ग्रामीण क्षेत्रों में एकीकृत सौर ऊर्जा भंडारण और चार्जिंग स्टेशन कैसे बनाया जाए?

ग्रामीण क्षेत्रों में विद्युत ग्रिड निर्माण की वर्तमान स्थिति का विश्लेषण
टाउनशिप क्षेत्रों में बिजली ग्रिड का निर्माण
वर्तमान में, हमारे देश के ग्रामीण क्षेत्रों का विद्युत ग्रिड अभी भी पारंपरिक संरचना पर आधारित है, जिसमें मुख्य रूप से ओवरहेड लाइनें हैं। वितरण नेटवर्क में स्वचालन, डिजिटलीकरण और अन्य आधुनिक प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग अपर्याप्त है, जिसके कारण अधिकांश कस्बों और गांवों में अभी भी बिजली नहीं है। हमारे देश के ग्रामीण क्षेत्रों में विद्युत ग्रिड के निर्माण में पांच प्रमुख समस्याएं हैं।
1). कुछ गांवों और कस्बों में वितरण नेटवर्क स्वचालन का निम्न स्तर, अपूर्ण वितरण नेटवर्क स्वचालन प्रणाली और वितरण नेटवर्क संचालन की वास्तविक समय की निगरानी और प्रारंभिक चेतावनी की कमी, गांवों और कस्बों में वितरण नेटवर्क स्वचालन प्रणाली के सामान्य संचालन को गंभीर रूप से प्रभावित करती है।
2). कुछ ग्रामीण क्षेत्रों में वितरण लाइन की आपूर्ति त्रिज्या अधिक होती है, जिसके कारण वितरण लाइन आपूर्ति त्रिज्या को प्रभावी ढंग से कम करने में असमर्थ होती है।
3). कुछ ग्रामीण क्षेत्रों में वितरण नेटवर्क की संरचना में गंभीर वृद्धावस्था की समस्या है, और कुछ वितरण लाइनों में कंडक्टर के छोटे क्रॉस सेक्शन, तार के छोटे व्यास और उपकरण के पुराने होने जैसी समस्याएं भी हैं।
4). कुछ ग्रामीण क्षेत्रों में प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति विन्यास में कुछ समस्याएं हैं, जैसे कि अपर्याप्त उपकरण क्षमता और प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति क्षमता।
5). कुछ गांवों और कस्बों में बिजली आपूर्ति उद्यमों में वैज्ञानिक और तर्कसंगत प्रबंधन तंत्र, योजना और डिजाइन विचार, और उपयोगकर्ता पक्ष पर बिजली की खपत का विश्लेषण और पूर्वानुमान का अभाव है।

टाउनशिप क्षेत्र की ऊर्जा संरचना
ग्रामीण क्षेत्रों में ऊर्जा संरचना उच्च प्रदूषण, उच्च ऊर्जा खपत और कम दक्षता से ग्रस्त है।
चीन की अर्थव्यवस्था के तीव्र विकास के साथ, लोगों के जीवन स्तर में लगातार सुधार हो रहा है, ऊर्जा की मांग भी बढ़ रही है, जिसके परिणामस्वरूप जीवाश्म ऊर्जा की खपत में वृद्धि हो रही है, और पर्यावरण प्रदूषण भी बढ़ रहा है।
हाल के वर्षों में, ग्रामीण क्षेत्रों में ऊर्जा संरचना को अनुकूलित और उन्नत किया गया है, और स्वच्छ ऊर्जा के उपयोग के स्तर और मात्रा में स्पष्ट रूप से वृद्धि हुई है।
1). ग्रामीण क्षेत्रों की भार वहन क्षमता कम है, और ग्रामीण क्षेत्रों के निवासियों की बिजली की खपत कम है और वे मुख्य रूप से कम बिजली खपत वाले विद्युत उपकरणों का उपयोग करते हैं।
2). ग्रामीण क्षेत्रों में इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवीएस) की संख्या बढ़ रही है। ईवीएस मुख्य रूप से विद्युत ऊर्जा से चलते हैं और सहायक ऊर्जा प्रदान करने के लिए विद्युत विद्युत प्रणाली का उपयोग करते हैं। ईवीएस की संख्या में वृद्धि से स्वाभाविक रूप से विद्युत भार में वृद्धि होगी।
3). ग्रामीण क्षेत्रों में बिजली आपूर्ति की संरचना अतार्किक है। कम बिजली खपत, एकल बिजली आपूर्ति संरचना और वैज्ञानिक एवं तर्कसंगत योजना एवं डिजाइन की कमी के कारण ग्रामीण क्षेत्रों में बिजली की मांग को पूरा करना मुश्किल है।
4). ग्रामीण क्षेत्रों में गंभीर ओवरलोड है, जिनमें से कुछ में कम वोल्टेज और पुरानी लाइन की समस्या है, जो बिजली प्रणाली के सुरक्षित और स्थिर संचालन को गंभीर रूप से प्रभावित करती है।

टाउनशिप क्षेत्र में वितरण नेटवर्क की बिजली गुणवत्ता
बिजली की गुणवत्ता ग्रामीण निवासियों के जीवन की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है, और यह बिजली कंपनियों के लिए हल करने वाली प्रमुख समस्याओं में से एक है। वर्तमान में, ग्रामीण क्षेत्रों में वितरण नेटवर्क की बिजली गुणवत्ता मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन पहलुओं की समस्या का सामना कर रही है।
1). ग्रामीण विद्युत नेटवर्क का वोल्टेज विचलन बड़ा है, और कुछ उपयोगकर्ताओं के वोल्टेज में नकारात्मक विचलन दिखाई देता है।
2). कुछ गांवों और कस्बों में वितरण नेटवर्क के त्रि-चरण वोल्टेज का असंतुलन राष्ट्रीय मानक की सीमा से बाहर है।
3). ग्रामीण क्षेत्रों में वितरण नेटवर्क में गंभीर त्रि-चरण असंतुलन की घटनाएं होती हैं, जिससे उपयोगकर्ता पक्ष में बिजली की गुणवत्ता की समस्या उत्पन्न होती है।

एकीकृत ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग स्टेशन के निर्माण पर केस स्टडी
ग्रामीण क्षेत्रों के आर्थिक विकास को बेहतर ढंग से बढ़ावा देने के लिए, राज्य सरकार नए ऊर्जा चार्जिंग स्टेशनों के निर्माण को सक्रिय रूप से प्रोत्साहित कर रही है। वर्तमान में, हमारे देश में नए ऊर्जा चार्जिंग स्टेशनों के निर्माण में कुछ समस्याएं हैं, जैसे चार्जिंग स्टेशनों के स्थान का कठिन चयन, चार्जिंग सुविधाओं का कम उपयोग और चार्जिंग की कम दक्षता।
इस उद्देश्य से, हमारे देश ने इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशनों के निर्माण में तेजी लाने का फैसला किया है। ग्रामीण क्षेत्रों में इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग की समस्या को हल करने के लिए, ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग की एकीकृत सुविधा वाले चार्जिंग स्टेशन ग्रामीण क्षेत्रों में बनाए जा सकते हैं।
एकीकृत चार्जिंग स्टेशन में तीन भाग होते हैं: फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली, ऊर्जा भंडारण प्रणाली और चार्जिंग स्टेशन। निर्माण प्रक्रिया में, सबसे पहले फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली का निर्माण करना आवश्यक है, और फिर विद्युत वाहनों की चार्जिंग को प्रबंधित करने के लिए ऊर्जा भंडारण प्रणाली का उपयोग किया जाता है।
इसके अलावा, इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग में सुविधा प्रदान करने के लिए चार्जिंग स्टेशन में एसी चार्जिंग पोस्ट और डीसी चार्जिंग पोस्ट लगाना आवश्यक है।
कुल मिलाकर, ग्रामीण क्षेत्रों का आर्थिक विकास स्तर अपेक्षाकृत कम है, इसलिए ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग के लिए एकीकृत स्टेशन बनाने की लागत भी अपेक्षाकृत कम है। एक कस्बे का उदाहरण लें तो, देश में इसकी आर्थिक स्थिति मध्यम स्तर की है, और एकीकृत ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग स्टेशन के निर्माण से अच्छा आर्थिक लाभ प्राप्त किया जा सकता है।
1). शहर में पर्याप्त प्रकाश संसाधन और भूमि संसाधन मौजूद हैं, जिनका उपयोग प्रकाश भंडारण और चार्जिंग के एकीकृत चार्ज स्टेशन के निर्माण के लिए पूरी तरह से किया जा सकता है।
एकीकृत ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग स्टेशन के डिजाइन में सबसे पहले उपयुक्त निर्माण सामग्री और संरचनात्मक रूप का चयन करना चाहिए, और फिर स्थानीय भौगोलिक स्थिति और जलवायु परिस्थितियों के साथ संयोजन करके डिजाइन तैयार करना चाहिए।
उदाहरण के लिए, ठंडी जलवायु, पर्याप्त रोशनी और अपेक्षाकृत अधिक भूमि संसाधनों के कारण, शहर में एकीकृत भंडारण और चार्जिंग स्टेशन बनाने के लिए फोटोवोल्टिक पैनलों का चयन किया जा सकता है।
2). सौर ऊर्जा प्रणाली मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि ऊर्जा भंडारण प्रणाली बिजली को संग्रहित करने के लिए जिम्मेदार है। निर्माण के दौरान सौर ऊर्जा प्रणाली और ऊर्जा भंडारण प्रणाली को उचित तरीके से संयोजित किया जाना चाहिए।
इसके अतिरिक्त, ऊर्जा भंडारण प्रणाली में ऊर्जा भंडारण बैटरी और बैटरी की क्षमता और मात्रा को उचित रूप से निर्धारित करना आवश्यक है। बैटरी की क्षमता इलेक्ट्रिक वाहन की चार्जिंग आवश्यकता के अनुसार निर्धारित की जानी चाहिए। सामान्यतः, बैटरी की क्षमता इलेक्ट्रिक वाहन के उपयोग की स्थिति, स्थान और बाजार की मांग के अनुसार निर्धारित की जा सकती है। इसी आधार पर, इलेक्ट्रिक वाहन के चार्जिंग समय और चार्जिंग दक्षता को उचित रूप से डिजाइन किया जाना चाहिए।
3). ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग इंटीग्रेटेड चार्जिंग स्टेशन को चार्जिंग स्टेशन के विभिन्न उपकरणों को उचित रूप से कॉन्फ़िगर करने की भी आवश्यकता होती है।
एकीकृत चार्जिंग स्टेशन के निर्माण में, उपकरणों की खराबी से बचने और चार्जिंग स्टेशन के सामान्य संचालन को प्रभावित होने से बचाने के लिए अच्छी गुणवत्ता और स्थिर प्रदर्शन वाले उपकरणों का चयन करने का प्रयास किया जाना चाहिए।
इसके अलावा, चार्जिंग स्टेशन की बुद्धिमत्ता के स्तर में सुधार करके ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग इंटीग्रेटेड चार्जिंग स्टेशन का बुद्धिमानीपूर्ण प्रबंधन किया जा सकता है।
4). एकीकृत चार्जिंग स्टेशन के निर्माण के बाद, स्टेशन की स्वीकृति और परीक्षण संचालन करना आवश्यक है:
① स्वीकृति के लिए यह राष्ट्रीय मानकों और उद्योग मानकों के अनुरूप होना चाहिए;
2. क्या इसका निर्माण स्थानीय नीतिगत आवश्यकताओं और उपयोगकर्ता की स्वीकृति संबंधी आवश्यकताओं के अनुरूप है;
③ इसके सामान्य संचालन को स्वीकार किया जाना चाहिए। परीक्षण संचालन में मुख्य रूप से निम्नलिखित दो पहलू शामिल हैं: ① यह जांचा जाना चाहिए कि चार्जिंग स्टेशन चार्जिंग मानकों और संबंधित मानदंडों के अनुरूप है या नहीं; ② यह जांचा जाना चाहिए कि चार्जिंग स्टेशन सुरक्षा नियमों और संबंधित मानकों के अनुरूप है या नहीं।

ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग एकीकृत चार्जिंग पाइल क्षमता कॉन्फ़िगरेशन
इलेक्ट्रिक वाहन का चार्जिंग समय मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक वाहन की शक्ति और चार्जिंग समय से प्रभावित होता है, अर्थात् बैटरी का चार्जिंग समय और विद्युत मात्रा का चार्जिंग समय।
इसलिए, इलेक्ट्रिक वाहन की क्षमता के अनुसार चार्जिंग समय का अनुमान लगाना आवश्यक है। वर्तमान में, हमारे देश में चार्जिंग पाइलों के लिए कोई एकीकृत मानक नहीं है, और विभिन्न ब्रांडों के चार्जिंग पाइलों का चार्जिंग समय काफी भिन्न होता है, इसलिए हम चार्जिंग पाइलों के चार्जिंग समय का अनुमान लगाने के लिए कुछ विधियों का उपयोग कर सकते हैं। चार्जिंग पाइलों को क्रमशः 4 घंटे, 12 घंटे और 16 घंटे के अनुसार वर्गीकृत किया गया है।
उपरोक्त विधि के अनुसार, चार्जिंग पाइल के चार्जिंग समय का अनुमान लगाया जा सकता है, और विभिन्न क्षमता विन्यास वाले चार्जिंग पाइल के चार्जिंग समय का पता लगाया जा सकता है। चार्जिंग पाइलों की क्षमता आवंटन करते समय, हमें ग्रामीण निवासियों की विशेषताओं और इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग आवश्यकताओं को भी पूरी तरह से ध्यान में रखना चाहिए।
इलेक्ट्रिक वाहनों के अलग-अलग वोल्टेज स्तरों के लिए अलग-अलग पावर की आवश्यकता होती है, इसलिए चार्जिंग स्टेशन के उपकरणों का कॉन्फ़िगरेशन आवश्यकताओं के अनुसार किया जाता है।
सामान्य परिस्थितियों में, ग्रामीण क्षेत्रों में रहने वाले लोगों के लिए वोल्टेज स्तर 220V और 110V के बीच होता है, इसलिए चार्जिंग स्टेशन के निर्माण में संबंधित वोल्टेज स्तर के चार्जिंग पैड की व्यवस्था करना आवश्यक है।
उदाहरण के तौर पर, अनहुई प्रांत में सामान्य परिस्थितियों में ग्रामीण आवासीय क्षेत्रों में वोल्टेज का स्तर 10 केवी और 35 केवी के बीच रहता है। इलेक्ट्रिक वाहनों की क्षमता बढ़ने और चार्जिंग समय कम होने से औसत चार्जिंग समय धीरे-धीरे कम हो जाएगा।

एकीकृत ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग स्टेशन परियोजना
आर्थिक लाभ विश्लेषण
120 किलोवाट, 250 किलोवाट, 400 किलोवाट और 600 किलोवाट की चार प्रकार की शक्ति वाले एकीकृत चार्जिंग स्टेशन में यह पाया गया कि 120 किलोवाट की शक्ति पर आंतरिक प्रतिफल दर 10.24% है और लागत की वापसी अवधि 3.65 वर्ष है।
हमारे देश में इलेक्ट्रिक वाहनों की कम संख्या और चार्जिंग की कम मांग को देखते हुए, हम एकीकृत चार्जिंग स्टेशन के निर्माण के लिए कम क्षमता वाली परियोजना का विकल्प चुन सकते हैं, ताकि ग्रामीण क्षेत्रों में इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग की वर्तमान जरूरतों को पूरा किया जा सके।

एकीकृत ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग स्टेशन का निर्माण
तकनीकी समस्याएं और उनके समाधान
ग्रामीण क्षेत्रों में एकीकृत ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्जिंग स्टेशनों के आगे विकास के लिए निम्नलिखित तकनीकी कठिनाइयों को हल करने की आवश्यकता है।
1). उपयोगकर्ता-पक्षीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली का डिजाइन और निर्माण। ग्रामीण क्षेत्रों में एकीकृत ऑप्टिकल भंडारण और चार्जिंग स्टेशन के निर्माण में उपयोगकर्ता-पक्षीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली का डिजाइन और निर्माण महत्वपूर्ण है।
2). फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन प्रणाली और चार्जिंग प्रणाली का समन्वित नियंत्रण। ग्रामीण क्षेत्रों में एकीकृत चार्जिंग स्टेशन का निर्माण करते समय फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन प्रणाली और चार्जिंग प्रणाली के बीच समन्वय और नियंत्रण पर पूर्णतः विचार करना आवश्यक है। फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन प्रणाली और चार्जिंग प्रणाली के बीच समन्वित नियंत्रण में मुख्य रूप से दो पहलू शामिल हैं:
एक ओर, यह फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली और ऊर्जा भंडारण प्रणाली के बीच समन्वित नियंत्रण है, दूसरी ओर, यह फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली और चार्जिंग प्रणाली के बीच समन्वित नियंत्रण है।
चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोलर, पावर रेगुलेटर और अन्य उपकरणों का उपयोग फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली और ऊर्जा भंडारण प्रणाली के बीच नियंत्रण को समन्वित करने के लिए किया जा सकता है।
जब फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली की आउटपुट शक्ति अपर्याप्त होती है, तो चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रक द्वारा अतिरिक्त शक्ति को समय पर चार्जिंग स्टेशन में पहुंचाया जा सकता है, और पावर रेगुलेटर का उपयोग फोटोवोल्टिक उत्पादन क्षमता को कम करने के लिए किया जा सकता है, जिससे ओवरचार्जिंग से बचा जा सके।
इसके अतिरिक्त, सुपर कैपेसिटर का उपयोग फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन उपकरणों के चार्जिंग कार्य को पूरा करने के लिए किया जा सकता है।
3). चार्जिंग स्टेशन ग्रिड-कनेक्टेड नियंत्रण रणनीति। सामान्य परिस्थितियों में, ग्रामीण क्षेत्रों में छोटे पैमाने के बिजली ग्रिड ग्रिड-कनेक्टेड अस्थिरता का कारण बनते हैं। ग्रामीण क्षेत्रों में बिजली की खपत की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, बिजली ग्रिड में वितरित बिजली आपूर्ति की एक बड़ी संख्या को ग्रिड-कनेक्टेड नियंत्रक द्वारा नियंत्रित और प्रबंधित किया जाना चाहिए।
साथ ही, वितरित बिजली आपूर्ति को ग्रिड-साइड कनवर्टर के माध्यम से पावर ग्रिड से जोड़ा जा सकता है।
इसके अतिरिक्त, वितरित विद्युत आपूर्ति के समन्वित नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए बैटरी, सुपर कैपेसिटर और अन्य उपकरणों का उपयोग करना आवश्यक है।
4). चार्जिंग स्टेशन का विद्युत वितरण नियंत्रण डिजाइन। सामान्यतः, जब उपयोगकर्ता पक्ष की ऊर्जा भंडारण क्षमता अपर्याप्त होती है, तो अतिरिक्त बिजली को द्विदिशात्मक कनवर्टर के माध्यम से चार्जिंग स्टेशन में जोड़ा जा सकता है, और जब उपयोगकर्ता पक्ष की ऊर्जा भंडारण क्षमता पर्याप्त होती है, तो फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन उपकरण को चार्ज और डिस्चार्ज करने के लिए सुपर-कैपेसिटर का उपयोग किया जा सकता है।
5) ऑप्टिकल स्टोरेज और चार्ज इंटीग्रेटेड चार्जिंग स्टेशन का संचालन, रखरखाव और प्रबंधन। विशेष रूप से, इसमें निम्नलिखित सात पहलू शामिल हैं: ① एक सुदृढ़ कार्य योजना तैयार करना; ② संबंधित कर्मियों के प्रशिक्षण को सुदृढ़ करना; ③ उपकरणों का नियमित निरीक्षण और रखरखाव करना; ④ चार्जिंग स्टेशन संचालन प्रबंधन प्रणाली की स्थापना और सुधार करना; ⑤ विभिन्न प्रशिक्षण गतिविधियों का नियमित आयोजन और संचालन करना; ⑥ चार्जिंग स्टेशन संचालन और रखरखाव तंत्र की स्थापना और सुधार करना; ⑦ उपकरण की खराबी का समय पर समाधान करना, आदि।

यह शोधपत्र फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन और ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की प्रौद्योगिकी और अर्थव्यवस्था का विश्लेषण करता है, और यह निष्कर्ष निकालता है कि ग्रामीण क्षेत्रों में एकीकृत चार्जिंग स्टेशन का निर्माण करना संभव है।
इस योजना के अच्छे आर्थिक और सामाजिक लाभ हैं, और यह चीन में "डबल कार्बन" लक्ष्य के तहत नई ऊर्जा विद्युत उत्पादन उद्योग के विकास की आवश्यकताओं को पूरा करती है। नई ऊर्जा उत्पादन प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकी का उपयोग और ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी का उपयोग भी व्यापक रूप से बढ़ेगा।
इसलिए, हमारे देश को नई ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी और फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकी जैसी उन्नत नई ऊर्जा उत्पादन प्रौद्योगिकियों पर अनुसंधान बढ़ाना चाहिए ताकि नई ऊर्जा विद्युत उत्पादन उद्योग के विकास को अधिक समर्थन मिल सके।