某啤酒廠光伏防逆流控制設計與應用

摘 要：新型電力系統下，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，光伏在并入電網后給原有的配電網增加了很大的不穩定性，對電力系統的安全運行帶來威脅。國家能源局頒布的《分布式光伏發電開發建設管理辦法》規定，6MW及以上的分布式光伏要求全部自發自用，針對6MW以下的分布式光伏要求自發自用、余電上網的模式，針對部分區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，某些地方出現紅區，當地電力公司要求新建分布式光伏自發自用，進行做防逆流措施。分布式光伏發電系統做防逆流的主要原因是為了確保電網的穩定性和安全性，同時滿足當地電力公司的規定和要求。以下是幾個主要原因：

（1）電網穩定性：

當分布式光伏系統的發電量超過本地負載的需求時，多余的電能會反向流入電網。這種逆流現象可能會對電網的電壓和頻率產生影響，從而威脅到電網的穩定性。

（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，甚至可能引發火災等安全事故。

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

（3）政策法規要求：

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

如果發現逆功率上網，電網公司可能會對用戶進行罰款或者其他形式的處罰。

（4）經濟效益考量：

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

（5）能源管理優化：

防逆流裝置可以幫助優化能源使用，確保所有產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電項目建設總裝機容量為1MW，建設區域位于江西省吉安市吉安縣吉安高新區鳳凰園區。本項目包括光伏發電系統(光伏電池組件，直流側總裝機規模未知)、3臺變壓器、16臺50kW 逆變器。其中設置并網點三處，并網點1布置5臺50kW逆變器，并網點2布置5臺50kW逆變器，并網點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化為交流電（0.4kV），采用電纜分別引至各自并網點的箱式變壓器（10kV）。各箱變再升壓至10kV后通過輸電線路匯流接入10kV外線后接入當地電網。

根據當地電力供的要求，本分布式光伏項目，只能就地消納，禁止上送電網。

為了實現上述目標，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送信號給能量管理系統，通過監測市電總進線處的功率和實時的發電功率，經過系統的計算生成對應的逆變器調節指令，來實現光伏防逆流的柔性調節功能。這種方法既可以保證電力系統按照設計運行，保護電網的安全和穩定，又可以最大會利用光伏發電，降低用戶用能成本。控制方案如下：

方案典型配置如下：

系統組網圖如下：

4、方案效果

能量管理系統通過將分布式能源整合起來，進行統一的監測與管理，通過智能化控制系統，可以根據負荷用電需求實時調整各個光伏單元的輸出功率，確保光伏系統的電力不對電網反向送電，在防逆流綜保跳開并網柜前，系統通過下發逆變器功率調節命令來實現柔性調節的目的，進而提高微電網系統的穩定性和可靠性。下圖為防逆流調節效果，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，防止光伏出現逆流，避免電力公司的考核與罰款。

同時，能量管理系統人機界面友好，能夠以系統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測光伏回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，對分布式電源進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息及發電單元運行功率設置等。

5、結語

隨著分布式光伏裝機的增加，越來越多的地區要求分布式光伏自發自用。本文通過介紹能量管理系統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自用，余電不上網的需求提供了可靠的解決方案，為分布式光伏建設與并網驗收提供助力。