منع تدفق الطاقة العكسي في أنظمة الطاقة الشمسية السكنية: أهميته وكيفية التحكم فيه

مقدمة: لماذا أصبح تدفق الطاقة العكسي مشكلة حقيقية

مع ازدياد شيوع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المنزلية، يفترض العديد من أصحاب المنازل أن تصدير فائض الكهرباء إلى الشبكة أمر مقبول دائمًا. في الواقع،تدفق الطاقة العكسيأصبح تدفق الكهرباء من النظام الشمسي المنزلي إلى الشبكة العامة مصدر قلق متزايد لشركات المرافق في جميع أنحاء العالم.

في العديد من المناطق، وخاصةً حيث لم تُصمم شبكات توزيع الجهد المنخفض في الأصل لتدفق الطاقة ثنائي الاتجاه، يمكن أن يتسبب حقن الطاقة غير المنضبط في الشبكة في عدم استقرار الجهد، وأعطال في أنظمة الحماية، ومخاطر تتعلق بالسلامة. ونتيجةً لذلك، تقوم شركات المرافق بإدخالمتطلبات منع التصدير أو منع تدفق الطاقة العكسيللتركيبات الكهروضوئية السكنية والتجارية الصغيرة.

وقد دفع هذا الأمر أصحاب المنازل وفنيي التركيب ومصممي الأنظمة إلى طرح سؤال بالغ الأهمية:
كيف يمكن اكتشاف تدفق الطاقة العكسي بدقة والتحكم فيه في الوقت الفعلي دون التضحية بالاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية؟

ما هو تدفق الطاقة العكسي في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكني؟

يحدث تدفق الطاقة العكسي عندما يتجاوز توليد الطاقة الشمسية الفوري استهلاك المنازل المحلية، مما يتسبب في تدفق فائض الكهرباء مرة أخرى نحو شبكة الكهرباء العامة.

تشمل الحالات النموذجية ما يلي:

• ذروة الطاقة الشمسية في منتصف النهار مع انخفاض الحمل المنزلي

• منازل مجهزة بألواح شمسية كبيرة الحجم

• أنظمة بدون تخزين للطاقة أو ضوابط تصدير الطاقة

من وجهة نظر شبكة الكهرباء، قد يؤدي هذا التدفق ثنائي الاتجاه إلى تعطيل تنظيم الجهد الكهربائي وتحميل المحولات. أما من وجهة نظر صاحب المنزل، فقد يؤدي تدفق الطاقة العكسي إلى ما يلي:

• مشاكل الامتثال للشبكة

• إيقاف تشغيل العاكس قسراً

• تخفيض الموافقة على النظام أو العقوبات في الأسواق الخاضعة للتنظيم

لماذا تحتاج شركات المرافق إلى نظام التحكم في تدفق الطاقة العكسي؟

تفرض شركات المرافق سياسات منع تدفق الطاقة العكسي لعدة أسباب فنية:

• تنظيم الجهد: يمكن أن يؤدي توليد الطاقة الزائد إلى دفع جهد الشبكة إلى ما يتجاوز الحدود الآمنة.

• تنسيق الحماية: تفترض أجهزة الحماية القديمة تدفقًا أحادي الاتجاه.

• استقرار الشبكة: يمكن أن يؤدي الانتشار الواسع للخلايا الكهروضوئية غير الخاضعة للرقابة إلى زعزعة استقرار مغذيات الجهد المنخفض.

ونتيجة لذلك، يشترط العديد من مشغلي الشبكات الآن على أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية العمل وفقًا لما يلي:

• وضع عدم التصدير

• تحديد الطاقة الديناميكي

• عتبات التصدير المشروطة

تعتمد جميع هذه الأساليب على عنصر أساسي واحد:قياس دقيق وفوري لتدفق الطاقة عند نقطة ربط الشبكة.

كيفية اكتشاف تدفق الطاقة العكسي عملياً

لا يتم تحديد تدفق الطاقة العكسي داخل العاكس وحده، بل يجب قياسه.عند نقطة اتصال المبنى بالشبكة.

ويتحقق ذلك عادةً عن طريق تثبيتعداد طاقة ذكي يعمل بنظام المشبكعلى خط الطاقة الرئيسي الوارد. يقوم العداد بمراقبة ما يلي باستمرار:

• اتجاه الطاقة الفعالة (الاستيراد مقابل التصدير)

• تغيرات الحمل الفورية

• تفاعل الشبكة الصافية

عند اكتشاف عملية التصدير، يرسل العداد ملاحظات في الوقت الفعلي إلى العاكس أو وحدة التحكم في إدارة الطاقة، مما يتيح اتخاذ إجراء تصحيحي فوري.

دور عداد الطاقة الذكي في التحكم في تدفق الطاقة العكسي

في نظام منع التدفق العكسي للطاقة في المنازل، يعمل عداد الطاقة كـإحالة القراربدلاً من جهاز التحكم نفسه.

ومن الأمثلة التمثيلية ما يلي:أوونعداد الطاقة الذكي PC321 بتقنية الواي فايوهو مصمم للقياس باستخدام المشبك عند نقطة ربط الشبكة. ومن خلال مراقبة كل من مقدار واتجاه تدفق الطاقة، يوفر العداد البيانات الأساسية اللازمة لمنطق التحكم في الصادرات.

تشمل الخصائص الرئيسية المطلوبة لهذا الدور ما يلي:

• أخذ العينات وإعداد التقارير بسرعة

• كشف اتجاه موثوق

• اتصال مرن لدمج العاكس

• دعم أنظمة الطاقة السكنية أحادية الطور ومنفصلة الطور

بدلاً من الحد من توليد الطاقة الشمسية بشكل أعمى، يسمح هذا النهجالتكيف الديناميكيبناءً على الطلب الحقيقي للأسر.

استراتيجيات شائعة للتحكم في تدفق الطاقة العكسي

مراقبة الصادرات الصفرية

يتم ضبط خرج العاكس بحيث يبقى تصدير الطاقة من الشبكة عند الصفر أو قريبًا منه. وتُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في المناطق التي تطبق سياسات صارمة بشأن الشبكة الكهربائية.

تحديد الطاقة الديناميكي

بدلاً من وجود حد ثابت، يتم تعديل خرج العاكس باستمرار بناءً على قياسات الشبكة في الوقت الفعلي، مما يحسن كفاءة الاستهلاك الذاتي.

تنسيق أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والتخزين الهجينة

في الأنظمة التي تحتوي على بطاريات، يمكن إعادة توجيه الطاقة الفائضة إلى التخزين قبل حدوث التصدير، حيث يعمل عداد الطاقة كنقطة انطلاق.

في جميع الأحوال،التغذية الراجعة في الوقت الفعلي من نقطة ربط الشبكةوهو أمر ضروري للتشغيل المستقر والمتوافق.

اعتبارات التركيب: مكان وضع العداد

للتحكم الدقيق في تدفق الطاقة العكسي:

• يجب تركيب عداد الطاقةقبل جميع الأحمال المنزلية

• يجب إجراء القياس علىجانب مكيف الهواءعند واجهة الشبكة

• يجب أن تُحيط مشابك محول التيار بالموصل الرئيسي بشكل كامل

سيؤدي الوضع غير الصحيح - مثل قياس خرج العاكس فقط أو الأحمال الفردية - إلى اكتشاف تصدير غير موثوق به وسلوك تحكم غير مستقر.

اعتبارات النشر للمكاملين ومشاريع الطاقة

في المشاريع السكنية الكبيرة أو المنشآت القائمة على المشاريع، يصبح التحكم في تدفق الطاقة العكسي جزءًا من تصميم نظام أوسع.

تشمل الاعتبارات الرئيسية ما يلي:

• استقرار الاتصال بين العداد والعاكس

• إمكانية التحكم المحلي المستقلة عن الاتصال السحابي

• قابلية التوسع عبر عمليات تثبيت متعددة

• التوافق مع مختلف ماركات العاكس

الشركات المصنعة مثلأوون، مع منتجات قياس الطاقة الذكية المخصصة مثل PC321، توفر أجهزة قياس يمكن تكييفها لأنظمة الطاقة السكنية والتجارية والقائمة على المشاريع والتي تتطلب تحكمًا موثوقًا في التصدير.

الخلاصة: القياس الدقيق هو أساس منع تدفق الطاقة العكسي

لم يعد التحكم في تدفق الطاقة العكسي خيارًا في العديد من أسواق الطاقة الشمسية السكنية. فبينما تقوم العواكس بتنفيذ إجراءات التحكم،توفر عدادات الطاقة الذكية أساسًا بالغ الأهمية للقياسمما يتيح التشغيل الآمن والمتوافق والفعال.

من خلال فهم مكان وكيفية اكتشاف تدفق الطاقة العكسي - ومن خلال اختيار أجهزة القياس المناسبة - يمكن لأصحاب المنازل ومصممي الأنظمة الحفاظ على الامتثال للشبكة دون المساس بالاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية.

دعوة للعمل

إذا كنت تقوم بتصميم أو نشر أنظمة الطاقة الشمسية السكنية التي تتطلب التحكم في تدفق الطاقة العكسي، فإن فهم طبقة القياس أمر ضروري.
استكشف كيف يمكن لعدادات الطاقة الذكية القائمة على المشابك مثل عداد OWON PC321 أن تدعم المراقبة الدقيقة لجانب الشبكة والتحكم في الوقت الحقيقي في تركيبات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الحديثة.

قراءة ذات صلة:

[مشبك محول التيار اللاسلكي لعكس الطاقة الشمسية: تحكم بدون تصدير ومراقبة ذكية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والتخزين]