सोलर पीवी और स्टोरेज हार्मोनिक्सः इन्वर्टर्स को एएचएफ की आवश्यकता क्यों है

सारांश। सौर पीवी सिस्टम के लिए एक सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर पहले से ही अपने ग्रिड कोड को पूरा करने वाले संयंत्र के लिए एक विलासिता ऐड-ऑन नहीं है: यह अक्सर वह उपकरण होता है जो इनवर्टर की संख्या बढ़ने और उपयोगिता से पृष्ठभूमि विरूपण अधिक होने पर अनुपालन प्राप्त करने योग्य बनाता है। पीवी इनवर्टर स्विचिंग साइडबैंड उत्पन्न करते हैं, मौजूदा कैपेसिटर बैंकों के साथ इंटरैक्ट करते हैं, और कनेक्ट और डिस्कनेक्ट होने पर नेटवर्क प्रतिबाधा को बदलते हैं। यह गाइड बताता है कि इनवर्टर हार्मोनिक्स वास्तव में कहां से आते हैं, ग्रिड से पृष्ठभूमि विरूपण संयंत्र के अपने उत्सर्जन जितना ही क्यों मायने रखता है, एक तेज़-प्रतिक्रिया फ़िल्टर अनुनाद को बढ़ाने के बजाय उसे कैसे कम करता है, और बैटरी भंडारण वाले संयंत्र के लिए मुआवजे का आकार कैसे निर्धारित किया जाए। यह कनेक्शन के बिंदु पर ग्रिड-कोड सीमाओं पर काम करने वाले ईपीसी ठेकेदारों के लिए एक समन्वय चेकलिस्ट के साथ समाप्त होता है।

पीवी संयंत्र में हार्मोनिक्स वास्तव में कहां से आते हैं?

एक ग्रिड-टाईड इनवर्टर कई किलोहर्ट्ज़ पर स्विच करता है और एक मौलिक आउटपुट को मॉड्युलेट करता है। स्विचिंग प्रक्रिया स्विचिंग आवृत्ति के गुणकों के आसपास साइडबैंड उत्पन्न करती है, जबकि करंट नियंत्रण लूप कम-ऑर्डर विरूपण उत्पन्न करता है, विशेष रूप से 5वें और 7वें ऑर्डर, जब इनवर्टर हल्के लोड पर या असंतुलित ग्रिड स्थितियों के तहत संचालित होता है। उच्च स्विचिंग आवृत्ति और एलसीएल फिल्टर वाले आधुनिक इनवर्टर रेटेड आउटपुट पर कम करंट टीएचडी प्रदान करते हैं, लेकिन यह आंकड़ा रेटेड पावर के 20 प्रतिशत से नीचे तेजी से बढ़ता है - जो ठीक वही है जहां एक संयंत्र सुबह और शाम के अधिकांश समय संचालित होता है।

दूसरा स्रोत ग्रिड स्वयं है। अपस्ट्रीम लोड से पृष्ठभूमि विरूपण कनेक्शन के बिंदु पर दिखाई देता है, और संयंत्र के कैपेसिटर बैंक, केबल कैपेसिटेंस और ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा एक अनुनाद नेटवर्क बनाते हैं जो उन पृष्ठभूमि घटकों को बढ़ा सकता है। एक संयंत्र जो अपने इनवर्टर को अनुपालन के रूप में मापता है, वह अभी भी कनेक्शन मूल्यांकन में विफल हो सकता है क्योंकि मीटरिंग बिंदु पर मापा गया विरूपण उत्पादन के बजाय अनुनाद से हावी होता है।

तीसरा स्रोत इंटरैक्शन है। समानांतर में काम करने वाले कई इनवर्टर एक सामान्य एसी संग्रह प्रणाली साझा करते हैं, और उनके व्यक्तिगत नियंत्रण लूप कम आवृत्ति पर इंटरैक्ट कर सकते हैं, जिससे दोलन उत्पन्न होता है जो उप-हार्मोनिक विरूपण या पावर दोलन के रूप में दिखाई देता है। एक फ़िल्टर जोड़ने से हर इनवर्टर द्वारा देखी जाने वाली प्रतिबाधा बदल जाती है, यही कारण है कि उपकरणों के बीच समन्वय एक खरीद के बजाय एक डिजाइन गतिविधि है।

भंडारण एक चौथा आयाम जोड़ता है। एक बैटरी सिस्टम चार्ज और डिस्चार्ज होता है, इसलिए करंट की दिशा एक शेड्यूल पर उलट जाती है, और पीसी அந்தக் चार्जिंग के दौरान लोड के रूप में व्यवहार करता है। चार्जिंग के दौरान हार्मोनिक करंट निर्यात स्थिति से अधिक हो सकता है, और फ़िल्टर को पारंपरिक निर्यात-केवल मामले के बजाय दो राज्यों के बदतर के लिए आकार दिया जाना चाहिए।

माप विधि निर्णय तय करती है। हार्मोनिक सीमाएं संदर्भित मानक के आधार पर अलग-अलग तरीके से मूल्यांकित की जाती हैं: कुछ को बहुत छोटी एकत्रीकरण विंडो की आवश्यकता होती है, अन्य दस मिनट या दो घंटे। एक संयंत्र एक विधि पास कर सकता है और एक ही हार्डवेयर के साथ दूसरी विधि विफल कर सकता है। परीक्षण से पहले नेटवर्क ऑपरेटर के साथ विधि पर सहमत हों, एक क्लास ए विश्लेषक का उपयोग करें, और रिपोर्ट में एकत्रीकरण अंतराल रिकॉर्ड करें। इसे गलत करना एक अनुपालन संयंत्र के लिए एक कमीशनिंग परीक्षण दोहराने के लिए कहे जाने का सबसे आम कारण है, और एक दूरस्थ साइट पर पुनरावृति में शामिल सभी लोगों के लिए महंगा है।

नवीकरणीय संयंत्रों के लिए फ़िल्टरिंग परिणाम क्यों बदलती है

1. अनुनाद उत्तेजित होने के बजाय कम हो जाता है। उच्च केबल कैपेसिटेंस वाले फीडर पर एक कैपेसिटर बैंक 5वें या 7वें हार्मोनिक के करीब एक समानांतर अनुनाद प्रस्तुत कर सकता है। एक तेज़-प्रतिक्रिया फ़िल्टर विकृत आवृत्ति पर विपरीत करंट इंजेक्ट करता है और प्रभावी रूप से अनुनाद को कम करता है, जबकि उसी आवृत्ति के पास ट्यून किया गया एक निष्क्रिय फ़िल्टर समस्या को केवल दूसरे क्रम में ले जा सकता है।

2. ग्रिड-कोड अनुपालन कनेक्शन के बिंदु पर मापा जाता है। हार्मोनिक उत्सर्जन सीमाएं वहां लागू होती हैं जहां संयंत्र नेटवर्क से मिलता है, न कि इनवर्टर टर्मिनलों पर। संग्रह सबस्टेशन पर क्षतिपूर्ति उस माप को संबोधित करती है जो मायने रखती है, और प्रति-ऑर्डर लॉगिंग वह साक्ष्य प्रदान करती है जो एक नेटवर्क ऑपरेटर अनुरोध करेगा।

3. हल्के-लोड विरूपण को संभाला जाता है। इनवर्टर टीएचडी आंशिक आउटपुट पर बढ़ता है, और एक तेज़-प्रतिक्रिया एएचएफ फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए उप-चक्र पहचान के साथ उन घंटों के दौरान कनेक्शन के बिंदु को साफ रखता है जब एक पारंपरिक डिजाइन गैर-अनुपालन होगा।

4. प्रतिक्रियाशील क्षमता उपकरण गणना को कम करती है। प्रतिक्रियाशील आउटपुट वाले फ़िल्टर सूर्योदय और सूर्यास्त के आसपास संक्रमण अवधि के दौरान ग्रिड कोड द्वारा आवश्यक प्रतिक्रियाशील करंट की आपूर्ति कर सकता है, जब प्रतिक्रियाशील मांग तेजी से बदलती है। यह डिजाइन से एक अलग मुआवजे उपकरण को हटा सकता है।

5. केबल और ट्रांसफार्मर का नुकसान कम हो जाता है। इनवर्टर और ट्रांसफार्मर के बीच प्रसारित हार्मोनिक करंट लगातार I²R नुकसान में योगदान देता है। इसे कम करने से संयंत्र के मापे गए प्रदर्शन अनुपात में सुधार होता है, जो ईपीसी ठेकेदार के साथ राजस्व और वारंटी चर्चा दोनों के लिए मायने रखता है।

6. सुरक्षा समन्वय में सुधार होता है। विकृत करंट रिले पिकअप और फ्यूज व्यवहार को प्रभावित करता है। विरूपण को कम करने से सुरक्षा सेटिंग्स पूर्वानुमानित हो जाती हैं, विशेष रूप से लंबे संग्रह फीडर पर जहां फॉल्ट करंट लोड करंट की तुलना में मामूली होता है।

7. भविष्य के विस्तार को समायोजित किया जाता है। संयंत्रों का विस्तार ब्लॉक में किया जाता है। एक मॉड्यूलर फ्रेम, जैसे कि 150 केवीएआर मॉड्यूलर मुआवजा कैबिनेट परिवार या एक समानांतर एएचएफ कैबिनेट, मुआवजे को सरणी के साथ बढ़ने की अनुमति देता है बजाय इसके कि उसे बदला जाए।

8. इनवर्टर उपलब्धता में सुधार होता है। कुछ इनवर्टर वोल्टेज विरूपण आंतरिक सीमाओं से अधिक होने पर डीरेट या डिस्कनेक्ट हो जाते हैं, विशेष रूप से कमजोर फीडर पर। इनवर्टर टर्मिनलों पर क्लीनर वोल्टेज उन घटनाओं को कम करता है, जो इंजीनियरिंग मीट्रिक के बजाय उच्च वार्षिक उपज के रूप में दिखाई देता है। आक्रामक उपलब्धता गारंटी वाले संयंत्रों पर, वह अंतर अनुबंध प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है।

पीवी या स्टोरेज प्लांट में मुआवजे का आकार और समन्वय कैसे करें

चरण 1 - संयंत्र को ऊर्जावान करने से पहले पृष्ठभूमि विरूपण को मापें। एक पूर्व-कनेक्शन सर्वेक्षण स्थापित करता है कि नेटवर्क में पहले से क्या है। इसके बिना, संयंत्र के योगदान को पृष्ठभूमि से अलग नहीं किया जा सकता है, और फ़िल्टर को उस समस्या को हल करने के लिए आकार दिया जा सकता है जिसे उसने नहीं बनाया है।

चरण 2 - तीन आउटपुट स्तरों पर संयंत्र का सर्वेक्षण करें। कम, मध्यम और रेटेड आउटपुट पर स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करें, साथ ही यदि भंडारण मौजूद है तो चार्जिंग स्थिति। हल्के-लोड स्पेक्ट्रा आमतौर पर नवीकरणीय साइटों के लिए डिजाइन केस होते हैं, न कि रेटेड आउटपुट।

चरण 3 - अनुनाद मानचित्र की जाँच करें। मौजूदा कैपेसिटर बैंकों, केबल कैपेसिटेंस और ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा के बीच समानांतर अनुनाद की गणना करें, और पुष्टि करें कि सामान्य संचालन के दौरान कोई भी अनुनाद बिंदु प्रमुख हार्मोनिक क्रम के साथ मेल नहीं खाता है। यदि ऐसा होता है, तो मुआवजे को उस बिंदु को कम करने के लिए रखा और ट्यून किया जाना चाहिए।

चरण 4 - बदतर ऑपरेटिंग स्थिति पर आकार। चार्ज और डिस्चार्ज के बड़े हार्मोनिक करंट को लें, परिवेश और भविष्य के ब्लॉक के लिए हेडरूम जोड़ें, और पुष्टि करें कि फ़िल्टर की प्रतिक्रिया समय इनवर्टर के अपने करंट लूप से तेज है ताकि दोनों इंटरैक्ट न करें।

चरण 5 - संयंत्र नियंत्रक के साथ समन्वय करें। फ़िल्टर की प्रतिक्रियाशील सेटिंग्स इनवर्टर के वोल्टेज या पावर फैक्टर नियंत्रण से नहीं लड़नी चाहिए। परिभाषित करें कि कौन सा उपकरण वोल्टेज को नियंत्रित करता है, कौन सा करंट को नियंत्रित करता है, और संयंत्र नियंत्रक तर्क में प्राथमिकता का दस्तावेजीकरण करें। जहां एक 75A कैबिनेट संयंत्र के अंदर एक लोड बोर्ड की सेवा करता है, इसके सीटी प्लेसमेंट को इनवर्टर को बाहर करना चाहिए ताकि यह केवल लोड की क्षतिपूर्ति करे।

चरण 6 - एक गवाह परीक्षण के साथ सत्यापित करें। कई नेटवर्क ऑपरेटर कई आउटपुट स्तरों पर संयंत्र के साथ कनेक्शन के बिंदु पर अनुपालन परीक्षण की आवश्यकता होती है। फ़िल्टर सेटिंग्स सहित परीक्षण प्रक्रिया को पहले से तैयार करें, और ऑपरेटर द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रारूप में परिणाम रिकॉर्ड करें।

उन संयंत्रों के लिए जिनमें एक छोटा औद्योगिक लोड भी शामिल है - एक कार्यशाला, एक ओ एंड एम भवन, एक भंडारण एचवीएसी प्रणाली - लोड बोर्ड पर मुआवजा आमतौर पर इनकमार पर एक बड़े उपकरण की तुलना में अधिक प्रभावी होता है, क्योंकि यह हार्मोनिक करंट को संग्रह प्रणाली से यात्रा करने से रोकता है। उस बोर्ड पर एक 30A मॉड्यूल अक्सर पर्याप्त होता है, और मुख्य फ़िल्टर को केवल जनरेशन-साइड विरूपण को संभालने की आवश्यकता होती है। फ्रेम और माउंटिंग विकल्पों की तुलना करने के लिए पूर्ण एएचएफ रेंज की समीक्षा करें, इससे पहले कि आप विद्युत लेआउट को ठीक करें।

नेटवर्क ऑपरेटर क्या मांगेगा। अनुनाद अध्ययन, हार्मोनिक मॉडल, घोषित रेटिंग के साथ फ़िल्टर डेटाशीट, इस बात का प्रमाण कि फ़िल्टर रिपल नियंत्रण या पावर लाइन कैरियर सिस्टम में हस्तक्षेप नहीं करता है, और एक गवाह कमीशनिंग रिपोर्ट के लिए अनुरोधों की अपेक्षा करें। ऊर्जावान होने के बाद के बजाय डिजाइन के दौरान उस पैकेज को तैयार करने से एक संभावित देरी एक नियमित समीक्षा में बदल जाती है, और यह इंजीनियरिंग अनुशासन का वह प्रकार प्रदर्शित करता है जो एक ही डेवलपर के लिए भविष्य के ग्रिड कनेक्शन अनुमोदन को छोटा करता है।

मौसमी और दैनिक भिन्नता। हार्मोनिक प्रदर्शन विकिरण, तापमान और ग्रिड की स्थिति के साथ बदलता है। एक स्पष्ट वसंत दिन पर सत्यापित एक संयंत्र मध्य-गर्मी धुंध में या सर्दियों के तूफान के दौरान अलग तरह से व्यवहार कर सकता है जब आउटपुट कम होता है और पृष्ठभूमि विरूपण अधिक होता है। कमीशनिंग कार्यक्रम में एक कम-विकिरण परीक्षण शामिल करें, क्योंकि यह वह स्थिति है जिसके तहत हल्के-लोड इनवर्टर विरूपण और अनुनाद प्रभाव संयुक्त होते हैं।

संग्रह प्रणाली में नुकसान। हार्मोनिक करंट इनवर्टर से ट्रांसफार्मर और केबल के माध्यम से कनेक्शन के बिंदु तक प्रवाहित होता है, और हर कंडक्टर रास्ते में I²R नुकसान को नष्ट कर देता है। एक बड़े संयंत्र पर लंबे संग्रह फीडर के साथ ये नुकसान तुच्छ नहीं हैं; वे मापे गए आउटपुट को कम करते हैं और कंडक्टर तापमान बढ़ाते हैं, जो बदले में केबल क्षमता को डीरेट करता है। स्रोत के करीब रखा गया मुआवजा उस करंट को कम करता है जो यात्रा करता है, और लाभ संयंत्र के प्रदर्शन अनुपात के साथ-साथ हार्मोनिक अनुपालन रिपोर्ट में दिखाई देता है।

दूसरे चरण की योजना बनाएं। अधिकांश पीवी साइटें ब्लॉक में बनाई जाती हैं, और चरण एक के लिए हार्मोनिक मूल्यांकन शायद ही कभी चरण दो को सटीक रूप से दर्शाता है। अतिरिक्त क्षमता या स्पष्ट समानांतर प्रावधान वाले फ्रेम निर्दिष्ट करें, अनुनाद अध्ययन को एक जीवित दस्तावेज के रूप में रखें, और अगले ब्लॉक को ऊर्जावान करने पर मूल्यांकन को फिर से चलाएं। चरण एक पूरा होने पर 30 प्रतिशत ओवरसाइज़्ड फ़िल्टर आमतौर पर दो साल बाद सही आकार का होता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या आधुनिक पीवी इनवर्टर को अभी भी हार्मोनिक फ़िल्टरिंग की आवश्यकता है?

रेटेड आउटपुट पर, अक्सर नहीं। कम आउटपुट पर, अक्सर हाँ: टीएचडी रेटिंग के 20 प्रतिशत से नीचे तेजी से बढ़ता है, और पृष्ठभूमि ग्रिड विरूपण प्लस अनुनाद संयंत्र को उसके कनेक्शन सीमाओं से ऊपर धकेल सकता है। यह निष्कर्ष निकालने से पहले हल्के लोड पर सर्वेक्षण करें कि किसी फ़िल्टर की आवश्यकता नहीं है।

पृष्ठभूमि विरूपण एक नए संयंत्र के लिए क्यों मायने रखता है?

क्योंकि अनुपालन कनेक्शन के बिंदु पर मापा जाता है, न कि इनवर्टर पर। मौजूदा अपस्ट्रीम विरूपण प्लस संयंत्र का अपना उत्सर्जन मापा मूल्य निर्धारित करता है, और एक संयंत्र व्यक्तिगत रूप से अनुपालन का परीक्षण करने वाले इनवर्टर होने पर भी मूल्यांकन में विफल हो सकता है।

क्या एक एएचएफ इनवर्टर फिल्टर के साथ अनुनाद पैदा कर सकता है?

यदि इसे ठीक से समन्वित किया गया हो तो नहीं। फ़िल्टर नेटवर्क प्रतिबाधा को बदलता है, इसलिए स्थापना के बाद अनुनाद मानचित्र की पुनर्गणना की जानी चाहिए। कमीशनिंग में एक स्वीप या स्टेप टेस्ट शामिल होना चाहिए ताकि यह पुष्टि हो सके कि प्रमुख क्रम के पास कोई नया अनुनाद बिंदु नहीं आया है।

क्या मुझे प्रतिक्रियाशील शक्ति के लिए एक अलग उपकरण की आवश्यकता है?

कभी-कभी। प्रतिक्रियाशील क्षमता वाला फ़िल्टर मामूली आवश्यकताओं और संक्रमण अवधियों को कवर कर सकता है, जबकि बड़े प्रतिक्रियाशील दायित्वों या वोल्टेज-समर्थन कर्तव्यों वाले संयंत्रों को एक समर्पित एसवीजी की आवश्यकता हो सकती है। निर्णय ग्रिड कोड और संयंत्र रेटिंग पर निर्भर करता है।

बैटरी भंडारण गणना को कैसे बदलता है?

चार्जिंग करंट की दिशा को उलट देता है और निर्यात की तुलना में अधिक विरूपण उत्पन्न कर सकता है। बदतर स्थिति पर आकार, और पुष्टि करें कि चार्ज और डिस्चार्ज के बीच संक्रमण के दौरान फ़िल्टर स्थिर रहता है, जब करंट तेजी से कदम रखता है।

एक बड़े संयंत्र में फ़िल्टर कहाँ स्थापित किया जाना चाहिए?

उस बिंदु पर जो अनुपालन माप से मेल खाता है - आमतौर पर संग्रह सबस्टेशन या कनेक्शन का बिंदु - साथ ही आंतरिक लोड बोर्ड पर स्थानीय इकाइयां। केवल केंद्रीय मुआवजा आंतरिक लोड हार्मोनिक्स को संग्रह प्रणाली के माध्यम से प्रसारित छोड़ देता है।

निष्कर्ष

नवीकरणीय संयंत्र हार्मोनिक मूल्यांकन में उन कारणों से विफल होते हैं जिनका इनवर्टर की गुणवत्ता से बहुत कम लेना-देना होता है: हल्के-लोड संचालन, पृष्ठभूमि विरूपण और मौजूदा कैपेसिटेंस के साथ अनुनाद। पूर्व-कनेक्शन बेसलाइन को मापें, तीन आउटपुट स्तरों पर सर्वेक्षण करें, अनुनाद मानचित्र की जाँच करें, चार्ज और डिस्चार्ज के बदतर पर आकार, और संयंत्र नियंत्रक के साथ नियंत्रण का समन्वय करें। इस तरह से उपयोग किया जाने वाला एक तेज़-प्रतिक्रिया फ़िल्टर अनुपालन को तर्क के बजाय माप में बदल देता है।

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