Αντιστροφή ροής ισχύος σε οικιακά ηλιακά συστήματα: Γιατί έχει σημασία και πώς να την ελέγξετε

Εισαγωγή: Γιατί η αντίστροφη ροή ισχύος έχει γίνει ένα πραγματικό πρόβλημα

Καθώς τα οικιακά ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα γίνονται ολοένα και πιο συνηθισμένα, πολλοί ιδιοκτήτες σπιτιών υποθέτουν ότι η εξαγωγή της πλεονάζουσας ηλεκτρικής ενέργειας πίσω στο δίκτυο είναι πάντα αποδεκτή. Στην πραγματικότητα,αντίστροφη ροή ισχύος—όταν η ηλεκτρική ενέργεια ρέει από το ηλιακό σύστημα ενός σπιτιού πίσω στο δημόσιο δίκτυο— έχει γίνει μια αυξανόμενη ανησυχία για τις εταιρείες κοινής ωφέλειας παγκοσμίως.

Σε πολλές περιοχές, ειδικά όπου τα δίκτυα διανομής χαμηλής τάσης δεν είχαν αρχικά σχεδιαστεί για αμφίδρομη ροή ισχύος, η ανεξέλεγκτη έγχυση δικτύου μπορεί να προκαλέσει αστάθεια τάσης, δυσλειτουργίες προστασίας και κινδύνους για την ασφάλεια. Ως αποτέλεσμα, οι εταιρείες κοινής ωφέλειας εισάγουν...απαιτήσεις ροής ισχύος μηδενικής εξαγωγής ή αντιστροφήςγια οικιακές και μικρές επαγγελματικές φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις.

Αυτό έχει οδηγήσει τους ιδιοκτήτες σπιτιών, τους εγκαταστάτες και τους σχεδιαστές συστημάτων να θέσουν ένα κρίσιμο ερώτημα:
Πώς μπορεί η αντίστροφη ροή ενέργειας να ανιχνευθεί με ακρίβεια και να ελεγχθεί σε πραγματικό χρόνο χωρίς να θυσιαστεί η ηλιακή αυτοκατανάλωση;

Τι είναι η αντίστροφη ροή ισχύος σε ένα οικιακό φωτοβολταϊκό σύστημα;

Η αντίστροφη ροή ενέργειας συμβαίνει όταν η στιγμιαία παραγωγή ηλιακής ενέργειας υπερβαίνει την τοπική κατανάλωση των νοικοκυριών, με αποτέλεσμα η πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια να ρέει πίσω στο δίκτυο κοινής ωφέλειας.

Τυπικές καταστάσεις περιλαμβάνουν:

• Μεσημβρινές ηλιακές αιχμές με χαμηλό οικιακό φορτίο

• Κατοικίες εξοπλισμένες με υπερμεγέθεις φωτοβολταϊκές συστοιχίες

• Συστήματα χωρίς αποθήκευση ενέργειας ή έλεγχο εξαγωγής

Από την οπτική γωνία του δικτύου, αυτή η αμφίδρομη ροή μπορεί να διαταράξει τη ρύθμιση της τάσης και το φορτίο του μετασχηματιστή. Από την οπτική γωνία του ιδιοκτήτη σπιτιού, η αντίστροφη ροή ισχύος μπορεί να οδηγήσει σε:

• Ζητήματα συμμόρφωσης με το δίκτυο

• Αναγκαστικές διακοπές λειτουργίας του μετατροπέα

• Μειωμένη έγκριση συστήματος ή κυρώσεις σε ρυθμιζόμενες αγορές

Γιατί οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας απαιτούν έλεγχο ροής ισχύος κατά της αντίστροφης λειτουργίας

Οι εταιρείες κοινής ωφέλειας επιβάλλουν πολιτικές κατά της αντίστροφης ροής ενέργειας για διάφορους τεχνικούς λόγους:

• Ρύθμιση τάσηςΗ υπερβολική παραγωγή μπορεί να ωθήσει την τάση του δικτύου πέρα ​​από τα ασφαλή όρια.

• Συντονισμός προστασίαςΟι παλαιότερες συσκευές προστασίας υποθέτουν μονοκατευθυντική ροή.

• Σταθερότητα δικτύουΗ υψηλή διείσδυση ανεξέλεγκτων φωτοβολταϊκών μπορεί να αποσταθεροποιήσει τους τροφοδότες χαμηλής τάσης.

Ως αποτέλεσμα, πολλοί διαχειριστές δικτύων απαιτούν πλέον τα οικιακά φωτοβολταϊκά συστήματα να λειτουργούν υπό:

• Λειτουργία μηδενικής εξαγωγής

• Δυναμικός περιορισμός ισχύος

• Όρια εξαγωγής υπό όρους

Όλες αυτές οι προσεγγίσεις βασίζονται σε ένα βασικό στοιχείο:ακριβής μέτρηση της ροής ισχύος σε πραγματικό χρόνο στο σημείο σύνδεσης με το δίκτυο.

Πώς ανιχνεύεται η αντίστροφη ροή ισχύος στην πράξη

Η αντίστροφη ροή ισχύος δεν προσδιορίζεται μόνο μέσα στον μετατροπέα. Αντίθετα, πρέπει να μετρηθεί.στο σημείο που το κτίριο συνδέεται με το δίκτυο.

Αυτό επιτυγχάνεται συνήθως με την εγκατάσταση ενόςέξυπνος μετρητής ενέργειας με σφιγκτήραστην κύρια γραμμή εισόδου ρεύματος. Ο μετρητής παρακολουθεί συνεχώς:

• Κατεύθυνση ενεργού ισχύος (εισαγωγή έναντι εξαγωγής)

• Στιγμιαίες αλλαγές φορτίου

• Αλληλεπίδραση δικτύου

Όταν ανιχνευθεί εξαγωγή, ο μετρητής στέλνει ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο στον μετατροπέα ή στον ελεγκτή διαχείρισης ενέργειας, επιτρέποντας την άμεση λήψη διορθωτικών μέτρων.

Ο ρόλος ενός έξυπνου μετρητή ενέργειας στον έλεγχο ροής ισχύος κατά της αντίστροφης ροής

Σε ένα οικιακό σύστημα αντιστροφής ροής ισχύος, ο μετρητής ενέργειας λειτουργεί ωςαναφορά απόφασηςαντί για την ίδια τη συσκευή ελέγχου.

Ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα είναιOWON'sΈξυπνος μετρητής ενέργειας WiFi PC321, το οποίο έχει σχεδιαστεί για μέτρηση με βάση τη σφιγκτήρα στο σημείο σύνδεσης στο δίκτυο. Παρακολουθώντας τόσο το μέγεθος όσο και την κατεύθυνση της ροής ισχύος, ο μετρητής παρέχει τα απαραίτητα δεδομένα που απαιτούνται για τη λογική ελέγχου εξαγωγής.

Βασικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται για αυτόν τον ρόλο περιλαμβάνουν:

• Γρήγορη δειγματοληψία και αναφορά

• Αξιόπιστη ανίχνευση κατεύθυνσης

• Ευέλικτη επικοινωνία για ενσωμάτωση με μετατροπέα

• Υποστήριξη για μονοφασικά και διαιρεμένα συστήματα οικιακής χρήσης

Αντί να περιορίζεται τυφλά η ηλιακή παραγωγή, αυτή η προσέγγιση επιτρέπειδυναμική προσαρμογήμε βάση την πραγματική ζήτηση των νοικοκυριών.

Κοινές στρατηγικές ελέγχου ροής ισχύος κατά της αντίστροφης λειτουργίας

Έλεγχος μηδενικών εξαγωγών

Η έξοδος του μετατροπέα ρυθμίζεται έτσι ώστε η εξαγωγή ρεύματος από το δίκτυο να παραμένει στο μηδέν ή κοντά στο μηδέν. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως σε περιοχές με αυστηρές πολιτικές δικτύου.

Δυναμικός περιορισμός ισχύος

Αντί για ένα σταθερό όριο, η ισχύς του μετατροπέα ρυθμίζεται συνεχώς με βάση μετρήσεις δικτύου σε πραγματικό χρόνο, βελτιώνοντας την απόδοση της ιδιοκατανάλωσης.

Συντονισμός Υβριδικών Φ/Β + Αποθήκευσης

Σε συστήματα με μπαταρίες, η πλεονάζουσα ενέργεια μπορεί να ανακατευθυνθεί στην αποθήκευση πριν από την εξαγωγή, με τον μετρητή ενέργειας να λειτουργεί ως σημείο ενεργοποίησης.

Σε όλες τις περιπτώσεις,ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο από το σημείο σύνδεσης στο δίκτυοείναι απαραίτητο για σταθερή και συμβατή λειτουργία.

Σκέψεις εγκατάστασης: Πού πρέπει να τοποθετηθεί ο μετρητής

Για ακριβή έλεγχο ροής ισχύος κατά της αντίστροφης κίνησης:

• Ο μετρητής ενέργειας πρέπει να εγκατασταθείανάντη όλων των οικιακών φορτίων

• Η μέτρηση πρέπει να γίνεται στοΠλευρά ACστη διεπαφή πλέγματος

• Οι σφιγκτήρες CT πρέπει να περικλείουν πλήρως τον κύριο αγωγό

Η λανθασμένη τοποθέτηση—όπως η μέτρηση μόνο της εξόδου του μετατροπέα ή μεμονωμένων φορτίων—θα οδηγήσει σε αναξιόπιστη ανίχνευση εξαγωγής και ασταθή συμπεριφορά ελέγχου.

Ζητήματα Ανάπτυξης για Ολοκληρωτές και Ενεργειακά Έργα

Σε μεγαλύτερες οικιστικές αναπτύξεις ή εγκαταστάσεις βάσει έργου, ο έλεγχος της αντίστροφης ροής ισχύος γίνεται μέρος ενός ευρύτερου σχεδιασμού συστήματος.

Βασικές σκέψεις περιλαμβάνουν:

• Σταθερότητα επικοινωνίας μεταξύ μετρητή και μετατροπέα

• Δυνατότητα τοπικού ελέγχου ανεξάρτητα από τη συνδεσιμότητα στο cloud

• Επεκτασιμότητα σε πολλαπλές εγκαταστάσεις

• Συμβατότητα με διαφορετικές μάρκες μετατροπέων

Κατασκευαστές όπωςOWON, με ειδικά έξυπνα προϊόντα μέτρησης ενέργειας όπως το PC321, παρέχουν υλικό μέτρησης που μπορεί να προσαρμοστεί για οικιακά, εμπορικά και ενεργειακά συστήματα που βασίζονται σε έργα και απαιτούν αξιόπιστο έλεγχο εξαγωγών.

Συμπέρασμα: Η ακριβής μέτρηση είναι το θεμέλιο της αντι-αντίστροφης ροής ισχύος

Ο έλεγχος της ροής ισχύος κατά της αντίστροφης λειτουργίας δεν είναι πλέον προαιρετικός σε πολλές οικιακές αγορές ηλιακών συστημάτων. Ενώ οι μετατροπείς εκτελούν ενέργειες ελέγχου,Οι έξυπνοι μετρητές ενέργειας παρέχουν την κρίσιμη βάση μέτρησηςπου επιτρέπει την ασφαλή, συμβατή και αποτελεσματική λειτουργία.

Κατανοώντας πού και πώς ανιχνεύεται η αντίστροφη ροή ισχύος —και επιλέγοντας τις κατάλληλες συσκευές μέτρησης— οι ιδιοκτήτες σπιτιών και οι σχεδιαστές συστημάτων μπορούν να διατηρήσουν τη συμμόρφωση με το δίκτυο χωρίς να διακυβεύεται η ηλιακή ιδιοκατανάλωση.

Κάλεσμα για δράση

Εάν σχεδιάζετε ή αναπτύσσετε οικιακά ηλιακά συστήματα που απαιτούν έλεγχο ροής ισχύος κατά της αντίστροφης ροής, η κατανόηση του επιπέδου μέτρησης είναι απαραίτητη.
Εξερευνήστε πώς οι έξυπνοι μετρητές ενέργειας που βασίζονται σε σφιγκτήρες, όπως ο PC321 της OWON, μπορούν να υποστηρίξουν ακριβή παρακολούθηση από την πλευρά του δικτύου και έλεγχο σε πραγματικό χρόνο σε σύγχρονες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις.

Σχετική ανάγνωση:

[Ασύρματος σφιγκτήρας CT ηλιακού μετατροπέα: Έλεγχος μηδενικής εξαγωγής και έξυπνη παρακολούθηση για φωτοβολταϊκά + αποθήκευση]