一種靈活可靠的太陽能光伏發電防逆流實現方法

肖鐵航

摘 要:本文是基于POWERSA防逆流裝置,詳細介紹防逆流的實現方法,并結合典型的太陽能光伏發電系統實例講述防逆流邏輯。

關鍵詞:太陽能發電系統電網防逆流

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0001-02

為了實現能源和環境的可持續發展,世界各國均將太陽能光伏發電做為新能源與可再生能源的發展重點。太陽能發光伏電系統主要分為獨立發電系統和并網發電系統兩大類。在并網發電系統中為了防止光伏發電系統把剩余電能送入電網,對電網造成影響,一般都需要在并網發電系統中設置防逆流裝置。常用的防逆流裝置是由PLC設備,根據現場的工作情況,編輯邏輯來實現。對于每種不同的太陽能發電系統,都需要重新編輯邏輯,工作量大且不夠靈活。本文介紹的是一種靈活可靠,能夠適應各種太陽能發電系統的防逆流方法。

1防逆流原理

在防逆流系統中,主要分為光伏發電和低壓側母線供電兩大部分,用戶負載由這兩個發電系統共同供電。防逆流系統不停檢測低壓側母線功率以及各個光伏發電系統的發電功率,當低壓側母線功率大于投入閥值,運用一定的邏輯判斷,投入光伏發電系統的部分開關;當低壓側母線功率小于分斷閥值時,斷開光伏發電系統的部分開關,防止電流流向電網。

2防逆流模型

在POWERSA防逆流裝置中把并網發電太陽能系統抽象為一個配變低壓供電回路和至少一個光伏發電供電回路,光伏發電供電回路通過一個控制開關來選擇是否要接入電網中。一個配變低壓供電回路和一組光伏發電回路的組合稱為一種運行模式。運行模式由低壓并網斷路器開關狀態和母聯開關狀態決定。每種運行模式下,防逆流邏輯判斷的處理方法都是一樣的。這樣簡化了整個并網發電太陽能系統的防逆流邏輯,同時也提高系統的可靠性。無論何種并網發電太陽能系統,按上面的原則,都可把系統分為N個獨立的運行模式,即把復雜的大系統,分成多個簡單的小系統。

在一種運行模式中,有且僅有一個低壓并網回路和至少一個光伏發電子回路。

3 命名規則

為了實現防逆流邏輯判斷,必須采集配變低壓側的功率、配變低壓側的接入開關狀態、光伏發電子系統的功率、光伏發電子系統的接入開關狀態等。POWERSA防逆流裝置通過RS485總線與逆流監測儀表通訊,讀取以上實時量,保存在數據庫里。為了方便配置、描述說明和邏輯統一處理,我們規定了各種采集量點的描述,對于配變低壓側的所有量,我們命名為Q#n;對于光伏系統,我們命名為F#n。命名規則如以下幾點。

(1)功率點。

太陽能發電系統實測有功功率:P,數據庫點描述F#n_P。

太陽能發電系統額定有功功率:Prate,數據庫點描述F#n_Prate。

太陽能發電系統預測發電功率:Prad,數據庫點描述F#n_Prad,通過輻照度、板面積、轉化效率算出來的發電功率。

配變低壓側實測有功功率:P,數據庫點描述Q#n_P,即當前電網實際消耗的有功功率。

配變低壓側并網投入閾值:Pth,數據庫點描述Q#n_Pth,即達到投入光伏發電系統時配變低壓側所需的最小功率,電網消耗的功率要大于此值才能投入光伏回路。

配變低壓側并網分斷閾值:Ptf,數據庫點描述Q#n_Ptf,即達到斷開光伏發電系統時配變低壓側所需的功率,電網消耗的功率小于此值要斷開光伏回路。

(2)狀態點。

太陽能功率點斷路器開關狀態:K,數據庫點描述F#n_K。

配變低壓側并網店斷路器開關狀態:K,數據庫點描述Q#n_K。

配變低壓側并網店母連斷路器開光狀態:Km,,數據庫點描述Q#n_Km。

(3)控制點。

太陽能功率點斷路器分:Df,數據庫點描述F#n_Df。

太陽能功率點斷路器合:Dh,數據庫點描述F#n_Dh。

4邏輯判斷

邏輯判斷分為分斷邏輯和投入邏輯,根據低壓并網點實際功率和光伏子系統實際功率,結合投入和分斷的閥值來進行判斷。下面分別說明這兩種邏輯的實現方法。

4.1 分斷邏輯

當低壓進線的功率小于分斷閥值時,啟動分斷邏輯。分斷時按低壓母線進線功率與光伏回路功率之和大于分斷閥值原則。

當低壓進線投入,光伏回路中有一回路投入時,切斷當前唯一回路。

當低壓進線投入,光伏回路中有多回路投入時,先找滿足條件而功率最小的光伏回路切斷,保證太陽能的最大利用效率。如果切斷最大功率回路都不能滿足,就可能要切斷兩個以上的回路。這時先切斷次大功率回路,保證太陽能的最大利用效率。

4.2 投入邏輯

當低壓進線的功率大于投入閥值時,啟動投入邏輯。投入時按低壓母線進線功率減預測功率的差值大于分斷閥值原則,否則會導致系統頻繁投入和分斷。預測功率分為使用輻照儀和不使用輻照儀,所以投入邏輯分為兩種。

(1)不使用輻照儀邏輯。

當低壓進線投入,所有光伏回路斷開時,低壓進線的功率(Q#n_P)大于投入閥值時,根據的低壓進線當前功率Q#n_P*0.4來選擇投入光伏回路中功率相近的回路。

當低壓進線投入,光伏回路中有一路投入時,光伏回路的當前功率(F#n_P)除以額定功率,得出系數。然后根據低壓進線當前功率(Q#n_P)*系數來選擇投入光伏回路中功率相近的回路。

(2)使用輻照儀邏輯。

使用輻照儀系統的投退根據輻照儀的輻照強度而形成的預測功率來選擇子系統的投退。

如投入的定值設為1200W,斷開的定值設為1000W。

第一光伏回路:光伏強度為10,轉化效率為0.6,太陽能板面積為50m2,預測功率(F#n_Prad)為10×0.6×50=300。

第二光伏回路:光伏強度為10,轉化效率為0.6,太陽能板面積為60m2,預測功率(F#n_Prad)為10×0.6×60=360。

第三光伏回路:光伏強度為10,轉化效率為0.6,太陽能板面積為70m2,預測功率(F#n_Prad)為10×0.6×70=420。

第四光伏回路:光伏強度為10,轉化效率為0.6,太陽能板面積為80m2,預測功率(F#n_Prad)為10×0.6×80=480。

當低壓母線進線段的功率為1301W時,投入第一回路。線段的功率為1361W時,投入第二回路。

當低壓母線進線段的功率為1421W時,投入第三回路。

當低壓母線進線段的功率為1481W時,投入第四回路。

5結語

把一個太陽能發電系統分解成多個運行模式處理的防逆流方法,也就是把一個復雜系統的分解為多個簡單子系統,簡化了系統。并且每種運行模式的差別就在于光伏回路數的不同,邏輯判斷方法完全一樣,大大的簡化了邏輯的處理,提高了系統可靠性。各種太陽能發電系統都可按照上面的防逆流模型,分解成多個運行模式,體現了它的靈活性。綜上所述,POWERSA防逆流系統是一種靈活的防逆流系統。

參考文獻

[1] 王長貴,王斯成．太陽能光伏發電實用技術[M]．北京:化學工業出版社,2005,6.

[2] 崔容強,趙春江,吳達成．并網型太陽能光伏發電系統[M]．北京:化學工業出版社,2007,7.

[3] 沈輝,曾祖勤．太陽能光伏發電技術[M]．北京:化學工業出版社,2005,8.