某啤酒廠光伏防逆流控制設計與應用

宋兵兵

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：新型電力系統(tǒng)下，各省市分布式光伏裝機逐年增高，由于分布式光伏的波動性，光伏在并入電網(wǎng)后給原有的配電網(wǎng)增加了很大的不穩(wěn)定性，對電力系統(tǒng)的安全運行帶來威脅。國家能源局頒布的《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設管理辦法》規(guī)定，6MW及以上的分布式光伏要求全部自發(fā)自用，針對6MW以下的分布式光伏要求自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式，針對部分區(qū)域存在分布式光伏裝機限制的，部分小于6MW的分布式光伏也要求自發(fā)自用，做防逆流控制要求。針對此問題，本文從光伏防逆流的背景、技術方案與產(chǎn)品配置的角度，進行案例分析，為光伏防逆流項目提供一種解決方案。

關鍵詞：分布式光伏、防逆流控制、能量管理、保護裝置。

1、概述

目前分布式光伏裝機越來越多，某些地方出現(xiàn)紅區(qū)，當?shù)仉娏疽笮陆ǚ植际焦夥园l(fā)自用，進行做防逆流措施。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)做防逆流的主要原因是為了確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，同時滿足當?shù)仉娏镜囊?guī)定和要求。以下是幾個主要原因：

（1）電網(wǎng)穩(wěn)定性：

當分布式光伏系統(tǒng)的發(fā)電量超過本地負載的需求時，多余的電能會反向流入電網(wǎng)。這種逆流現(xiàn)象可能會對電網(wǎng)的電壓和頻率產(chǎn)生影響，從而威脅到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（2）設備和人員安全：

逆流電流可能導致用戶端電氣設備（如逆變器、變壓器等）過熱或損壞，甚至可能引發(fā)火災等安全事故。

對于維護電網(wǎng)的工作人員來說，逆流也可能造成安全隱患，因為他們在維修或檢查電網(wǎng)時預期不會有電流從用戶側(cè)流向電網(wǎng)。

（3）政策法規(guī)要求：

在某些地區(qū)，由于法律法規(guī)的要求，不允許將多余的電能反饋給電網(wǎng)。例如，由于上一級變壓器容量限制或者特定區(qū)域的政策限制，不允許有新增并網(wǎng)接入。

如果發(fā)現(xiàn)逆功率上網(wǎng)，電網(wǎng)公司可能會對用戶進行罰款或者其他形式的處罰。

（4）經(jīng)濟效益考量：

在一些情況下，盡管技術上允許逆流回電網(wǎng)，但經(jīng)濟上并不劃算。比如，如果備案資料不齊全導致無法獲得電網(wǎng)公司的并網(wǎng)許可，而安裝儲能系統(tǒng)成本又太高，那么在這種情況下，采取防逆流措施就顯得尤為重要。

（5）能源管理優(yōu)化：

防逆流裝置可以幫助優(yōu)化能源使用，確保所有產(chǎn)生的電能都被有效地利用，而不是浪費在不必要的逆流中。這對于那些希望最大化自用比例以減少電費支出的用戶尤其重要。

2、項目情況

江西燕京啤酒有限責任公司分布式光伏發(fā)電項目建設總裝機容量為1MW，建設區(qū)域位于江西省吉安市吉安縣吉安高新區(qū)鳳凰園區(qū)。本項目包括光伏發(fā)電系統(tǒng)(光伏電池組件，直流側(cè)總裝機規(guī)模未知)、3臺變壓器、16臺50kW 逆變器。其中設置并網(wǎng)點三處，并網(wǎng)點1布置5臺50kW逆變器，并網(wǎng)點2布置5臺50kW逆變器，并網(wǎng)點3布置6臺50kW逆變器。

各逆變器將由電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電（0.4kV），采用電纜分別引至各自并網(wǎng)點的箱式變壓器（10kV）。各箱變再升壓至10kV后通過輸電線路匯流接入10kV外線后接入當?shù)仉娋W(wǎng)。

根據(jù)當?shù)仉娏┑囊?，本分布式光伏項目，只能就地消納，禁止上送電網(wǎng)。

3、解決方案

為了實現(xiàn)上述目標，通過在公共連接點安裝防逆流保護裝置，一旦檢測到逆流，就會通過通信接口發(fā)送信號給能量管理系統(tǒng)，通過監(jiān)測市電總進線處的功率和實時的發(fā)電功率，經(jīng)過系統(tǒng)的計算生成對應的逆變器調(diào)節(jié)指令，來實現(xiàn)光伏防逆流的柔性調(diào)節(jié)功能。這種方法既可以保證電力系統(tǒng)按照設計運行，保護電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，又可以最大會利用光伏發(fā)電，降低用戶用能成本?？刂品桨溉缦拢?/span>

方案典型配置如下：

系統(tǒng)組網(wǎng)圖如下：

4、方案效果

能量管理系統(tǒng)通過將分布式能源整合起來，進行統(tǒng)一的監(jiān)測與管理，通過智能化控制系統(tǒng)，可以根據(jù)負荷用電需求實時調(diào)整各個光伏單元的輸出功率，確保光伏系統(tǒng)的電力不對電網(wǎng)反向送電，在防逆流綜保跳開并網(wǎng)柜前，系統(tǒng)通過下發(fā)逆變器功率調(diào)節(jié)命令來實現(xiàn)柔性調(diào)節(jié)的目的，進而提高微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。下圖為防逆流調(diào)節(jié)效果，通過控制逆變器的輸出使得公共連接點的功率值保持在15kW的設定值，防止光伏出現(xiàn)逆流，避免電力公司的考核與罰款。

同時，能量管理系統(tǒng)人機界面友好，能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測光伏回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，對分布式電源進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息及發(fā)電單元運行功率設置等。

5、結(jié)語

隨著分布式光伏裝機的增加，越來越多的地區(qū)要求分布式光伏自發(fā)自用。本文通過介紹能量管理系統(tǒng)搭配防逆流保護裝置的方案，并在燕京啤酒分布式光伏項目上的應用為在分布式光伏電站自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)的需求提供了可靠的解決方案，為分布式光伏建設與并網(wǎng)驗收提供助力。

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作者簡介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)， QQ：3007723194