फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणालियों के मुख्य उपकरण के रूप में, इनवर्टर का उपयोग फोटोवोल्टिक मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न परिवर्तनीय डीसी वोल्टेज को मुख्य आवृत्ति पर एसी पावर में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जो फोटोवोल्टिक सरणी प्रणालियों में महत्वपूर्ण सिस्टम संतुलन में से एक है। वर्तमान में, बाजार में आम इनवर्टर केंद्रीकृत इनवर्टर, स्ट्रिंग इनवर्टर और माइक्रो इनवर्टर हैं। नीचे, हम इन तीन प्रकार के इनवर्टर की तुलना और विश्लेषण करेंगे।
1 केंद्रीकृत इन्वर्टर
इन्वर्टर तकनीक एक ही केंद्रीकृत इन्वर्टर के डीसी इनपुट टर्मिनल के लिए कई समानांतर फोटोवोल्टिक तारों का कनेक्शन है। आम तौर पर, तीन-चरण आईजीबीटी पावर मॉड्यूल का उपयोग उच्च-शक्ति प्रणालियों के लिए किया जाता है, और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग कम-शक्ति प्रणालियों के लिए किया जाता है। साथ ही, डीएसपी रूपांतरण नियंत्रकों का उपयोग उत्पन्न विद्युत ऊर्जा की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए किया जाता है, जिससे यह साइन वेव करंट के बहुत करीब हो जाता है। इसका उपयोग आम तौर पर 10 किलोवाट से अधिक बड़े फोटोवोल्टिक पावर प्लांट सिस्टम में किया जाता है।
केंद्रीकृत इनवर्टर का उपयोग आम तौर पर बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन प्रणालियों जैसे कारखानों, रेगिस्तानी बिजली स्टेशनों और समान सूरज की रोशनी वाले ग्राउंड बिजली स्टेशनों में किया जाता है। सिस्टम की कुल शक्ति बड़ी है, आमतौर पर मेगावाट स्तर से ऊपर।
मुख्य लाभ ये हैं:
1. इनवर्टर की संख्या छोटी है, जिससे इसे प्रबंधित करना आसान हो जाता है;
2. इन्वर्टर में घटकों की एक छोटी संख्या और उच्च विश्वसनीयता होती है;
3. कम हार्मोनिक सामग्री, कम डीसी घटक, और उच्च शक्ति गुणवत्ता;
4. इन्वर्टर में उच्च एकीकरण, उच्च शक्ति घनत्व और कम लागत है;
5. इन्वर्टर में पावर स्टेशन की पूर्ण सुरक्षा कार्य और उच्च सुरक्षा है;
6. इसमें अच्छे ग्रिड विनियमन प्रदर्शन के साथ पावर फैक्टर रेगुलेशन फ़ंक्शन और लो वोल्टेज राइड थ्रू फ़ंक्शन है।
मुख्य कमियाँ हैं:
1. डीसी कंबाइनर बॉक्स की गलती दर अधिक है, जो पूरे सिस्टम को प्रभावित करती है;
2. केंद्रीकृत इनवर्टर की एमपीपीटी वोल्टेज रेंज संकीर्ण है, आम तौर पर 450-820V, और घटक विन्यास लचीला नहीं है। बादल और कोहरे वाले मौसम वाले क्षेत्रों में बिजली उत्पादन का समय कम होता है;
3. इन्वर्टर मशीन रूम की स्थापना और तैनाती कठिन है और इसके लिए समर्पित मशीन रूम और उपकरण की आवश्यकता होती है;
4. इन्वर्टर स्वयं बहुत अधिक बिजली की खपत करता है और कंप्यूटर कक्ष में वेंटिलेशन और गर्मी अपव्यय में बहुत अधिक बिजली की खपत होती है, जिससे सिस्टम रखरखाव अपेक्षाकृत जटिल हो जाता है;
5. एक केंद्रीकृत ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर सिस्टम में, घटक सरणी दो संगमों के माध्यम से इन्वर्टर तक पहुंचती है। इन्वर्टर का अधिकतम पावर ट्रैकिंग फ़ंक्शन (एमपीपीटी) प्रत्येक घटक के संचालन की निगरानी नहीं कर सकता है, इसलिए प्रत्येक घटक को उसके इष्टतम कार्य बिंदु पर रखना असंभव है। जब कोई घटक विफल हो जाता है या छाया से अवरुद्ध हो जाता है, तो यह पूरे सिस्टम की बिजली उत्पादन दक्षता को प्रभावित करेगा;
6. केंद्रीकृत ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर सिस्टम में कोई अतिरेक क्षमता नहीं है। फॉल्ट बंद होने की स्थिति में, पूरा सिस्टम बिजली पैदा करना बंद कर देगा।
2 स्ट्रिंग इन्वर्टर
स्ट्रिंग इन्वर्टर मॉड्यूलर अवधारणा पर आधारित है, जहां प्रत्येक फोटोवोल्टिक स्ट्रिंग (1-5kw) डीसी छोर पर अधिकतम पावर पीक ट्रैकिंग और एसी छोर पर समानांतर ग्रिड कनेक्शन वाले इन्वर्टर से होकर गुजरती है। यह आज अंतरराष्ट्रीय बाजार में सबसे लोकप्रिय इन्वर्टर बन गया है।
स्ट्रिंग इनवर्टर का उपयोग मुख्य रूप से छोटे और मध्यम आकार के छत फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणालियों और छोटे ग्राउंड पावर स्टेशनों के लिए किया जाता है।
मुख्य लाभ ये हैं:
1. स्ट्रिंग इन्वर्टर एक मॉड्यूलर डिज़ाइन को अपनाता है, जिसमें प्रत्येक फोटोवोल्टिक स्ट्रिंग एक इन्वर्टर के अनुरूप होती है। डीसी एंड में अधिकतम पावर ट्रैकिंग फ़ंक्शन होता है, और एसी एंड ग्रिड के समानांतर जुड़ा होता है। इसका लाभ यह है कि यह तारों और छाया अवरोध के बीच मॉड्यूल अंतर से प्रभावित नहीं होता है, जबकि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल और इन्वर्टर के इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदु के बीच बेमेल को कम करता है, और बिजली उत्पादन को अधिकतम करता है;
2. स्ट्रिंग इनवर्टर की एमपीपीटी वोल्टेज रेंज व्यापक है, आमतौर पर 250-800V से लेकर। कंपोनएनटी कॉन्फ़िगरेशन अधिक लचीला है, और बादल और कोहरे वाले मौसम वाले क्षेत्रों में बिजली उत्पादन का समय लंबा है;
3. स्ट्रिंग टाइप ग्रिड कनेक्टेड इन्वर्टर में छोटी मात्रा, हल्का वजन होता है, और परिवहन और स्थापित करना बहुत आसान होता है। इसके लिए पेशेवर उपकरणों और उपकरणों की आवश्यकता नहीं है, न ही इसके लिए एक समर्पित वितरण कक्ष की आवश्यकता है। यह निर्माण को सरल बना सकता है और विभिन्न अनुप्रयोगों में भूमि पर कब्ज़ा कम कर सकता है। डीसी लाइन कनेक्शन के लिए डीसी कंबाइनर बॉक्स या डीसी वितरण कैबिनेट की भी आवश्यकता नहीं होती है। स्ट्रिंग प्रकार में कम स्वयं बिजली की खपत, न्यूनतम दोष प्रभाव और आसान प्रतिस्थापन और रखरखाव जैसे फायदे भी हैं।
मुख्य कमियाँ हैं:
1. ऐसे कई इलेक्ट्रॉनिक घटक हैं, जिनमें एक ही बोर्ड पर बिजली उपकरण और सिग्नल सर्किट होते हैं, जिससे डिजाइन और निर्माण करना मुश्किल हो जाता है, और थोड़ा कम विश्वसनीय हो जाता है;
2. बिजली उपकरणों की विद्युत निकासी छोटी है, जो उन्हें उच्च ऊंचाई वाले क्षेत्रों और बाहरी स्थापना के लिए अनुपयुक्त बनाती है। हवा और सूरज का संपर्क आसानी से आवरण और हीट सिंक की उम्र बढ़ने का कारण बन सकता है;
3. आइसोलेशन ट्रांसफार्मर डिज़ाइन के बिना, विद्युत सुरक्षा थोड़ी खराब है और पतली-फिल्म घटकों के नकारात्मक ग्राउंडिंग सिस्टम के लिए उपयुक्त नहीं है। डीसी घटक बड़ा है और पावर ग्रिड पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है;
4. जब कई इनवर्टर समानांतर में जुड़े होते हैं, तो कुल हार्मोनिक उच्च होता है, और एक इन्वर्टर के टीएचडीआई को 2% से अधिक तक नियंत्रित किया जा सकता है। हालाँकि, यदि 40 से अधिक इनवर्टर समानांतर में जुड़े हुए हैं, तो कुल हार्मोनिक सुपरइम्पोज़ हो जाएगा और इसे दबाना मुश्किल होगा;
5. बड़ी संख्या में इनवर्टर के साथ, कुल विफलता दर बढ़ जाएगी, जिससे सिस्टम की निगरानी करना मुश्किल हो जाएगा;
6. डीसी सर्किट ब्रेकर और एसी सर्किट ब्रेकर के बिना, और डीसी फ़्यूज़ के बिना, सिस्टम में खराबी होने पर डिस्कनेक्ट करना आसान नहीं है;
7. एक एकल इन्वर्टर फ़ंक्शन के माध्यम से शून्य वोल्टेज राइड प्राप्त कर सकता है, लेकिन जब कई मशीनें समानांतर में जुड़ी होती हैं, तो फ़ंक्शन, प्रतिक्रियाशील पावर विनियमन, सक्रिय पावर विनियमन और अन्य कार्यों के माध्यम से शून्य वोल्टेज राइड प्राप्त करना मुश्किल होता है।
3 माइक्रो इन्वर्टर
माइक्रो इनवर्टर सेंट्रल इनवर्टर की तुलना में फायदे के साथ, पैनल स्तर पर अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग प्राप्त कर सकते हैं। यह समग्र आउटपुट पावर को अधिकतम करने के लिए प्रत्येक मॉड्यूल की आउटपुट पावर को अनुकूलित कर सकता है।
मुख्य लाभ ये हैं:
1. जब एक या एकाधिक मॉड्यूल विफल हो जाते हैं, तब भी सिस्टम उच्च उपलब्धता के साथ ग्रिड को बिजली प्रदान करना जारी रख सकता है; सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार के लिए एकाधिक अनावश्यक मॉड्यूल को वैकल्पिक रूप से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है;
2. लचीला विन्यास, उपयोगकर्ताओं को घरेलू बाजार में उनकी वित्तीय क्षमता के अनुसार फोटोवोल्टिक सेल स्थापित करने की अनुमति देता है;
3. आउटपुट पावर पर स्थानीय मास्किंग के कारण होने वाली छाया के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम करें;
4. कोई उच्च वोल्टेज बिजली नहीं, सुरक्षित, सरल और तेज स्थापना, कम रखरखाव और स्थापना लागत, और स्थापना सेवा प्रदाताओं पर कम निर्भरता;
5. प्रत्येक इन्वर्टर मॉड्यूल की बिजली उत्पादन को बढ़ाकर और अधिकतम बिजली को ट्रैक करके, एक घटक के अधिकतम बिजली बिंदु को ट्रैक किया जा सकता है, जो फोटोवोल्टिक प्रणाली की बिजली उत्पादन को 25% तक बढ़ा सकता है।
मुख्य कमियाँ हैं:
1. माइक्रो इनवर्टर के अनुप्रयोग परिदृश्य आम तौर पर छत पर बने घरों के लिए उपयुक्त होते हैं, लेकिन उनके अनुप्रयोग सीमित हैं;
2. केंद्रीकृत इनवर्टर और स्ट्रिंग इनवर्टर की तुलना में माइक्रो इनवर्टर की लागत अपेक्षाकृत अधिक है।
तुलनात्मक विश्लेषण के माध्यम से, विफलता दर, सिस्टम सुरक्षा और संचालन और रखरखाव लागत के मामले में स्ट्रिंग इनवर्टर को केंद्रीकृत इनवर्टर और माइक्रो इनवर्टर पर लाभ होता है। उनके पास बेहतर सिस्टम विश्वसनीयता है और वे बिजली संयंत्रों के दीर्घकालिक सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित कर सकते हैं।