光伏余電 “無處可逃”！安科瑞主從機協(xié)同，重構(gòu)大型光伏電站安全防線

一.背景

隨著分布式光伏裝機容量的快速增長，電網(wǎng)逆流問題日益凸顯。當(dāng)光伏發(fā)電功率大于本地負荷功率時，多余的電力會流入電網(wǎng)，形成逆流。這不僅會導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)電壓升高，影響供電質(zhì)量，還可能損壞用戶側(cè)和光伏發(fā)電側(cè)設(shè)備，威脅電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。加國家能源局發(fā)布的《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》中，提出大型工商業(yè)分布式光伏原則上選擇全部自發(fā)自用模式。根據(jù)這一政策，大型工商業(yè)分布式光伏項目中防逆流的需求應(yīng)運而生。

二. 項目概況

內(nèi)蒙古阿拉善中高綠能能源分布式光伏項目，位于內(nèi)蒙古烏斯太鎮(zhèn)，裝機容量為7MW，采用自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)模式。

用戶配電站為35kV用戶站，采用兩路電源單母線分段系統(tǒng)。本項目共設(shè)置12臺35/0.4kV變壓器，在變壓器T1-T5以及T8低壓側(cè)分別設(shè)置0.4kV光伏并網(wǎng)點，其中T1在綜合樓設(shè)置1個并網(wǎng)點，距離35kV進線1000米，為一期接入；T2設(shè)置5個并網(wǎng)點，分設(shè)在4個配電房（食堂、化驗樓、中控室、丁類倉庫），距離35kV進線600米-1000米，為一期接入，食堂、化驗樓、中控室均為1個并網(wǎng)柜，丁類倉庫為2個并網(wǎng)柜；T3設(shè)置在獨立配電房內(nèi)，距離35kV配電房500米，設(shè)置5個并網(wǎng)柜，為二期接入；T4設(shè)置在獨立配電房內(nèi)，距離35kV配電房500米，設(shè)置2個并網(wǎng)柜，為二期接入；T5設(shè)置在35kV配電房內(nèi)，設(shè)置2個并網(wǎng)柜，為二期接入；T8設(shè)置在獨立配電房內(nèi)，距離35kV配電房500米，設(shè)置6個并網(wǎng)柜，為二期接入。針對一期（1MW）、二期（6MW）接入的光伏，該項目要求自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)，逆流檢測點設(shè)置在35kV進線側(cè)，根據(jù)上述基本條件結(jié)合原施工圖設(shè)計制定以下通過調(diào)整（降低）光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率以達到限制上網(wǎng)功率的控制策略方案。

三 . 項目需求

測量35kV兩路進線處功率，當(dāng)功率過低時，通過能量管理系統(tǒng)無人值守狀態(tài)下實時動態(tài)調(diào)整逆變器輸出功率來實現(xiàn)光伏電站持續(xù)運行，同時也要確保輸出功率能量管理系統(tǒng)安全、可靠運行。在輸出功率能量管理系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整失效時能夠自動切斷部分光伏發(fā)電回路保障35kV線路供電正常，并能自動恢復(fù)能量管理系統(tǒng)正常運行、自動切斷部分逆變器恢復(fù)運行。

四. 產(chǎn)品方案

本項目根據(jù)用戶需求采用柔性調(diào)節(jié)逆變器出力+防逆流保護跳閘方案。柔性調(diào)節(jié)通過能量管理系統(tǒng)Acrel-2000MG來實現(xiàn)，防逆流保護跳閘采用AM5SE-PV主從機來實現(xiàn)，詳細方案如下。

上圖為本項目產(chǎn)品配置圖，在35kV兩路進線處分別配置2臺防逆流主機AM5SE-PVM采集市電進線電流、電壓，計算功率Ppcc，針對一期，在變壓器低壓側(cè)T1-T2處配置5臺防逆流從機AM5SE-PVS2用于分合并網(wǎng)柜；針對二期，在變壓器低壓側(cè)T3-T5以及T8處分別配置一臺防逆流從機AM5SE-PVS2用于分合并網(wǎng)柜。防逆流主機和防逆流從機之間通過多模光纖連接。由于該項目35kV側(cè)為單母線分段系統(tǒng)，所以需針對35kV母聯(lián)為合或分時整定不同策略，母聯(lián)合位由1#AM5SE-PVM采集，并上傳至能量管理系統(tǒng)，由能量管理系統(tǒng)針對母聯(lián)狀態(tài)切換策略執(zhí)行。

母聯(lián)為合位且1#進線供電時，1#進線策略如下：

1)  當(dāng)Ppcc≤P1-1，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)柔性調(diào)節(jié)T3、T4、T5、T8逆變器功率（T1、T2逆變器不參與調(diào)節(jié)）；

2)  當(dāng)Ppcc≤P1-21，且功率因數(shù)PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T5配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T5配電房所有并網(wǎng)柜；

3)  當(dāng)Ppcc≤P1-22，且功率因數(shù)PF＞0時，且T5所有并網(wǎng)柜為分，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T4配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T4配電房所有并網(wǎng)柜；

4)  當(dāng)Ppcc≤P1-23，且功率因數(shù)PF＞0時，且T4所有并網(wǎng)柜為分，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T3配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T3配電房所有并網(wǎng)柜；

5)  當(dāng)Ppcc≤P1-24，且功率因數(shù)PF＞0時，且T3所有并網(wǎng)柜為分，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T8配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T8配電房所有并網(wǎng)柜；

6)  當(dāng)Ppcc≤P1-25，且功率因數(shù)PF＞0時，且T5所有并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給綜合樓AM5SE-PVS2，從機跳開綜合樓并網(wǎng)柜；

7)  當(dāng)Ppcc≤P1-26，且功率因數(shù)PF＞0時，且綜合樓并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給食堂AM5SE-PVS2，從機跳開食堂并網(wǎng)柜；

8)  當(dāng)Ppcc≤P1-27，且功率因數(shù)PF＞0時，且食堂并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給化驗樓AM5SE-PVS2，從機跳開化驗樓并網(wǎng)柜；

9)  當(dāng)Ppcc≤P1-28，且功率因數(shù)PF＞0時，且化驗樓并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給中控室AM5SE-PVS2，從機跳開中控室并網(wǎng)柜；

10)  當(dāng)Ppcc≤P1-29，且功率因數(shù)PF＞0時，且中控室并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給丁類倉庫AM5SE-PVS2，從機跳開丁類倉庫2個并網(wǎng)柜；

11)  若產(chǎn)生逆流，即當(dāng)|Ppcc|≥P1-31，且功率因數(shù)PF＜0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T5、T4、T3、T8配電房AM5SE-PVS2，所有從機跳開相關(guān)并網(wǎng)柜；當(dāng)|Ppcc|≥P1-32，且功率因數(shù)PF＜0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給綜合樓、食堂、化驗樓、中控室、丁類倉庫配電房AM5SE-PVS2，所有從機跳開相關(guān)并網(wǎng)柜；

12)  當(dāng)Ppcc≥P1-4，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)下發(fā)指令給遙控防逆流從機AM5SE-PVS2合上并網(wǎng)柜（此處并網(wǎng)柜為分的均需合閘），再調(diào)節(jié)逆變器功率至額定功率的20%（此值由用戶確定且可設(shè)）（只遙控T3、T4、T5、T8并網(wǎng)柜合閘，T1、T2并網(wǎng)柜由現(xiàn)場人員手動合閘）。

母聯(lián)為合位且2#進線供電時，2#進線策略如下：

1) 當(dāng)Ppcc≤P2-1，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)柔性調(diào)節(jié)T3、T4、T5、T8逆變器功率（T1、T2逆變器不參與調(diào)節(jié)）；

2) 當(dāng)Ppcc≤P2-21，且功率因數(shù)PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T8配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T8配電房所有并網(wǎng)柜；

3) 當(dāng)Ppcc≤P2-22，且功率因數(shù)PF＞0時，且T8所有并網(wǎng)柜為分，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T5配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T5配電房所有并網(wǎng)柜；

4) 當(dāng)Ppcc≤P2-23，且功率因數(shù)PF＞0時，且T5所有并網(wǎng)柜為分，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T4配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T4配電房所有并網(wǎng)柜；

5) 當(dāng)Ppcc≤P2-24，且功率因數(shù)PF＞0時，且T4所有并網(wǎng)柜為分，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T3配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T3配電房所有并網(wǎng)柜；

6)  當(dāng)Ppcc≤P2-25，且功率因數(shù)PF＞0時，且T3所有并網(wǎng)柜為分，由4#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給綜合樓AM5SE-PVS2，從機跳開綜合樓并網(wǎng)柜；

7) 當(dāng)Ppcc≤P2-26，且功率因數(shù)PF＞0時，且綜合樓并網(wǎng)柜為分，由4#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給食堂AM5SE-PVS2，從機跳開食堂并網(wǎng)柜；

8) 當(dāng)Ppcc≤P2-27，且功率因數(shù)PF＞0時，且食堂并網(wǎng)柜為分，由4#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給化驗樓AM5SE-PVS2，從機跳開化驗樓并網(wǎng)柜；

9)  當(dāng)Ppcc≤P2-28，且功率因數(shù)PF＞0時，且化驗樓并網(wǎng)柜為分，由4#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給中控室AM5SE-PVS2，從機跳開中控室并網(wǎng)柜；

10)  當(dāng)Ppcc≤P2-29，且功率因數(shù)PF＞0時，且中控室并網(wǎng)柜為分，由4#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給丁類倉庫AM5SE-PVS2，從機跳開丁類倉庫2個并網(wǎng)柜；

11)  若產(chǎn)生逆流，即當(dāng)|Ppcc|≥P2-31，且功率因數(shù)PF＜0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T5、T4、T3、T8配電房AM5SE-PVS2，所有從機跳開相關(guān)并網(wǎng)柜；當(dāng)|Ppcc|≥P2-32，且功率因數(shù)PF＜0時，由4#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給綜合樓、食堂、化驗樓、中控室、丁類倉庫配電房AM5SE-PVS2，所有從機跳開相關(guān)并網(wǎng)柜；

12)  當(dāng)Ppcc≥P2-4，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)下發(fā)指令給遙控防逆流從機AM5SE-PVS2合上并網(wǎng)柜（此處并網(wǎng)柜為分的均需合閘），再調(diào)節(jié)逆變器功率至額定功率的20%（此值由用戶確定且可設(shè)）（只遙控T3、T4、T5、T8并網(wǎng)柜合閘，T1、T2并網(wǎng)柜由現(xiàn)場人員手動合閘）。

母聯(lián)為分位時，1#進線策略如下：

1)當(dāng)Ppcc≤P3-1，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)柔性調(diào)節(jié)T3、T4、T5逆變器功率（T1、T2逆變器不參與調(diào)節(jié)）；

2)當(dāng)Ppcc≤P3-21，且功率因數(shù)PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T5配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T5配電房所有并網(wǎng)柜；

3)當(dāng)Ppcc≤P3-22，且功率因數(shù)PF＞0時，且T5所有并網(wǎng)柜為分，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T4配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T4配電房所有并網(wǎng)柜；

4)當(dāng)Ppcc≤P3-23，且功率因數(shù)PF＞0時，且T4所有并網(wǎng)柜為分，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T3配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T3配電房所有并網(wǎng)柜；

5)當(dāng)Ppcc≤P3-24，且功率因數(shù)PF＞0時，且T5所有并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給綜合樓AM5SE-PVS2，從機跳開綜合樓并網(wǎng)柜；

6)當(dāng)Ppcc≤P3-25，且功率因數(shù)PF＞0時，且綜合樓并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給食堂AM5SE-PVS2，從機跳開食堂并網(wǎng)柜；

7)當(dāng)Ppcc≤P3-26，且功率因數(shù)PF＞0時，且食堂并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給化驗樓AM5SE-PVS2，從機跳開化驗樓并網(wǎng)柜；

8)當(dāng)Ppcc≤P3-27，且功率因數(shù)PF＞0時，且化驗樓并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給中控室AM5SE-PVS2，從機跳開中控室并網(wǎng)柜；

9)當(dāng)Ppcc≤P3-28，且功率因數(shù)PF＞0時，且中控室并網(wǎng)柜為分，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給丁類倉庫AM5SE-PVS2，從機跳開丁類倉庫2個并網(wǎng)柜；

10)若產(chǎn)生逆流，即當(dāng)|Ppcc|≥P3-31，且功率因數(shù)PF＜0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T5、T4、T3配電房AM5SE-PVS2，所有從機跳開相關(guān)并網(wǎng)柜；當(dāng)|Ppcc|≥P3-32，且功率因數(shù)PF＜0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給綜合樓、食堂、化驗樓、中控室、丁類倉庫配電房AM5SE-PVS2，所有從機跳開相關(guān)并網(wǎng)柜；

11)當(dāng)Ppcc≥P3-4，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)下發(fā)指令給遙控防逆流從機AM5SE-PVS2合上并網(wǎng)柜（此處并網(wǎng)柜為分的均需合閘），再調(diào)節(jié)逆變器功率至額定功率的20%（此值由用戶確定且可設(shè)）（只遙控T3、T4、T5并網(wǎng)柜合閘，T1、T2并網(wǎng)柜由現(xiàn)場人員手動合閘）。

母聯(lián)為分位時，2#進線策略如下：

1)當(dāng)Ppcc≤P4-1，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)柔性調(diào)節(jié)T8逆變器功率；

2)當(dāng)Ppcc≤P4-2，且功率因數(shù)PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T8配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T8配電房所有并網(wǎng)柜；

3)若產(chǎn)生逆流，即當(dāng)|Ppcc|≥P4-3，且功率因數(shù)PF＜0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發(fā)命令給T8配電房AM5SE-PVS2，從機跳開T8配電房所有并網(wǎng)柜；

4)當(dāng)Ppcc≥P4-4，且功率因數(shù)PF＞0時，由Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)下發(fā)指令給遙控防逆流從機AM5SE-PVS2合上T8配電房并網(wǎng)柜，再調(diào)節(jié)逆變器功率至額定功率的20%（此值由用戶確定且可設(shè)）。

五. 項目拓撲方案

5.1 方案拓撲圖

5.2 防逆流保護典型接線

六. 現(xiàn)場安裝圖片

本項目防逆流主機和能量管理系統(tǒng)采用組屏方式安裝，防逆流從機就地安裝在并網(wǎng)柜上，現(xiàn)場安裝圖片如下。

圖4 防逆流主機屏

圖5 防逆流從機安裝圖片

圖6 能量管理系統(tǒng)實時事件

七. 結(jié)語

本文介紹的能量管理系統(tǒng)，可以在光伏高發(fā)時柔性調(diào)節(jié)逆變器功率，同時結(jié)合防逆流主從機也可以在大負荷切除或系統(tǒng)通信失聯(lián)時，及時保障防逆流功能準確動作，該方案提高能源利用率，有助于后續(xù)大型工商業(yè)光伏項目自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)模式的實施。