某啤酒厂光伏防逆流控制设计与应用

摘 要：新型电力系统下，各省市分布式光伏装机逐年增高，由于分布式光伏的波动性，光伏在并入电网后给原有的配电网增加了很大的不稳定性，对电力系统的安全运行带来威胁。国家能源局颁布的《分布式光伏发电开发建设管理办法》规定，6MW及以上的分布式光伏要求全部自发自用，针对6MW以下的分布式光伏要求自发自用、余电上网的模式，针对部分区域存在分布式光伏装机限制的，部分小于6MW的分布式光伏也要求自发自用，做防逆流控制要求。针对此问题，本文从光伏防逆流的背景、技术方案与产品配置的角度，进行案例分析，为光伏防逆流项目提供一种解决方案。

关键词：分布式光伏、防逆流控制、能量管理、保护装置。

1、概述

目前分布式光伏装机越来越多，某些地方出现红区，当地电力公司要求新建分布式光伏自发自用，进行做防逆流措施。分布式光伏发电系统做防逆流的主要原因是为了确保电网的稳定性和安全性，同时满足当地电力公司的规定和要求。以下是几个主要原因：

（1）电网稳定性：

当分布式光伏系统的发电量超过本地负载的需求时，多余的电能会反向流入电网。这种逆流现象可能会对电网的电压和频率产生影响，从而威胁到电网的稳定性。

（2）设备和人员安全：

逆流电流可能导致用户端电气设备（如逆变器、变压器等）过热或损坏，甚至可能引发火灾等安全事故。

对于维护电网的工作人员来说，逆流也可能造成安全隐患，因为他们在维修或检查电网时预期不会有电流从用户侧流向电网。

（3）政策法规要求：

在某些地区，由于法律法规的要求，不允许将多余的电能反馈给电网。例如，由于上一级变压器容量限制或者特定区域的政策限制，不允许有新增并网接入。

如果发现逆功率上网，电网公司可能会对用户进行罚款或者其他形式的处罚。

（4）经济效益考量：

在一些情况下，尽管技术上允许逆流回电网，但经济上并不划算。比如，如果备案资料不齐全导致无法获得电网公司的并网许可，而安装储能系统成本又太高，那么在这种情况下，采取防逆流措施就显得尤为重要。

（5）能源管理优化：

防逆流装置可以帮助优化能源使用，确保所有产生的电能都被有效地利用，而不是浪费在不必要的逆流中。这对于那些希望提高自用比例以减少电费支出的用户尤其重要。

2、项目情况

江西xx啤酒有限责任公司分布式光伏发电项目建设总装机容量为1MW，建设区域位于江西省吉安市吉安县吉安高新区凤凰园区。本项目包括光伏发电系统(光伏电池组件，直流侧总装机规模未知)、3台变压器、16台50kW 逆变器。其中设置并网点三处，并网点1布置5台50kW逆变器，并网点2布置5台50kW逆变器，并网点3布置6台50kW逆变器。

各逆变器将由电池组件输出的直流电转化为交流电（0.4kV），采用电缆分别引至各自并网点的箱式变压器（10kV）。各箱变再升压至10kV后通过输电线路汇流接入10kV外线后接入当地电网。

根据当地电力供的要求，本分布式光伏项目，只能就地消纳，禁止上送电网。

3、解决方案

为了实现上述目标，通过在公共连接点安装防逆流保护装置，一旦检测到逆流，就会通过通信接口发送信号给能量管理系统，通过监测市电总进线处的功率和实时的发电功率，经过系统的计算生成对应的逆变器调节指令，来实现光伏防逆流的柔性调节功能。这种方法既可以保证电力系统按照设计运行，保护电网的安全和稳定，又可以最大会利用光伏发电，降低用户用能成本。控制方案如下：

方案典型配置如下：

系统组网图如下：

4、方案效果

能量管理系统通过将分布式能源整合起来，进行统一的监测与管理，通过智能化控制系统，可以根据负荷用电需求实时调整各个光伏单元的输出功率，确保光伏系统的电力不对电网反向送电，在防逆流综保跳开并网柜前，系统通过下发逆变器功率调节命令来实现柔性调节的目的，进而提高微电网系统的稳定性和可靠性。下图为防逆流调节效果，通过控制逆变器的输出使得公共连接点的功率值保持在15kW的设定值，防止光伏出现逆流，避免电力公司的考核与罚款。

同时，能量管理系统人机界面友好，能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测光伏回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，对分布式电源进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息及发电单元运行功率设置等。

5、结语

随着分布式光伏装机的增加，越来越多的地区要求分布式光伏自发自用。本文通过介绍能量管理系统搭配防逆流保护装置的方案，并在燕京啤酒分布式光伏项目上的应用为在分布式光伏电站自发自用，余电不上网的需求提供了可靠的解决方案，为分布式光伏建设与并网验收提供助力。

参考文献：

[1] 杨胜,李建辉,李朝辉,等.分布式光伏发电系统并网保护优化方案[J].电工技术,2024,(22):57-59.

[2] 王辛.分布式光伏发电系统的接入电网技术分析[J].集成电路应用,2023,40(08):348-349.

[3] 常亚峰.通信基站分布式光伏发电系统的应用探索[J].江苏通信,2023,39(03):119-121.

[4] 崔东,杨文彪,曾祖勤.光伏并网发电防逆流装置的研制[J].太阳能,2009,(12):41-42.

[5] 赵嘉祺.某大楼太阳能光伏并网发电系统的研究与应用[D].广西大学,2019.

[6] 杨杰.南城行政服务中心光伏并网发电系统设计[J].现代建筑电气,2013,4(05):45-48.

[7] 安科瑞电气股份有限公司. Acrel-2000MG微电网能量管理系统用户手册[Z]. 上海: 安科瑞电气, 2022.

[8] 安科瑞电气股份有限公司. AM5SE-IS防逆流保护装置技术说明书[Z]. 上海: 安科瑞电气, 2022.