखला से जुड़े पीवी मॉड्यूल में जो होता है उसके लिए एक आदर्श सादृश्य है। एक श्रृंखला में जुड़े बैरल की एक श्रृंखला की कल्पना करें, प्रत्येक की अलग-अलग क्षमता हो। पूरे सिस्टम में बहने वाले पानी की मात्रा सबसे छोटी क्षमता वाले बैरल द्वारा सीमित होती है, भले ही अन्य कितने भी बड़े हों।
पीवी स्ट्रिंग में, मॉड्यूल विद्युत रूप से श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, जिसका अर्थ है कि उन सभी के माध्यम से समान धारा प्रवाहित होनी चाहिए। सबसे कम विकिरण प्राप्त करने वाला मॉड्यूल (एक उप-इष्टतम कोण के कारण) सबसे कम धारा उत्पन्न करेगा। यह पूरे स्ट्रिंग के करंट को सबसे कम प्रदर्शन करने वाले से मेल खाने के लिए मजबूर करता है, जिससे उच्च प्रदर्शन करने वाले मॉड्यूल अपनी क्षमता से कम काम करते हैं। बिजली की हानि पर्याप्त हो सकती है, जो व्यक्तिगत कटौती के साधारण योग से कहीं अधिक हो सकती है।
2. पीवी मॉड्यूल बेमेल के मुख्य कारण
मॉड्यूल बेमेल के कारण जटिल और विविध हैं, और इन्हें दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: जन्मजात बेमेल और अधिग्रहित बेमेल।
2.1 जन्मजात बेमेल: फ़ैक्टरी पैरामीटर अंतर
यहां तक कि एक ही बैच में उत्पादित मॉड्यूल में अर्धचालक सामग्री की शुद्धता और उत्पादन प्रक्रिया में उतार-चढ़ाव जैसे कारकों के कारण उनके विद्युत प्रदर्शन मापदंडों में मामूली अंतर होता है। मॉड्यूल निर्माता आमतौर पर मॉड्यूल पर पावर ग्रेडिंग (बिनिंग) करते हैं, लेकिन एक ही पावर बिन के मॉड्यूल में अभी भी ±2.5% के भीतर वर्तमान अंतर हो सकता है।
ऐसे फ़ैक्टरी पैरामीटर अंतरों के कारण होने वाली बेमेल हानि आमतौर पर 2% -3% होती है, जो एक बुनियादी बेमेल हानि है जिसे सभी पीवी प्रणालियों में पूरी तरह से टाला नहीं जा सकता है।
2.2 अर्जित बेमेल: परिचालन वातावरण और संचालन एवं रखरखाव कारक
यही मुख्य कारण है कि वास्तविक सिस्टम बेमेल हानि मूल मूल्य से बहुत बड़ी है, जिसमें विशेष रूप से शामिल हैं:
• असंगत झुकाव कोण और दिगंश कोण(नीचे गहराई से विश्लेषण किया जाएगा)
• छायांकन बेमेल: आसपास की इमारतों, पेड़ों, पहाड़ों आदि से निश्चित छाया, और बादलों, पक्षियों आदि से गतिशील छाया।
• गंदगी और उम्र बढ़ने का बेमेल: मॉड्यूल की सतह पर धूल, बर्फ, पक्षियों की बीट जैसी असमान गंदगी, और लंबी अवधि के ऑपरेशन के बाद उम्र बढ़ने की दर में अंतर
• तापमान बेमेल: मॉड्यूल की विभिन्न ताप अपव्यय स्थितियों के कारण असमान तापमान
3. झुकाव कोण अंतर के कारण होने वाले बेमेल का गहराई से तंत्र और मात्रात्मक विश्लेषण
झुकाव कोण बेमेल एक ही श्रृंखला स्ट्रिंग में विभिन्न मॉड्यूल के असंगत स्थापना झुकाव कोण (मॉड्यूल विमान और क्षैतिज विमान के बीच का कोण) को संदर्भित करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक मॉड्यूल द्वारा अलग-अलग मात्रा में सौर विकिरण प्राप्त होता है, और इस प्रकार आउटपुट करंट में अंतर होता है। पहाड़ी पीवी और वितरित छत पीवी प्रणालियों में यह सबसे आम और आसानी से नजरअंदाज किया जाने वाला बेमेल प्रकार है।
3.1 स्थापना कोण में अंतर के कारण यह समस्या और बढ़ जाती है:
• विकिरण भिन्नता: एक अलग कोण पर झुका हुआ मॉड्यूल कम सीधी धूप पकड़ता है, खासकर पीक आवर्स के दौरान। उदाहरण के लिए, अलग-अलग पिचों वाली ढलान वाली छत पर, इष्टतम झुकाव पर दक्षिण की ओर वाले मॉड्यूल अच्छा प्रदर्शन कर सकते हैं, जबकि उथले या तीव्र कोण पर अन्य मॉड्यूल खराब प्रदर्शन करते हैं।
• दैनिक और मौसमी प्रभाव: कोण न केवल अधिकतम आउटपुट बल्कि पूरे दिन के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। गैर-समान झुकाव के कारण बेमेल IV वक्र (वर्तमान वोल्टेज विशेषताएँ) उत्पन्न होते हैं, जिससे बेमेल हानियाँ बढ़ जाती हैं।
• अन्य कारकों के साथ संयोजन: कोण के अंतर से छायांकन प्रभाव या तापमान प्रवणता खराब हो सकती है, क्योंकि खराब कोण वाले मॉड्यूल अलग-अलग तरह से गर्म हो सकते हैं.
3.2 झुकाव कोण अंतर और मॉड्यूल आउटपुट करंट के बीच मात्रात्मक सहसंबंध
हम विभिन्न झुकाव कोणों पर कुल विमान विकिरण की सटीक गणना करके झुकाव कोण अंतर और वर्तमान अंतर के बीच संबंध को निर्धारित कर सकते हैं। लेना30 डिग्री उत्तरी अक्षांश क्षेत्र(चीन में यांग्त्ज़ी नदी बेसिन) एक उदाहरण के रूप में, निम्न तालिका इष्टतम झुकाव कोण (लगभग 30 डिग्री) के सापेक्ष विभिन्न स्थापना झुकाव कोणों के लिए वार्षिक कुल विकिरण और शॉर्ट{0}सर्किट वर्तमान अंतर दिखाती है:
स्थापना झुकाव कोण ( डिग्री ) | वार्षिक कुल विकिरण (kWh/m²) | इष्टतम झुकाव कोण से संबंधित विकिरण अंतर (%) | लघु-सर्किट धारा अंतर (%) |
| 10 | 1285 | -12.3 | -12.3 |
| 15 | 1352 | -7.7 | -7.7 |
| 20 | 1401 | -4.4 | -4.4 |
| 25 | 1432 | -2.3 | -2.3 |
| 30 (इष्टतम) | 1466 | 0 | 0 |
| 35 | 1451 | -1.0 | -1.0 |
| 40 | 1420 | -3.1 | -3.1 |
| 45 | 1373 | -6.3 | -6.3 |
| 50 | 1312 | -10.5 | -10.5 |
मुख्य निष्कर्ष:
1. 30 डिग्री एन अक्षांश क्षेत्र में, इष्टतम झुकाव कोण से प्रत्येक 5 डिग्री विचलन के लिए, वार्षिक विकिरण लगभग 2% कम हो जाता है, शॉर्ट-सर्किट करंट में 2% -4% की कमी होती है।
2. जब झुकाव कोण का अंतर 20 डिग्री (उदाहरण के लिए, 30 डिग्री बनाम 10 डिग्री) तक पहुंच जाता है, तो वार्षिक वर्तमान अंतर 12% से अधिक हो सकता है।
3. तात्कालिक वर्तमान अंतर वार्षिक औसत अंतर से बहुत बड़ा है. उदाहरण के लिए, ग्रीष्म संक्रांति पर दोपहर के समय, सौर ऊंचाई कोण लगभग 83.5 डिग्री होता है, उस समय 10 डिग्री झुकाव कोण वाले मॉड्यूल द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष विकिरण 30 डिग्री झुकाव कोण वाले मॉड्यूल द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष विकिरण से लगभग 15% अधिक होता है; जबकि शीतकालीन संक्रांति पर दोपहर के समय, सौर ऊंचाई कोण लगभग 36.5 डिग्री होता है, और 10 डिग्री झुकाव कोण वाले मॉड्यूल द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष विकिरण 30 डिग्री झुकाव कोण वाले मॉड्यूल द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष विकिरण से लगभग 25% कम होता है।
4. मॉड्यूल बेमेल के लिए मुख्यधारा समाधान की तुलना
मॉड्यूल बेमेल समस्या को ध्यान में रखते हुए, उद्योग में विभिन्न समाधान विकसित किए गए हैं, जिनका मूल विचार हैइस प्रतिबंध को तोड़ें कि "श्रृंखला धाराएँ सुसंगत होनी चाहिए"यावर्तमान मतभेदों को कम करें.
4.1 झुकाव कोण बेमेल के लिए विशेष डिजाइन अनुकूलन
यह सबसे बुनियादी और सबसे कम लागत वाला समाधान है, और यह वह उपाय भी है जिसे सभी परियोजनाओं को सबसे पहले अपनाना चाहिए:
1. "समान झुकाव कोण, समान स्ट्रिंग" सिद्धांत को सख्ती से लागू करें: झुकाव कोण बेमेल को रोकने के लिए यह सुनहरा नियम है। समान झुकाव कोण और अज़ीमुथ कोण वाले मॉड्यूल को एक ही स्ट्रिंग में श्रृंखला में जोड़ा जाना चाहिए, और विभिन्न झुकाव कोण/अभिविन्यास वाले मॉड्यूल को कभी भी श्रृंखला में एक साथ नहीं जोड़ा जाना चाहिए।
2. स्ट्रिंग की लंबाई को उचित रूप से छोटा करें: बड़े झुकाव कोण अंतर वाले क्षेत्रों में, स्ट्रिंग की लंबाई को उचित रूप से छोटा करना (22-24 मॉड्यूल से 18-20 मॉड्यूल तक) बेमेल की प्रभाव सीमा को कम कर सकता है।
3. इन्वर्टर एमपीपीटी चैनल डिवीजन को अनुकूलित करें: अलग-अलग झुकाव कोण क्षेत्रों से स्ट्रिंग्स को अलग-अलग एमपीपीटी चैनलों से कनेक्ट करें, ताकि प्रत्येक एमपीपीटी चैनल केवल समान झुकाव कोण के साथ स्ट्रिंग्स के अधिकतम पावर पॉइंट को ट्रैक कर सके।
चीन ग्राउंड सोलर पीवी सिस्टम निर्माता आपूर्तिकर्ता फैक्टरी - थोक सेवा - डोंगशुओ न्यू एनर्जी
4.2 स्ट्रिंग इन्वर्टर: मल्टी-एमपीपीटी इनवर्टर
पारंपरिक केंद्रीय इनवर्टर में आमतौर पर केवल 1-2 एमपीपीटी चैनल होते हैं, जबकि आधुनिक स्ट्रिंग इनवर्टर आमतौर पर कई स्वतंत्र एमपीपीटी चैनलों से सुसज्जित होते हैं (6-12 या इससे भी अधिक)। प्रत्येक एमपीपीटी चैनल स्वतंत्र रूप से विभिन्न स्ट्रिंग्स के अधिकतम पावर पॉइंट को ट्रैक कर सकता है, इस प्रकार बेमेल के प्रभाव को एकल एमपीपीटी चैनल तक सीमित कर सकता है।
झुकाव कोण बेमेल पर प्रभाव: विभिन्न झुकाव कोण क्षेत्रों के बीच बेमेल समस्या को प्रभावी ढंग से हल कर सकता है, लेकिन फिर भी एक ही क्षेत्र में स्ट्रिंग के भीतर झुकाव कोण अंतर को हल नहीं कर सकता है।
चीन ग्राउंड सोलर पीवी सिस्टम निर्माता आपूर्तिकर्ता फैक्टरी - थोक सेवा - डोंगशुओ न्यू एनर्जी
4.3 मॉड्यूल-लेवल पावर इलेक्ट्रॉनिक्स (एमएलपीई) प्रौद्योगिकी
यह वर्तमान में झुकाव कोण बेमेल को हल करने के लिए सबसे प्रभावी तकनीकी समाधान है, जिसमें मुख्य रूप से पावर ऑप्टिमाइज़र और माइक्रोइनवर्टर शामिल हैं:
1. पावर ऑप्टिमाइज़र
प्रत्येक मॉड्यूल के पीछे पावर ऑप्टिमाइज़र स्थापित किए जाते हैं, जो मॉड्यूल के साथ एक से एक के अनुरूप होते हैं। यह प्रत्येक मॉड्यूल के ऑपरेटिंग वोल्टेज और करंट को स्वतंत्र रूप से समायोजित कर सकता है, जिससे प्रत्येक मॉड्यूल अपने अधिकतम पावर पॉइंट पर काम कर सकता है, और फिर श्रृंखला सर्किट में डायरेक्ट करंट आउटपुट कर सकता है।
झुकाव कोण बेमेल पर प्रभाव: स्ट्रिंग के भीतर किसी भी झुकाव कोण अंतर के कारण होने वाले वर्तमान बेमेल को पूरी तरह से समाप्त कर सकता है, जिससे प्रत्येक मॉड्यूल को अपना अधिकतम करंट आउटपुट करने की अनुमति मिलती है। मापे गए डेटा से पता चलता है कि बड़े झुकाव कोण अंतर वाले पहाड़ी बिजली संयंत्रों में, पावर ऑप्टिमाइज़र के उपयोग से बिजली उत्पादन 15% -20% तक बढ़ सकता है।
2. माइक्रोइन्वर्टर
माइक्रोइनवर्टर सीधे प्रत्येक मॉड्यूल के पीछे स्थापित किए जाते हैं, जो मॉड्यूल द्वारा प्रत्यक्ष वर्तमान आउटपुट को सीधे प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करते हैं, जो फिर ग्रिड के समानांतर जुड़ा होता है। प्रत्येक मॉड्यूल एक स्वतंत्र बिजली उत्पादन इकाई है, जो श्रृंखला वर्तमान प्रतिबंधों से पूरी तरह मुक्त है।
झुकाव कोण बेमेल पर प्रभाव: सभी झुकाव कोण बेमेल समस्याओं को पूरी तरह से हल करता है, और प्रत्येक मॉड्यूल झुकाव कोण अंतर की परवाह किए बिना स्वतंत्र रूप से काम कर सकता है।
हमारी कंपनी ऊपर उल्लिखित सभी समाधान और संपूर्ण सिस्टम प्रदान कर सकती है। यदि आपको उनकी आवश्यकता है, तो कृपया हमसे संपर्क करें!
पीवी प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, मॉड्यूल बेमेल समस्या के समाधान भी लगातार नवीन और विकसित हो रहे हैं:
1. उच्च दक्षता एमएलपीई प्रौद्योगिकी: नई पीढ़ी के पावर ऑप्टिमाइज़र और माइक्रोइनवर्टर की रूपांतरण दक्षता 99% से अधिक हो गई है, जिससे स्व-बिजली की खपत और कम हो गई है और लागत में लगातार गिरावट आ रही है।
2. स्मार्ट मॉड्यूल प्रौद्योगिकी: स्मार्ट मॉड्यूल बनाने के लिए पावर ऑप्टिमाइज़र या माइक्रोइनवर्टर को मॉड्यूल के साथ एकीकृत करना, इंस्टॉलेशन प्रक्रिया को सरल बनाना और सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार करना।
3. डिजिटल ट्विन तकनीक: पीवी पावर प्लांट का वर्चुअल मॉडल बनाने के लिए डिजिटल ट्विन तकनीक का उपयोग करना, विभिन्न कामकाजी परिस्थितियों में बेमेल नुकसान का सटीक अनुकरण करना, और प्रारंभिक चेतावनी और इष्टतम नियंत्रण का एहसास करना।
4. नई बैटरी तकनीक: जैसे कि शिंगल मॉड्यूल, आधे {{0} कटे हुए मॉड्यूल, कटे हुए मॉड्यूल आदि, सेल विभाजन और अनुकूलित कनेक्शन विधियों के माध्यम से छायांकन और बेमेल के प्रभाव को कम करते हैं। उदाहरण के लिए, आधे कटे हुए मॉड्यूल छायांकन के कारण होने वाली बिजली हानि को लगभग 50% तक कम कर सकते हैं।
पीवी सिस्टम में मॉड्यूल बेमेल एक अपरिहार्य घटना है,जिनमें से झुकाव कोण अंतर जटिल स्थापना परिदृश्यों में बेमेल का मुख्य कारण है, और परिणामस्वरूप बिजली उत्पादन हानि 15% से अधिक तक पहुंच सकती है। झुकाव कोण के अंतर सीधे मॉड्यूल द्वारा प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा को प्रभावित करके मॉड्यूल के असंगत आउटपुट धाराओं को जन्म देते हैं, और फिर श्रृंखला सर्किट के "बाल्टी प्रभाव" के माध्यम से पूरे स्ट्रिंग की बिजली उत्पादन को सीमित करते हैं।
विभिन्न प्रकार के पीवी बिजली संयंत्रों के लिए, इलाके की स्थिति, झुकाव कोण अंतर आकार और निवेश बजट जैसे कारकों के अनुसार सबसे उपयुक्त बेमेल समाधान का चयन किया जाना चाहिए। ग्राउंड पर लगे बिजली संयंत्र मल्टी {{2} एमपीपीटी स्ट्रिंग इनवर्टर को प्राथमिकता दे सकते हैं; पहाड़ी क्षेत्रों और बड़े झुकाव कोण अंतर वाली छतों जैसे जटिल परिदृश्यों के लिए, मॉड्यूल स्तर की पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक महत्वपूर्ण बिजली उत्पादन में सुधार और निवेश रिटर्न लाएगी।
