ऑफ-ग्रिड सोलर प्रणालियों में ट्रांसफॉर्मर की नो-लोड हानि: यह क्यों महत्वपूर्ण है

ऑफ-ग्रिड पीवी और स्टोरेज परियोजनाओं में, कई लोग पीवी मॉड्यूल और ऊर्जा संग्रहण बैटरियों के चयन पर ध्यान केंद्रित करते हैं, लेकिन एक “छुपा हुआ काला छेद ”को अनदेखा कर देते हैं जो २४ घंटे प्रतिदिन बिजली का उपभोग करता है —ट्रांसफार्मर ’जो कोई लोड नहीं होने पर भी नुकसान होता है। ग्रिड-कनेक्टेड परियोजनाओं में, ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर केवल दिन के घंटों में ही काम करते हैं, इसलिए कोई लोड नहीं होने पर नुकसान का सीमित प्रभाव पड़ता है। लेकिन ऑफ-ग्रिड परियोजनाओं में, ट्रांसफॉर्मर को २४ घंटे प्रतिदिन बस से जुड़े रहना आवश्यक होता है, और कोई लोड नहीं होने पर नुकसान का “पूरे दिन का जमाव प्रभाव ”तेज़ी से बढ़ जाता है। यह एक ऐसी लागत है जिसकी गणना प्रत्येक ऑफ-ग्रिड परियोजना विकासकर्ता को सावधानी से करनी चाहिए।

१. कोई लोड नहीं होने पर नुकसान ऑफ-ग्रिड प्रणालियों में ग्रिड-कनेक्टेड प्रणालियों की तुलना में अधिक “घातक ”क्यों है?

१.१ संचालन की स्थितियों में मूलभूत अंतर

ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक: ट्रांसफॉर्मर सूर्य के प्रकाश के साथ प्रारंभ और बंद होता है, जो लगभग १० –१२ घंटे प्रतिदिन कार्य करता है। रात में इसे बस से डिस्कनेक्ट किया जा सकता है।

ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टिक/स्टोरेज: ट्रांसफॉर्मर पूरे दिन २४ घंटे तक प्रणाली से जुड़ा रहता है, वोल्टेज ट्रांसफॉर्मेशन और आइसोलेशन का कार्य करता है। इसे बंद नहीं किया जा सकता है। ऑफ-ग्रिड प्रणालियों में हल्के भार और बिना भार की स्थितियों में अत्यधिक हानि प्रणाली की आर्थिकता को सीमित करने वाली मुख्य बाधा बन गई है।

१.२ द “समय एम्प्लीफायर ”बिना भार की हानि का प्रभाव

बिना भार की हानि का सूत्र बहुत सरल है: वार्षिक बिना भार की हानि की विद्युत = P ₀ (कोई भार न होने पर होने वाली हानि किलोवाट में) ×8,760 घंटे .

ग्रिड-जुड़े परिदृश्यों में, कोई भार न होने पर होने वाली हानि कुल हानि का केवल एक छोटा सा हिस्सा होती है। लेकिन ऑफ-ग्रिड परिदृश्यों में, भार दरें कहीं अधिक व्यापक रूप से उतार-चढ़ाव दिखाती हैं और कोई भार न होने का समय लंबा होता है, इसलिए कोई भार न होने पर होने वाली हानि कुल हानि में काफी बड़ा हिस्सा लेती है। उद्योग के आँकड़े दर्शाते हैं कि ट्रांसफॉर्मर की कोई भार न होने पर होने वाली हानि कुल नामांकित हानि की लगभग 20% होती है। –30% कुल नामांकित हानि की। जब ट्रांसफॉर्मर की क्षमता अत्यधिक होती है और वह लंबे समय तक कम भार पर चलता है, तो कोई भार न होने पर होने वाली हानि कुल हानि की 60% से अधिक हो सकती है।

1.3 वह “विद्युत स्रोतों की कमी ”ऑफ-ग्रिड परिदृश्यों में

ऑफ-ग्रिड परियोजनाओं में, प्रत्येक किलोवाट-घंटा फोटोवोल्टिक पैनलों या डीजल जनरेटरों से प्राप्त होता है। दूरस्थ क्षेत्रों में डीजल जनरेशन की प्रति किलोवाट-घंटा लागत आसानी से 3 युआन से अधिक हो सकती है, और समग्र लागत प्रति किलोवाट-घंटा 4.1 युआन तक पहुँच सकती है। विदेशी दूरस्थ खानों में, डीजल जनरेशन की लागत 0.4 –1.0 यूएसडी/किलोवाट-घंटा हो सकती है, जो ग्रिड विद्युत की लागत से 4 –5 गुना अधिक है। कोई भार न होने पर होने वाली हानि ऊर्जा का उपभोग करती है “मूल्यवान बिजली, ”नहीं “सस्ती बिजली, ”इसलिए इसकी आर्थिक लागत और अधिक बढ़ जाती है।

२. नो-लोड नुकसान के घटक क्या हैं —यह कैसे काम करता है “खाएं ”बिजली?

२.१ नो-लोड नुकसान की प्रकृति

नो-लोड नुकसान (आयरन नुकसान) मुख्य रूप से आयरन कोर सामग्री द्वारा निर्धारित होता है। यह संचालन भार से संबंधित नहीं है और ट्रांसफॉर्मर को बिजली देते ही होने लगता है। इसमें हिस्टेरिसिस नुकसान और भंवर धारा नुकसान शामिल हैं। आप इसे ट्रांसफॉर्मर के रूप में सोच सकते हैं ’एस “आधारभूत चयापचय ” — जैसे कि फ़ोन भी तब भी बिजली का उपयोग करता है जब आप कोई कॉल नहीं कर रहे होते, उसी तरह ट्रांसफॉर्मर को बिजली देते ही नो-लोड नुकसान होने लगता है।

२.२ आयरन कोर सामग्री निर्णायक कारक है

पारंपरिक ट्रांसफॉर्मर सामान्य सिलिकॉन स्टील शीट्स का उपयोग करते हैं, इसलिए नो-लोड नुकसान अभी भी उच्च रहता है। अमॉर्फस मिश्र धातु ट्रांसफॉर्मर का आयरन नुकसान ७०% –पारंपरिक सिलिकॉन स्टील कोर वाले ट्रांसफॉर्मर्स की तुलना में 80% कम। नवीनतम पीढ़ी के ग्रेड 1 सिलिकॉन स्टील ड्राई-टाइप ट्रांसफॉर्मर्स के मुकाबले, नवीनतम अति-उच्च-दक्षता अमॉर्फस मिश्र धातु ट्रांसफॉर्मर्स नो-लोड नुकसान को 65.2% तक कम करते हैं।

2.3 ऑफ-ग्रिड परिस्थितियों में विशेष चुनौतियाँ

ऑफ-ग्रिड प्रणालियाँ अक्सर बार-बार उच्च-निम्न भार चक्रों का सामना करती हैं, जिससे ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय परिपथ की स्थिरता पर अधिक कठोर आवश्यकताएँ लगती हैं। हल्के भार और नो-लोड की अवधि के दौरान भी नो-लोड नुकसान ऊर्जा का उपभोग जारी रखता है, और ये ठीक वही समय हैं जब ऑफ-ग्रिड प्रणालियों में ऊर्जा भंडारण सबसे अधिक “तनावग्रस्त होता है। ”चरम परिस्थितियों में, ऑफ-ग्रिड प्रणालियों में नो-लोड नुकसान के कारण पीवी और भंडारण क्षमता में वृद्धि करनी पड़ सकती है, ताकि नुकसान के कारण कम हुई आपूर्ति क्षमता की भरपाई की जा सके। “खाए जाने वाले ”नुकसानों से।

3. एक आर्थिक गणना जिसे आप अनदेखा नहीं कर सकते

3.1 वार्षिक विद्युत उपभोग गणना मॉडल

एक 1,000 kVA ट्रांसफॉर्मर के उदाहरण के रूप में लें। नो-लोड नुकसान ऊर्जा दक्षता श्रेणी के अनुसार काफी भिन्न होता है:

नोट: वार्षिक नो-लोड ऊर्जा = नो-लोड हानि ×8,760 घंटे। वास्तविक आँकड़े उत्पाद मॉडल और लोड दर के अनुसार भिन्न होते हैं।

ग्रेड 3 से ग्रेड 1 में अपग्रेड करने पर लगभग बचत होती है प्रति वर्ष 15,000 युआन केवल नो-लोड हानि के कारण डीज़ल बैकअप लागत में।

3.2 जीवन चक्र लागत (LCOE) का दृष्टिकोण

हालाँकि ग्रेड 1 ट्रांसफॉर्मर्स की प्रारंभिक लागत अधिक होती है, उनकी नो-लोड हानि 30% –50% कम होती है, जिससे 25 वर्ष की संचालन अवधि में बिजली लागत में काफी बचत हो सकती है। उदाहरण के लिए, SCB14 (ग्रेड 1) की तुलना SCB11 (ग्रेड 2) से करने पर, वार्षिक बिजली बचत 20,000 किलोवाट-घंटा तक पहुँच सकती है। ग्रेड 1 बॉक्स-प्रकार के सबस्टेशन के लिए प्रारंभिक निवेश अधिक है, लेकिन ऑफ-ग्रिड परिदृश्यों में, बिजली लागत में बचत खरीद मूल्य के अंतर से कहीं अधिक होती है।

3.3 वृद्धि कारक “वृद्धि कारक ”ऑफ-ग्रिड परिदृश्यों में

ऑफ-ग्रिड परियोजनाओं में बिजली की कीमतें (या डीज़ल बैकअप लागत) ग्रिड-कनेक्टेड बिजली की कीमतों की तुलना में काफी अधिक होती हैं। 3 युआन/किलोवाट-घंटा की डीज़ल बैकअप लागत पर, एक 1,000 किलोवोल्ट-एम्पियर का ग्रेड 1 ट्रांसफॉर्मर ग्रेड 3 ट्रांसफॉर्मर की तुलना में 5 वर्षों में नो-लोड हानि के कारण होने वाली बिजली लागत में लगभग 75,000 युआन की बचत कर सकता है। ट्रांसफॉर्मर और केबल हानियों को ध्यान में रखने के बाद, ऑफ-ग्रिड प्रणाली का ऊर्जा उत्पादन 2.3% तक कम हो सकता है –४.६%। ये हानियाँ अंततः क्षतिपूर्ति के लिए अतिरिक्त फोटोवोल्टिक (PV) या डीज़ल क्षमता की आवश्यकता करती हैं।

४. जियांगसू यूनिटा ’ऑफ-ग्रिड नो-लोड हानि अनुकूलन समाधान

४.१ आयरन कोर सामग्री अद्यतन

जियांगसू यूनिटा इलेक्ट्रिक ’जियांगसू यूनिटा इलेक्ट्रिक के PV-विशिष्ट बॉक्स-टाइप सबस्टेशन पूर्ण तांबे के वाइंडिंग और ग्रेड १ ऊर्जा दक्षता मानकों का पालन करते हैं। SCB13/S20 श्रृंखला राष्ट्रीय मानक की तुलना में नो-लोड हानि को २५% से अधिक कम करती है, और २,५०० kVA मॉडल प्रति वर्ष ३०,००० kWh से अधिक बचाता है। बड़ी क्षमता वाले बॉक्स-टाइप सबस्टेशन के लिए अमॉर्फस मिश्र धातु आयरन कोर वैकल्पिक हैं, जो नो-लोड हानि को और ५०% कम करते हैं। S20 श्रृंखला उच्च-पारगम्यता ठंडा-लुढ़का हुआ सिलिकॉन स्टील कोर और उच्च-शुद्धता ऑक्सीजन-मुक्त तांबे की वाइंडिंग का उपयोग करती है, जिससे नो-लोड हानि १५% कम हो जाती है। –s13 की तुलना में २०%, जिसकी दक्षता सामान्य लोड सीमा में ९९% से अधिक है।

४.२ वाइंडिंग प्रक्रिया अनुकूलन

जियांगसू यूनिटा इलेक्ट्रिक पूर्ण तांबे की वाइंडिंग डिज़ाइन पर अडिग रहती है। लोड हानि २५% है। –एल्यूमीनियम वाइंडिंग्स की तुलना में 30% कम, ऊष्मा अपवहन बेहतर है और सेवा जीवन लंबा है। SCB13 श्रृंखला में ऑक्सीजन-मुक्त तांबा + पॉलीइमाइड फिल्म वाइंडिंग्स का उपयोग किया जाता है, जिसकी ताप प्रतिरोध क्षमता 220 डिग्री सेल्सियस है, जो सामान्य चालकों की तुलना में उच्च तापमान के झटकों को 10 वर्ष तक अधिक सहन कर सकती है। °उत्पादन के दौरान, “एकल-टुकड़ा 5 या 7-चरणीय लैप ”विधि का उपयोग कण संरचना को सुधारने के लिए किया जाता है, जिससे हिस्टेरिसिस हानि को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है। नो-लोड हानि 30% कम हो गई है और लोड हानि 10% से अधिक कम हो गई है।

4.3 परिदृश्य-आधारित अनुकूलन और चरम वातावरण के लिए अनुकूलन

ऑफ-ग्रिड परियोजनाएँ अक्सर दूरस्थ क्षेत्रों में कठोर पर्यावरणीय स्थितियों के तहत तैनात की जाती हैं। झोंगमेंग इलेक्ट्रिक पहाड़ों, तटीय नमक के छींटे और रेगिस्तानी तूफानों जैसी जटिल स्थितियों के लिए IP54/IP65 सुरक्षा और C5-M संक्षारण सुरक्षा समाधानों को अनुकूलित करता है, जो -40 डिग्री सेल्सियस से लेकर स्थिर संचालन सुनिश्चित करता है। °C से +55 °सी. उच्च ऊँचाई वाले परिदृश्यों के लिए, ज़्होंगमेंग मजबूत इन्सुलेशन + डबल-लेयर एंटी-कंडेनसेशन स्ट्रक्चर + स्मार्ट तापमान नियंत्रण प्रणाली के साथ अनुकूलित समाधान प्रदान करता है। क़िंगहाई में ३,८०० मीटर से अधिक की ऊँचाई पर स्थित एक २०० एमडब्ल्यू उच्च ऊँचाई वाले पीवी परियोजना में दो वर्षों के संचालन के दौरान कोई भी उपकरण विफलता नहीं हुई है।

४.४ क्षेत्र में सिद्ध आँकड़े

जियांगसू यूनिटा का एक बॉक्स-टाइप सबस्टेशन, जिसे २०१३ में उत्तर-पश्चिम चीन के एक बिजली स्टेशन पर स्थापित किया गया था, अभी भी अपने प्रारंभिक मान के ९५% पर लौह क्रोड हानि को स्थिर बनाए हुए है, जबकि उसी स्थान पर अन्य ब्रांडों को अपने लौह क्रोड दो बार बदलने पड़े हैं। तिब्बत में ४,५०० मीटर की ऊँचाई पर स्थित एक पठारी बिजली स्टेशन पर, जियांगसू यूनिटा के उपकरण ८ वर्षों से निर्बाध रूप से संचालित हो रहे हैं, जबकि एक पड़ोसी स्टेशन ’के ब्रांड ने निम्न तापमान के कारण बॉक्स शरीर को तीन बार बदला है। ये मामले ज़्होंगमेंग उपकरणों के चरम परिवेशों में दीर्घकालिक विश्वसनीयता की पुष्टि करते हैं। ’५. ऑफ-ग्रिड पीवी स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर चयन के प्रमुख बिंदु

५.१ सर्वप्रथम ऊर्जा दक्षता श्रेणी

५.१ ऊर्जा दक्षता श्रेणी सर्वप्रथम

GB 20052-2024 के अनुपालन वाले ग्रेड 1 या ग्रेड 2 ऊर्जा दक्षता उत्पादों को प्राथमिकता दें। नो-लोड हानि 30% तक कम की जा सकती है –50%। दोनों के साथ सत्यापन करें “ऊर्जा दक्षता लेबल + मापित आँकड़े ”से बचना “नकली उच्च-दक्षता ”गलत रेटिंग वाले उत्पाद

5.2 क्षमता मिलान —बचें “एक बड़ा घोड़ा एक छोटी गाड़ी खींच रहा है ”

अत्यधिक क्षमता के कारण लंबे समय तक कम भार पर संचालन होता है, और नो-लोड हानि का हिस्सा तेज़ी से बढ़ जाता है। कम क्षमता के कारण चरम भार पर अतिभार संचालन होता है, और दोष मरम्मत लागत 3–प्रारंभिक उपकरण बचत की 5 गुना होती है उद्योग-मानक प्रथा के अनुसार बॉक्स-प्रकार के उप-केंद्र की क्षमता को व्यवस्थित किया जाता है 1.1–फोटोवोल्टिक स्थापित क्षमता का १.३ गुना । यह मॉड्यूल के क्षरण के लिए स्थान आरक्षित करता है, जबकि हल्के भार के कारण शून्य-भार हानि की चोटियों से बचता है। उदाहरण के लिए, एक १० एमडब्ल्यू फोटोवोल्टिक परियोजना ११ –१३ एमवीए बॉक्स-प्रकार उप-केंद्र क्षमता का उपयोग कर सकती है।

५.३ लोहे के कोर सामग्री चयन निर्णय वृक्ष

परिदृश्य-आधारित चयन सिफारिशें

दूरस्थ संचार बेस स्टेशन: नो-लोड नुकसान और सुरक्षा रेटिंग पर ध्यान केंद्रित करें। ऑफ-ग्रिड बेस स्टेशनों को आमतौर पर उच्च बिजली लागत का सामना करना पड़ता है, और नो-लोड नुकसान का अनुकूलन सीधे संचालन अर्थव्यवस्था को प्रभावित करता है।

ऑफ-ग्रिड माइक्रोग्रिड: द्वि-दिशात्मक परिवर्तन और भंडारण इंटरफ़ेस का समर्थन करने की आवश्यकता होती है। सिस्टम डिज़ाइन के चरण में भंडारण क्षमता की गणना में ट्रांसफॉर्मर के नो-लोड नुकसान को शामिल करने की सिफारिश की जाती है, ताकि नुकसान के कारण भंडारण क्षमता में कमी से बचा जा सके।

उच्च ऊँचाई/चरम जलवायु: तापमान अनुकूलन क्षमता और संक्षारण सुरक्षा ग्रेड पर ध्यान केंद्रित करें। झोंगमेंग उपकरण -40 °C से +55 °सी के तापमान पर स्थिर रूप से काम कर सकते हैं, जिनमें वैकल्पिक IP54/IP65 सुरक्षा रेटिंग्स उपलब्ध हैं।

निष्कर्ष

ऑफ-ग्रिड प्रणालियों में, ट्रांसफॉर्मर की नो-लोड हानि नहीं होती है “छोटा परिवर्तन ” — यह एक निश्चित व्यय है जो २४ घंटे प्रतिदिन चलता है। १,००० केवीए ट्रांसफॉर्मर को उदाहरण के रूप में लें। डीज़ल बैकअप लागत ३ युआन/किलोवाट-घंटा वाले ऑफ-ग्रिड परिदृश्य में, ग्रेड १ ट्रांसफॉर्मर की तुलना में ग्रेड ३ ट्रांसफॉर्मर की केवल नो-लोड हानि में ५ वर्षों में 75,000 युआन ५ वर्षों में केवल नो-लोड हानि में बचत —ग्रेड १ उत्पाद के क्रय मूल्य अंतर को पूरी तरह से पूरा करने के लिए पर्याप्त है, और इससे भी अधिक।

ऑफ-ग्रिड परियोजना विकासकर्ताओं को चयन चरण में जीवन चक्र लागत मूल्यांकन में नो-लोड हानि को शामिल करना चाहिए, न कि केवल क्रय मूल्य को देखना चाहिए। ऑफ-ग्रिड परियोजनाओं के लिए जो पहले से ही संचालन में हैं, ट्रांसफॉर्मर प्रतिस्थापन की आर्थिकता का मूल्यांकन करना भी उचित है —विशेष रूप से उन परिदृश्यों में जहाँ डीज़ल बैकअप लागत अधिक है, जहाँ कम-हानि ट्रांसफॉर्मरों के साथ प्रतिस्थापन की अवधि अपेक्षित से कम हो सकती है।