一種靈活可靠的太陽(yáng)能光伏發(fā)電防逆流實(shí)現(xiàn)方法

肖鐵航

摘 要:本文是基于POWERSA防逆流裝置,詳細(xì)介紹防逆流的實(shí)現(xiàn)方法,并結(jié)合典型的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)例講述防逆流邏輯。

關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)防逆流

中圖分類號(hào):TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0001-02

為了實(shí)現(xiàn)能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,世界各國(guó)均將太陽(yáng)能光伏發(fā)電做為新能源與可再生能源的發(fā)展重點(diǎn)。太陽(yáng)能發(fā)光伏電系統(tǒng)主要分為獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)兩大類。在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中為了防止光伏發(fā)電系統(tǒng)把剩余電能送入電網(wǎng),對(duì)電網(wǎng)造成影響,一般都需要在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中設(shè)置防逆流裝置。常用的防逆流裝置是由PLC設(shè)備,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作情況,編輯邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于每種不同的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),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(yīng)各種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的防逆流方法。

1防逆流原理

在防逆流系統(tǒng)中,主要分為光伏發(fā)電和低壓側(cè)母線供電兩大部分,用戶負(fù)載由這兩個(gè)發(fā)電系統(tǒng)共同供電。防逆流系統(tǒng)不停檢測(cè)低壓側(cè)母線功率以及各個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率,當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線功率大于投入閥值,運(yùn)用一定的邏輯判斷,投入光伏發(fā)電系統(tǒng)的部分開(kāi)關(guān);當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線功率小于分?jǐn)嚅y值時(shí),斷開(kāi)光伏發(fā)電系統(tǒng)的部分開(kāi)關(guān),防止電流流向電網(wǎng)。

2防逆流模型

在POWERSA防逆流裝置中把并網(wǎng)發(fā)電太陽(yáng)能系統(tǒng)抽象為一個(gè)配變低壓供電回路和至少一個(gè)光伏發(fā)電供電回路,光伏發(fā)電供電回路通過(guò)一個(gè)控制開(kāi)關(guān)來(lái)選擇是否要接入電網(wǎng)中。一個(gè)配變低壓供電回路和一組光伏發(fā)電回路的組合稱為一種運(yùn)行模式。運(yùn)行模式由低壓并網(wǎng)斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定。每種運(yùn)行模式下,防逆流邏輯判斷的處理方法都是一樣的。這樣簡(jiǎn)化了整個(gè)并網(wǎng)發(fā)電太陽(yáng)能系統(tǒng)的防逆流邏輯,同時(shí)也提高系統(tǒng)的可靠性。無(wú)論何種并網(wǎng)發(fā)電太陽(yáng)能系統(tǒng),按上面的原則,都可把系統(tǒng)分為N個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行模式,即把復(fù)雜的大系統(tǒng),分成多個(gè)簡(jiǎn)單的小系統(tǒng)。

在一種運(yùn)行模式中,有且僅有一個(gè)低壓并網(wǎng)回路和至少一個(gè)光伏發(fā)電子回路。

3 命名規(guī)則

為了實(shí)現(xiàn)防逆流邏輯判斷,必須采集配變低壓側(cè)的功率、配變低壓側(cè)的接入開(kāi)關(guān)狀態(tài)、光伏發(fā)電子系統(tǒng)的功率、光伏發(fā)電子系統(tǒng)的接入開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。POWERSA防逆流裝置通過(guò)RS485總線與逆流監(jiān)測(cè)儀表通訊,讀取以上實(shí)時(shí)量,保存在數(shù)據(jù)庫(kù)里。為了方便配置、描述說(shuō)明和邏輯統(tǒng)一處理,我們規(guī)定了各種采集量點(diǎn)的描述,對(duì)于配變低壓側(cè)的所有量,我們命名為Q#n;對(duì)于光伏系統(tǒng),我們命名為F#n。命名規(guī)則如以下幾點(diǎn)。

(1)功率點(diǎn)。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)測(cè)有功功率:P,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述F#n_P。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)額定有功功率:Prate,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述F#n_Prate。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)預(yù)測(cè)發(fā)電功率:Prad,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述F#n_Prad,通過(guò)輻照度、板面積、轉(zhuǎn)化效率算出來(lái)的發(fā)電功率。

配變低壓側(cè)實(shí)測(cè)有功功率:P,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述Q#n_P,即當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際消耗的有功功率。

配變低壓側(cè)并網(wǎng)投入閾值:Pth,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述Q#n_Pth,即達(dá)到投入光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)配變低壓側(cè)所需的最小功率,電網(wǎng)消耗的功率要大于此值才能投入光伏回路。

配變低壓側(cè)并網(wǎng)分?jǐn)嚅撝?Ptf,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述Q#n_Ptf,即達(dá)到斷開(kāi)光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)配變低壓側(cè)所需的功率,電網(wǎng)消耗的功率小于此值要斷開(kāi)光伏回路。

(2)狀態(tài)點(diǎn)。

太陽(yáng)能功率點(diǎn)斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài):K,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述F#n_K。

配變低壓側(cè)并網(wǎng)店斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài):K,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述Q#n_K。

配變低壓側(cè)并網(wǎng)店母連斷路器開(kāi)光狀態(tài):Km,,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述Q#n_Km。

(3)控制點(diǎn)。

太陽(yáng)能功率點(diǎn)斷路器分:Df,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述F#n_Df。

太陽(yáng)能功率點(diǎn)斷路器合:Dh,數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)描述F#n_Dh。

4邏輯判斷

邏輯判斷分為分?jǐn)噙壿嫼屯度脒壿?根據(jù)低壓并網(wǎng)點(diǎn)實(shí)際功率和光伏子系統(tǒng)實(shí)際功率,結(jié)合投入和分?jǐn)嗟拈y值來(lái)進(jìn)行判斷。下面分別說(shuō)明這兩種邏輯的實(shí)現(xiàn)方法。

4.1 分?jǐn)噙壿?/p>

當(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線的功率小于分?jǐn)嚅y值時(shí),啟動(dòng)分?jǐn)噙壿嫛７謹(jǐn)鄷r(shí)按低壓母線進(jìn)線功率與光伏回路功率之和大于分?jǐn)嚅y值原則。

當(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線投入,光伏回路中有一回路投入時(shí),切斷當(dāng)前唯一回路。

當(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線投入,光伏回路中有多回路投入時(shí),先找滿足條件而功率最小的光伏回路切斷,保證太陽(yáng)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(gè)以上的回路。這時(shí)先切斷次大功率回路,保證太陽(yáng)能的最大利用效率。

4.2 投入邏輯

當(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線的功率大于投入閥值時(shí),啟動(dòng)投入邏輯。投入時(shí)按低壓母線進(jìn)線功率減預(yù)測(cè)功率的差值大于分?jǐn)嚅y值原則,否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁投入和分?jǐn)唷ｎA(yù)測(cè)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(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線投入,所有光伏回路斷開(kāi)時(shí),低壓進(jìn)線的功率(Q#n_P)大于投入閥值時(shí),根據(jù)的低壓進(jìn)線當(dāng)前功率Q#n_P*0.4來(lái)選擇投入光伏回路中功率相近的回路。

當(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線投入,光伏回路中有一路投入時(shí),光伏回路的當(dāng)前功率(F#n_P)除以額定功率,得出系數(shù)。然后根據(jù)低壓進(jìn)線當(dāng)前功率(Q#n_P)*系數(shù)來(lái)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(tǒng)的投退根據(jù)輻照儀的輻照強(qiáng)度而形成的預(yù)測(cè)功率來(lái)選擇子系統(tǒng)的投退。

如投入的定值設(shè)為1200W,斷開(kāi)的定值設(shè)為1000W。

第一光伏回路:光伏強(qiáng)度為10,轉(zhuǎn)化效率為0.6,太陽(yáng)能板面積為50m2,預(yù)測(cè)功率(F#n_Prad)為10×0.6×50=300。

第二光伏回路:光伏強(qiáng)度為10,轉(zhuǎn)化效率為0.6,太陽(yáng)能板面積為60m2,預(yù)測(cè)功率(F#n_Prad)為10×0.6×60=360。

第三光伏回路:光伏強(qiáng)度為10,轉(zhuǎn)化效率為0.6,太陽(yáng)能板面積為70m2,預(yù)測(cè)功率(F#n_Prad)為10×0.6×70=420。

第四光伏回路:光伏強(qiáng)度為10,轉(zhuǎn)化效率為0.6,太陽(yáng)能板面積為80m2,預(yù)測(cè)功率(F#n_Prad)為10×0.6×80=480。

當(dāng)?shù)蛪耗妇€進(jìn)線段的功率為1301W時(shí),投入第一回路。線段的功率為1361W時(shí),投入第二回路。

當(dāng)?shù)蛪耗妇€進(jìn)線段的功率為1421W時(shí),投入第三回路。

當(dāng)?shù)蛪耗妇€進(jìn)線段的功率為1481W時(shí),投入第四回路。

5結(jié)語(yǔ)

把一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)分解成多個(gè)運(yùn)行模式處理的防逆流方法,也就是把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的分解為多個(gè)簡(jiǎn)單子系統(tǒng),簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。并且每種運(yùn)行模式的差別就在于光伏回路數(shù)的不同,邏輯判斷方法完全一樣,大大的簡(jiǎn)化了邏輯的處理,提高了系統(tǒng)可靠性。各種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)都可按照上面的防逆流模型,分解成多個(gè)運(yùn)行模式,體現(xiàn)了它的靈活性。綜上所述,POWERSA防逆流系統(tǒng)是一種靈活的防逆流系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王長(zhǎng)貴,王斯成．太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,6.

[2] 崔容強(qiáng),趙春江,吳達(dá)成．并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007,7.

[3] 沈輝,曾祖勤．太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,8.