في نظام إمداد وتوزيع الطاقة، يقوم محول التوزيع عمومًا بتزويد الحمل بالطاقة، ويتدفق التيار من جانب الشبكة إلى الحمل، والذي يُسمى التيار الأمامي. بعد تثبيت نظام توليد الطاقة الكهروضوئية، عندما تكون طاقة نظام توليد الطاقة الكهروضوئية أكبر من طاقة الحمل المحلية ولا يمكن للحمل امتصاصها بالكامل، يتم تغذية الطاقة المتبقية إلى الشبكة. نظرًا لأن اتجاه التيار معاكس للاتجاه الطبيعي، يُسمى التيار العكسي.
ما هو منع التدفق العكسي؟
يقوم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية العادي بتحويل التيار المستمر للوحدات الكهروضوئية إلى تيار متناوب ويغذيه في شبكة الطاقة. يستخدم النظام الكهروضوئي المزود بمنع التدفق العكسي الطاقة المولدة بواسطة الخلايا الكهروضوئية فقط للأحمال المحلية، مما يمنع الطاقة المولدة بواسطة النظام الكهروضوئي من التغذية إلى شبكة الطاقة. الرسم التخطيطي لمبدأ تشغيل النظام هو كما يلي:
سيناريوهات الطلب المضاد للتدفق العكسي
بشكل عام، تعتمد محطات الطاقة الكهروضوئية على طريقة التشغيل المتمثلة في الوصول الكامل إلى الشبكة أو الاستخدام الذاتي، ويتم توصيل الطاقة الزائدة بالشبكة. يُسمح للنظام الكهروضوئي بإرسال الطاقة إلى الشبكة، وبالتالي لا توجد متطلبات لمنع التدفق العكسي. الأسباب الرئيسية لتثبيت منع التدفق العكسي هي كما يلي:
1. نظرًا لحد سعة المحول العلوي، فإن إدارة إمداد الطاقة المحلية لا تسمح بتوصيل شبكة جديدة؛
2. من المستحيل الاتصال بالشبكة بسبب الإجراءات غير المكتملة ومعلومات اتصال الشبكة؛
3. لا يُسمح لبعض المناطق بالاتصال بالشبكة لأسباب تتعلق بالسياسة؛
4. تتمتع المنطقة المحلية بالقدرة على استيعاب معظم الطاقة للاستخدام الذاتي، ولا يحتاج جزء صغير منها إلى الاتصال بالشبكة.
مبدأ منع التدفق العكسي
يتم تركيب عداد مضاد للتدفق العكسي + محول CT على الخط الرئيسي لخط الوارد المنزلي لجمع الطاقة في الوقت الفعلي وحجم التيار واتجاهه على قضيب التوصيل. عندما يتم اكتشاف وجود تيار يتدفق إلى الشبكة (تيار عكسي)، ينقل عداد مضاد للتدفق العكسي بيانات الطاقة العكسية إلى العاكس من خلال اتصال RS485. بعد تلقي الأمر، يستجيب العاكس في ثوانٍ ويقلل من طاقة خرج العاكس، بحيث يتم الحفاظ على التيار المتدفق من محطة الطاقة الكهروضوئية إلى الشبكة دائمًا بالقرب من 0، وبالتالي تحقيق مضاد للتدفق العكسي وعدم إرسال كهرباء زائدة إلى الشبكة.
منع التدفق العكسي في سيناريوهات مختلفة
توفر Growatt مجموعة متنوعة من الحلول المرنة وفقًا لسيناريوهات التطبيق المختلفة. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهروضوئية التي تحتوي على عاكس واحد فقط، يمكن استخدام عدادات Growatt الذكية لتحقيق وظيفة منع التدفق العكسي. بالنسبة لمحطات الطاقة التي تستخدم عاكسات متعددة، يمكن استخدام مديري الطاقة الأذكياء من Growatt لتحقيق وظيفة منع التدفق العكسي.
حل نظام منع التدفق العكسي أحادي الطور باستخدام آلة واحدة
المعدات المطلوبة لتحقيق الوظيفة: عاكس متصل بالشبكة الكهروضوئية، عداد مضاد للتدفق العكسي، خط اتصال بين العداد والعاكس
حل نظام منع التدفق العكسي ثلاثي الطور أحادي الآلة
بالنسبة لمحولات الطاقة المنزلية المتصلة بالشبكة ذات الطاقة المنخفضة، يكون تيار الخرج صغيرًا، وعادةً ما يكون أقل من نماذج التيار 80A (في حدود 50 كيلو وات)، يمكنك استخدام مقياس التيار المستمر المضاد للانعكاس مباشرةً، يتم إدخال أسلاك طرف إخراج التيار المتردد للعاكس مباشرة في العداد، ثم توصيله بنقطة الشبكة بعد الخروج من العداد لتحقيق التيار المضاد للانعكاس.
بالنسبة لمحولات الطاقة العالية المتصلة بالشبكة، يكون تيار الخرج كبيرًا ويتجاوز نطاق مواصفات مقياس التيار المضاد للانعكاس. من الضروري استخدام محول CT آخر للكشف عن التيار على ناقل الشبكة، ثم توصيل مقياس التيار المضاد للانعكاس بعد تقليل التيار بشكل متناسب من خلال المحول لتحقيق قياس التيار والطاقة عند نقطة الشبكة.
ملاحظة: على الرغم من أن العاكس الكهروضوئي المستخدم في بعض السيناريوهات يتمتع بقوة صغيرة، فإن تيار قضيب التوصيل المتصل بالشبكة كبير. في هذا الوقت، من الضروري أيضًا اكتشاف الطاقة العكسية للطرف المتصل بالشبكة من خلال عداد التيار المضاد للعكس + محث متبادل CT.
تم مطابقة العاكس الكهروضوئي ومقياس التيار المضاد للانعكاس من خلال البروتوكول. أثناء التثبيت في الموقع، يتم توصيل مقياس التيار المضاد للانعكاس بمنفذ الاتصال RS485 للعاكس من خلال خط RS485. التثبيت بسيط ويوفر تكاليف النظام. يمكن للمستخدمين اختيار عداد متصل مباشرة أو عداد CT وفقًا للموقف الفعلي.
حل نظام منع التدفق العكسي متعدد الآلات
بالنسبة للسيناريوهات التي تحتوي فيها محطة الطاقة الكهروضوئية على أكثر من طراز، نظرًا لأن العداد الواحد لا يمكنه التواصل مع أكثر من عاكس واحد في نفس الوقت، يلزم وجود مجمع بيانات منفصل لجمع البيانات من عداد منع التدفق العكسي على الجانب المتصل بالشبكة، وإجراء اتصالات متعددة الآلات والتحكم في طاقة الإخراج على جانب العاكس، وبالتالي تحقيق منع التدفق العكسي لمحطة الطاقة الكهروضوئية بأكملها.
المعدات المطلوبة: عاكس ضوئي (وحدات متعددة)، صندوق مضاد للتدفق العكسي (بما في ذلك جامع البيانات، ومقياس مضاد للتدفق العكسي، ومحث متبادل CT)، خط اتصال RS485.
توصيل النظام: يتم تركيب صندوق منع التدفق العكسي بين العاكس الكهروضوئي وحمل المستخدم وشبكة الطاقة. يتم اكتشاف الجهد والتيار والطاقة العكسية لنقطة وصول الشبكة بواسطة العداد والمحث المتبادل CT في صندوق منع التدفق العكسي. يمكن تعديل طاقة خرج العاكس في الوقت الفعلي وفقًا لاحتياجات المستخدم وإعداداته، وبالتالي التحكم في طاقة النظام المتصل بالشبكة الكهروضوئية بالكامل والذي يتم إخراجه في النهاية إلى الشبكة، وتحقيق طاقة عكسية قريبة من الصفر.
ملاحظة:
1. يتم تركيب محول التيار المتردد في قضيب التوصيل الخاص بنقطة توصيل الشبكة. قبل منطقة التركيب، يجب توصيل ثانويه بالعداد في صندوق منع التدفق العكسي للتأكد من عدم فتح ثانوي المحول.
2. عند تركيب المحول، يجب عدم سقوط أي مواد غريبة مثل الشوائب والغبار في قسم القلب لتجنب التأثير على أداء المحول.
3. توجد شاشات حريرية لـ P1 وP2 على جانبي محول التيار لتمييز الاتجاه. راجع الشكل أدناه لمعرفة الأسلاك. الجانب P1 قريب من الشبكة، والجانب P2 قريب من العاكس والحمل.
4. يربط العاكس الكهروضوئي خط إشارة الاتصال بمجمع البيانات في صندوق منع التدفق العكسي من خلال توصيل RS485 المتسلسل باليد. يتأثر اتصال RS485 بعوامل مثل مسافة الاتصال وتداخل الإشارة، مما يتسبب في تأخير إشارة التحكم في منع التدفق العكسي. بشكل عام، لا يُنصح بتوصيل أكثر من 20 عاكسًا تحت نفس صندوق منع التدفق العكسي لضمان دقة التحكم في منع التدفق العكسي وتأثير التحكم.
5. بناءً على مبدأ التحكم في التدفق العكسي المذكور أعلاه، من الضروري أولاً اكتشاف ما إذا كانت هناك طاقة عكسية عند نقطة توصيل الشبكة ثم إعطاء إشارة تحكم من خلال خط إشارة RS485 للتحكم في العاكس لتقليل الناتج. تحت تأثير عوامل مثل تأخير الإشارة، قد يتم إرسال كمية صغيرة جدًا من التيار إلى الشبكة بواسطة جهاز منع التدفق العكسي أثناء التشغيل الفعلي، وهي ظاهرة طبيعية.
تعليمات منع التدفق العكسي للمحول
حاليًا، تم تجهيز جميع طرازات Growatt المتصلة بالشبكة بواجهات RS485 كمعيار، ويمكن للجميع تحقيق وظيفة منع التدفق العكسي. في متطلبات المشروع الفعلية، يمكن اختيار عدادات منع التدفق العكسي وصناديق منع التدفق العكسي والحلول الأخرى بمرونة وفقًا لسيناريوهات مختلفة. من بينها، تنطوي عدادات منع التدفق العكسي وصناديق منع التدفق العكسي على مشكلة الاتصال مع العاكسات الكهروضوئية، ويجب أن يتوافق كلاهما مع Growatt. لا يوجد متطلب علامة تجارية لمحولات CT، ويمكن اختيارها بمرونة وفقًا لحجم قضيب التوصيل وحجم التيار في الموقع.
جهد خرج العاكس؟
يمكن العثور بسهولة على معلمة "جهد خرج التيار المتردد" في ورقة المواصفات الخاصة بكل ماركة من العاكسات. إنها معلمة أساسية تحدد خصائص الدرجة للعاكس. من المعنى الحرفي، يبدو أن جهد خرج التيار المتردد يشير إلى قيمة الجهد الناتج عن جانب التيار المتردد للعاكس. في الواقع، هذا سوء فهم.
"جهد خرج التيار المتردد" ليس هو الجهد الناتج عن العاكس نفسه. العاكس هو جهاز إلكتروني للطاقة له خصائص مصدر التيار. نظرًا لأنه يحتاج إلى الاتصال بشبكة الطاقة (المرافق) لنقل أو تخزين الطاقة الكهربائية المولدة بأمان، فإنه سيكتشف دائمًا الجهد (فولت) والتردد (فولت) للشبكة التي يتصل بها أثناء التشغيل. يحدد ما إذا كانت هاتان المعلمتان متزامنتين/متطابقتين مع الشبكة ما إذا كان يمكن قبول الطاقة الكهربائية الناتجة عن العاكس بواسطة الشبكة. من أجل إخراج قيمة الطاقة المقدرة (P=UI)، يحسب العاكس ما إذا كان يمكنه الاستمرار في الإخراج ومقدار الإخراج بناءً على جهد الشبكة (نقطة اتصال الشبكة) المكتشفة في كل لحظة. ما يتم إخراجه بالفعل إلى الشبكة هنا هو التيار (I)، ويتم تعديل حجم التيار وفقًا للتغير في الجهد.
خذ تحويل 10 كيلو وات كمثال. إذا كان جهد الشبكة 400 فولت، فإن قيمة التيار المطلوبة بواسطة العاكس هي: 10000÷400÷1.732≈14.5 أمبير؛ عندما يتقلب جهد الشبكة إلى 430 فولت في اللحظة التالية، يتم ضبط تيار الخرج المطلوب إلى 13.4 أمبير؛ على العكس من ذلك، عندما ينخفض جهد الشبكة، سيزيد العاكس قيمة تيار الخرج وفقًا لذلك. هناك نقطتان يجب ملاحظتهما:
(1) لا يمكن لجهد الشبكة أن يبقى عند قيمة ثابتة، فهو متقلب دائمًا؛
(2) لذلك، يجب أن يكون لجهد الشبكة الذي يكتشفه العاكس نطاق. إذا كان الجهد الفعلي للشبكة يتقلب خارج هذا النطاق، فيجب على العاكس اكتشافه في الوقت الفعلي والإبلاغ عن الخلل وإيقاف الإخراج حتى يتم استعادة جهد الشبكة. والغرض من ذلك هو حماية سلامة الأجهزة الكهربائية والأفراد على نفس الخط في المحطة الفرعية.
في هذه الحالة، لماذا لا نغير اسم هذه المعلمة؟ السبب الرئيسي هو أن الصناعة تتبع هذا العرف منذ سنوات عديدة - الجميع يسمونها بهذا الاسم؛ وفي الوقت نفسه، من أجل الحفاظ على اتساقها مع تيار الخرج، تم تسميتها بهذا الاسم.
هل يجب أن يكون العاكس مزودًا بحماية ضد الجزرة؟
الجواب هو بالطبع نعم، لا شك في ذلك. بل يمكن القول إن السبب وراء تسمية العاكس بعاكس هو أنه يتمتع بوظيفة حماية ضد الجزر. تخيل: إذا كان العاكس يسمح بإدخال تيار مستمر وإخراج تيار متردد، فأين ستذهب الكمية الكبيرة من الشحنة؟ العاكس نفسه ليس جهاز تخزين ولا يمكنه الاحتفاظ بكمية كبيرة من الشحنة، لذلك لا يزال يتعين عليه الإخراج. عندما تحدث الجزيرة، يكون ذلك عندما ينقطع النقل والتوزيع الطبيعي لشبكة الطاقة لسبب ما. بمجرد دخول كمية كبيرة من الشحنة إلى خط شبكة الطاقة على طول المسار الأصلي، إذا كان هناك أفراد صيانة طاقة يعملون عليه في هذا الوقت، فستكون العواقب كارثية. لذلك، إذا كان من المقرر أن يظل النظام الكهروضوئي متزامنًا دائمًا مع شبكة الطاقة، فيجب أن يكون مزودًا بوظيفة حماية ضد الجزر.
كيف يمكن تحقيق ذلك؟ لا تزال النقطة الأساسية لمنع تأثير الجزر هي اكتشاف انقطاع التيار الكهربائي في شبكة الطاقة. عادةً ما يتم استخدام طريقتين لاكتشاف "تأثير الجزر": سلبي أو نشط. بغض النظر عن طريقة الكشف، بمجرد تأكيد انقطاع التيار الكهربائي، سيتم فصل العاكس المتصل بالشبكة عن الشبكة وسيتوقف العاكس في غضون وقت الاستجابة المحدد. قيمة الاستجابة المنصوص عليها حاليًا في اللوائح هي في غضون ثانيتين.
هل كلما زاد جهد التيار المستمر، كلما كان توليد الطاقة أفضل؟
ليس حقا. ضمن نطاق جهد التشغيل MPPT للعاكس، توجد قيمة جهد تشغيل مقدرة. عندما تكون قيمة جهد سلسلة التيار المستمر عند أو بالقرب من قيمة الجهد المقدر للعاكس، أي ضمن نطاق جهد MPPT للحمل الكامل، يمكن للعاكس إخراج قيمة طاقته المقدرة. إذا كان جهد السلسلة مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، فإن جهد السلسلة يكون بعيدًا عن قيمة/نطاق الجهد المقدر الذي حدده العاكس، وتقل كفاءة خرجه بشكل كبير. أولاً، يتم استبعاد إمكانية إخراج الطاقة المقدرة - وهذا غير مرغوب فيه؛ ثانيًا، إذا كان جهد السلسلة منخفضًا جدًا، فيجب تحريك دائرة التعزيز للعاكس بشكل متكرر للعمل بشكل مستمر، ويؤدي التسخين المستمر إلى عمل المروحة الداخلية بشكل مستمر، مما يؤدي في النهاية إلى فقدان الكفاءة؛ إذا كان جهد السلسلة مرتفعًا جدًا، فهو غير آمن ويحد من منحنى خرج IV للمكون، مما يجعل التيار أصغر وتقلب الطاقة أكبر. على سبيل المثال، إذا أخذنا عاكسًا مصنفًا بجهد 1100 فولت، فإن نقطة جهد التشغيل المصنفة له تكون عمومًا 600 فولت، ويتراوح نطاق جهد MPPT عند الحمل الكامل بين 550 فولت و850 فولت. وإذا تجاوز جهد الإدخال هذا النطاق، فسيكون أداء العاكس غير مرضٍ.
في التشغيل الفعلي، مع الأخذ بعين الاعتبار خصائص معامل درجة الحرارة السلبية للمكونات، يوصى بما يلي لمعلمات الوحدات الرئيسية 182 و 210 الموجودة في السوق:
بالنسبة لـ 182 وحدة، قم بتوصيل حوالي 16 وحدة على التوالي، ويفضل من 13 إلى 17 وحدة؛
بالنسبة لـ 210 وحدة، قم بتوصيل حوالي 18 وحدة على التوالي، ويفضل من 16 إلى 22 وحدة.
بالطبع، يجب تحديد توصيات السلسلة المذكورة أعلاه بالاقتران مع قيم معلمات الوحدة المحددة. حاليًا، لا تزال العديد من التقنيات الجديدة والإصدارات الجديدة والمواصفات الجديدة للوحدات تظهر في السوق، والتغييرات سريعة جدًا؛ في حين أن معلمات العاكس مستقرة نسبيًا، عند المطابقة، ينصب التركيز الرئيسي على المراسلات بين جهد السلسلة ونطاق جهد MPPT المقدر/الكامل للعاكس، ولن تكون هناك أخطاء.
ملاحظة: 1100 فولت هو الحد الأقصى لحماية الجهد. في حالة الوصول إليه أو تجاوزه، سيتسبب النظام في حدوث أخطاء غير قابلة للإصلاح أو حوادث تتعلق بالسلامة.
