सोलर इंटीग्रेशन: इन्वर्टर और ग्रिड सर्विसेज बेसिक्स

इन्वर्टर क्या हैं?

एक इन्वर्टर सौर ऊर्जा प्रणाली में उपकरणों के सबसे महत्वपूर्ण टुकड़ों में से एक है। यह एक ऐसा उपकरण है जो डायरेक्ट करंट (DC) बिजली को परिवर्तित करता है, जो कि सोलर पैनल उत्पन्न करता है, अल्टरनेटिंग करंट (AC) बिजली में, जिसका उपयोग इलेक्ट्रिकल ग्रिड करता है। डीसी में, बिजली एक दिशा में निरंतर वोल्टेज पर बनी रहती है। एसी में, सर्किट में दोनों दिशाओं में बिजली प्रवाहित होती है क्योंकि वोल्टेज सकारात्मक से नकारात्मक में बदल जाता है। इनवर्टर उपकरणों के एक वर्ग का सिर्फ एक उदाहरण है जिसे कहा जाता हैबिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स that regulate the flow of electrical power.

मौलिक रूप से, एक इन्वर्टर डीसी-टू-एसी रूपांतरण को डीसी इनपुट की दिशा को बहुत तेजी से आगे और पीछे स्विच करके पूरा करता है। नतीजतन, डीसी इनपुट एसी आउटपुट बन जाता है। इसके अलावा, फिल्टर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है जो एक स्वच्छ, दोहराए जाने वाले साइन लहर के रूप में भिन्न होता है जिसे पावर ग्रिड में इंजेक्शन दिया जा सकता है। साइन लहर एक आकार या पैटर्न है जो वोल्टेज समय के साथ बनाता है, और यह बिजली का पैटर्न है जो ग्रिड विद्युत उपकरण को नुकसान पहुंचाए बिना उपयोग कर सकता है, जिसे कुछ आवृत्तियों और वोल्टेज पर संचालित करने के लिए बनाया गया है।

पहला इन्वर्टर 19वीं सदी में बनाया गया था और ये मैकेनिकल थे। एक कताई मोटर, उदाहरण के लिए, लगातार बदलने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा कि डीसी स्रोत आगे या पीछे जुड़ा हुआ था या नहीं। आज हम ट्रांजिस्टर से बिजली के स्विच बनाते हैं, सॉलिड-स्टेट डिवाइस जिसमें कोई मूविंग पार्ट नहीं होता है। ट्रांजिस्टर सेमीकंडक्टर सामग्री जैसे सिलिकॉन या गैलियम आर्सेनाइड से बने होते हैं। वे बाहरी विद्युत संकेतों के जवाब में बिजली के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं।

यदि आपके पास घरेलू सौर प्रणाली है, तो आपका इन्वर्टर संभवतः कई कार्य करता है। आपकी सौर ऊर्जा को एसी ऊर्जा में बदलने के अलावा, यह सिस्टम की निगरानी कर सकता है और कंप्यूटर नेटवर्क के साथ संचार के लिए एक पोर्टल प्रदान कर सकता है। सोलर-प्लसâबैटरी स्टोरेज सिस्टम आउटेज के मामले में ग्रिड से किसी भी समर्थन के बिना संचालित करने के लिए उन्नत इनवर्टर पर भरोसा करते हैं, अगर वे ऐसा करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

एक इन्वर्टर-आधारित ग्रिड की ओर

ऐतिहासिक रूप से, विद्युत शक्ति मुख्य रूप से एक ईंधन को जलाने और भाप बनाने से उत्पन्न होती है, जो तब टरबाइन जनरेटर को घुमाती है, जिससे बिजली बनती है। डिवाइस के घूमने पर इन जनरेटर की गति एसी पावर पैदा करती है, जो आवृत्ति या साइन लहर के दोहराव की संख्या को भी सेट करती है। विद्युत आवृत्ति विद्युत ग्रिड के स्वास्थ्य की निगरानी के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक है। उदाहरण के लिए, यदि बहुत अधिक भार है—ऊर्जा की खपत करने वाले बहुत सारे उपकरण—तो ग्रिड से ऊर्जा की आपूर्ति की जा सकने वाली गति से तेज़ी से हटा दी जाती है। नतीजतन, टर्बाइन धीमा हो जाएगा और एसी फ्रीक्वेंसी कम हो जाएगी। क्योंकि टर्बाइन बड़े पैमाने पर घूमने वाली वस्तुएँ हैं, वे आवृत्ति में परिवर्तन का विरोध करती हैं जैसे सभी वस्तुएँ अपनी गति में परिवर्तन का विरोध करती हैं, एक गुण जिसे जड़ता के रूप में जाना जाता है।

जैसे-जैसे अधिक सोलर सिस्टम ग्रिड में जुड़ते जा रहे हैं, वैसे-वैसे पहले से कहीं अधिक इनवर्टर ग्रिड से जुड़ रहे हैं। इन्वर्टर-आधारित पीढ़ी किसी भी आवृत्ति पर ऊर्जा का उत्पादन कर सकती है और इसमें भाप-आधारित पीढ़ी के समान जड़त्वीय गुण नहीं होते हैं, क्योंकि इसमें कोई टरबाइन शामिल नहीं होता है। नतीजतन, अधिक इनवर्टर वाले विद्युत ग्रिड में संक्रमण के लिए स्मार्ट इनवर्टर बनाने की आवश्यकता होती है जो आवृत्ति में परिवर्तन और ग्रिड संचालन के दौरान होने वाले अन्य व्यवधानों का जवाब दे सकते हैं, और उन व्यवधानों के खिलाफ ग्रिड को स्थिर करने में मदद करते हैं।

ग्रिड सेवाएं और इन्वर्टर

ग्रिड ऑपरेटर ग्रिड सेवाओं की एक श्रृंखला प्रदान करके विद्युत प्रणाली पर बिजली की आपूर्ति और मांग का प्रबंधन करते हैं। ग्रिड सेवाएं ऐसी गतिविधियाँ हैं जिन्हें ग्रिड ऑपरेटर सिस्टम-व्यापी संतुलन बनाए रखने और बिजली संचरण को बेहतर ढंग से प्रबंधित करने के लिए करते हैं।

जब ग्रिड अपेक्षा के अनुरूप व्यवहार करना बंद कर देता है, जैसे वोल्टेज या आवृत्ति में विचलन होने पर, स्मार्ट इनवर्टर विभिन्न तरीकों से प्रतिक्रिया कर सकते हैं। सामान्य तौर पर, छोटे इनवर्टर के लिए मानक, जैसे कि घरेलू सोलर सिस्टम से जुड़े, वोल्टेज या फ्रीक्वेंसी में छोटे व्यवधान के दौरान या â राइड थ्रूâ चालू रहना है, और यदि व्यवधान लंबे समय तक रहता है या है सामान्य से अधिक बड़े होने पर वे खुद को ग्रिड से अलग कर लेंगे और बंद हो जाएंगे। फ़्रीक्वेंसी प्रतिक्रिया विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि फ़्रीक्वेंसी में गिरावट जनरेशन के अनपेक्षित रूप से ऑफ़लाइन दस्तक देने से जुड़ी है। आवृत्ति में परिवर्तन के जवाब में, मानक आवृत्ति को पुनर्स्थापित करने के लिए इनवर्टर को उनके पावर आउटपुट को बदलने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। इन्वर्टर-आधारित संसाधन भी एक ऑपरेटर से संकेतों का जवाब दे सकते हैं ताकि वे अपने बिजली उत्पादन को बदल सकें क्योंकि विद्युत प्रणाली पर अन्य आपूर्ति और मांग में उतार-चढ़ाव होता है, एक ग्रिड सेवा जिसे स्वचालित उत्पादन नियंत्रण के रूप में जाना जाता है। ग्रिड सेवाएं प्रदान करने के लिए, इनवर्टर के पास शक्ति के स्रोत होने चाहिए जिन्हें वे नियंत्रित कर सकें। यह या तो उत्पादन हो सकता है, जैसे कि एक सौर पैनल जो वर्तमान में बिजली का उत्पादन कर रहा है, या भंडारण, जैसे बैटरी सिस्टम जिसका उपयोग पहले संग्रहीत शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।

एक और ग्रिड सेवा जो कुछ उन्नत इनवर्टर आपूर्ति कर सकते हैं वह ग्रिड-फॉर्मिंग है। ग्रिड बनाने वाले इनवर्टर एक ग्रिड शुरू कर सकते हैं यदि यह नीचे जाता है—एक प्रक्रिया जिसे ब्लैक स्टार्ट कहा जाता है। पारंपरिक âग्रिड-फ़ॉलोइंगâ इनवर्टर को विद्युत ग्रिड से एक बाहरी सिग्नल की आवश्यकता होती है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि साइन वेव उत्पन्न करने के लिए स्विचिंग कब होगी जिसे पावर ग्रिड में इंजेक्ट किया जा सकता है। इन प्रणालियों में, ग्रिड से बिजली एक संकेत प्रदान करती है कि इन्वर्टर मिलान करने का प्रयास करता है। अधिक उन्नत ग्रिड बनाने वाले इनवर्टर स्वयं सिग्नल उत्पन्न कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, छोटे सौर पैनलों का एक नेटवर्क अपने एक इनवर्टर को ग्रिड-फॉर्मिंग मोड में संचालित करने के लिए नामित कर सकता है, जबकि बाकी इसके नेतृत्व का अनुसरण करते हैं, जैसे डांस पार्टनर, बिना किसी टरबाइन-आधारित पीढ़ी के एक स्थिर ग्रिड बनाते हैं।

प्रतिक्रियाशील शक्ति सबसे महत्वपूर्ण ग्रिड सेवाओं में से एक है जो इनवर्टर प्रदान कर सकते हैं। ग्रिड पर, वोल्टेज—वह बल जो विद्युत आवेश को धक्का देता है—हमेशा आगे और पीछे स्विच करता रहता है, और इसी प्रकार विद्युत आवेश की गति भी विद्युत आवेश की गति होती है। विद्युत शक्ति अधिकतम होती है जब वोल्टेज और करंट को सिंक्रनाइज़ किया जाता है। हालाँकि, कई बार ऐसा हो सकता है जब वोल्टेज और करंट में उनके दो वैकल्पिक पैटर्न के बीच देरी होती है जैसे कि जब मोटर चल रही हो। यदि वे सिंक से बाहर हैं, तो सर्किट के माध्यम से बहने वाली कुछ शक्ति को जुड़े उपकरणों द्वारा अवशोषित नहीं किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षता में कमी आती है। उतनी ही मात्रा में ârealâ powerâवह शक्ति बनाने के लिए अधिक कुल शक्ति की आवश्यकता होगी जो भार अवशोषित कर सकता है। इसका प्रतिकार करने के लिए, उपयोगिताएँ प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति करती हैं, जो वोल्टेज और करंट को सिंक में वापस लाती है और बिजली की खपत को आसान बनाती है। यह प्रतिक्रियाशील शक्ति स्वयं उपयोग नहीं होती है, बल्कि अन्य शक्ति को उपयोगी बनाती है। आधुनिक इन्वर्टर ग्रिड को इस महत्वपूर्ण संसाधन को संतुलित करने में मदद करने के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान और अवशोषित दोनों कर सकते हैं। इसके अलावा, क्योंकि प्रतिक्रियाशील शक्ति लंबी दूरी तक परिवहन करना मुश्किल है, रूफटॉप सौर जैसे वितरित ऊर्जा संसाधन विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील शक्ति के उपयोगी स्रोत हैं।

इनवर्टर के प्रकार

कई प्रकार के इन्वर्टर हैं जिन्हें सौर प्रणाली के हिस्से के रूप में स्थापित किया जा सकता है। बड़े पैमाने पर उपयोगिता संयंत्र या मध्य-स्तरीय सामुदायिक सौर परियोजना में, प्रत्येक सौर पैनल को एक से जोड़ा जा सकता हैकेंद्रीय इन्वर्टर। डोरी inverters connect a set of panels—a string—to one inverter. That inverter converts the power produced by the entire string to AC. Although cost-effective, this setup results in reduced power production on the string if any individual panel experiences issues, such as shading. माइक्रोइनवर्टर are smaller inverters placed on every panel. With a microinverter, shading or damage to one panel will not affect the power that can be drawn from the others, but microinverters can be more expensive. Both types of inverters might be assisted by a system that controls how the solar system interacts with attached battery storage. Solar can charge the battery directly over DC or after a conversion to AC.