一文详谈光伏发电系统的防逆流设备

在光伏系统中，能量的流动方向是光伏组件-逆变器-负载-电网，而在电网系统中，能量的流动方向是电网-负载，与之不符，就是逆流。我们常说的光伏系统防逆流，其实包括两个方面：一是如果直流系统出现短路或者接地等故障，防止别的组件电流倒流，引起事故;二是有些地方只允许光伏发电自发自用，防止电流流到电网。

1、直流端的防逆流

直流端的防逆流，主要采用防反二极管来实现。利用二极管的单向导电性，在每个组串的正极串联一个防反二极管。主要作用是：防止因光伏组件正负极反接导致的电流反灌而烧毁光伏组件;防止光伏组件方阵各支路之间存在压差而产生电流倒送，即环流;当所在组串出现故障时，作为一个断开点，与系统有效隔离，在保护故障组串的同时，为检修提供方便。该功能主要用于集中式逆变器的光伏系统。组串式逆变器的光伏系统，前端有MPPT升压电路，功率开关管具有单向导电性，所以不需要配备防反二极管。

01.防止光伏组件正负极反接

由于建设过程中接线工作量较大，难免出现光伏组件串联至汇流箱时正负极线混淆而接反。加装防反二极管后，在正负极接反运行的情况下，将接反组串与系统隔离，起到很好的保护作用。

02.防止组串之间产生环流，提高发电效率

光伏组件故障或阴影遮蔽使该组串的输出电压低于其他组串，光伏组件干净程度、散热效果、损耗程度不同而存在一定电压差。压差会造成高电压支路的电流，通过汇流箱内的汇流排或汇流箱上级的汇流排，流向低电压支路从而在组串内部产生环流。环流时低电压组串作为高电压组串的负载，高电压组串即降低电压又损耗电能。当高电压组串电压降低时，输出功率、发电效率也降低。损失的电能会转换成热能使光伏组件温度升高，光伏组件温度升高不仅降低发电效率，还会加速热斑效应。防反二极管的存在，任何情况下均可将各组串隔离，防止互相干扰。因此，组串间环流和发电效率降低的情况可有效避免。

03.检修方便

当组串出现故障时，防反二极管可将故障组串与系统隔离，不但保护故障组串，还防止有故障的组串对别的正常组串产生干扰，防止故障范围扩大。在不影响其他设备正常运行的情况下进行检修，减小停电范围，提高系统发电效率。对于无人值守或少人值守的电站，其故障响应时间长，组串带病工作的时间长，防反二极管起到很好的保护作用。

2、交流端的防逆流

交流端的防逆流，主要由并网点的电流检测装置和逆变器来实现。在电力系统中，一般都是由配电变压器向电网内各负载送电，称为正向电流。安装光伏电站后，当光伏系统功率大于本地负荷的功率时，消纳不完的电力要送入电网，由于电流方向和常规不一样，所以叫逆流。目前有些地方的电力部门只允许光伏系统并入市电电网，但不允许剩余电力通过配电变压器向大电网馈电。防逆流装置正是为了解决这类问题而产生。

目前有两种防逆流方案，一种是单机防逆流方案，一台逆变器配一个双向数字电表，逆变器和电表通过485接口通信，双向电表安装在并网点，当逆变器检测到电表有电流流向电网的，立即改变工作模式，从MPPT最大功率跟踪工作模式转到控制输出功率工作模式，逆变器的输出功率近等于负载功率。这种方式适合于并网点电流在100A以下的单机模式，接线简单，成本低，方便可靠，要求逆变器有485接口。如果光伏安装的地方负载多，并网点电流大于100A，就需要配套电流互感器。

如果逆变器超过1台，建议使用多机防逆流方案，如下图所示，多台逆变器通过485接口串联，连接到数据采集器，电流互感器检测每一相电流，信号传送到电表，再连接到数据采集器，再通过路由器，连接到以太网。通过远程操作，设置服务器地址和防逆流参数。这种方式适合于多机模式，接线和调试比较复杂，但功能更强大，容量更大，要求逆变器有485接口，安装现场有以太网。

3、常见问题

安装防逆流系统后，常见问题：

01.逆变器报111故障

该故障的原因是逆变器设置了防逆流功率，但是逆变器和防逆流装置通讯线没有连接上。只要连接好，故障便会消除。

02.逆变器输出功率变小

这是初装者最容易犯的错误，原因：一是电流检测装置位置不对，防逆流系统，要求光伏系统先进入客户的负载，再进入防逆流电表或者电流互感器，这要求防逆流电表或者电流互感器尽量靠近电网侧的电表，如果逆变器的电先进入防逆流电表，再进入负载，就会导致逆变器输出功率变小。二是负载还未完全启动。