当前位置:首页  >  技术文章  >  新型电力系统进阶遇波动性掣肘?安科瑞光储协调控制方案提供破局之钥

新型电力系统进阶遇波动性掣肘?安科瑞光储协调控制方案提供破局之钥

更新时间:2025-07-14  |  点击率:264

前言

光伏、风力发电系统接入配电网,是新型电力系统的重要特征。但受分布式光伏发电系统出力波动性影响,当其输出功率超出电网用户负荷时,光伏发电系统功率会被输入配电网,形成反向功率流 。当功率流达到一定限值,便会引起配电网电压越限问题,显著增加线损,并会对配电网电能输出质量造成影响。加强分布式光伏与储能系统协调控制,是控制光伏系统处理波动引起配网电压越限问题的有效措施。基于此,本文对新型电力系统下的光储协调控制方案展开分析,对保障电力系统运行稳定、提升系统能源利用效率具有重要意义。

光储协调控制方案


在不包含光伏系统的传统电力系统配电网络拓扑中,电网有功功率为单向流动,即从线路首端流向末端,电压幅值随之降低。在新型电力系统网络下,受到光伏系统出力波动性影响,当分布式光伏系统输出功率小于用户负载时,电网有功功率流向电网一致 ;当光伏系统输出功率较大时,超出用户负荷的功率会有接入点送入电网,导致有功功率由线路末端向线路首端反向流动,造成反向功率流现象。受反向功率流影响,配网末端电压会随之增大,引起电压越限问题。

当前,多通过引入储能装置的方法,对光伏发电系统并网点电压越限问题进行控制,从而实现对光伏并网有功功率的有效调节,提升配电网的光伏功率消纳能力和利用率。

针对上述,安科瑞公司推出光储协调控制策略方案:主要结合不同的场景,分为防逆流、新能源消纳、需量控制、动态扩容以及后续配合虚拟电厂做的动态控制等。


微电网智慧能源平台


分布式光伏

针对光伏的控制,主要是以防逆流为主,协调控制器ACCU-100结合防逆流保护装置AM5SE-IS方案,通过监测公共连接点逆流情况,一旦检测到逆流或即将出现逆流,就会通过通信接口发送信号给协调控制器,协调控制器通过监测市电总进线处的功率和实时的发电功率,经过系统的计算生成对应的逆变器调节指令,来实现光伏防逆流的柔性调节功能。同时防逆流保护装置内设置逆功率或者低功率保护功能作为柔性调节失控下的逆流保障。这种方法既可以保证电力系统按照设计运行,保护电网的安全和稳定,又可以利用光伏发电。

光伏防逆流位置:

如图所示,虚框为用户电网,该用户电网通过公共连接点C与电网相连。在用户电网内部,有两个分布式光伏发电系统,分别通过A点和B点与用户电网相连,A点和B点均为并网点,但不是公共连接点。在D点有分布式光伏发电系统直接与公共电网相连,D点是并网点,也是公共连接点。因此分布式光伏的防逆流应当监视公共连接点(C或者D点)处的上网功率。


公共连接点和光伏并网点示意图

国标要求

根据《GB/T 50865-2013 光伏发电接入配电网设计规范》和《GB/T 29319-2012 光伏发电系统接入配电网技术规定》等国家标准中均明确提出防逆流要求:当光伏发电系统设计为不可逆并网方式,应配置逆向功率保护设备。当检测到逆向电流超过额定输出的5%时,光伏发电系统应在2s内自动降低出力或停止向电网线路送电。


方案组成

主要产品清单如下:


(1)ACCU-100微电网协调控制器

通过监测市电总进线处防逆流信号,将市电取电信号上传至ACCU-100微电网协调控制器。该控制器会对逆流数据展开精确的逻辑计算,进而据此对逆变器的输出功率进行调整,最终实现无逆流运行。

ACCU-100 与智慧能源管理云平台紧密配合,构建高效系统架构。控制器精准调控分布式能源,并与云端平台实时交互,响应云端策略配置,实现跨站点、跨区域海量数据接入与分析,为各站点提供精准管控与最佳控制方案,远程监控运维功能进一步提升管理效率。

(2)防逆流保护装置

为确保系统的可靠性,配置的防逆流保护装置,在控制器出现故障或通讯中断等异常情况下,能够迅速切断或者轮切并网柜断路器,保障电网安全。防逆流保护装置目前有2款,可以根据应用场景来选择。

1)并网点与逆流检测点距离较近(建议200m以内)

可选用AM5SE-IS防逆流保护装置,具有:逆功率跳闸、逆功率恢复合闸;低功率跳闸、低功率恢复合闸。


2)并网点与逆流检测点距离较远(超过200m)

可选用AM5SE-PV系列主从机防逆流保护装置。具有:主从机方案四段低功率/低功率恢复合闸;主从机方案逆功率/逆功率恢复合闸;主机防孤岛保护、从机防孤岛保护。

3)智慧能源管理平台

借助 AcrelEMS 3.0智慧能源管理平台,可对用户微电网的光伏发电系统以及用电负荷展开实时监测。结合先进的光伏预测技术,该平台能够优化运行策略,实现源荷之间的有序互动。不仅可以灵活调节逆变器出力,有效避免逆流现象,还能充分满足企业微电网在能效管理数字化、安全分析智能化等方面的需求,显著提高微电网的运行效率和能源利用率。

AcrelEMS 3.0平台功能展示:

多站点综合大屏

“源网荷储"运行监控

“2.5D"全景展示

能碳报表

功率预测

经济调度

协调控制策略

智能运维



方案接线

(1)单进线单并网点防逆流保护装置接线示意图如图所示。


AM5SE-IS防逆流保护装置接线示意图

(2)单进线多并网点,且防逆流点与并网点距离超过200米的防逆流保护装置接线示意图如图所示。

若一路市电进线下带多个并网点,主机选用AM5SE-PVM、从机选用AM5SE-PVS(*最多支持1主5从),如图所示。

AM5SE-PV主从机方案防逆流保护装置接线示意图

(3)多进线单/多并网点,且防逆流点与并网点距离超过200米的防逆流保护装置接线示意图如图所示。

当市电进线为多路电源进线带1或多个并网点,主机选用AM5SE-PVM、从机选用AM5SE-PVS2(1个主机*多支持5个从机、1个从机*多接受4个主机),如图所示。

AM5SE-PV主从机方案防逆流保护装置接线示意图


方案组网

通过在市电进线处安装防逆流装置(针对多进线多并网点的,可以采用主从机防逆流装置),实时监测光伏上网情况,将监测信号上传给协调控制器。通过对逆流数据的逻辑计算对逆变器的输出功率进行调整,实现无逆流情况。


协调控制器与保护装置组网接线示意图



案例分享

某高速源网荷储项目案例

在双碳目标、国家及河南省政策背景下,提出要落实全省新业倍增行动和绿色低碳转型战略,依托高速公路资产和土地资源集聚优势搭建新能源发展平台,统筹开展光伏、充换电储能、能源智慧管理及相关配套服务等业务,为指导后续工作的有序开展。

沿途共设有中牟、郑州北、渑池、漯河、许昌、灵宝、长葛、商丘、开封等多个服务区、收费站,实现每个站点的智慧管理以及优化控制,完成新能源消纳、防逆流等控制需求。 提升各个站点的安全可靠、绿色经济运行。


智慧能源管理平台需要兼容266个站点的协调控制器接入,主要实现远程集中监视和控制、能效分析、能耗及收益、数据统计、策略下发等。

协调控制器可以制定并自动执行防逆流、削峰填谷、新能源消纳等控制策略,对内实现源、网、荷、储一体化协同运行。

方案配置清单:

1、防逆流保护装置:在并网柜增加防逆流保护装置,通过监测公共连接点的逆流信息进行上送协调控制器或者断开并网柜断路器,实现微电网逆流保护;

2、电能质量在线监测装置:监测微电网的电能质量指标,如电压偏差、频率偏差、谐波含量等,采取相应的控制措施,确保电能质量符合标准要求;

3、协调控制器:采集光伏、储能、充电桩和市电的实时数据,实现多能源协同控制;完成微电网防逆流、新能源消纳等策略,有效整合光伏、储能和充电桩等资源,还能满足防逆流要求,提升新能源消纳能力,降低服务区用能成本及经济运行;

4、智慧能源管理平台:基于AI智能算法,配置多种运行策略,下发至协调控制器,实现光储充的优化调度;并实现站点发电、用能、设备监测、展示与管理。

现场图:


结论

新型电力系统下,加强光伏与储能系统协调控制,是控制配电网电压越限问题的有效方法。为此,可结合源网荷储一体化控制理念,科学制订新型电力系统建设方案,通过源网荷储协调控制实现新型电力系统功率平衡。