સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ્સના વર્ગીકરણનો પરિચય

સામાન્ય રીતે, આપણે ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમોને સ્વતંત્ર સિસ્ટમો, ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમો અને હાઇબ્રિડ સિસ્ટમોમાં વિભાજીત કરીએ છીએ. જો સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમના એપ્લિકેશન ફોર્મ, એપ્લિકેશન સ્કેલ અને લોડના પ્રકાર અનુસાર, ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર સપ્લાય સિસ્ટમને વધુ વિગતવાર વિભાજિત કરી શકાય છે. ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમોને નીચેના છ પ્રકારોમાં પણ વિભાજિત કરી શકાય છે: નાની સૌર શક્તિ સિસ્ટમ (સ્મોલડીસી); સરળ ડીસી સિસ્ટમ (સિમ્પલડીસી); મોટી સૌર શક્તિ સિસ્ટમ (લાર્જડીસી); એસી અને ડીસી પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ (એસી/ડીસી); ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ (યુટિલિટીગ્રીડકનેક્ટ); હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ (હાઇબ્રિડ); ગ્રીડ-કનેક્ટેડ હાઇબ્રિડ સિસ્ટમ. દરેક સિસ્ટમના કાર્યકારી સિદ્ધાંત અને લાક્ષણિકતાઓ નીચે સમજાવેલ છે.

૧. નાની સૌર ઉર્જા પ્રણાલી (સ્મોલડીસી)

આ સિસ્ટમની લાક્ષણિકતા એ છે કે સિસ્ટમમાં ફક્ત DC લોડ છે અને લોડ પાવર પ્રમાણમાં ઓછો છે. આખી સિસ્ટમમાં સરળ માળખું અને સરળ કામગીરી છે. તેનો મુખ્ય ઉપયોગ સામાન્ય ઘરગથ્થુ સિસ્ટમો, વિવિધ નાગરિક DC ઉત્પાદનો અને સંબંધિત મનોરંજન સાધનો છે. ઉદાહરણ તરીકે, મારા દેશના પશ્ચિમી પ્રદેશમાં આ પ્રકારની ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, અને વીજળી વિનાના વિસ્તારોમાં ઘરની લાઇટિંગ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે લોડ DC લેમ્પ છે.

2. સિમ્પલ ડીસી સિસ્ટમ (સિમ્પલ ડીસી)

આ સિસ્ટમની લાક્ષણિકતા એ છે કે સિસ્ટમમાં લોડ ડીસી લોડ છે અને લોડના ઉપયોગ સમય માટે કોઈ ખાસ આવશ્યકતાઓ નથી. લોડ મુખ્યત્વે દિવસ દરમિયાન ઉપયોગમાં લેવાય છે, તેથી સિસ્ટમમાં કોઈ બેટરી કે કંટ્રોલર નથી. સિસ્ટમમાં એક સરળ માળખું છે અને તેનો સીધો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ફોટોવોલ્ટેઇક ઘટકો લોડને પાવર સપ્લાય કરે છે, જે બેટરીમાં ઊર્જા સંગ્રહ અને પ્રકાશનની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે, તેમજ કંટ્રોલરમાં ઊર્જા નુકશાનને દૂર કરે છે અને ઊર્જા ઉપયોગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે.

૩ મોટા પાયે સૌર ઉર્જા પ્રણાલી (લાર્જડીસી)

ઉપરોક્ત બે ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ્સની તુલનામાં, આ ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ હજુ પણ DC પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ માટે યોગ્ય છે, પરંતુ આ પ્રકારની સોલર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમમાં સામાન્ય રીતે મોટો લોડ પાવર હોય છે. લોડને વિશ્વસનીય રીતે સ્થિર પાવર સપ્લાય સાથે પૂરો પાડી શકાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે, તેની અનુરૂપ સિસ્ટમ સ્કેલ પણ મોટો છે, જેમાં મોટા ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ એરે અને મોટા સોલર બેટરી પેકની જરૂર પડે છે. તેના સામાન્ય એપ્લિકેશન ફોર્મમાં સંદેશાવ્યવહાર, ટેલિમેટ્રી, મોનિટરિંગ સાધનોનો પાવર સપ્લાય, ગ્રામીણ વિસ્તારોમાં કેન્દ્રિયકૃત પાવર સપ્લાય, બીકન બીકન, સ્ટ્રીટ લાઇટ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. 4 AC, DC પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ (AC/DC)

ઉપરોક્ત ત્રણ સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમોથી અલગ, આ ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ એક જ સમયે DC અને AC બંને લોડ માટે પાવર પૂરી પાડી શકે છે. સિસ્ટમ સ્ટ્રક્ચરની દ્રષ્ટિએ, તેમાં DC પાવરને AC પાવરમાં કન્વર્ટ કરવા માટે ઉપરોક્ત ત્રણ સિસ્ટમો કરતાં વધુ ઇન્વર્ટર છે. AC લોડની માંગ. સામાન્ય રીતે, આ પ્રકારની સિસ્ટમનો લોડ પાવર વપરાશ પ્રમાણમાં મોટો હોય છે, તેથી સિસ્ટમનો સ્કેલ પણ પ્રમાણમાં મોટો હોય છે. તેનો ઉપયોગ AC અને DC બંને લોડવાળા કેટલાક કોમ્યુનિકેશન બેઝ સ્ટેશનો અને AC અને DC લોડવાળા અન્ય ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર પ્લાન્ટ્સમાં થાય છે.

૫ ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ (યુટિલિટીગ્રીડકનેક્ટ)

આ પ્રકારની સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમની સૌથી મોટી વિશેષતા એ છે કે ફોટોવોલ્ટેઇક એરે દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ડીસી પાવરને ગ્રીડ-કનેક્ટેડ ઇન્વર્ટર દ્વારા મેઇન પાવર ગ્રીડની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરતી એસી પાવરમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, અને પછી સીધી મેઇન નેટવર્ક સાથે જોડાયેલી હોય છે. ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમમાં, પીવી એરે દ્વારા ઉત્પન્ન થતી પાવર ફક્ત એસીને જ પૂરી પાડવામાં આવતી નથી, પરંતુ લોડની બહાર વધારાની પાવર ગ્રીડમાં પાછી આપવામાં આવે છે. વરસાદના દિવસોમાં અથવા રાત્રે, જ્યારે ફોટોવોલ્ટેઇક એરે વીજળી ઉત્પન્ન કરતું નથી અથવા ઉત્પન્ન થતી વીજળી લોડની માંગને પૂર્ણ કરી શકતી નથી, ત્યારે તે ગ્રીડ દ્વારા સંચાલિત કરવામાં આવશે.

૬ હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ (હાઇબ્રિડ)

સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ એરેનો ઉપયોગ કરવા ઉપરાંત, આ પ્રકારની સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ બેકઅપ પાવર સ્ત્રોત તરીકે ડીઝલ જનરેટરનો પણ ઉપયોગ કરે છે. હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવાનો હેતુ વિવિધ પાવર જનરેશન ટેકનોલોજીના ફાયદાઓનો વ્યાપક ઉપયોગ કરવાનો અને તેમની સંબંધિત ખામીઓને ટાળવાનો છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉપરોક્ત સ્વતંત્ર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમના ફાયદા ઓછા જાળવણીના છે, પરંતુ ગેરલાભ એ છે કે ઊર્જા ઉત્પાદન હવામાન પર આધારિત છે અને અસ્થિર છે. એકલ ઊર્જા સ્વતંત્ર સિસ્ટમની તુલનામાં, ડીઝલ જનરેટર અને ફોટોવોલ્ટેઇક એરેનો ઉપયોગ કરતી હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ એવી ઊર્જા પૂરી પાડી શકે છે જે હવામાન પર આધારિત નથી. તેના ફાયદા છે:

૧. હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમનો ઉપયોગ નવીનીકરણીય ઉર્જાનો વધુ સારો ઉપયોગ પણ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

2. ઉચ્ચ સિસ્ટમ વ્યવહારુતા ધરાવે છે.

3. સિંગલ-યુઝ ડીઝલ જનરેટર સિસ્ટમની તુલનામાં, તેમાં ઓછી જાળવણી અને ઓછું ઇંધણ વપરાય છે.

4. ઉચ્ચ ઇંધણ કાર્યક્ષમતા.

5. લોડ મેચિંગ માટે વધુ સારી સુગમતા.

હાઇબ્રિડ સિસ્ટમની પોતાની ખામીઓ છે:

૧. નિયંત્રણ વધુ જટિલ છે.

2. પ્રારંભિક પ્રોજેક્ટ પ્રમાણમાં મોટો છે.

૩. તેને એકલ સિસ્ટમ કરતાં વધુ જાળવણીની જરૂર પડે છે.

૪. પ્રદૂષણ અને અવાજ.

૭. ગ્રીડ-કનેક્ટેડ હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ (હાઇબ્રિડ)

સોલાર ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગના વિકાસ સાથે, ગ્રીડ-કનેક્ટેડ હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ બનાવવામાં આવી છે જે સોલાર ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ એરે, મેઇન્સ અને રિઝર્વ ઓઇલ મશીનોનો વ્યાપક ઉપયોગ કરી શકે છે. આ પ્રકારની સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે કંટ્રોલર અને ઇન્વર્ટર સાથે સંકલિત હોય છે, સમગ્ર સિસ્ટમના સંચાલનને સંપૂર્ણપણે નિયંત્રિત કરવા માટે કમ્પ્યુટર ચિપનો ઉપયોગ કરે છે, શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે વિવિધ ઉર્જા સ્ત્રોતોનો વ્યાપક ઉપયોગ કરે છે, અને સિસ્ટમના લોડ પાવર સપ્લાય ગેરંટી રેટને વધુ સુધારવા માટે બેટરીનો ઉપયોગ પણ કરી શકે છે, જેમ કે AES ની SMD ઇન્વર્ટર સિસ્ટમ. સિસ્ટમ સ્થાનિક લોડ માટે લાયક પાવર પ્રદાન કરી શકે છે અને ઓનલાઈન UPS (અવિરત પાવર સપ્લાય) તરીકે કામ કરી શકે છે. તે ગ્રીડને પાવર સપ્લાય પણ કરી શકે છે અથવા ગ્રીડમાંથી પાવર મેળવી શકે છે.

સિસ્ટમનો કાર્યકારી મોડ સામાન્ય રીતે મુખ્ય અને સૌર ઉર્જા સાથે સમાંતર રીતે કામ કરવાનો છે. સ્થાનિક લોડ માટે, જો ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વિદ્યુત ઉર્જા લોડ માટે પૂરતી હોય, તો તે લોડની માંગ પૂરી કરવા માટે ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વિદ્યુત ઉર્જાનો સીધો ઉપયોગ કરશે. જો ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વીજળી તાત્કાલિક લોડની માંગ કરતાં વધી જાય, તો વધારાની શક્તિ ગ્રીડમાં પાછી આવી શકે છે; જો ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વીજળી પૂરતી ન હોય, તો ઉપયોગિતા શક્તિ આપમેળે સક્રિય થશે, અને ઉપયોગિતા શક્તિનો ઉપયોગ સ્થાનિક લોડની માંગ પૂરી કરવા માટે કરવામાં આવશે. જ્યારે લોડનો વીજ વપરાશ SMD ઇન્વર્ટરની રેટેડ મુખ્ય ક્ષમતાના 60% કરતા ઓછો હોય, ત્યારે મુખ્ય શક્તિ આપમેળે બેટરી ચાર્જ કરશે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે બેટરી લાંબા સમય સુધી તરતી સ્થિતિમાં છે; જો મુખ્ય શક્તિ નિષ્ફળ જાય, મુખ્ય શક્તિ નિષ્ફળ જાય અથવા મુખ્ય શક્તિ અયોગ્ય હોય, તો સિસ્ટમ આપમેળે મુખ્ય શક્તિને ડિસ્કનેક્ટ કરશે અને સ્વતંત્ર કાર્યકારી સ્થિતિ પર સ્વિચ કરશે. બેટરી અને ઇન્વર્ટર લોડ દ્વારા જરૂરી AC શક્તિ પ્રદાન કરે છે.

એકવાર મુખ્ય પાવર સામાન્ય થઈ જાય, એટલે કે, વોલ્ટેજ અને ફ્રીક્વન્સી ઉપરોક્ત સામાન્ય સ્થિતિમાં પુનઃસ્થાપિત થઈ જાય, પછી સિસ્ટમ બેટરીને ડિસ્કનેક્ટ કરશે અને મુખ્ય દ્વારા સંચાલિત ગ્રીડ-કનેક્ટેડ મોડ ઓપરેશનમાં બદલાઈ જશે. કેટલીક ગ્રીડ-કનેક્ટેડ હાઇબ્રિડ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ્સમાં, સિસ્ટમ મોનિટરિંગ, નિયંત્રણ અને ડેટા સંપાદન કાર્યોને પણ નિયંત્રણ ચિપમાં એકીકૃત કરી શકાય છે. આ સિસ્ટમના મુખ્ય ઘટકો નિયંત્રક અને ઇન્વર્ટર છે.