बिजली आपूर्ति और वितरण प्रणाली में, वितरण ट्रांसफार्मर आम तौर पर लोड को बिजली की आपूर्ति करता है, और ग्रिड की तरफ से लोड तक करंट प्रवाहित होता है, जिसे फॉरवर्ड करंट कहा जाता है। फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली स्थापित होने के बाद, जब फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली की शक्ति स्थानीय लोड की शक्ति से अधिक होती है और लोड इसे पूरी तरह से अवशोषित नहीं कर सकता है, तो शेष बिजली ग्रिड में डाल दी जाती है। चूंकि करंट की दिशा सामान्य दिशा के विपरीत होती है, इसलिए इसे रिवर्स करंट कहा जाता है।
एंटी-बैकफ्लो रोकथाम क्या है?
एक सामान्य फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करती है और इसे पावर ग्रिड में भेजती है। बैकफ़्लो रोकथाम वाला एक फोटोवोल्टिक सिस्टम केवल स्थानीय भार के लिए फोटोवोल्टिक्स द्वारा उत्पन्न बिजली का उपयोग करता है, जिससे फोटोवोल्टिक सिस्टम द्वारा उत्पन्न बिजली को पावर ग्रिड में जाने से रोका जाता है। सिस्टम का ऑपरेटिंग सिद्धांत आरेख इस प्रकार है:
एंटी-बैकफ्लो मांग परिदृश्य
आम तौर पर, फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन पूर्ण ग्रिड एक्सेस या स्व-उपयोग के संचालन मोड को अपनाते हैं, और अधिशेष बिजली को ग्रिड से जोड़ा जाता है। फोटोवोल्टिक सिस्टम को ग्रिड को बिजली भेजने की अनुमति है, इसलिए एंटी-बैकफ्लो की कोई आवश्यकता नहीं है। एंटी-बैकफ्लो स्थापित करने के मुख्य कारण इस प्रकार हैं:
1. ऊपरी स्तर के ट्रांसफार्मर की क्षमता सीमा के कारण, स्थानीय बिजली आपूर्ति विभाग नए ग्रिड कनेक्शन की अनुमति नहीं देता है;
2. अपूर्ण प्रक्रियाओं और ग्रिड कनेक्शन जानकारी के कारण ग्रिड से जुड़ना असंभव है;
3. कुछ क्षेत्रों को नीतिगत कारणों से ग्रिड से जुड़ने की अनुमति नहीं है;
4. स्थानीय क्षेत्र में स्वयं के उपयोग के लिए अधिकांश बिजली को अवशोषित करने की क्षमता होती है, तथा एक छोटे से हिस्से को ग्रिड से जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है।
एंटी-बैकफ्लो का सिद्धांत
घरेलू इनकमिंग लाइन की मुख्य लाइन पर एंटी-बैकफ्लो मीटर + सीटी ट्रांसफॉर्मर लगाया जाता है, ताकि बसबार पर वास्तविक समय की बिजली, करंट का आकार और दिशा एकत्र की जा सके। जब यह पता चलता है कि ग्रिड में करंट प्रवाहित हो रहा है (रिवर्स करंट), तो एंटी-बैकफ्लो मीटर RS485 संचार के माध्यम से रिवर्स पावर डेटा को इन्वर्टर तक पहुंचाता है। कमांड प्राप्त करने के बाद, इन्वर्टर सेकंड में प्रतिक्रिया करता है और इन्वर्टर आउटपुट पावर को कम करता है, ताकि फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन से ग्रिड में प्रवाहित करंट हमेशा 0 के करीब रहे, जिससे एंटी-बैकफ्लो प्राप्त होता है और ग्रिड को अतिरिक्त बिजली नहीं भेजी जाती है।
विभिन्न परिदृश्यों में एंटी-बैकफ़्लो
ग्रोवेट विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार कई लचीले समाधान प्रदान करता है। केवल एक इन्वर्टर वाले फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों के लिए, ग्रोवेट स्मार्ट मीटर का उपयोग एंटी-बैकफ़्लो फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। कई इन्वर्टर का उपयोग करने वाले पावर स्टेशनों के लिए, ग्रोवेट स्मार्ट ऊर्जा प्रबंधकों का उपयोग एंटी-बैकफ़्लो फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।
एकल-मशीन एकल-चरण एंटी-बैकफ़्लो सिस्टम समाधान
कार्य कार्यान्वयन के लिए आवश्यक उपकरण: फोटोवोल्टिक ग्रिड से जुड़ा इन्वर्टर, एंटी-बैकफ्लो मीटर, मीटर और इन्वर्टर के बीच संचार लाइन
एकल-मशीन तीन-चरण एंटी-बैकफ़्लो सिस्टम समाधान
घरेलू कम-पावर ग्रिड से जुड़े इनवर्टर के लिए, आउटपुट करंट छोटा होता है, आम तौर पर 80A करंट मॉडल (50KW के भीतर) से कम होता है, आप सीधे DC एंटी-रिवर्स करंट मीटर का उपयोग कर सकते हैं, इन्वर्टर AC आउटपुट टर्मिनल वायरिंग को सीधे मीटर में पेश किया जाता है , और फिर एंटी-रिवर्स करंट प्राप्त करने के लिए मीटर से बाहर आने के बाद ग्रिड पॉइंट से कनेक्ट करें।
उच्च-शक्ति ग्रिड से जुड़े इनवर्टर के लिए, आउटपुट करंट बड़ा होता है और एंटी-रिवर्स करंट मीटर की विनिर्देश सीमा से अधिक होता है। ग्रिड बस पर करंट का पता लगाने के लिए दूसरे सीटी ट्रांसफार्मर का उपयोग करना आवश्यक है, और फिर ग्रिड बिंदु पर करंट और पावर माप को प्राप्त करने के लिए ट्रांसफार्मर के माध्यम से आनुपातिक रूप से करंट को कम करने के बाद एंटी-रिवर्स करंट मीटर को कनेक्ट करें।
नोट: हालांकि कुछ परिदृश्यों में उपयोग किए जाने वाले फोटोवोल्टिक इन्वर्टर में एक छोटी शक्ति होती है, लेकिन ग्रिड से जुड़े बसबार का करंट बड़ा होता है। इस समय, एंटी-रिवर्स करंट मीटर + सीटी म्यूचुअल इंडक्टर के माध्यम से ग्रिड से जुड़े छोर की रिवर्स पावर का पता लगाना भी आवश्यक है।
फोटोवोल्टिक इन्वर्टर और एंटी-रिवर्स करंट मीटर को प्रोटोकॉल के माध्यम से मिलान किया गया है। ऑन-साइट इंस्टॉलेशन के दौरान, एंटी-रिवर्स करंट मीटर को RS485 लाइन के माध्यम से इन्वर्टर के RS485 संचार पोर्ट से जोड़ा जाता है। इंस्टॉलेशन सरल है और सिस्टम लागत बचाता है। उपयोगकर्ता वास्तविक स्थिति के अनुसार डायरेक्ट-कनेक्टेड मीटर या सीटी मीटर चुन सकते हैं।
बहु-मशीन बैकफ़्लो रोकथाम प्रणाली समाधान
ऐसे परिदृश्यों के लिए जहां एक फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन में एक से अधिक मॉडल होते हैं, चूंकि एक मीटर एक ही समय में एक से अधिक इन्वर्टर के साथ संचार नहीं कर सकता है, इसलिए ग्रिड से जुड़े पक्ष पर बैकफ्लो रोकथाम मीटर से डेटा एकत्र करने और इन्वर्टर पक्ष पर बहु-मशीन संचार और आउटपुट पावर नियंत्रण करने के लिए एक अलग डेटा कलेक्टर की आवश्यकता होती है, जिससे पूरे फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के लिए बैकफ्लो रोकथाम प्राप्त होती है।
आवश्यक उपकरण: फोटोवोल्टिक इन्वर्टर (एकाधिक इकाइयां), एंटी-बैकफ्लो बॉक्स (डेटा कलेक्टर, एंटी-बैकफ्लो मीटर और सीटी म्यूचुअल इंडक्टर सहित), आरएस 485 संचार लाइन।
सिस्टम वायरिंग: एंटी-बैकफ्लो बॉक्स फोटोवोल्टिक इन्वर्टर, यूजर लोड और पावर ग्रिड के बीच स्थापित किया जाता है। ग्रिड एक्सेस पॉइंट के वोल्टेज, करंट और रिवर्स पावर को एंटी-बैकफ्लो बॉक्स में मीटर और सीटी म्यूचुअल इंडक्टर द्वारा पता लगाया जाता है। इन्वर्टर की आउटपुट पावर को उपयोगकर्ता की जरूरतों और सेटिंग्स के अनुसार वास्तविक समय में समायोजित किया जा सकता है, जिससे पूरे फोटोवोल्टिक ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम की शक्ति को नियंत्रित किया जा सकता है जो अंततः ग्रिड को आउटपुट करता है, और शून्य के करीब रिवर्स पावर प्राप्त करता है।
टिप्पणियाँ:
1. सीटी ट्रांसफार्मर को ग्रिड कनेक्शन पॉइंट के बसबार पर स्थापित किया जाता है। स्थापना क्षेत्र से पहले, इसके सेकेंडरी को एंटी-बैकफ्लो बॉक्स में मीटर से जोड़ा जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि ट्रांसफार्मर सेकेंडरी खुला न हो।
2. ट्रांसफार्मर स्थापित करते समय, ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन को प्रभावित करने से बचने के लिए कोई भी विदेशी पदार्थ जैसे अशुद्धियाँ और धूल कोर सेक्शन में नहीं गिरनी चाहिए।
3. दिशा को अलग करने के लिए करंट ट्रांसफॉर्मर के दोनों तरफ P1 और P2 की सिल्क स्क्रीन होती है। वायरिंग के लिए नीचे दिए गए चित्र को देखें। P1 साइड ग्रिड के करीब है, और P2 साइड इन्वर्टर और लोड के करीब है।
4. फोटोवोल्टिक इन्वर्टर संचार सिग्नल लाइन को RS485 हैंड-इन-हैंड सीरीज कनेक्शन के माध्यम से एंटी-बैकफ्लो बॉक्स में डेटा कलेक्टर से जोड़ता है। RS485 संचार संचार दूरी और सिग्नल हस्तक्षेप जैसे कारकों से प्रभावित होता है, जो एंटी-बैकफ्लो नियंत्रण सिग्नल में देरी का कारण होगा। आम तौर पर, एंटी-बैकफ्लो नियंत्रण सटीकता और नियंत्रण प्रभाव सुनिश्चित करने के लिए एक ही एंटी-बैकफ्लो बॉक्स के तहत 20 से अधिक इन्वर्टर कनेक्ट करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।
5. उपरोक्त एंटी-बैकफ्लो नियंत्रण सिद्धांत के आधार पर, पहले यह पता लगाना आवश्यक है कि ग्रिड कनेक्शन बिंदु पर रिवर्स पावर है या नहीं और फिर आउटपुट को कम करने के लिए इन्वर्टर को नियंत्रित करने के लिए RS485 सिग्नल लाइन के माध्यम से एक नियंत्रण संकेत दें। सिग्नल देरी जैसे कारकों से प्रभावित होकर, वास्तविक संचालन के दौरान एंटी-बैकफ्लो डिवाइस द्वारा ग्रिड को बहुत कम मात्रा में करंट भेजा जा सकता है, जो एक सामान्य घटना है।
इन्वर्टर एंटी-बैकफ़्लो रोकथाम निर्देश
वर्तमान में, सभी ग्रोवेट ग्रिड-कनेक्टेड मॉडल मानक के रूप में RS485 इंटरफेस से लैस हैं, और सभी एंटी-बैकफ्लो फ़ंक्शन का एहसास कर सकते हैं। वास्तविक परियोजना आवश्यकताओं में, एंटी-बैकफ्लो मीटर, एंटी-बैकफ्लो बॉक्स और अन्य समाधानों को विभिन्न परिदृश्यों के अनुसार लचीले ढंग से चुना जा सकता है। उनमें से, एंटी-बैकफ्लो मीटर और एंटी-बैकफ्लो बॉक्स में फोटोवोल्टिक इनवर्टर के साथ संचार की समस्या शामिल है, और दोनों को ग्रोवेट द्वारा मिलान किया जाना चाहिए। सीटी ट्रांसफार्मर के लिए कोई ब्रांड आवश्यकता नहीं है, और उन्हें साइट पर बसबार आकार और वर्तमान आकार के अनुसार लचीले ढंग से चुना जा सकता है।
इन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज?
पैरामीटर "एसी आउटपुट वोल्टेज" को इन्वर्टर के प्रत्येक ब्रांड की स्पेसिफिकेशन शीट में आसानी से पाया जा सकता है। यह एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो इन्वर्टर की ग्रेड विशेषताओं को परिभाषित करता है। शाब्दिक अर्थ से, एसी आउटपुट वोल्टेज इन्वर्टर के एसी साइड द्वारा आउटपुट वोल्टेज वैल्यू को संदर्भित करता है। वास्तव में, यह एक गलतफहमी है।
"एसी आउटपुट वोल्टेज" इन्वर्टर द्वारा स्वयं आउटपुट किया जाने वाला वोल्टेज नहीं है। इन्वर्टर एक विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसमें करंट सोर्स गुण होते हैं। चूँकि इसे उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को सुरक्षित रूप से संचारित या संग्रहीत करने के लिए पावर ग्रिड (यूटिलिटी) से कनेक्ट करने की आवश्यकता होती है, इसलिए यह संचालन के दौरान हमेशा उस ग्रिड के वोल्टेज (V) और आवृत्ति (F) का पता लगाएगा जिससे यह जुड़ा हुआ है। क्या ये दो पैरामीटर ग्रिड के साथ सिंक्रोनाइज़/समान हैं, यह निर्धारित करता है कि इन्वर्टर द्वारा विद्युत ऊर्जा आउटपुट को ग्रिड द्वारा स्वीकार किया जा सकता है या नहीं। अपने रेटेड पावर वैल्यू (P=UI) को आउटपुट करने के लिए, इन्वर्टर गणना करता है कि क्या यह आउटपुट जारी रख सकता है और प्रत्येक क्षण में पता लगाए गए ग्रिड वोल्टेज (ग्रिड कनेक्शन पॉइंट) के आधार पर कितना आउटपुट करना है। यहाँ ग्रिड में वास्तव में जो आउटपुट होता है वह करंट (I) है, और करंट की मात्रा वोल्टेज में परिवर्तन के अनुसार समायोजित की जाती है।
उदाहरण के तौर पर 10KW के रूपांतरण को लें। यदि ग्रिड वोल्टेज 400V है, तो इन्वर्टर द्वारा आवश्यक वर्तमान मान है: 10000÷400÷1.732≈14.5A; जब ग्रिड वोल्टेज अगले पल 430V तक उतार-चढ़ाव करता है, तो आवश्यक आउटपुट करंट 13.4A पर समायोजित होता है; इसके विपरीत, जब ग्रिड वोल्टेज कम हो जाता है, तो इन्वर्टर आउटपुट करंट मान को उसी हिसाब से बढ़ा देगा। दो बिंदुओं पर ध्यान देने की आवश्यकता है:
(1) ग्रिड वोल्टेज स्थिर मान पर नहीं रह सकता, यह हमेशा उतार-चढ़ाव करता रहता है;
(2) इसलिए, इन्वर्टर द्वारा पता लगाए गए ग्रिड वोल्टेज की एक सीमा होनी चाहिए। यदि ग्रिड का वास्तविक वोल्टेज इस सीमा से बाहर उतार-चढ़ाव करता है, तो इन्वर्टर को वास्तविक समय में इसका पता लगाना चाहिए और गलती की रिपोर्ट करनी चाहिए और ग्रिड वोल्टेज बहाल होने तक आउटपुट को रोकना चाहिए। इसका उद्देश्य सबस्टेशन में एक ही लाइन पर विद्युत उपकरणों और कर्मियों की सुरक्षा की रक्षा करना है।
ऐसे में इस पैरामीटर का नाम क्यों नहीं बदला जाता? इसका मुख्य कारण यह है कि उद्योग कई वर्षों से इस परंपरा का पालन कर रहा है-हर कोई इसे इसी तरह से बुलाता है; साथ ही, इसे आउटपुट करंट के अनुरूप बनाए रखने के लिए इसे इस तरह से बुलाया जाता है।
क्या इन्वर्टर को एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा से सुसज्जित होना आवश्यक है?
जवाब बेशक हां है, इसमें कोई संदेह नहीं है। यह भी कहा जा सकता है कि इन्वर्टर को इन्वर्टर इसलिए कहा जा सकता है क्योंकि इसमें एंटी-आइलैंडिंग प्रोटेक्शन फंक्शन होता है। कल्पना करें: यदि इन्वर्टर डीसी इनपुट और एसी आउटपुट की अनुमति देता है, तो बड़ी मात्रा में चार्ज कहां जाएगा? इन्वर्टर स्वयं एक स्टोरेज डिवाइस नहीं है और बड़ी मात्रा में चार्ज नहीं रख सकता है, इसलिए इसे अभी भी आउटपुट करना होगा। जब आइलैंड होता है, तो यह तब होता है जब किसी कारण से पावर ग्रिड का सामान्य ट्रांसमिशन और वितरण बाधित होता है। एक बार जब बड़ी मात्रा में चार्ज मूल पथ के साथ पावर ग्रिड लाइन में प्रवेश करता है, अगर इस समय उस पर काम करने वाले बिजली रखरखाव कर्मी हैं, तो परिणाम विनाशकारी होंगे। इसलिए, यदि फोटोवोल्टिक प्रणाली को हमेशा पावर ग्रिड के साथ तालमेल रखना है, तो इसे एंटी-आइलैंडिंग प्रोटेक्शन फंक्शन से लैस होना चाहिए।
इसे कैसे प्राप्त करें? आइलैंडिंग प्रभाव को रोकने के लिए मुख्य बिंदु अभी भी पावर ग्रिड में बिजली आउटेज का पता लगाना है। आम तौर पर, दो "आइलैंडिंग प्रभाव" का पता लगाने के तरीकों का उपयोग किया जाता है: निष्क्रिय या सक्रिय। पता लगाने की विधि चाहे जो भी हो, एक बार बिजली आउटेज की पुष्टि हो जाने पर, ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर को ग्रिड से डिस्कनेक्ट कर दिया जाएगा और इन्वर्टर को निर्दिष्ट प्रतिक्रिया समय के भीतर बंद कर दिया जाएगा। वर्तमान में विनियमों द्वारा निर्धारित प्रतिक्रिया मूल्य 2 सेकंड के भीतर है।
क्या डीसी स्ट्रिंग वोल्टेज जितना अधिक होगा, बिजली उत्पादन उतना ही बेहतर होगा?
वास्तव में नहीं। इन्वर्टर के MPPT ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज के भीतर, एक रेटेड ऑपरेटिंग वोल्टेज मूल्य है। जब DC स्ट्रिंग का वोल्टेज मूल्य इन्वर्टर के रेटेड वोल्टेज मूल्य पर या उसके पास होता है, यानी, पूर्ण लोड MPPT वोल्टेज रेंज के भीतर, इन्वर्टर अपने रेटेड पावर मूल्य को आउटपुट कर सकता है। यदि स्ट्रिंग वोल्टेज बहुत अधिक या बहुत कम है, तो स्ट्रिंग वोल्टेज इन्वर्टर द्वारा निर्धारित रेटेड वोल्टेज मूल्य/रेंज से बहुत दूर है, और इसकी आउटपुट दक्षता बहुत कम हो जाती है। सबसे पहले, रेटेड पावर आउटपुट करने की संभावना को बाहर रखा गया है - यह वांछनीय नहीं है; दूसरे, यदि स्ट्रिंग वोल्टेज बहुत कम है, तो इन्वर्टर के बूस्ट सर्किट को लगातार काम करने के लिए बार-बार जुटाना पड़ता है, और निरंतर हीटिंग के कारण आंतरिक पंखा लगातार काम करता है, जो अंततः दक्षता में कमी की ओर जाता है; यदि स्ट्रिंग वोल्टेज बहुत अधिक है, तो यह सुरक्षित नहीं है और घटक के IV आउटपुट वक्र को सीमित करता है, जिससे करंट छोटा हो जाता है और बिजली का उतार-चढ़ाव बड़ा हो जाता है। उदाहरण के तौर पर 1100V रेटेड इन्वर्टर को लें, तो इसका रेटेड ऑपरेटिंग वोल्टेज पॉइंट आम तौर पर 600V होता है, और फुल-लोड MPPT वोल्टेज रेंज 550V और 850V के बीच होती है। अगर इनपुट वोल्टेज इस रेंज से ज़्यादा है, तो इन्वर्टर का प्रदर्शन असंतोषजनक होगा।
वास्तविक संचालन में, घटकों की नकारात्मक तापमान गुणांक विशेषताओं पर विचार करते हुए, बाजार पर मुख्यधारा 182 और 210 मॉड्यूल के मापदंडों के लिए निम्नलिखित की सिफारिश की जाती है:
182 मॉड्यूल के लिए, लगभग 16 मॉड्यूल को श्रृंखला में जोड़ें, अधिमानतः 13 से 17 मॉड्यूल;
210 मॉड्यूल के लिए, लगभग 18 मॉड्यूल को श्रृंखला में जोड़ें, अधिमानतः 16 से 22 मॉड्यूल।
बेशक, उपरोक्त स्ट्रिंग अनुशंसाओं को विशिष्ट मॉड्यूल पैरामीटर मानों के संयोजन में निर्धारित किया जाना चाहिए। वर्तमान में, विभिन्न नई प्रौद्योगिकियां, नए संस्करण और मॉड्यूल के नए विनिर्देश अभी भी बाजार में उभर रहे हैं, और परिवर्तन बहुत तेज हैं; जबकि इन्वर्टर के पैरामीटर अपेक्षाकृत स्थिर हैं, मिलान करते समय, मुख्य ध्यान स्ट्रिंग वोल्टेज और इन्वर्टर के रेटेड / पूर्ण-लोड एमपीपीटी वोल्टेज रेंज के बीच पत्राचार पर होता है, और कोई गलती नहीं होगी।
नोट: 1100V वोल्टेज सुरक्षा सीमा है। यदि यह सीमा पार हो जाती है या इससे अधिक हो जाती है, तो सिस्टम अपरिवर्तनीय दोष त्रुटियों या सुरक्षा दुर्घटनाओं का कारण बनेगा।
