ระบบป้องกันกระแสไฟย้อนกลับในระบบโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัย: ทำไมจึงสำคัญและวิธีการควบคุม

บทนำ: เหตุใดการไหลย้อนกลับของกระแสไฟฟ้าจึงกลายเป็นปัญหาที่แท้จริง

เนื่องจากระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัยเริ่มเป็นที่นิยมมากขึ้น เจ้าของบ้านหลายคนจึงคิดว่าการส่งไฟฟ้าส่วนเกินกลับคืนสู่ระบบสายส่งนั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับได้เสมอ แต่ในความเป็นจริงแล้ว...การไหลของพลังงานย้อนกลับ—การที่กระแสไฟฟ้าจากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของบ้านไหลกลับเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าสาธารณะ—ได้กลายเป็นข้อกังวลที่เพิ่มมากขึ้นสำหรับบริษัทสาธารณูปโภคทั่วโลก

ในหลายภูมิภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทาง การจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบอย่างไม่ควบคุมอาจทำให้เกิดความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้า การทำงานผิดพลาดของระบบป้องกัน และความเสี่ยงด้านความปลอดภัย ส่งผลให้บริษัทผู้ให้บริการด้านสาธารณูปโภคกำลังเริ่มนำวิธีการต่างๆ มาใช้ข้อกำหนดเกี่ยวกับการส่งออกเป็นศูนย์หรือการป้องกันการไหลของพลังงานย้อนกลับสำหรับติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ในที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก

สิ่งนี้ทำให้เจ้าของบ้าน ผู้ติดตั้ง และนักออกแบบระบบต้องตั้งคำถามสำคัญว่า:
จะตรวจจับและควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบย้อนกลับได้อย่างแม่นยำแบบเรียลไทม์โดยไม่ลดทอนการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการผลิตเองได้อย่างไร?

กระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับในระบบโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัยคืออะไร?

ปรากฏการณ์กระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับเกิดขึ้นเมื่อปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ในทันทีมีมากกว่าปริมาณการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน ทำให้กระแสไฟฟ้าส่วนเกินไหลกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้าของบริษัทผู้ให้บริการ

สถานการณ์ทั่วไปได้แก่:

ช่วงกลางวันพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด ขณะที่การใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนต่ำ
บ้านที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่พิเศษ
ระบบที่ไม่มีระบบจัดเก็บพลังงานหรือระบบควบคุมการส่งออก

จากมุมมองของระบบส่งไฟฟ้า การไหลของกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทางนี้อาจรบกวนการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการโหลดของหม้อแปลงไฟฟ้า ส่วนจากมุมมองของเจ้าของบ้าน การไหลของกระแสไฟฟ้าแบบย้อนกลับอาจนำไปสู่:

ปัญหาการปฏิบัติตามข้อกำหนดของระบบไฟฟ้า
การปิดระบบอินเวอร์เตอร์โดยบังคับ
ลดอัตราการอนุมัติระบบหรือค่าปรับในตลาดที่มีการกำกับดูแล

เหตุใดบริษัทสาธารณูปโภคจึงต้องการระบบควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบป้องกันการไหลย้อนกลับ

บริษัทสาธารณูปโภคบังคับใช้นโยบายป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าย้อนกลับด้วยเหตุผลทางเทคนิคหลายประการ:

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าการผลิตไฟฟ้าเกินความต้องการอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าในระบบสูงเกินระดับที่ปลอดภัย
การประสานงานด้านการคุ้มครองอุปกรณ์ป้องกันแบบเดิมนั้นสันนิษฐานว่าการไหลเป็นไปในทิศทางเดียว
ความเสถียรของเครือข่ายการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในปริมาณมากโดยไม่มีการควบคุม อาจทำให้ระบบจ่ายไฟแรงดันต่ำไม่เสถียร

ด้วยเหตุนี้ ผู้ให้บริการโครงข่ายไฟฟ้าหลายรายจึงกำหนดให้ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในที่อยู่อาศัยต้องดำเนินการภายใต้เงื่อนไขดังต่อไปนี้:

โหมดส่งออกศูนย์
การจำกัดกำลังไฟฟ้าแบบไดนามิก
เกณฑ์การส่งออกแบบมีเงื่อนไข

แนวทางทั้งหมดนี้อาศัยองค์ประกอบสำคัญประการหนึ่ง:การวัดการไหลของพลังงานอย่างแม่นยำและแบบเรียลไทม์ ณ จุดเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า.

วิธีการตรวจจับการไหลของกระแสไฟฟ้าย้อนกลับในทางปฏิบัติ

การไหลของกระแสไฟฟ้าย้อนกลับไม่ได้ถูกกำหนดไว้ภายในอินเวอร์เตอร์เพียงอย่างเดียว แต่ต้องทำการวัดณ จุดที่อาคารเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า.

โดยทั่วไปแล้วจะทำได้โดยการติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะแบบหนีบบนสายส่งไฟฟ้าหลักที่เข้ามา มิเตอร์จะตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง:

ทิศทางการจ่ายพลังงาน (นำเข้าหรือส่งออก)
การเปลี่ยนแปลงโหลดทันที
การโต้ตอบโครงข่ายสุทธิ

เมื่อตรวจพบการส่งออกพลังงาน มิเตอร์จะส่งข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์ไปยังอินเวอร์เตอร์หรือตัวควบคุมการจัดการพลังงาน ทำให้สามารถดำเนินการแก้ไขได้ทันที

บทบาทของมิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะในการควบคุมการไหลของพลังงานย้อนกลับ

ในระบบป้องกันการไหลย้อนกลับของกระแสไฟฟ้าในบ้านพักอาศัย มิเตอร์วัดพลังงานทำหน้าที่เป็น...การอ้างอิงการตัดสินใจมากกว่าตัวอุปกรณ์ควบคุมเอง

ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนคือโอวอนมิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะ WiFi รุ่น PC321ซึ่งได้รับการออกแบบมาสำหรับการวัดแบบหนีบ ณ จุดเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า โดยการตรวจสอบทั้งขนาดและทิศทางการไหลของพลังงาน มิเตอร์จะให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับตรรกะการควบคุมการส่งออก

คุณสมบัติสำคัญที่จำเป็นสำหรับตำแหน่งนี้ ได้แก่:

การเก็บตัวอย่างและรายงานผลอย่างรวดเร็ว
การตรวจจับทิศทางที่เชื่อถือได้
การสื่อสารที่ยืดหยุ่นสำหรับการรวมอินเวอร์เตอร์
รองรับระบบไฟฟ้าเฟสเดียวและระบบไฟฟ้าเฟสแยกสำหรับที่อยู่อาศัย

แทนที่จะจำกัดการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์โดยไม่พิจารณาให้รอบคอบ แนวทางนี้ช่วยให้สามารถดำเนินการได้การปรับแบบไดนามิกโดยอิงจากความต้องการที่แท้จริงของครัวเรือน

กลยุทธ์ควบคุมการไหลของพลังงานย้อนกลับแบบทั่วไป

การควบคุมการส่งออกเป็นศูนย์

มีการปรับกำลังส่งออกของอินเวอร์เตอร์เพื่อให้การส่งออกไปยังโครงข่ายไฟฟ้าคงที่หรือใกล้เคียงศูนย์ วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในภูมิภาคที่มีนโยบายเกี่ยวกับโครงข่ายไฟฟ้าที่เข้มงวด

การจำกัดกำลังไฟฟ้าแบบไดนามิก

แทนที่จะกำหนดขีดจำกัดตายตัว กำลังไฟฟ้าขาออกของอินเวอร์เตอร์จะถูกปรับอย่างต่อเนื่องตามการวัดค่าจากโครงข่ายไฟฟ้าแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานเอง

การประสานงานระหว่างระบบไฮบริด PV และระบบจัดเก็บพลังงาน

ในระบบที่มีแบตเตอรี่ พลังงานส่วนเกินสามารถถูกส่งไปยังถังเก็บก่อนที่จะส่งออก โดยใช้มิเตอร์วัดพลังงานเป็นตัวกระตุ้น

ในทุกกรณีข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์จากจุดเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินงานที่มีเสถียรภาพและเป็นไปตามข้อกำหนด

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง: ควรวางมิเตอร์ไว้ที่ใด

เพื่อการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบป้องกันการไหลย้อนกลับที่แม่นยำ:

ต้องติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานต้นทางของโหลดครัวเรือนทั้งหมด
การวัดจะต้องเกิดขึ้นบนด้านเครื่องปรับอากาศที่อินเทอร์เฟซกริด
แคลมป์ CT ต้องหุ้มตัวนำหลักให้มิดชิด

การติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง เช่น การวัดเฉพาะเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์หรือโหลดแต่ละตัว จะส่งผลให้การตรวจจับการส่งออกไม่น่าเชื่อถือและพฤติกรรมการควบคุมไม่เสถียร

ข้อควรพิจารณาในการนำไปใช้งานสำหรับผู้บูรณาการและโครงการด้านพลังงาน

ในโครงการพัฒนาที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่หรือการติดตั้งตามโครงการต่างๆ การควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบป้องกันย้อนกลับจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบระบบที่ครอบคลุมมากขึ้น

ประเด็นสำคัญที่ควรพิจารณา ได้แก่:

ความเสถียรในการสื่อสารระหว่างมิเตอร์และอินเวอร์เตอร์
ความสามารถในการควบคุมในพื้นที่โดยไม่ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อกับระบบคลาวด์
ความสามารถในการปรับขนาดได้ในหลายการติดตั้ง
ใช้งานร่วมกับอินเวอร์เตอร์ยี่ห้อต่างๆ ได้

ผู้ผลิตเช่นโอวอนโดยมีผลิตภัณฑ์มิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะเฉพาะทาง เช่น PC321 ซึ่งเป็นฮาร์ดแวร์สำหรับการวัดที่สามารถปรับใช้ได้กับระบบพลังงานในที่อยู่อาศัย เชิงพาณิชย์ และโครงการต่างๆ ที่ต้องการการควบคุมการส่งออกพลังงานที่เชื่อถือได้

สรุป: การวัดที่แม่นยำเป็นรากฐานของการป้องกันการไหลของพลังงานย้อนกลับ

ระบบควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบป้องกันการไหลย้อนกลับไม่ใช่สิ่งที่ไม่จำเป็นอีกต่อไปในตลาดโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัยหลายแห่ง ในขณะที่อินเวอร์เตอร์ดำเนินการควบคุมต่างๆมิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะเป็นรากฐานสำคัญของการวัดผลซึ่งช่วยให้การดำเนินงานปลอดภัย เป็นไปตามข้อกำหนด และมีประสิทธิภาพ

ด้วยการทำความเข้าใจว่ากระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับเกิดขึ้นที่ใดและอย่างไร รวมถึงการเลือกอุปกรณ์วัดที่เหมาะสม เจ้าของบ้านและนักออกแบบระบบสามารถรักษามาตรฐานการปฏิบัติตามข้อกำหนดของโครงข่ายไฟฟ้าได้โดยไม่กระทบต่อการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เองภายในบ้าน

การเรียกร้องให้ดำเนินการ

หากคุณกำลังออกแบบหรือติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัยที่ต้องการการควบคุมการไหลของพลังงานแบบป้องกันการไหลย้อนกลับ การทำความเข้าใจชั้นการวัดนั้นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
สำรวจว่ามิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะแบบหนีบ เช่น รุ่น PC321 ของ OWON สามารถช่วยสนับสนุนการตรวจสอบฝั่งโครงข่ายไฟฟ้าที่แม่นยำและการควบคุมแบบเรียลไทม์ในระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่ได้อย่างไร