१. हालको स्थिति फोटोभोल्टिक (सौर्य ऊर्जा) उद्योगको

१.१ विश्वव्यापी फोटोभोल्टिक बजारको द्रुत बृद्धि

हालैका वर्षहरूमा, विश्वव्यापी फोटोभोल्टिक उद्योगले विस्फोटक वृद्धि देखेको छ। अन्तर्राष्ट्रिय ऊर्जा एजेन्सी (IEA) को तथ्याङ्क अनुसार, २०२३ मा, फोटोभोल्टिक पावरको विश्वव्यापी नयाँ स्थापित क्षमता ३५० GW नाघेको छ, र संचयी स्थापित क्षमता १.५ TW नाघेको छ। चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, युरोप र भारत जस्ता देशहरू र क्षेत्रहरू फोटोभोल्टिक बजारमा मुख्य चालक शक्ति बनेका छन्।

- चीन: विश्वको सबैभन्दा ठूलो सौर्य फोटोभोल्टिक बजारको रूपमा, चीनले २०२३ मा २०० गिगावाटभन्दा बढी सौर्य फोटोभोल्टिक क्षमता थप्यो, जुन विश्वव्यापी नयाँ स्थापित क्षमताको ५७% भन्दा बढी हो। सरकारी नीति समर्थन, प्राविधिक प्रगति, र लागत कटौती चीनको सौर्य फोटोभोल्टिक उद्योगको विकासलाई अगाडि बढाउने प्रमुख कारकहरू हुन्।

- युरोप: रुस-युक्रेन द्वन्द्वबाट प्रभावित युरोपले आफ्नो ऊर्जा संक्रमणलाई तीव्र बनायो। २०२३ मा, जर्मनी, स्पेन र नेदरल्याण्ड जस्ता देशहरूमा उल्लेखनीय वृद्धिसँगै सौर्य फोटोभोल्टिकको नयाँ स्थापित क्षमता ६० गिगावाट नाघेको छ।

- संयुक्त राज्य अमेरिका: मुद्रास्फीति न्यूनीकरण ऐन (IRA) बाट प्रोत्साहित भएर, अमेरिकी सौर्य फोटोभोल्टिक बजार निरन्तर बढ्दै गयो, २०२३ मा लगभग ४० GW को नयाँ स्थापित क्षमताको साथ।

- भारत: भारत सरकारले नवीकरणीय ऊर्जाको विकासलाई जोडदार रूपमा प्रवर्द्धन गर्दछ। २०२३ मा, सौर्य फोटोभोल्टिकको नयाँ स्थापित क्षमता २० गिगावाट नाघेको छ, जसमा २०३० सम्ममा ५०० गिगावाट नवीकरणीय ऊर्जा स्थापित क्षमता हासिल गर्ने लक्ष्य राखिएको छ।

१.२फोटोभोल्टिक प्रविधिमा निरन्तर प्रगति

फोटोभोल्टिक प्रविधिमा निरन्तर नवीनताले सौर्य ऊर्जा उत्पादनमा दक्षता बढाएको छ र लागत घटाएको छ:

- PERC, TOPCon, र HJT जस्ता उच्च-दक्षता ब्याट्री प्रविधिहरू: PERC (प्यासिभेटेड इमिटर र रियर कन्ट्याक्ट) सेलहरू मुख्यधारा नै रहेका छन्, तर TOPCon (टनेल अक्साइड प्यासिभेटेड कन्ट्याक्ट) र HJT (हेटेरोजंक्शन) प्रविधिहरूले तिनीहरूको उच्च रूपान्तरण दक्षता (>२४%) को कारणले गर्दा बिस्तारै आफ्नो बजार हिस्सा विस्तार गर्दैछन्।

- पेरोभस्काइट सौर्य कोषहरू: अर्को पुस्ताको फोटोभोल्टिक प्रविधिको रूपमा, पेरोभस्काइट कोषहरूले प्रयोगशाला दक्षता ३३% भन्दा बढी हासिल गरेका छन् र भविष्यमा व्यावसायिक रूपमा व्यवहार्य हुने अपेक्षा गरिएको छ।

- बाइफेसियल मोड्युलहरू र ट्र्याकिङ माउन्टहरू: बाइफेसियल मोड्युलहरूले १०% देखि २०% सम्म बिजुली उत्पादन बढाउन सक्छन्, जबकि ट्र्याकिङ माउन्टहरूले सूर्यको प्रकाशको घटनाको कोणलाई अनुकूलन गर्छन्, जसले प्रणालीको दक्षतालाई अझ बढाउँछ।

१.३द फोटोभोल्टिक पावर उत्पादनको लागत घट्दै गएको छ

विगत एक दशकमा, फोटोभोल्टिक पावर उत्पादनको लागत ८०% भन्दा बढीले घटेको छ। IRENA (अन्तर्राष्ट्रिय नवीकरणीय ऊर्जा एजेन्सी) का अनुसार, २०२३ मा फोटोभोल्टिक पावरको लागि विश्वव्यापी स्तरीकृत बिजुली लागत (LCOE) प्रति किलोवाट प्रति घण्टा ०.०३ - ०.०५ अमेरिकी डलरमा झरेको छ, जुन कोइला र प्राकृतिक ग्यास पावर उत्पादनको तुलनामा कम छ, जसले यसलाई सबैभन्दा प्रतिस्पर्धी ऊर्जा स्रोतहरू मध्ये एक बनाएको छ।

१.४ ऊर्जा भण्डारण र फोटोभोल्टिकको समन्वित विकास

फोटोभोल्टिक पावर उत्पादनको बीच-बीचमा हुने प्रकृतिको कारणले गर्दा, ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरू (जस्तै लिथियम ब्याट्रीहरू, सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू, फ्लो ब्याट्रीहरू, आदि) को संयोजनमा प्रयोग एक प्रवृत्ति बनेको छ। २०२३ मा, विश्वव्यापी फोटोभोल्टिक प्लस ऊर्जा भण्डारण परियोजनाहरूको नयाँ स्थापित क्षमता ३० GW नाघेको छ, र यसले अर्को दशकमा उच्च वृद्धि दर कायम राख्ने अपेक्षा गरिएको छ।

२. द महत्व फोटोभोल्टिक उद्योगको

२.१ जलवायुलाई सम्बोधन गर्दै कार्बन तटस्थता लक्ष्यहरू परिवर्तन र प्रवर्द्धन गर्ने

विश्वभरका देशहरूले हरितगृह ग्यास उत्सर्जन कम गर्न आफ्नो ऊर्जा संक्रमणलाई तीव्र पारिरहेका छन्। स्वच्छ ऊर्जाको मुख्य घटकको रूपमा सौर्य ऊर्जाले "कार्बन तटस्थता" लक्ष्य प्राप्त गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। पेरिस सम्झौता अनुसार, २०३० सम्ममा, नवीकरणीय ऊर्जाको विश्वव्यापी हिस्सा ४०% भन्दा बढी पुग्नु आवश्यक छ, र सौर्य ऊर्जा मुख्य ऊर्जा स्रोतहरू मध्ये एक बन्नेछ।

२.२ ऊर्जा सुरक्षा र स्वतन्त्रता

परम्परागत ऊर्जा स्रोतहरू (जस्तै तेल र प्राकृतिक ग्याँस) भूराजनीतिबाट धेरै प्रभावित हुन्छन्, जबकि सौर्य ऊर्जा स्रोतहरू व्यापक रूपमा वितरण गरिन्छन् र आयातित ऊर्जामा निर्भरता कम गर्न सक्छन्। उदाहरणका लागि, युरोपले ठूला-ठूला फोटोभोल्टिक पावर प्लान्टहरू तैनाथ गरेर रूसी प्राकृतिक ग्याँसको माग घटाएको छ, जसले गर्दा यसको ऊर्जा स्वायत्तता बढेको छ।

२.३ आर्थिक वृद्धि र रोजगारी प्रवर्द्धन गर्ने

फोटोभोल्टिक उद्योग शृङ्खलामा सिलिकन सामग्री, सिलिकन वेफर, ब्याट्री, मोड्युल, इन्भर्टर, कोष्ठक र ऊर्जा भण्डारण जस्ता धेरै लिङ्कहरू समावेश छन्, जसले विश्वभर लाखौं रोजगारी सिर्जना गरेको छ। चीनको फोटोभोल्टिक उद्योगमा प्रत्यक्ष कर्मचारीहरूको संख्या ३० लाखभन्दा बढी छ, र युरोप र संयुक्त राज्य अमेरिकामा फोटोभोल्टिक उद्योगहरू पनि द्रुत गतिमा विस्तार भइरहेका छन्।

२.४ ग्रामीण विद्युतीकरण र गरिबी निवारण

विकासशील देशहरूमा, फोटोभोल्टिक माइक्रोग्रिडहरू र घरेलु सौर्य प्रणालीहरूले दुर्गम क्षेत्रहरूमा बिजुली प्रदान गर्छन् र बासिन्दाहरूको जीवनस्तरमा सुधार ल्याउँछन्। उदाहरणका लागि, अफ्रिकामा "सौर्य गृह प्रणाली" ले करोडौं मानिसहरूलाई बिजुली नभएको अवस्थाबाट उम्कन मद्दत गरेको छ।

३.फोटोभोल्टिक प्रणालीमा सर्ज प्रोटेक्शन डिभाइस (SPD) को आवश्यकता

३.१ फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूले सामना गर्ने चट्याङ र लाटका जोखिमहरू

फोटोभोल्टिक पावर स्टेशनहरू सामान्यतया खुला क्षेत्रहरूमा (जस्तै मरुभूमि, छाना र पहाडहरू) स्थापित हुन्छन्, र बिजुली झट्का र अत्यधिक भोल्टेज प्रभावहरूको लागि अत्यधिक जोखिममा हुन्छन्। मुख्य जोखिमहरूमा समावेश छन्:

- प्रत्यक्ष चट्याङ: फोटोभोल्टिक मोड्युल वा समर्थनहरूमा प्रत्यक्ष प्रहार, जसले गर्दा उपकरणमा क्षति पुग्छ।

- प्रेरित चट्याङ: चट्याङबाट निस्कने विद्युत चुम्बकीय पल्सले केबलहरूमा उच्च भोल्टेज उत्पन्न गर्छ, जसले इन्भर्टर र नियन्त्रकहरू जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूलाई क्षति पुर्‍याउँछ।

- ग्रिडको उतारचढाव: ग्रिड साइडमा हुने सञ्चालनात्मक ओभरभोल्टेजहरू (जस्तै स्विच कार्यहरू, सर्ट-सर्किट त्रुटिहरू) फोटोभोल्टिक प्रणालीमा प्रसारित हुन सक्छन्।

३.२ सर्ज प्रोटेक्टिभ डिभाइस (SPD) को कार्य

फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूमा बिजुली सुरक्षा र ओभरभोल्टेज सुरक्षाको लागि सर्ज प्रोटेक्टरहरू प्रमुख उपकरण हुन्। तिनीहरूको मुख्य कार्यहरू समावेश छन्:

- क्षणिक ओभरभोल्टेजहरू सीमित गर्ने: सुरक्षित दायरा भित्र बिजुलीको झट्का वा ग्रिड उतारचढावबाट उत्पन्न हुने उच्च भोल्टेजहरू नियन्त्रण गर्ने।

- सर्ज करेन्टहरू डिस्चार्ज गर्दै: डाउनस्ट्रीम उपकरणहरूलाई जोगाउन अत्यधिक करेन्टहरूलाई द्रुत रूपमा जमिनमा निर्देशित गर्दै।

- प्रणालीको विश्वसनीयता बढाउने: चट्याङ वा लहरका कारण हुने उपकरणको विफलता र डाउनटाइम घटाउने।

३.३ फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूमा SPD को प्रयोग

फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूको लागि वृद्धि सुरक्षा धेरै स्तरहरूमा डिजाइन गरिनुपर्छ:

- DC साइडमा सुरक्षा (फोटोभोल्टिक मोड्युलदेखि इन्भर्टरसम्म):

- प्रेरित बिजुली र सञ्चालनमा आउने अत्यधिक भोल्टेजहरू रोक्नको लागि स्ट्रिङको इनपुट अन्त्यमा टाइप II SPD स्थापना गर्नुहोस्।

- प्रत्यक्ष र प्रेरित चट्याङको संयुक्त खतरालाई सम्बोधन गर्न इन्भर्टरको DC इनपुट छेउमा टाइप I + II SPD स्थापना गर्नुहोस्।

- एसी साइडमा सुरक्षा (इन्भर्टरदेखि ग्रिडसम्म):

- ग्रिड-साइड ओभरभोल्टेज घुसपैठ रोक्न इन्भर्टरको आउटपुट छेउमा टाइप II SPD स्थापना गर्नुहोस्।

- संवेदनशील उपकरणहरूको लागि सटीक सुरक्षा प्रदान गर्न वितरण क्याबिनेटमा टाइप III SPD स्थापना गर्नुहोस्।

३.४ सर्ज प्रोटेक्टरहरू छनौट गर्दाका मुख्य बुँदाहरू

- भोल्टेज स्तर मिलान: SPD को अधिकतम निरन्तर सञ्चालन भोल्टेज (Uc) प्रणाली भोल्टेज भन्दा बढी हुनुपर्छ (उदाहरणका लागि, १०००Vdc फोटोभोल्टिक प्रणालीलाई Uc ≥ १२००V भएको SPD चाहिन्छ)।

- वर्तमान क्षमता: DC साइड SPD को नाममात्र डिस्चार्ज करेन्ट (इन) ≥ २०kA हुनुपर्छ, र अधिकतम डिस्चार्ज करेन्ट (इमेक्स) ≥ ४०kA हुनुपर्छ।

- सुरक्षा स्तर: बाहिरी स्थापनाले IP65 वा उच्च सुरक्षा पूरा गर्नुपर्छ, कठोर वातावरणको लागि उपयुक्त।

- प्रमाणीकरण मापदण्डहरू: IEC 61643-31 (फोटोभोल्टिक-विशिष्ट SPDs को लागि मानक) र UL 1449 र अन्य अन्तर्राष्ट्रिय प्रमाणीकरणहरूसँग अनुरूप।

३.५ SPD स्थापना नगर्दा हुने सम्भावित जोखिमहरू

- उपकरणमा क्षति: इन्भर्टर र अनुगमन प्रणाली जस्ता सटीक इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू आगोको प्रभावको लागि जोखिममा हुन्छन् र मर्मत लागत उच्च हुन्छ।

- विद्युत उत्पादनमा क्षति: चट्याङले प्रणाली बन्द हुन्छ, जसले गर्दा विद्युत उत्पादन नाफामा असर पर्छ।

- आगलागीको जोखिम: अत्यधिक भोल्टेजले विद्युतीय आगलागी निम्त्याउन सक्छ, जसले गर्दा पावर स्टेशनको सुरक्षामा खतरा उत्पन्न हुन्छ।

४. विश्वव्यापी PV सर्ज प्रोटेक्टर बजार प्रवृत्तिहरू

४.१ बजार माग वृद्धि

फोटोभोल्टिक स्थापना क्षमतामा तीव्र वृद्धिसँगै, सर्ज प्रोटेक्टरहरूको बजार पनि एकैसाथ विस्तार भएको छ। यो अनुमान गरिएको छ कि विश्वव्यापी फोटोभोल्टिक SPD बजारको आकार २०२५ सम्ममा २ अर्ब अमेरिकी डलर नाघ्नेछ, जसको चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) १५% हुनेछ।

४.२ प्राविधिक नवीनता दिशा

- बुद्धिमान SPD: हालको अनुगमन र गल्ती अलार्म प्रकार्यहरूले सुसज्जित, र रिमोट अपरेशनलाई समर्थन गर्ने।

- उच्च भोल्टेज स्तर: उच्च भोल्टेज मूल्याङ्कन भएका SPD हरू (जस्तै १५००V) मुख्यधारा बनेका छन्।

- लामो आयु: नयाँ संवेदनशील सामग्रीहरू (जस्तै जिंक अक्साइड कम्पोजिट प्रविधि) को प्रयोग गर्दै, SPD हरूको टिकाउपन बढाउँछ।

४.३ नीति र मानक प्रवर्द्धन

- IEC 62305 (लाइटनिङ प्रोटेक्शन स्ट्यान्डर्ड) र IEC 61643-31 (फोटोभोल्टिक SPD स्ट्यान्डर्ड) जस्ता अन्तर्राष्ट्रिय मापदण्डहरूले फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूलाई सर्ज प्रोटेक्शनले सुसज्जित हुन आदेश दिन्छ।

- चीनमा रहेको "फोटोभोल्टिक पावर स्टेशनहरूको बिजुली सुरक्षाको लागि प्राविधिक विशिष्टताहरू" (GB/T 32512-2016) ले SPD को लागि चयन र स्थापना आवश्यकताहरू स्पष्ट रूपमा तोकेको छ।

५.निष्कर्ष: फोटोभोल्टिक उद्योगले सर्ज प्रोटेक्टरहरू बिना काम गर्न सक्दैन

फोटोभोल्टिक उद्योगको द्रुत विकासले विश्वव्यापी ऊर्जा संक्रमणमा बलियो प्रेरणा दिएको छ। यद्यपि, चट्याङ र सर्ज जोखिमहरूलाई बेवास्ता गर्न सकिँदैन। फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूको सुरक्षित सञ्चालनको लागि प्रमुख ग्यारेन्टीको रूपमा सर्ज प्रोटेक्टरहरूले उपकरण क्षतिको जोखिमलाई प्रभावकारी रूपमा कम गर्न, बिजुली उत्पादन दक्षता सुधार गर्न र प्रणालीको आयु बढाउन सक्छन्। भविष्यमा, फोटोभोल्टिक स्थापनाहरूको निरन्तर वृद्धि र स्मार्ट ग्रिडहरूको विकाससँगै, उच्च-प्रदर्शन र अत्यधिक भरपर्दो SPD हरू फोटोभोल्टिक पावर स्टेशनहरूको आवश्यक घटक बन्नेछन्।

फोटोभोल्टिक लगानीकर्ताहरू, EPC कम्पनीहरू र सञ्चालन तथा मर्मतसम्भार टोलीहरूका लागि, अन्तर्राष्ट्रिय मापदण्डहरू पूरा गर्ने उच्च-गुणस्तरको सर्ज प्रोटेक्टरहरू छनौट गर्नु पावर स्टेशनको दीर्घकालीन स्थिर सञ्चालन सुनिश्चित गर्न र लगानी प्रतिफल अधिकतम बनाउनको लागि एक महत्त्वपूर्ण उपाय हो।