分布式光伏防孤島保護(hù)裝置

唐雪陽(yáng)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

一、政策與市場(chǎng)的“雙向推力"，撬開(kāi)能源變革的大門

當(dāng)“雙碳"目標(biāo)把“節(jié)能減碳、碳交易"寫進(jìn)產(chǎn)業(yè)底層邏輯，當(dāng)光伏建設(shè)成本逐年下探、儲(chǔ)能設(shè)備價(jià)格大幅跳水，當(dāng)新能源車的普及催生出密密麻麻的充電樁——能源領(lǐng)域的變革，早已不是單點(diǎn)技術(shù)的迭代，而是一場(chǎng)環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)升級(jí)。

你看，政策端的“雙碳"要求，讓企業(yè)不得不重新審視用能的“碳足跡"；市場(chǎng)端的成本下降，又給了企業(yè)布局新能源的底氣；而用戶的需求更直接：既要降低用能成本、增加能源收益，又要躲開(kāi)“能耗雙控"的限制，還要讓變壓器能靈活擴(kuò)容。這些需求與變化，正推著整個(gè)行業(yè)往“清潔主導(dǎo)、電為中心"的新型電力系統(tǒng)走，而企業(yè)微電網(wǎng)，就是這場(chǎng)變革里體的落地載體。

二、企業(yè)微電網(wǎng)：把分散的能源，擰成“的閉環(huán)"

過(guò)去企業(yè)用能，是“從電網(wǎng)買電"的單向鏈路；如今在新型電力系統(tǒng)下，企業(yè)可以自己“產(chǎn)電、存電、用電、賣電"——這就是企業(yè)微電網(wǎng)的核心價(jià)值。

就像安科瑞構(gòu)建的微電網(wǎng)架構(gòu)：屋頂?shù)姆植际焦夥茏园l(fā)自用，20MW以下的并離網(wǎng)系統(tǒng)可靈活切換；工商業(yè)儲(chǔ)能既能在低谷時(shí)存電、高峰時(shí)放電“賺差價(jià)"，又能參與需量管理降低基本電費(fèi)；光儲(chǔ)系統(tǒng)還能消納新能源、保障用電穩(wěn)定；甚至充電樁都不只是“用電設(shè)備"，而是能參與有序充電、反向調(diào)峰的“能源節(jié)點(diǎn)"。這些分散的設(shè)備，被安科瑞智慧能源管理平臺(tái)串聯(lián)成一個(gè)閉環(huán)：源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都裝上“感知器"，平臺(tái)根據(jù)電網(wǎng)電價(jià)、負(fù)荷變化、調(diào)度指令實(shí)時(shí)調(diào)整策略，讓企業(yè)的能源流既是“成本項(xiàng)"，也是“收益項(xiàng)"。

三、從“被動(dòng)用電"到“主動(dòng)控能"，微電網(wǎng)的“智慧底牌"

在傳統(tǒng)模式里，企業(yè)是“被動(dòng)的用電者"：電網(wǎng)供電、企業(yè)付費(fèi)，遇到停電只能等恢復(fù)，遇到高峰電價(jià)只能硬扛。但在新型電力系統(tǒng)的微電網(wǎng)里，企業(yè)成了“主動(dòng)的能源管理者"。

安科瑞的微電網(wǎng)方案，正是用“智慧"打破了這種被動(dòng)：平臺(tái)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)EMS3.0系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)充"的優(yōu)化運(yùn)行——比如光伏出力不足時(shí)，儲(chǔ)能自動(dòng)補(bǔ)能；電網(wǎng)電價(jià)高峰時(shí)，優(yōu)先用儲(chǔ)能的“低價(jià)電"；甚至能根據(jù)虛擬電廠的調(diào)度指令，調(diào)整充電樁的充電節(jié)奏，既保障自身用電，又能獲取調(diào)峰收益。這種“主動(dòng)控能"的邏輯，不僅讓企業(yè)躲開(kāi)了用能的“坑"，更把能源變成了能創(chuàng)造價(jià)值的資產(chǎn)，讓企業(yè)在雙碳與市場(chǎng)的共振里，既踩準(zhǔn)了政策方向，又拿到了實(shí)實(shí)在在的收益。

四、分布式光伏：微電網(wǎng)的“能量源"，靠這套系統(tǒng)把收益握在手里

如果說(shuō)企業(yè)微電網(wǎng)是“能源閉環(huán)"的骨架，那分布式光伏就是撐起這個(gè)閉環(huán)的核心“能量源"——而要讓光伏真正從“發(fā)電設(shè)備"變成“穩(wěn)定收益項(xiàng)"，一套全鏈路的監(jiān)控系統(tǒng)。

安科瑞的分布式光伏監(jiān)控方案：從繼電保護(hù)、逆變器監(jiān)測(cè)到光功率預(yù)測(cè)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都被精準(zhǔn)管控——AGC/AVC系統(tǒng)保障并網(wǎng)合規(guī)，防逆流保護(hù)避免發(fā)電“浪費(fèi)"，環(huán)境與視頻監(jiān)控盯著設(shè)備安全，連天氣數(shù)據(jù)都能接入用來(lái)預(yù)判發(fā)電效率。這套系統(tǒng)就像給光伏裝上了“智慧大腦"：既保證電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，又能精準(zhǔn)計(jì)算發(fā)電收益，甚至能通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化優(yōu)化并網(wǎng)策略，讓光伏在微電網(wǎng)里不只是“發(fā)電"，更是能持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值的“能源資產(chǎn)"。

光伏防逆流位置

 如圖1所示，虛框?yàn)橛脩綦娋W(wǎng)，該用戶電網(wǎng)通過(guò)公共連接點(diǎn)C與電網(wǎng)相連。在用戶電網(wǎng)內(nèi)部，有兩個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，分別通過(guò)A點(diǎn)和B點(diǎn)與用戶電網(wǎng)相連，A點(diǎn)和B點(diǎn)均為并網(wǎng)點(diǎn)，但不是公共連接點(diǎn)。在D點(diǎn)有分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與公共電網(wǎng)相連，D點(diǎn)是并網(wǎng)點(diǎn)，也是公共連接點(diǎn)。因此分布式光伏的防逆流應(yīng)當(dāng)監(jiān)視公共連接點(diǎn)（C或者D點(diǎn)）處的上網(wǎng)功率。

圖1 公共連接點(diǎn)和光伏并網(wǎng)點(diǎn)示意圖

國(guó)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(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中均明確提出防逆流要求：當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不可逆并網(wǎng)方式，應(yīng)配置逆向功率保護(hù)設(shè)備。當(dāng)檢測(cè)到逆向電流超過(guò)額定輸出的5%時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動(dòng)降低出力或停止向電網(wǎng)線路送電。

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(guò)監(jiān)測(cè)市電總進(jìn)線處防逆流信號(hào)，將市電取電信號(hào)上傳至ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器。該控制器會(huì)對(duì)逆流數(shù)據(jù)展開(kāi)精確的邏輯計(jì)算，進(jìn)而據(jù)此對(duì)逆變器的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)逆流運(yùn)行。

 ACCU-100 與智慧能源管理云平臺(tái)緊密配合，構(gòu)建高效系統(tǒng)架構(gòu)。控制器精準(zhǔn)調(diào)控分布式能源，并與云端平臺(tái)實(shí)時(shí)交互，響應(yīng)云端策略配置，實(shí)現(xiàn)跨站點(diǎn)、跨區(qū)域海量數(shù)據(jù)接入與分析，為各站點(diǎn)提供精準(zhǔn)管控與控制方案，遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)維功能進(jìn)一步提升管理效率。

（2）防逆流保護(hù)裝置

 為確保系統(tǒng)的可靠性，配置的防逆流保護(hù)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(hù)裝置目前有2款，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇。

 1）并網(wǎng)點(diǎn)與逆流檢測(cè)點(diǎn)距離較近（建議200m以內(nèi)）

可選用AM5SE-IS防逆流保護(hù)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(diǎn)與逆流檢測(cè)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)（超過(guò)200m）

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

方案接線

 （1）單進(jìn)線單并網(wǎng)點(diǎn)防逆流保護(hù)裝置接線示意圖如圖2所示。

圖2 AM5SE-IS防逆流保護(hù)裝置接線示意圖

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

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

圖3 AM5SE-PV主從機(jī)方案防逆流保護(hù)裝置接線示意圖（1）

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

當(dāng)市電進(jìn)線為多路電源進(jìn)線帶1或多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，主機(jī)選用AM5SE-PVM、從機(jī)選用AM5SE-PVS2（1個(gè)主機(jī)*多支持5個(gè)從機(jī)、1個(gè)從機(jī)*多接受4個(gè)主機(jī)），如圖4所示。

圖4 AM5SE-PV主從機(jī)方案防逆流保護(hù)裝置接線示意圖（2）

方案組網(wǎng)

 通過(guò)在市電進(jìn)線處安裝防逆流裝置（針對(duì)多進(jìn)線多并網(wǎng)點(diǎn)的，可以采用主從機(jī)防逆流裝置），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏上網(wǎng)情況，將監(jiān)測(cè)信號(hào)上傳給協(xié)調(diào)控制器。通過(guò)對(duì)逆流數(shù)據(jù)的邏輯計(jì)算對(duì)逆變器的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)無(wú)逆流情況。

圖5 協(xié)調(diào)控制器與保護(hù)裝置組網(wǎng)接線示意圖

數(shù)據(jù)采集

 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)光伏防逆流所需設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1）市電連接點(diǎn)

 主要功能：監(jiān)測(cè)市電實(shí)時(shí)交互功率。

 相關(guān)設(shè)備：關(guān)口表或防逆流保護(hù)裝置。

2）光伏并網(wǎng)柜

 主要功能：監(jiān)測(cè)光伏設(shè)備的實(shí)時(shí)功率、通信狀態(tài)、運(yùn)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(diǎn)下可能包含多個(gè)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）。

控制說(shuō)明

（1）防逆流保護(hù)裝置保護(hù)部分

 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)防逆流保護(hù)裝置進(jìn)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(shí)發(fā)生時(shí)，防逆流保護(hù)裝置將進(jìn)行跳閘保護(hù)，避免考核與罰款。在監(jiān)測(cè)逆流消失后會(huì)重新合閘。

其中保護(hù)裝置的整定參考如下：

 1）《光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50865-2013，6.3.2 當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不可逆并網(wǎng)方式時(shí),應(yīng)配置逆向功率保護(hù)設(shè)備。當(dāng)檢測(cè)到逆向電流超過(guò)額定輸出的5%時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動(dòng)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(zhǔn)[附條文說(shuō)明]》GB/T 51368-2019 8.9.3 建筑光伏系統(tǒng)并網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：建筑光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不可逆并網(wǎng)方式時(shí)，應(yīng)配置逆向功率保護(hù)設(shè)備。逆功率保護(hù)應(yīng)具有當(dāng)檢測(cè)到逆向電流超過(guò)額定輸出的5%時(shí)，建筑光伏系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動(dòng)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(jìn)線側(cè)出現(xiàn)逆功率時(shí)，在滿足允許逆流存在的最長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，ACCU-100控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)防逆流裝置的運(yùn)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(cè)當(dāng)前進(jìn)線側(cè)的逆流情況，來(lái)判斷是否繼續(xù)進(jìn)行逆變器的出力調(diào)節(jié)，直至檢測(cè)到逆流消失；在其他情況下，比如負(fù)荷突然消失，也可采用通過(guò)防逆流裝置直接跳閘斷開(kāi)并網(wǎng)柜總開(kāi)關(guān)的方式。負(fù)荷增大后，再重新合上并網(wǎng)柜開(kāi)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。

應(yīng)用場(chǎng)景

分布式光伏防孤島保護(hù)裝置

分布式光伏防孤島保護(hù)裝置