唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

光儲(chǔ)時(shí)代，逆流隱憂浮現(xiàn)

在“雙碳"目標(biāo)的下，光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)在工商業(yè)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用正以的速度推進(jìn)，成為企業(yè)降低運(yùn)營成本、提升能源利用效率、踐行綠色發(fā)展理念的關(guān)鍵舉措。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，過去幾年間，工商業(yè)光儲(chǔ)項(xiàng)目的裝機(jī)容量呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，越來越多的企業(yè)將光儲(chǔ)系統(tǒng)視為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略投資。

然而，在這一蓬勃發(fā)展的背后，一個(gè)不容忽視的問題逐漸浮出水面——電流逆流。當(dāng)光伏發(fā)電功率超過企業(yè)即時(shí)負(fù)載需求，或者儲(chǔ)能系統(tǒng)放電量大于本地用電負(fù)荷時(shí)，多余的電能便會(huì)反向流入公共電網(wǎng)，形成電流逆流現(xiàn)象。這一看似簡單的電能反向流動(dòng)，實(shí)則隱藏著諸多潛在風(fēng)險(xiǎn)，時(shí)刻威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及企業(yè)自身的運(yùn)營合規(guī)性。

逆流危害，牽一發(fā)而動(dòng)全身

在電網(wǎng)運(yùn)行的精密體系中，電壓與頻率如同人體的血壓和心跳，必須維持在穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，以保障整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而電流逆流的出現(xiàn)，恰似一顆投入平靜湖面的巨石，會(huì)引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，打破電網(wǎng)電壓和頻率的平衡。

當(dāng)逆流發(fā)生時(shí)，過多的電能反向涌入電網(wǎng)，會(huì)導(dǎo)致局部電網(wǎng)的電壓急劇升高。這是因?yàn)殡娋W(wǎng)中的電壓調(diào)節(jié)機(jī)制是基于正常的電能流向進(jìn)行設(shè)計(jì)的，逆流的出現(xiàn)使得原本穩(wěn)定的電壓分布被打亂，超出了電網(wǎng)設(shè)備的額定耐壓范圍。而電壓的異常升高，又會(huì)干擾電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)機(jī)制。電網(wǎng)頻率是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要指標(biāo)，正常情況下應(yīng)保持在50Hz的穩(wěn)定數(shù)值。但逆流導(dǎo)致的電壓波動(dòng)會(huì)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，進(jìn)而影響電網(wǎng)頻率，使其出現(xiàn)波動(dòng)。

這種電壓和頻率的異常波動(dòng)，對電網(wǎng)中的各類設(shè)備都會(huì)造成嚴(yán)重威脅。以變壓器為例，它是電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和電能傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，長期處于電壓異常的環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致其鐵芯過熱，絕緣性能下降，最終可能引發(fā)變壓器燒毀。高壓開關(guān)在頻繁受到電壓沖擊時(shí)，也容易出現(xiàn)觸頭燒蝕、誤動(dòng)作等問題，影響其正常的分合閘功能。一旦這些關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)故障，就可能引發(fā)區(qū)域性的供電中斷，給社會(huì)生產(chǎn)和生活帶來巨大的影響。

在某區(qū)就曾發(fā)生過一起因光伏逆流導(dǎo)致的電網(wǎng)事故。某大型工商業(yè)園區(qū)安裝了大量的分布式光伏發(fā)電設(shè)備，但由于未采取有效的防逆流措施，在光伏發(fā)電高峰期，大量多余電能反向流入電網(wǎng)。這導(dǎo)致園區(qū)附近的電網(wǎng)電壓瞬間升高，超出了安全范圍，觸發(fā)了變電站的保護(hù)裝置跳閘，造成了周邊多個(gè)小區(qū)和企業(yè)停電，停電時(shí)間長達(dá)數(shù)小時(shí)，給居民生活和企業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的不便，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百萬元。

工商業(yè)光伏儲(chǔ)能并網(wǎng)——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(shí)，需在公共連接點(diǎn)配置防逆流保護(hù)裝置，同時(shí)可配置系統(tǒng)軟件可采集并網(wǎng)點(diǎn)功率，并與發(fā)電設(shè)備通信調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)電量，通過防逆流軟件柔性調(diào)節(jié)、防逆流保護(hù)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(shí)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)。

AM5SE-IS防逆流保護(hù)裝置——單機(jī)版防逆流保護(hù)

AM5SE-IS防逆流保護(hù)裝置主要適用于35kV、10kV及低壓400V光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能充放電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)向公共電網(wǎng)有逆向供電現(xiàn)象時(shí)，可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn)，使本站不持續(xù)向電網(wǎng)逆向供電，保證電站的使用滿足電網(wǎng)要求。單機(jī)版方案適用于逆流監(jiān)測點(diǎn)與跳閘點(diǎn)之間距離在100米以內(nèi)的場景。

AM5SE-PV系列防逆流保護(hù)裝置

——主從機(jī)光纖直跳方案

當(dāng)逆流監(jiān)測點(diǎn)與用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)單元的并網(wǎng)柜之間線纜敷設(shè)距離在100m至1.5km之間主機(jī)從機(jī)之間可采用多模光纖為62.5/125um，波長850nm，ST接口連接。

當(dāng)逆流監(jiān)測點(diǎn)與用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)單元的并網(wǎng)柜之間線纜敷設(shè)距離在1.5km至20km之間，主機(jī)從機(jī)之間可采用單模光纖波長1310nm，ST接口連接。

——GOOSE通信方案

 當(dāng)逆流監(jiān)測點(diǎn)與用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)單元的并網(wǎng)柜之間線纜敷設(shè)距離在100m至20km之間可采用AM5SE-PV系列主從機(jī)方案，主機(jī)從機(jī)之間可采用單模光纖波長1310nm，FC接口連接。

防逆流軟件功能——系統(tǒng)柔性調(diào)節(jié)方案

防逆流軟件可實(shí)時(shí)監(jiān)測防逆流監(jiān)測點(diǎn)功率變化，當(dāng)前光伏發(fā)電總功率、儲(chǔ)能實(shí)時(shí)放電功率與儲(chǔ)能實(shí)時(shí)充電功率以及每個(gè)并網(wǎng)單元并網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)功率。

防逆流軟件可設(shè)置逆功率跳閘的功率閾值與跳閘動(dòng)作時(shí)間、低功率調(diào)節(jié)的功率閾值與調(diào)節(jié)時(shí)間、以及功率恢復(fù)正常后判斷合閘的功率值與恢復(fù)合閘動(dòng)作時(shí)間。

低功率柔性調(diào)節(jié)

防逆流軟件設(shè)置低功率調(diào)節(jié)的功率閾值（該功率為用戶側(cè)使用公共電網(wǎng)的下網(wǎng)功率），當(dāng)公共電網(wǎng)的下網(wǎng)功率較低，可能會(huì)由于負(fù)荷波動(dòng)導(dǎo)致逆向功率產(chǎn)生時(shí)，防逆流軟件柔性調(diào)節(jié)，給用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)單元發(fā)送降低發(fā)電功率指令，防止逆向功率產(chǎn)生。

逆功率跳閘

防逆流軟件設(shè)置逆功率跳閘的功率閾值（該功率為用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向公共電網(wǎng)反向供電的上網(wǎng)功率），當(dāng)用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向公共電網(wǎng)反向供電的上網(wǎng)功率觸發(fā)逆功率跳閘功率閾值，防逆流軟件給用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)單元發(fā)送跳閘指令，切斷用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)單元，防止持續(xù)向公共電網(wǎng)逆向供電。

功率恢復(fù)合閘

當(dāng)用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)單元因逆功率跳閘后，用戶側(cè)使用公共電網(wǎng)的下網(wǎng)功率恢復(fù)正常閾值，且在功率恢復(fù)合閘時(shí)間內(nèi)并網(wǎng)單元仍未恢復(fù)合閘，防逆流軟件給跳閘的用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)單元發(fā)送合閘指令，恢復(fù)用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)單元的發(fā)電，提高用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的利用率，減少公共電網(wǎng)的使用。

典型案例

中國某移動(dòng)中心911.55kWp分布式光伏項(xiàng)目

采用柔性軟件調(diào)節(jié)+剛性單機(jī)版防逆流保護(hù)方案

防逆流策略：本項(xiàng)目分為5個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，5個(gè)防逆流監(jiān)測點(diǎn)，本質(zhì)為5個(gè)獨(dú)立防逆流保護(hù)方案，防逆流監(jiān)測點(diǎn)配置AM5SE-IS采集當(dāng)前母線低壓總進(jìn)線上互感器電流，結(jié)合母線電壓，計(jì)算低壓總進(jìn)線處實(shí)時(shí)功率，（向下指向母線為正功率，向上指向變壓器為逆功率），當(dāng)出現(xiàn)逆功率時(shí)，由逆功率保護(hù)裝置跳開對應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，當(dāng)功率回復(fù)后恢復(fù)對應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器合閘。

江蘇某鹽場35kV分布式光伏項(xiàng)目

柔性軟件調(diào)節(jié)+主從機(jī)GOOSE通訊防逆流保護(hù)方案

防逆流策略：10kV進(jìn)線測逆流監(jiān)測點(diǎn)處配置2臺AM5SE-PVM-GOOSE去采集逆流監(jiān)測點(diǎn)電流、電壓，計(jì)算實(shí)時(shí)功率,大浦線和神特線每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)配置1臺防逆流從機(jī)AM5SE-PVS-GOOSE的從機(jī)，主從機(jī)之間通過光纖組網(wǎng)GOOSE通信，主機(jī)在監(jiān)測到低功率，觸發(fā)低功率定值時(shí)通過GOOSEOUT發(fā)出動(dòng)作信號，對應(yīng)配置GOOSEIN的從機(jī)接收主機(jī)的命令后跳開對應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，主機(jī)在監(jiān)測到功率恢復(fù)時(shí)，也通過GOOSEOUT發(fā)出動(dòng)作信號，對應(yīng)配置GOOSEIN的從機(jī)接收主機(jī)的命令后恢復(fù)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器合閘，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)軟件采集防逆流主機(jī)功率數(shù)據(jù)，監(jiān)測點(diǎn)功率觸發(fā)防逆流裝置跳閘前通過防逆流軟件降低逆變器的發(fā)電功率，在防逆流保護(hù)裝置的跳閘的前實(shí)現(xiàn)柔性調(diào)節(jié)。