En el sistema de suministro y distribución de energía, el transformador de distribución generalmente suministra energía a la carga y la corriente fluye desde el lado de la red hacia la carga, lo que se denomina corriente directa. Una vez instalado el sistema de generación de energía fotovoltaica, cuando la potencia del sistema de generación de energía fotovoltaica es mayor que la potencia de la carga local y la carga no puede absorberla por completo, la potencia restante se inyecta a la red. Dado que la dirección de la corriente es opuesta a la dirección normal, se denomina corriente inversa.
¿Qué es la prevención anti-reflujo?
Un sistema de generación de energía fotovoltaica normal convierte la corriente continua de los módulos fotovoltaicos en corriente alterna y la alimenta a la red eléctrica. Un sistema fotovoltaico con prevención de reflujo solo utiliza la energía generada por los paneles fotovoltaicos para cargas locales, evitando que la energía generada por el sistema fotovoltaico se alimente a la red eléctrica. El diagrama del principio de funcionamiento del sistema es el siguiente:
Escenarios de demanda anti-reflujo
En general, las centrales fotovoltaicas adoptan el modo de funcionamiento de acceso total a la red o de autoconsumo, y el excedente de energía se conecta a la red. El sistema fotovoltaico puede enviar energía a la red, por lo que no es necesario instalar un sistema antirreflujo. Las principales razones para instalar un sistema antirreflujo son las siguientes:
1. Debido al límite de capacidad del transformador de nivel superior, el departamento de suministro de energía local no permite una nueva conexión a la red;
2. Es imposible conectarse a la red debido a procedimientos e información de conexión a la red incompletos;
3. Algunas zonas no pueden conectarse a la red por razones políticas;
4. El área local tiene la capacidad de absorber la mayor parte de la energía para autoconsumo y una pequeña parte no necesita estar conectada a la red.
Principio de anti-reflujo
En la línea principal de la línea de entrada de la vivienda se instala un medidor antirreflujo + transformador CT para recopilar la potencia en tiempo real, el tamaño de la corriente y la dirección en la barra colectora. Cuando se detecta que hay corriente fluyendo hacia la red (corriente inversa), el medidor antirreflujo transmite los datos de potencia inversa al inversor a través de la comunicación RS485. Después de recibir el comando, el inversor responde en segundos y reduce la potencia de salida del inversor, de modo que la corriente que fluye desde la central fotovoltaica a la red se mantenga siempre cerca de 0, logrando así el antirreflujo y no enviando un exceso de electricidad a la red.
Anti-reflujo en diferentes escenarios
Growatt ofrece una variedad de soluciones flexibles según los diferentes escenarios de aplicación. Para las centrales fotovoltaicas con un solo inversor, se pueden utilizar medidores inteligentes de Growatt para lograr la función antirreflujo. Para las centrales eléctricas que utilizan múltiples inversores, se pueden utilizar administradores de energía inteligentes de Growatt para lograr la función antirreflujo.
Solución de sistema antirreflujo monofásico de una sola máquina
Equipo necesario para la realización de la función: inversor fotovoltaico conectado a red, medidor antirreflujo, línea de comunicación entre medidor e inversor
Solución de sistema antirreflujo trifásico de una sola máquina
Para los inversores domésticos conectados a la red de baja potencia, la corriente de salida es pequeña, generalmente menos de 80 A en los modelos de corriente (dentro de 50 KW), puede usar directamente un medidor de corriente anti-inversa de CC, el cableado del terminal de salida de CA del inversor se introduce directamente en el medidor y luego se conecta al punto de la red después de salir del medidor para lograr una corriente anti-inversa.
En el caso de los inversores conectados a la red de alta potencia, la corriente de salida es grande y excede el rango de especificación del medidor de corriente antirretroceso. Es necesario utilizar otro transformador de TC para detectar la corriente en el bus de la red y luego conectar el medidor de corriente antirretroceso después de reducir la corriente proporcionalmente a través del transformador para lograr la medición de corriente y potencia en el punto de la red.
Nota: Aunque el inversor fotovoltaico utilizado en algunos escenarios tiene una potencia pequeña, la corriente de la barra colectora conectada a la red es grande. En este momento, también es necesario detectar la potencia inversa del extremo conectado a la red a través del medidor de corriente antirretroceso + inductor mutuo del TC.
El inversor fotovoltaico y el medidor de corriente antirretroceso se han emparejado a través del protocolo. Durante la instalación en el sitio, el medidor de corriente antirretroceso se conecta al puerto de comunicación RS485 del inversor a través de la línea RS485. La instalación es sencilla y ahorra costos del sistema. Los usuarios pueden elegir un medidor de conexión directa o un medidor CT según la situación real.
Solución de sistema de prevención de reflujo en múltiples máquinas
Para los escenarios en los que una central fotovoltaica tiene más de un modelo, dado que un solo medidor no puede comunicarse con más de un inversor al mismo tiempo, se requiere un recolector de datos separado para recopilar datos del medidor de prevención de reflujo en el lado conectado a la red y realizar la comunicación entre múltiples máquinas y el control de potencia de salida en el lado del inversor, logrando así la prevención de reflujo para toda la central fotovoltaica.
Equipo requerido: inversor fotovoltaico (varias unidades), caja anti-reflujo (incluye colector de datos, medidor anti-reflujo e inductor mutuo CT), línea de comunicación RS485.
Cableado del sistema: La caja antirreflujo se instala entre el inversor fotovoltaico, la carga del usuario y la red eléctrica. El medidor y el inductor mutuo del transformador de corriente en la caja antirreflujo detectan el voltaje, la corriente y la potencia inversa del punto de acceso a la red. La potencia de salida del inversor se puede ajustar en tiempo real según las necesidades y configuraciones del usuario, controlando así la potencia de todo el sistema fotovoltaico conectado a la red que finalmente se envía a la red y logrando una potencia inversa cercana a cero.
Notas:
1. El transformador de corriente continua se instala en la barra colectora del punto de conexión a la red. Antes de la zona de instalación, se debe conectar su secundario al medidor en la caja antirreflujo para garantizar que el secundario del transformador no esté abierto.
2. Al instalar el transformador, no deben caer materias extrañas como impurezas y polvo en la sección del núcleo para evitar afectar el rendimiento del transformador.
3. Hay serigrafías de P1 y P2 en ambos lados del transformador de corriente para distinguir la dirección. Consulte la figura a continuación para ver el cableado. El lado P1 está cerca de la red y el lado P2 está cerca del inversor y la carga.
4. El inversor fotovoltaico conecta la línea de señal de comunicación al colector de datos en la caja antirreflujo a través de la conexión en serie RS485. La comunicación RS485 se ve afectada por factores como la distancia de comunicación y la interferencia de la señal, lo que provocará retrasos en la señal de control antirreflujo. En general, no se recomienda conectar más de 20 inversores bajo la misma caja antirreflujo para garantizar la precisión y el efecto de control del control antirreflujo.
5. Según el principio de control antirreflujo mencionado anteriormente, es necesario detectar primero si hay potencia inversa en el punto de conexión a la red y luego enviar una señal de control a través de la línea de señal RS485 para controlar el inversor y reducir la salida. Debido a factores como el retraso de la señal, el dispositivo antirreflujo puede enviar una cantidad muy pequeña de corriente a la red durante el funcionamiento real, lo que es un fenómeno normal.
Instrucciones para la prevención de reflujo del inversor
Actualmente, todos los modelos Growatt conectados a la red están equipados con interfaces RS485 como estándar, y todos pueden realizar la función anti-reflujo. En los requisitos reales del proyecto, los medidores anti-reflujo, las cajas anti-reflujo y otras soluciones se pueden seleccionar de manera flexible de acuerdo con diferentes escenarios. Entre ellos, los medidores anti-reflujo y las cajas anti-reflujo implican el problema de la comunicación con los inversores fotovoltaicos, y ambos deben ser compatibles con Growatt. No hay requisitos de marca para los transformadores de TC, y se pueden seleccionar de manera flexible de acuerdo con el tamaño de la barra colectora y el tamaño de la corriente en el sitio.
¿Tensión de salida del inversor?
El parámetro “voltaje de salida de CA” se puede encontrar fácilmente en la hoja de especificaciones de cada marca de inversor. Es un parámetro clave que define las características de grado de un inversor. Desde el punto de vista literal, el voltaje de salida de CA parece referirse al valor de voltaje de salida del lado de CA del inversor. De hecho, esto es un malentendido.
El “voltaje de salida de CA” no es el voltaje de salida del propio inversor. El inversor es un dispositivo electrónico de potencia con propiedades de fuente de corriente. Dado que necesita estar conectado a la red eléctrica (servicio público) para transmitir o almacenar de forma segura la energía eléctrica generada, siempre detectará el voltaje (V) y la frecuencia (F) de la red a la que está conectado durante el funcionamiento. Si estos dos parámetros están sincronizados o son idénticos a los de la red determina si la energía eléctrica que emite el inversor puede ser aceptada por la red. Para emitir su valor de potencia nominal (P=UI), el inversor calcula si puede seguir emitiendo y cuánto emitir en función del voltaje de la red (punto de conexión a la red) detectado en cada momento. Lo que realmente se emite a la red aquí es corriente (I), y la magnitud de la corriente se ajusta de acuerdo con el cambio de voltaje.
Tomemos como ejemplo la conversión de 10KW. Si la tensión de red es de 400 V, el valor de corriente requerido por el inversor es: 10000÷400÷1.732≈14.5 A; cuando la tensión de red fluctúa a 430 V en el momento siguiente, la corriente de salida requerida se ajusta a 13.4 A; por el contrario, cuando la tensión de red disminuye, el inversor aumentará el valor de la corriente de salida en consecuencia. Es necesario tener en cuenta dos puntos:
(1) La tensión de la red no puede permanecer en un valor constante, siempre está fluctuando;
(2) Por lo tanto, la tensión de red detectada por el inversor debe tener un rango. Si la tensión real de la red fluctúa fuera de este rango, el inversor debe detectarlo en tiempo real e informar la falla y detener la salida hasta que se restablezca la tensión de la red. El propósito de esto es proteger la seguridad de los aparatos eléctricos y del personal en la misma línea en la subestación.
En este caso, ¿por qué no cambiar el nombre de este parámetro? La razón principal es que la industria ha seguido la convención durante muchos años: todo el mundo lo llama así; al mismo tiempo, para mantenerlo coherente con la corriente de salida, se lo ha llamado así.
¿El inversor debe estar equipado con protección anti-isla?
La respuesta es, por supuesto, sí, sin duda. Incluso se puede decir que la razón por la que un inversor puede llamarse inversor es porque tiene una función de protección anti-isla. Imagínese: si el inversor permite la entrada de CC y la salida de CA, ¿a dónde irá la gran cantidad de carga? El inversor en sí no es un dispositivo de almacenamiento y no puede contener una gran cantidad de carga, por lo que aún tiene que generar. Cuando se produce la isla, es cuando la transmisión y distribución normales de la red eléctrica se interrumpe por alguna razón. Una vez que una gran cantidad de carga ingresa a la línea de la red eléctrica a lo largo del camino original, si hay personal de mantenimiento de energía trabajando en ella en este momento, las consecuencias serán desastrosas. Por lo tanto, si el sistema fotovoltaico debe mantenerse siempre sincronizado con la red eléctrica, debe estar equipado con la función de protección anti-isla.
¿Cómo conseguirlo? El punto clave para evitar el efecto isla sigue siendo la detección de cortes de suministro eléctrico en la red eléctrica. Habitualmente se utilizan dos métodos de detección del “efecto isla”: pasivo o activo. Independientemente del método de detección, una vez confirmado el corte de suministro eléctrico, el inversor conectado a la red se desconectará de la red y se detendrá en el tiempo de respuesta especificado. El valor de respuesta estipulado actualmente por la normativa es de 2 s.
¿Cuanto mayor sea el voltaje de la cadena de CC, mejor será la generación de energía?
En realidad, no. Dentro del rango de voltaje operativo MPPT del inversor, hay un valor de voltaje operativo nominal. Cuando el valor de voltaje de la cadena de CC está en o cerca del valor de voltaje nominal del inversor, es decir, dentro del rango de voltaje MPPT de carga completa, el inversor puede generar su valor de potencia nominal. Si el voltaje de la cadena es demasiado alto o demasiado bajo, el voltaje de la cadena está muy lejos del valor/rango de voltaje nominal establecido por el inversor y su eficiencia de salida se reduce en gran medida. En primer lugar, se excluye la posibilidad de generar potencia nominal, lo que no es deseable; en segundo lugar, si el voltaje de la cadena es demasiado bajo, el circuito Boost del inversor debe movilizarse con frecuencia para funcionar de forma continua, y el calentamiento continuo hace que el ventilador interno funcione de forma continua, lo que en última instancia conduce a una pérdida de eficiencia; si el voltaje de la cadena es demasiado alto, no es seguro y limita la curva de salida IV del componente, lo que hace que la corriente sea menor y la fluctuación de potencia mayor. Si tomamos como ejemplo un inversor con una tensión nominal de 1100 V, su punto de tensión nominal de funcionamiento suele ser de 600 V y el rango de tensión MPPT a plena carga está entre 550 V y 850 V. Si la tensión de entrada supera este rango, el rendimiento del inversor no será satisfactorio.
En funcionamiento real, considerando las características de coeficiente de temperatura negativo de los componentes, se recomiendan los siguientes para los parámetros de los principales módulos 182 y 210 del mercado:
Para 182 módulos, conecte aproximadamente 16 módulos en serie, preferiblemente de 13 a 17 módulos;
Para 210 módulos, conecte aproximadamente 18 módulos en serie, preferiblemente entre 16 y 22 módulos.
Por supuesto, las recomendaciones de cadena anteriores deben determinarse en combinación con los valores de los parámetros del módulo específico. Actualmente, siguen surgiendo en el mercado nuevas tecnologías, nuevas versiones y nuevas especificaciones de módulos, y los cambios son muy rápidos; si bien los parámetros del inversor son relativamente estables, al hacer la correspondencia, el enfoque principal está en la correspondencia entre el voltaje de la cadena y el rango de voltaje MPPT nominal/a plena carga del inversor, y no habrá errores.
Nota: 1100 V es el umbral de protección de voltaje. Si se alcanza o se supera, el sistema provocará errores de falla irreversibles o accidentes de seguridad.
