警惕逆流跳閘風(fēng)險！用戶側(cè)并網(wǎng)系統(tǒng)防逆流方案來了

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

1.方案說明

 隨著分布式光伏裝機越來越多，某些地方出現(xiàn)紅區(qū)，當(dāng)?shù)仉娏疽笮陆ǚ植际焦夥园l(fā)自用，進行做防逆流措施，以滿足當(dāng)?shù)仉娏镜囊?guī)定和要求。

政策推動

 國家頒布的《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)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。

 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，推出一種防逆流方案，即協(xié)調(diào)控制器ACCU-100結(jié)合防逆流保護裝置AM5SE-IS方案，通過監(jiān)測公共連接點逆流情況，一旦檢測到逆流或即將出現(xiàn)逆流，就會通過通信接口發(fā)送信號給協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器通過監(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(yīng)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。同時防逆流保護裝置內(nèi)設(shè)置逆功率或者低功率保護功能作為柔性調(diào)節(jié)失控下的逆流保障。這種方法既可以保證電力系統(tǒng)按照設(shè)計運行，保護電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，又可以大化利用光伏發(fā)電。

光伏防逆流位置

 如圖1所示，虛框為用戶電網(wǎng)，該用戶電網(wǎng)通過公共連接點C與電網(wǎng)相連。在用戶電網(wǎng)內(nèi)部，有兩個分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，分別通過A點和B點與用戶電網(wǎng)相連，A點和B點均為并網(wǎng)點，但不是公共連接點。在D點有分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與公共電網(wǎng)相連，D點是并網(wǎng)點，也是公共連接點。因此分布式光伏的防逆流應(yīng)當(dāng)監(jiān)視公共連接點（C或者D點）處的上網(wǎng)功率。

圖1 公共連接點和光伏并網(wǎng)點示意圖

國標(biāo)要求

 根據(jù)《GB/T 50865-2013 光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》和《GB/T 29319-2012 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等國家標(biāo)準中均明確提出防逆流要求：當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計為不可逆并網(wǎng)方式，應(yīng)配置逆向功率保護設(shè)備。當(dāng)檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動降低出力或停止向電網(wǎng)線路送電。

用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)防逆流解決方案

采用不允許向電網(wǎng)倒送電方式的用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)時，需在公共連接點配置防逆流保護裝置，通過防逆流軟件柔性調(diào)節(jié)、防逆流保護剛性跳閘相結(jié)合的方案，在產(chǎn)生逆向功率倒送公共電網(wǎng)時快速斷開并網(wǎng)柜，防止用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)發(fā)電倒送公共電網(wǎng)。

不同應(yīng)用場景下的防逆流保護裝置配置方案如下：

1) 當(dāng)逆流監(jiān)測點與并網(wǎng)柜之間線纜敷設(shè)距離100米以內(nèi)，采用單機版裝置AM5SE-IS來實現(xiàn)防逆流保護功能；

2) 當(dāng)逆流監(jiān)測點與并網(wǎng)柜之間線纜敷設(shè)距離在100米至40kM之間時，采用主從機版裝置AM5SE-PV系列，主機從機之間可采用光纖連接，實現(xiàn)主從機的遠程防逆流功能。

2.方案組成

主要產(chǎn)品清單如下：

（1）ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器

 通過監(jiān)測市電總進線處防逆流信號，將市電取電信號上傳至ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器。該控制器會對逆流數(shù)據(jù)展開精確的邏輯計算，進而據(jù)此對逆變器的輸出功率進行調(diào)整，最終實現(xiàn)無逆流運行。

 ACCU-100 與智慧能源管理云平臺緊密配合，構(gòu)建高效系統(tǒng)架構(gòu)。控制器精準調(diào)控分布式能源，并與云端平臺實時交互，響應(yīng)云端策略配置，實現(xiàn)跨站點、跨區(qū)域海量數(shù)據(jù)接入與分析，為各站點提供精準管控與控制方案，遠程監(jiān)控運維功能進一步提升管理效率。

（2）防逆流保護裝置

 為確保系統(tǒng)的可靠性，配置的防逆流保護裝置，在控制器出現(xiàn)故障或通訊中斷等異常情況下，能夠迅速切斷或者輪切并網(wǎng)柜斷路器，保障電網(wǎng)安全。防逆流保護裝置目前有2款，可以根據(jù)應(yīng)用場景來選擇。

 1）并網(wǎng)點與逆流檢測點距離較近（建議200m以內(nèi)）

可選用AM5SE-IS防逆流保護裝置，具有：逆功率跳閘、逆功率恢復(fù)合閘；低功率跳閘、低功率恢復(fù)合閘。

 2）并網(wǎng)點與逆流檢測點距離較遠（超過200m）

 可選用AM5SE-PV系列主從機防逆流保護裝置。具有：主從機方案四段低功率/低功率恢復(fù)合閘；主從機方案逆功率/逆功率恢復(fù)合閘；主機防孤島保護、從機防孤島保護。

3）智慧能源管理平臺

 借助 AcrelEMS 3.0智慧能源管理平臺，可對用戶微電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)以及用電負荷展開實時監(jiān)測。結(jié)合先進的光伏預(yù)測技術(shù)，該平臺能夠優(yōu)化運行策略，實現(xiàn)源荷之間的有序互動。不僅可以靈活調(diào)節(jié)逆變器出力，有效避免逆流現(xiàn)象，還能充分滿足企業(yè)微電網(wǎng)在能效管理數(shù)字化、安全分析智能化等方面的需求，顯著提高微電網(wǎng)的運行效率和能源利用率。

3.方案接線

 （1）單進線單并網(wǎng)點防逆流保護裝置接線示意圖如圖2所示。

圖2 AM5SE-IS防逆流保護裝置接線示意圖

 （2）單進線多并網(wǎng)點，且防逆流點與并網(wǎng)點距離超過200米的防逆流保護裝置接線示意圖如圖3所示。

 若一路市電進線下帶多個并網(wǎng)點，主機選用AM5SE-PVM、從機選用AM5SE-PVS（*最多支持1主5從），如圖3所示。

圖3 AM5SE-PV主從機方案防逆流保護裝置接線示意圖（1）

 （3）多進線單/多并網(wǎng)點，且防逆流點與并網(wǎng)點距離超過200米的防逆流保護裝置接線示意圖如圖4所示。

 當(dāng)市電進線為多路電源進線帶1或多個并網(wǎng)點，主機選用AM5SE-PVM、從機選用AM5SE-PVS2（1個主機*多支持5個從機、1個從機*多接受4個主機），如圖4所示。

圖4 AM5SE-PV主從機方案防逆流保護裝置接線示意圖（2）

4.方案組網(wǎng)

 通過在市電進線處安裝防逆流裝置（針對多進線多并網(wǎng)點的，可以采用主從機防逆流裝置），實時監(jiān)測光伏上網(wǎng)情況，將監(jiān)測信號上傳給協(xié)調(diào)控制器。通過對逆流數(shù)據(jù)的邏輯計算對逆變器的輸出功率進行調(diào)整，實現(xiàn)無逆流情況。

圖5 協(xié)調(diào)控制器與保護裝置組網(wǎng)接線示意圖

5.數(shù)據(jù)采集

 根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，對光伏防逆流所需設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集。

1）市電連接點

 主要功能：監(jiān)測市電實時交互功率。

 相關(guān)設(shè)備：關(guān)口表或防逆流保護裝置。

2）光伏并網(wǎng)柜

 主要功能：監(jiān)測光伏設(shè)備的實時功率、通信狀態(tài)、運行狀態(tài)等。

 相關(guān)設(shè)備：光伏并網(wǎng)電表、斷路器狀態(tài)。

 設(shè)備關(guān)系：光伏節(jié)點下可能包含多個光伏單元。

3）光伏單元

 主要功能：執(zhí)行光伏功率調(diào)控命令。

 相關(guān)設(shè)備：光伏逆變器、SmartLogger（華為數(shù)據(jù)采集器，可批量控制光伏逆變器）。

6.控制說明

（1）防逆流保護裝置保護部分

 根據(jù)現(xiàn)場實際情況對防逆流保護裝置進行參數(shù)的分段式整定，當(dāng)柔性調(diào)節(jié)失效或者響應(yīng)不及時發(fā)生時，防逆流保護裝置將進行跳閘保護，避免考核與罰款。在監(jiān)測逆流消失后會重新合閘。

其中保護裝置的整定參考如下：

 1）《光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》GB/T 50865-2013，6.3.2 當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計為不可逆并網(wǎng)方式時,應(yīng)配置逆向功率保護設(shè)備。當(dāng)檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動降低出力或停止向電網(wǎng)線路送電。

 2）《建筑光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準[附條文說明]》GB/T 51368-2019 8.9.3 建筑光伏系統(tǒng)并網(wǎng)自動化系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：建筑光伏系統(tǒng)設(shè)計為不可逆并網(wǎng)方式時，應(yīng)配置逆向功率保護設(shè)備。逆功率保護應(yīng)具有當(dāng)檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時，建筑光伏系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動降低出力或停止向電網(wǎng)線路送電。

（2）柔性調(diào)節(jié)部分

 當(dāng)進線側(cè)出現(xiàn)逆功率時，在滿足允許逆流存在的最長時間內(nèi)，ACCU-100控制器通過監(jiān)測防逆流裝置的運行數(shù)據(jù)，逐步調(diào)整光伏逆變器的出力，然后根據(jù)防逆流裝置反饋的逆流數(shù)據(jù)檢測當(dāng)前進線側(cè)的逆流情況，來判斷是否繼續(xù)進行逆變器的出力調(diào)節(jié)，直至檢測到逆流消失；在其他情況下，比如負荷突然消失，也可采用通過防逆流裝置直接跳閘斷開并網(wǎng)柜總開關(guān)的方式。負荷增大后，再重新合上并網(wǎng)柜開關(guān)或者調(diào)整逆變器的逆變功率，大程度上提高光伏發(fā)電的利用率。