目前分布式光伏系統并網模式可分為自發自用余電上網型、全部上網和全部自用型三種，前兩種模式較為普遍，而對于某些特殊地區用戶側的并網模式必須采用全部自用型,即多余電量不允許通過低壓配電變壓器向上級電網逆向送電，在并網發電系統中，由于外部輻照和溫度不斷變化，光伏方陣的出力也會隨著變化，為達到防逆流控制的效果,又能使系統匹配負載將電能消耗掉，系統需要配置防逆流控制器，通過實時監測交流端低壓側電網的電流方向信號來調節系統的發電功率，文中對光伏不上網系統逆功率保護技術原理進行簡要的介紹和分析。

1.防逆流控制裝置的基本原理

防逆流控制的基本原理是依靠交流電流互感器來采集電流方向信號反饋到防逆流控制器，并控制接觸器線圈的兩端引線A1和A2的通電或斷電，從而使接觸器的觸點動作，控制我們想要控制的逆變器的功率輸出。正常情況下，A1和A2串聯至控制回路，接觸器吸合，A1和A2之間有一定的電壓，如圖1為交流并網柜內最簡單的防逆流控制原理圖，逆變器以三相四線接入，經過斷路器和交流接觸器后連至銅排輸入端，銅排左側連至380V電網，銅排輸出端接至負載端。A1和A2是交流接觸器兩個獨立的端子，由于接觸器線圈是220V，所以分別接至電網的火線和零線，給接觸器的線圈送電。三根相線各自穿過一個電流互感器，其中互感器的一次接線標志P1側朝上，P2側朝下，從原理圖左側方向看右側，電網電流流至負載，那么P1側朝左，P2側朝右。

圖1 防逆流控制基本原理

2.交流電流互感器

交流電流互感器在防逆流系統中的作用有兩點，一是計量，將大電流轉換成小電流進行測量采樣。二是給控制器發出信號使接觸器斷開或吸合。如圖2為穿心式交流互感器實物圖，其電流比為250/5A，最大輸出電流為5A。

圖2 穿心式電流互感器實物圖

穿心式電流互感器的規范接法是一次線從P1（也稱L1）穿進P2（也稱L2）穿出，一次電流自P1端流行P2端時，二次電流自S1（也稱K1）流出經外部電路回到S2（也稱K2），如圖3所示。交流電流在電路中流動時，它的方向隨時間作周期性的變化，但是在某一瞬間，線圈中的電流端子一定有一個流入方向，而另一個是流出方向，感應出的二次電流同樣也有電流的流入和流出，所以電流互感器的極性就是一次電流方向與二次電流方向之間的關系。如果某一時刻一次側極性與二次側的某一端極性相同, 即同時為正，在接線中L1和K1稱為同極性端,L2和K2也為同極性端，一次電流從L1進L2出，是正方向。

圖3 電流互感器規范接法時的一次電流、二次電流流向和端子標志說明

　如果互感器的一次回路接反，即一次側L2流進，L1流出，即使二次接法正確，但電流方向正好是相反了，如果互感器二次回路接反，檢測到的電流大小雖然不變，但相對于正常情況，因為參考的電路方向固定不變，而測量電流極性與正常時相反，所以電流流向也會相反，相位上會相差180度，會帶來防逆流控制的判斷帶來誤動作，也就是說即使光伏發電功率小于負載使用功率，防逆流控制器也會錯誤地判斷系統中有逆流發生。

就好比我們使用電流互感器在接電流表的時候，接反了電度表會反轉，原因在于功率表內部的功率測量，需要包括功率因數，而功率因數是電壓和電流的相位差的余弦。因此，當電流相位接反時，電流相位角與原來差180度，從而使電壓和電流的相位差差了180度，致使得出的功率變成了負值，如果互感器一次線接反，只要將二次的S1和S2反接就可以了。

3.非智能式防逆流控制過程

《光伏電站接入電網技術規定》要求：光伏電站設計為不可逆并網方式時，應配置逆功率保護設備，當檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時，光伏電站應在0.5-2s內停止向電網送電。以實際工程上的100kW屋頂光伏項目為例，該系統其主要特點為交流配電柜內防逆流控制，控制方式為直接操作接觸器斷開光伏側，當光伏發電功率大于負載功率，光伏電會往電網上送，但此時防逆流控制一旦檢測電網處有逆功率，防逆流控制器發送信號給接觸器，接觸器自動斷開，逆變器因為與電網斷開將停止工作，此時負載只由電網供給，同時防逆流柜內的時間繼電器開始計時，如設置時間為10分鐘，即10分鐘后防逆流控制器監測電網測有無逆流，若沒有逆流，接觸器自動吸合。在使用防逆流控制器時，需要對參數按照規范設置，逆向電流保護設定范圍為1%-20%連續可調，以1%=0.05A為基準，即1%=0.05A，20%=1A，5%為0.25A。控制器的延時動作時間最大為2s，即需要在2s內斷開接觸器。因此非智能化防逆流系統的正常工作條件是：接觸器吸合，未斷開，逆變器與電網沒有斷開，光伏發電功率始終小于等于負載功率。

4.非智能式防逆流控制系統對發電量的影響

上文主要介紹了非智能式防逆流控制的基本原理，雖然比較簡單，對于日用電非均衡負載，很難協調太陽電池組件發電量與負載需求間的匹配關系，很難滿足光伏給負載供電的連續性，而對于日用電均衡負載，例如某工廠由于使用制冷電器和電暖設備，夏冬季的負載電量需求多于春秋季，如果系統容量按照滿足夏冬季的用電設計，在春秋季勢必會產生多余的電量，被防逆流控制完全切斷逆變器的輸出，會導致光伏發電量大大浪費，因此對非智能式防逆流控制還需要做些改進，目前的一般做法是使用智能式控制方法，通過與逆變器進行RS485通訊，降低逆變器的功率輸出，并和負載進行匹配。

5.智能防逆流控制系統原理介紹

圖4 智能式防逆流控制

以陽光電源ARP防逆流控制柜為例，智能式防逆流控制一般有四個參數，即：Pt：并網點的電網實測功率，包括電網向負載提供的功率和逆流功率。Ps：控制功率。Pr：設定的逆向功率值。Tr：設定的最大逆功率持續時間，Ts：逆功率恢復時間[1]。

當網側功率Pt大于Ps時，控制接觸器吸合，并給逆變器發送通訊命令，控制逆變器功率逐漸增加。當網側功率Pt小于設置的控制功率Ps但大于設置的Pr時，控制器給逆變器發通訊命令，控制逆變器功率逐漸減小，直到Pt= Ps；當Pt<Pr時，且逆功率的時間超過Tr，控制器發出命令，斷開接觸器，逆變器與電網的連接斷開[1]。

以某100kW并網系統為例說明控制過程，系統配備10臺10kW逆變器，假設Ps=50kW，Pr=20kW；逆變器未投入使用時，負載需要功率130kW，全由電網提供，此時并網點的實測功率為130kW；Pt＞Ps，控制柜發出信號，命令逆變器投入使用，降低電網對負載的供給，一共投入8臺后，即系統供給80kw，電網供給50kW，此時Pt=Ps，剩余2臺逆變器不能投入。

當負載發生變化，如負載增加到140kw，需要再投入一臺逆變器；系統供給90kW，電網50kW；當負載140kW減少到120kW，電網仍然供給50kw，系統供給90kW，系統多出20kW，其功率流向與電網流向相反，功率疊加后變為30kW，即Pt=30kW＜Ps，但是Pt＞Pr，此時控制器命令減少逆變器，減少2臺后，Pt=Ps；當負載140kW減少到110kW，電網仍然供給50kW，系統供給90kW，系統多出40kW，其功率流向與電網流向相反，功率疊加后變為10kw，即Pt=10kW＜Pr，如果持續時間T＞ Tr，控制柜命令關閉逆變器，具體過程參考圖5。

圖5 智能式防逆流控制邏輯過程

6.小結

文中對非智能式和智能式防逆流控制方式作了簡要介紹，毫無疑問，防逆流會帶來光伏系統發電量的損失，非智能式控制方法現在已經很少使用，而對于特殊的國家或地區和特定的條件，在系統設計安裝時一般建議采用智能式防逆流控制方式或在成本允許的前提下利用儲能系統，可以最大化地提高光伏發電的利用率。