كيفية تركيب عدادات الطاقة المضادة للانعكاس (التصدير الصفري) في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية - دليل شامل

مقدمة

مع تسارع تبني تقنية الخلايا الكهروضوئية، تواجه المزيد من المشاريع تحدياتمتطلبات التصدير الصفريغالباً ما تمنع شركات الكهرباء إعادة فائض الطاقة الشمسية إلى الشبكة، لا سيما في المناطق التي تعاني من تشبع المحولات، أو عدم وضوح ملكية حقوق ربط الشبكة، أو قواعد صارمة لجودة الطاقة. يشرح هذا الدليل كيفية التثبيتعدادات الطاقة المضادة للانعكاس (التصدير الصفري)، والحلول الأساسية المتاحة، والتكوينات المناسبة لأحجام وتطبيقات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المختلفة.

1. الاعتبارات الرئيسية قبل التركيب

سيناريوهات إلزامية لسياسة التصدير الصفري

• تشبع المحولعندما تعمل المحولات المحلية بالفعل بقدرة عالية، قد يتسبب عكس الطاقة في حدوث حمل زائد أو تعطل أو فشل في المعدات.

• الاستهلاك الذاتي فقط (لا يُسمح بتصدير الطاقة إلى الشبكة)يجب على المشاريع التي لا تحمل موافقة على ربط الشبكة أن تستهلك كل الطاقة المولدة محلياً.

• حماية جودة الطاقةقد يؤدي عكس الطاقة إلى إدخال مكونات التيار المستمر أو التوافقيات أو الأحمال غير المتوازنة، مما يقلل من جودة الشبكة.

قائمة التحقق قبل التثبيت

• توافق الجهازتأكد من أن سعة العداد المقدرة تتناسب مع حجم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (أحادي الطور ≤ 8 كيلوواط، ثلاثي الأطوار > 8 كيلوواط). تحقق من اتصال العاكس (RS485 أو ما يعادله).

• بيئةبالنسبة للتركيبات الخارجية، جهّز صناديق مقاومة للعوامل الجوية. أما بالنسبة لأنظمة العاكسات المتعددة، فخطط لتوصيلات ناقل RS485 أو مُجمّعات بيانات إيثرنت.

• الامتثال والسلامة: تأكد من نقطة توصيل الشبكة مع شركة الكهرباء، وتحقق من أن نطاق الحمل يتطابق مع توليد الطاقة الكهروضوئية المتوقع.

2. حلول التصدير الصفري الأساسية

الحل الأول: تحديد الطاقة عبر التحكم في العاكس

• مبدأيقيس العداد الذكي اتجاه التيار في الوقت الفعلي. عند اكتشاف تدفق عكسي، يتصل العداد عبر RS485 (أو بروتوكولات أخرى) مع العاكس، مما يقلل من طاقة الخرج حتى يصبح التيار الخارج = 0.

• حالات الاستخدامالمناطق المشبعة بالمحولات الكهربائية، ومشاريع الاستهلاك الذاتي ذات الأحمال المستقرة.

• المزايابسيط، منخفض التكلفة، سريع الاستجابة، لا يحتاج إلى تخزين.

الحل الثاني: دمج امتصاص الأحمال أو تخزين الطاقة

• مبدأيراقب العداد التيار عند نقطة اتصال الشبكة. وبدلاً من الحد من خرج العاكس، يتم تحويل الطاقة الزائدة إلى أنظمة التخزين أو الأحمال المفرغة (مثل السخانات والمعدات الصناعية).

• حالات الاستخدام: المشاريع ذات الأحمال المتغيرة للغاية، أو حيث يكون تعظيم توليد الطاقة الكهروضوئية أولوية.

• المزايا: تبقى أجهزة العاكس في وضع MPPT، فلا يتم إهدار الطاقة، مما يؤدي إلى زيادة عائد الاستثمار للنظام.

3. سيناريوهات التثبيت حسب حجم النظام

أنظمة العاكس الأحادي (≤100 كيلوواط)

• إعدادات: محول واحد + عداد ذكي ثنائي الاتجاه واحد.

• موضع العداد: بين مخرج التيار المتردد للعكس وقاطع الدائرة الرئيسي. لا ينبغي توصيل أي أحمال أخرى بينهما.

• ترتيب الأسلاك: محول الطاقة الكهروضوئية → محولات التيار (إن وجدت) → عداد الطاقة الذكي → قاطع الدائرة الرئيسي → الأحمال المحلية / الشبكة.

• منطقيقيس العداد الاتجاه والطاقة، ثم يقوم العاكس بضبط الإخراج ليتناسب مع الحمل.

• فائدة: سهولة التوصيل، تكلفة منخفضة، استجابة سريعة.

أنظمة العاكس المتعدد (>100 كيلوواط)

• إعدادات: محولات متعددة + عداد طاقة ذكي واحد + مجمع بيانات واحد.

• موضع العداد: عند نقطة اقتران الشبكة المشتركة (جميع مخرجات العاكس مجتمعة).

• الأسلاك: مخرجات العاكس → قضيب التوزيع → عداد ثنائي الاتجاه → مجمع البيانات → قاطع الدائرة الرئيسي → الشبكة/الأحمال.

• منطقيقوم مُركِّز البيانات بجمع بيانات العداد وتوزيع الأوامر على كل عاكس بشكل متناسب.

• فائدة: قابل للتطوير، تحكم مركزي، إعدادات معلمات مرنة.

4. التركيب في أنواع المشاريع المختلفة

مشاريع الاستهلاك الذاتي فقط

• متطلباتلا يُسمح بتصدير البيانات من الشبكة.

• موضع العداد: بين مخرج التيار المتردد للعكس وقاطع الحمل المحلي. لا يتم استخدام مفتاح توصيل الشبكة.

• يفحص: الاختبار تحت توليد كامل للطاقة بدون حمل - يجب أن يخفض العاكس الطاقة إلى الصفر.

مشاريع تشبع المحولات

• متطلباتيُسمح بالربط بالشبكة، ولكن يُحظر عكس الطاقة منعاً باتاً.

• موضع العداد: بين مخرج العاكس وقاطع توصيل الشبكة.

• منطقفي حالة اكتشاف طاقة عكسية، يقوم العاكس بتقييد الإخراج؛ وكإجراء احتياطي، قد يتم فصل القواطع لتجنب إجهاد المحول.

مشاريع الاستهلاك الذاتي التقليدي + مشاريع تصدير الطاقة إلى الشبكة

• متطلباتيُسمح بالتصدير، ولكن بشكل محدود.

• تركيب العداد: عداد مضاد للانعكاس مثبت على التوالي مع عداد الفوترة ثنائي الاتجاه الخاص بالشركة.

• منطقيمنع العداد المضاد للانعكاس عملية التصدير؛ ولا يسجل عداد المرافق التغذية إلا في حالة حدوث عطل.

5. الأسئلة الشائعة

س1: هل يمنع العداد نفسه التدفق العكسي؟
لا. يقيس العداد اتجاه الطاقة ويبلغ عنه. يقوم العاكس أو وحدة التحكم بتنفيذ الإجراء.

س2: ما مدى سرعة استجابة النظام؟
عادةً في غضون 1-2 ثانية، اعتمادًا على سرعة الاتصال وبرنامج العاكس الثابت.

س3: ماذا يحدث أثناء تعطل الشبكة؟
تضمن الاتصالات المحلية (RS485 أو التحكم المباشر) استمرار الحماية حتى بدون الإنترنت.

س4: هل يمكن لهذه العدادات أن تعمل في أنظمة الطور المنفصل (120/240 فولت)؟
نعم، تم تصميم بعض الطرازات للتعامل مع تكوينات الطور المنفصل المستخدمة في أمريكا الشمالية.

خاتمة

أصبح الالتزام بسياسة عدم التصدير إلزاميًا في العديد من مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وذلك من خلال تركيب عدادات طاقة ذكية مضادة للانعكاس في الموقع الصحيح ودمجها مع العواكس أو أحمال التفريغ أو وحدات التخزين،شركات الهندسة والمشتريات والإنشاءات، والمقاولون، والمطورونبإمكانها توفير أنظمة طاقة شمسية موثوقة ومتوافقة مع اللوائح. هذه الحلول لا تقتصر على ذلك فحسبحماية الشبكةولكن أيضاًتعظيم الاستهلاك الذاتي وعائد الاستثمارللمستخدمين النهائيين.