在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的浪潮下，分布式光伏正從戶(hù)用屋頂走向廣闊的工商業(yè)場(chǎng)景。對(duì)于用電量穩(wěn)定、廠區(qū)面積龐大的工礦企業(yè)而言，建設(shè)兆瓦級(jí)的光伏電站，實(shí)現(xiàn)電力自發(fā)自用，是降低運(yùn)營(yíng)成本、踐行綠色生產(chǎn)的重要途徑。然而，隨著光伏裝機(jī)容量的攀升，一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)愈發(fā)突出：如何確保光伏發(fā)電量被廠區(qū)負(fù)荷完全消納，避免任何電力“倒灌”回公共電網(wǎng)？這不僅關(guān)乎電費(fèi)結(jié)算的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，更是滿(mǎn)足現(xiàn)行政策要求、維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。近年來(lái)，一種基于主從機(jī)架構(gòu)與快速通信的防逆流保護(hù)方案，在大型工商業(yè)項(xiàng)目中展現(xiàn)出其獨(dú)特價(jià)值。

光伏“逆流”，通俗講就是光伏發(fā)電功率瞬時(shí)超過(guò)了本地負(fù)荷的消耗能力，多余電能反向流入上級(jí)電網(wǎng)。對(duì)于電網(wǎng)而言，這種不受控的逆向功率可能引起局部電壓越限、繼電保護(hù)誤動(dòng)，影響供電質(zhì)量與安全。為此，國(guó)家相關(guān)管理辦法明確鼓勵(lì)大型工商業(yè)分布式光伏采用“自發(fā)自用”模式。要實(shí)現(xiàn)這一模式，就必須在并網(wǎng)點(diǎn)和公共電網(wǎng)的連接處設(shè)置一道可靠的“智能閥門(mén)”，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率流向，并在逆流發(fā)生前迅速動(dòng)作，這道“閥門(mén)”便是防逆流保護(hù)系統(tǒng)。

豐城曲江煤炭項(xiàng)目產(chǎn)品配置圖

與常見(jiàn)于中小型項(xiàng)目的單一裝置就地控制不同，大型工商業(yè)項(xiàng)目往往具有并網(wǎng)點(diǎn)與逆流檢測(cè)點(diǎn)距離遠(yuǎn)、電氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。例如，在某些廠礦項(xiàng)目中，光伏陣列的并網(wǎng)接入點(diǎn)與向電網(wǎng)購(gòu)電的進(jìn)線計(jì)量點(diǎn)可能相隔數(shù)公里。傳統(tǒng)的硬接線信號(hào)傳輸方式面臨信號(hào)衰減、延遲高、布線復(fù)雜等難題。此時(shí)，采用主從機(jī)模式配合高速網(wǎng)絡(luò)通信的方案成為更優(yōu)選擇。該方案的核心在于：將“大腦”（主機(jī)）放置在需要監(jiān)測(cè)電網(wǎng)功率流向的關(guān)鍵進(jìn)線點(diǎn)，將“執(zhí)行手臂”（從機(jī)）部署在光伏并網(wǎng)開(kāi)關(guān)處，兩者通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速、可靠的數(shù)據(jù)交互。

項(xiàng)目方案拓?fù)鋱D

其技術(shù)原理可以概括為“實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、邏輯判斷、遠(yuǎn)程執(zhí)行”。防逆流主機(jī)持續(xù)高精度采集進(jìn)線側(cè)的電壓、電流信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算出電網(wǎng)向用戶(hù)輸送的功率（即下網(wǎng)功率）。系統(tǒng)預(yù)設(shè)一個(gè)功率保護(hù)閾值（通常為一個(gè)較小的正值或零）。當(dāng)監(jiān)測(cè)到下網(wǎng)功率低于該閾值時(shí)，意味著本地負(fù)荷即將無(wú)法完全消納光伏發(fā)電，逆流風(fēng)險(xiǎn)顯現(xiàn)。主機(jī)立即通過(guò)GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）通信網(wǎng)絡(luò)，向遠(yuǎn)端的從機(jī)發(fā)出分閘命令。從機(jī)接收指令后，迅速跳開(kāi)對(duì)應(yīng)的光伏并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，從源頭上切除光伏電源，確保無(wú)電力反送。整個(gè)過(guò)程可在毫秒級(jí)內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域的快速剛性保護(hù)。

AM5SE-PVM-GOOSE主機(jī)與AM5SE-PVS-GOOSE從機(jī)的設(shè)備圖示

江西豐城曲江煤炭開(kāi)發(fā)公司的5.8MW光伏項(xiàng)目便是一個(gè)典型例證。該項(xiàng)目具有雙路市電進(jìn)線，且進(jìn)線點(diǎn)與光伏并網(wǎng)點(diǎn)距離長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里。項(xiàng)目采用了一套包含兩臺(tái)主機(jī)、一臺(tái)從機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)。兩臺(tái)主機(jī)分別監(jiān)測(cè)兩路進(jìn)線的下網(wǎng)功率，并執(zhí)行獨(dú)立的保護(hù)邏輯。例如，當(dāng)“仙曲線”進(jìn)線下網(wǎng)功率過(guò)低時(shí)，主機(jī)二會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)命令從機(jī)，按照預(yù)設(shè)的優(yōu)先級(jí)順序，逐級(jí)跳開(kāi)三個(gè)光伏箱變的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。這種配置既適應(yīng)了復(fù)雜的雙電源系統(tǒng)，也通過(guò)分級(jí)跳閘策略，在避免逆流的同時(shí)，盡可能多地保留光伏發(fā)電能力。項(xiàng)目中的通信網(wǎng)絡(luò)巧妙地利用了現(xiàn)有的移動(dòng)公司光纖資源，構(gòu)建了低延遲的局域網(wǎng)，解決了遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)碾y題。

曲江變電所光伏并網(wǎng)點(diǎn)與電廠變電所仙電線進(jìn)線的現(xiàn)場(chǎng)安裝照片

除了上述基于以太網(wǎng)GOOSE通信的方案，針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)條件，主從機(jī)防逆流保護(hù)還存在另一種技術(shù)路徑——光纖直跳。這種方式省略了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，主機(jī)與從機(jī)之間通過(guò)直接鋪設(shè)的光纖進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。它適用于進(jìn)線與并網(wǎng)點(diǎn)距離明確、布線可行的場(chǎng)景，根據(jù)距離遠(yuǎn)近可選擇多?；騿文９饫w。無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)通信還是光纖直跳，其設(shè)計(jì)初衷都是為了解決分布式光伏，特別是大型分布式光伏系統(tǒng)中，功率監(jiān)測(cè)點(diǎn)與控制執(zhí)行點(diǎn)分離所帶來(lái)的控制難題。

單市電進(jìn)線光纖直跳防逆流

雙市電進(jìn)線光纖直跳防逆流

從更廣闊的視野看，主從機(jī)防逆流保護(hù)技術(shù)的成熟與應(yīng)用，為大型工商業(yè)廠房、礦山、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用光伏掃清了一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)障礙。它確保了企業(yè)在享受光伏發(fā)電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保效益的同時(shí)，能夠嚴(yán)格遵守電網(wǎng)并網(wǎng)規(guī)范，成為友好的“電網(wǎng)友好型”電源。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)，此類(lèi)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制、快速響應(yīng)、遠(yuǎn)程協(xié)同的保護(hù)技術(shù)，其重要性將愈發(fā)凸顯。它不僅保障了單個(gè)項(xiàng)目的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也為未來(lái)更多分布式能源安全、有序地接入電網(wǎng)，構(gòu)建更靈活、更堅(jiān)韌的能源互聯(lián)網(wǎng)提供了可靠的技術(shù)支撐。

審核編輯 黃宇