सोलर इंटिग्रेशन: इन्व्हर्टर आणि ग्रिड सेवा मूलभूत

इन्व्हर्टर म्हणजे काय?

इन्व्हर्टर हे सौरऊर्जा प्रणालीतील सर्वात महत्वाचे उपकरणांपैकी एक आहे. हे असे उपकरण आहे जे थेट करंट (DC) विजेचे रूपांतर करते, जे सौर पॅनेल तयार करते, ते विद्युत ग्रीड वापरत असलेल्या अल्टरनेटिंग करंट (AC) विजेमध्ये रूपांतरित करते. डीसीमध्ये, वीज एका दिशेने स्थिर व्होल्टेजवर ठेवली जाते. AC मध्ये, विद्युत सर्किटमध्ये दोन्ही दिशेने वाहते कारण व्होल्टेज सकारात्मक ते ऋणामध्ये बदलते. इन्व्हर्टर हे उपकरणांच्या वर्गाचे फक्त एक उदाहरण आहेपॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स that regulate the flow of electrical power.

मूलभूतपणे, इन्व्हर्टर DC-टू-एसी रूपांतरण DC इनपुटची दिशा खूप वेगाने पुढे-मागे स्विच करून पूर्ण करतो. परिणामी, DC इनपुट AC आउटपुट बनते. याव्यतिरिक्त, फिल्टर आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक्सचा वापर व्होल्टेज तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो जो स्वच्छ, पुनरावृत्ती होणारी साइन वेव्ह म्हणून बदलतो ज्याला पॉवर ग्रिडमध्ये इंजेक्ट केले जाऊ शकते. साइन वेव्ह हा व्होल्टेज कालांतराने बनवणारा आकार किंवा नमुना आहे आणि हा पॉवरचा पॅटर्न आहे जो ग्रिड इलेक्ट्रिकल उपकरणांना इजा न करता वापरू शकतो, जे ठराविक फ्रिक्वेन्सी आणि व्होल्टेजवर ऑपरेट करण्यासाठी तयार केले जाते.

पहिले इन्व्हर्टर 19 व्या शतकात तयार केले गेले आणि ते यांत्रिक होते. स्पिनिंग मोटर, उदाहरणार्थ, डीसी स्त्रोत पुढे किंवा मागे जोडलेला आहे की नाही हे सतत बदलण्यासाठी वापरला जाईल. आज आपण ट्रान्झिस्टरमधून इलेक्ट्रिकल स्विच बनवतो, हलणारे भाग नसलेली सॉलिड-स्टेट उपकरणे. ट्रान्झिस्टर सिलिकॉन किंवा गॅलियम आर्सेनाइड सारख्या सेमीकंडक्टर सामग्रीपासून बनलेले असतात. ते बाहेरील विद्युत सिग्नलला प्रतिसाद म्हणून विजेचा प्रवाह नियंत्रित करतात.

तुमच्याकडे घरगुती सौर यंत्रणा असल्यास, तुमचे इन्व्हर्टर कदाचित अनेक कार्ये करते. तुमच्या सौर ऊर्जेला एसी पॉवरमध्ये रूपांतरित करण्याव्यतिरिक्त, ते सिस्टमचे निरीक्षण करू शकते आणि संगणक नेटवर्कशी संवाद साधण्यासाठी पोर्टल प्रदान करू शकते. Solar-plusâबॅटरी स्टोरेज सिस्टीम आउटेजच्या बाबतीत ग्रिडच्या कोणत्याही समर्थनाशिवाय ऑपरेट करण्यासाठी प्रगत इन्व्हर्टरवर अवलंबून असतात, जर ते तसे करण्यासाठी डिझाइन केलेले असतील.

इन्व्हर्टर-आधारित ग्रिडच्या दिशेने

ऐतिहासिकदृष्ट्या, विद्युत उर्जा प्रामुख्याने इंधन जाळून आणि वाफ तयार करून निर्माण केली गेली आहे, जी नंतर टर्बाइन जनरेटरला फिरवते, ज्यामुळे वीज निर्माण होते. या जनरेटरच्या हालचालीमुळे यंत्र फिरते तेव्हा एसी पॉवर निर्माण होते, जे वारंवारता किंवा साइन वेव्ह किती वेळा पुनरावृत्ती होते हे देखील सेट करते. इलेक्ट्रिकल ग्रिडच्या आरोग्यावर लक्ष ठेवण्यासाठी पॉवर फ्रिक्वेंसी हे एक महत्त्वाचे सूचक आहे. उदाहरणार्थ, जर खूप जास्त लोड-खूप जास्त उपकरणे ऊर्जा वापरत असतील-तर ग्रीडमधून ऊर्जा पुरवल्या जाण्यापेक्षा वेगाने काढून टाकली जाते. परिणामी, टर्बाइनचा वेग कमी होईल आणि एसीची वारंवारता कमी होईल. टर्बाइन या मोठ्या आकाराच्या फिरणाऱ्या वस्तू असल्यामुळे, ते वारंवारतेतील बदलांना प्रतिकार करतात ज्याप्रमाणे सर्व वस्तू त्यांच्या गतीतील बदलांना प्रतिकार करतात, एक गुणधर्म जडत्व म्हणून ओळखला जातो.

ग्रिडमध्ये अधिक सोलर सिस्टीम जोडल्या गेल्याने, पूर्वीपेक्षा अधिक इन्व्हर्टर ग्रीडशी जोडले जात आहेत. इन्व्हर्टर-आधारित जनरेशन कोणत्याही वारंवारतेवर ऊर्जा निर्माण करू शकते आणि स्टीम-आधारित जनरेशन सारखे जडत्व गुणधर्म नसतात, कारण त्यात टर्बाइनचा समावेश नाही. परिणामी, अधिक इन्व्हर्टरसह इलेक्ट्रिकल ग्रिडवर संक्रमण करण्यासाठी अधिक स्मार्ट इन्व्हर्टर तयार करणे आवश्यक आहे जे ग्रिड ऑपरेशन्स दरम्यान उद्भवणार्‍या वारंवारतेतील बदलांना आणि इतर व्यत्ययांना प्रतिसाद देऊ शकतात आणि त्या व्यत्ययांविरूद्ध ग्रिड स्थिर करण्यात मदत करतात.

ग्रिड सेवा आणि इन्व्हर्टर

ग्रिड ऑपरेटर विविध ग्रीड सेवा प्रदान करून विद्युत प्रणालीवर वीज पुरवठा आणि मागणी व्यवस्थापित करतात. ग्रीड सेवा म्हणजे प्रणाली-व्यापी समतोल राखण्यासाठी आणि वीज प्रेषण अधिक चांगल्या प्रकारे व्यवस्थापित करण्यासाठी ग्रीड ऑपरेटर करतात.

जेव्हा ग्रिड अपेक्षेप्रमाणे वागणे थांबवते, जसे की व्होल्टेज किंवा वारंवारता मध्ये विचलन होते तेव्हा, स्मार्ट इनव्हर्टर विविध प्रकारे प्रतिसाद देऊ शकतात. सर्वसाधारणपणे, लहान इन्व्हर्टरसाठी मानक, जसे की घरगुती सौर यंत्रणेला जोडलेले, व्होल्टेज किंवा वारंवारतेतील लहान व्यत्यय दरम्यान किंवा â राइड दरम्यान राहणे आणि जर व्यत्यय बराच काळ टिकला किंवा सामान्यपेक्षा मोठे, ते स्वतःला ग्रिडमधून डिस्कनेक्ट करतील आणि बंद करतील. वारंवारता प्रतिसाद विशेषतः महत्वाचा आहे कारण वारंवारता कमी होणे अनपेक्षितपणे ऑफलाइन नॉक होण्याशी संबंधित आहे. वारंवारतेतील बदलाच्या प्रतिसादात, इनव्हर्टर मानक वारंवारता पुनर्संचयित करण्यासाठी त्यांचे पॉवर आउटपुट बदलण्यासाठी कॉन्फिगर केले जातात. इन्व्हर्टर-आधारित संसाधने ऑपरेटरच्या सिग्नलला त्यांचे पॉवर आउटपुट बदलण्यासाठी प्रतिसाद देऊ शकतात कारण विद्युत प्रणालीवरील इतर पुरवठा आणि मागणी चढ-उतार होत असते, ही ग्रीड सेवा स्वयंचलित जनरेशन कंट्रोल म्हणून ओळखली जाते. ग्रीड सेवा प्रदान करण्यासाठी, इन्व्हर्टरला ते नियंत्रित करू शकतील असे उर्जा स्त्रोत असणे आवश्यक आहे. हे एकतर जनरेशन असू शकते, जसे की सध्या वीज निर्मिती करणारे सौर पॅनेल किंवा स्टोरेज, जसे की बॅटरी सिस्टम जी पूर्वी साठवलेली वीज पुरवण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.

आणखी एक ग्रिड सेवा जी काही प्रगत इनव्हर्टर पुरवू शकते ती म्हणजे ग्रिड-फॉर्मिंग. ब्लॅक स्टार्ट म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या प्रक्रियेच्या खाली गेल्यास ग्रिड-फॉर्मिंग इन्व्हर्टर ग्रिड सुरू करू शकतात. पारंपारिक âgrid-followingâ इन्व्हर्टरला पॉवर ग्रिडमध्ये इंजेक्ट करता येणारी साइन वेव्ह निर्माण करण्यासाठी स्विचिंग केव्हा होईल हे निर्धारित करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल ग्रिडमधून बाहेरील सिग्नलची आवश्यकता असते. या प्रणालींमध्ये, ग्रिडमधून मिळणारी शक्ती एक सिग्नल प्रदान करते की इन्व्हर्टर जुळण्याचा प्रयत्न करतो. अधिक प्रगत ग्रिड-फॉर्मिंग इन्व्हर्टर स्वतःच सिग्नल तयार करू शकतात. उदाहरणार्थ, लहान सोलर पॅनल्सचे नेटवर्क ग्रिड-फॉर्मिंग मोडमध्ये ऑपरेट करण्यासाठी त्याच्या इन्व्हर्टरपैकी एक नियुक्त करू शकते तर बाकीचे त्याच्या लीडचे अनुसरण करतात, नृत्य भागीदारांप्रमाणे, कोणत्याही टर्बाइन-आधारित पिढीशिवाय स्थिर ग्रिड तयार करतात.

रिऍक्टिव्ह पॉवर ही सर्वात महत्वाची ग्रीड सेवा इनव्हर्टर देऊ शकते. ग्रिडवर, व्होल्टेज' विद्युत चार्जला ढकलणारी शक्ती' नेहमी पुढे आणि मागे फिरत असते आणि विद्युत चार्जची हालचाल देखील चालू असते. जेव्हा व्होल्टेज आणि करंट सिंक्रोनाइझ केले जातात तेव्हा इलेक्ट्रिकल पॉवर कमाल केली जाते. तथापि, असे काही वेळा असू शकतात जेव्हा व्होल्टेज आणि करंट यांना त्यांच्या दोन पर्यायी नमुन्यांमध्ये विलंब होतो जसे की मोटर चालू असते. जर ते समक्रमित नसतील तर, सर्किटमधून वाहणारी काही शक्ती कनेक्ट केलेल्या उपकरणांद्वारे शोषली जाऊ शकत नाही, परिणामी कार्यक्षमता कमी होते. लोड शोषून घेऊ शकतील तेवढीच शक्ती ârealâ पॉवर' तयार करण्यासाठी अधिक एकूण उर्जा आवश्यक असेल. याचा प्रतिकार करण्यासाठी, युटिलिटीज रिऍक्टिव्ह पॉवरचा पुरवठा करतात, ज्यामुळे व्होल्टेज आणि करंट पुन्हा समक्रमित होतात आणि विजेचा वापर करणे सोपे होते. ही प्रतिक्रियात्मक शक्ती स्वतः वापरली जात नाही, उलट इतर शक्ती उपयुक्त बनवते. आधुनिक इन्व्हर्टर ग्रीड्सला या महत्त्वाच्या संसाधनाचा समतोल राखण्यात मदत करण्यासाठी प्रतिक्रियाशील शक्ती प्रदान आणि शोषून घेऊ शकतात. याशिवाय, रिऍक्टिव्ह पॉवर लांब अंतरावर नेणे अवघड असल्याने, रुफटॉप सोलर सारखी वितरित ऊर्जा संसाधने प्रतिक्रियाशील शक्तीचे विशेषतः उपयुक्त स्रोत आहेत.

इन्व्हर्टरचे प्रकार

अनेक प्रकारचे इन्व्हर्टर आहेत जे सौर यंत्रणेचा भाग म्हणून स्थापित केले जाऊ शकतात. मोठ्या प्रमाणात युटिलिटी प्लांट किंवा मिड-स्केल कम्युनिटी सोलर प्रोजेक्टमध्ये, प्रत्येक सोलर पॅनल एका सिंगलला जोडलेले असू शकतेकेंद्रीय इन्व्हर्टर. स्ट्रिंग 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. मायक्रोइन्व्हर्टर 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.