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安科瑞劉鴻鵬172一6972一5322
摘要
在“雙碳”戰(zhàn)略推動(dòng)和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的背景下，越來越多的數(shù)據(jù)中心企業(yè)通過部署光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綠色能源應(yīng)用。然而，隨著分布式光伏發(fā)電容量的提升，逆流對(duì)電網(wǎng)安全的影響日益突出。如何有效控制光伏系統(tǒng)逆流，保障電網(wǎng)穩(wěn)定，同時(shí)優(yōu)化企業(yè)能源利用效率，成為數(shù)據(jù)中心能源管理的核心問題。本文結(jié)合某數(shù)據(jù)中心光儲(chǔ)系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)踐，深入探討防逆流控制方案的設(shè)計(jì)思路、技術(shù)路徑及應(yīng)用成效，分析企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心如何通過智能能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型與能源價(jià)值提升。
1. 建設(shè)背景與需求分析
近年來，數(shù)據(jù)中心作為高能耗行業(yè)，正面臨能耗“雙控”、綠色認(rèn)證等政策壓力。通過建設(shè)光儲(chǔ)系統(tǒng)，提升可再生能源使用比例，已成為數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的重要手段。
在當(dāng)前背景下，分布式光伏裝機(jī)越來越多，某些地方出現(xiàn)紅區(qū)，當(dāng)?shù)仉娏疽笮陆ǚ植际焦夥园l(fā)自用，進(jìn)行做防逆流措施。光伏防逆流已成為部分客戶迫切的需求，主要原因有以下幾點(diǎn)：
（1）政策強(qiáng)制要求驅(qū)動(dòng)
“430” 節(jié)點(diǎn)前并網(wǎng)的分布式光伏項(xiàng)目可沿用舊政策，“531” 節(jié)點(diǎn)后并網(wǎng)項(xiàng)目需執(zhí)行新規(guī)，如工商業(yè)項(xiàng)目需 100% 自發(fā)自用等，迫使企業(yè)通過防逆流技術(shù)確保合規(guī)。
（2）技術(shù)必要性：保障電網(wǎng)安全與穩(wěn)定
光伏發(fā)電間歇性易致功率波動(dòng)，逆流可能引發(fā)電壓升高、頻率異常等，威脅設(shè)備安全。防逆流裝置可在檢測(cè)到逆流時(shí)短時(shí)間內(nèi)切斷電路或調(diào)節(jié)逆變器功率。防逆流技術(shù)結(jié)合智能電表可解決傳統(tǒng)電表計(jì)量矛盾，滿足計(jì)量要求。
（3）經(jīng)濟(jì)性提升與能源效率優(yōu)化
柔性調(diào)節(jié)方案可減少棄光損失，結(jié)合峰谷套利降低用戶電費(fèi)成本。相關(guān)能量管理系統(tǒng)通過算法優(yōu)化光儲(chǔ)協(xié)同，提升自發(fā)自用率，縮短投資回收期。“531” 后新能源項(xiàng)目需通過電力市場(chǎng)交易定價(jià)，防逆流技術(shù)幫助企業(yè)調(diào)節(jié)出力，提升收益穩(wěn)定性。
（4）技術(shù)方案多樣化適配場(chǎng)景需求
速斷方案成本低、改造快，適用于小型戶用場(chǎng)景；柔性調(diào)節(jié)方案可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)功率調(diào)節(jié)，適配工商業(yè)多并網(wǎng)點(diǎn)復(fù)雜場(chǎng)景。智慧能源平臺(tái)整合數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同優(yōu)化，提升資產(chǎn)增值空間。
然而，當(dāng)前部分地區(qū)電網(wǎng)對(duì)于光伏上網(wǎng)存在管控，尤其是在局部電網(wǎng)負(fù)荷不足、紅區(qū)限制區(qū)域，要求光伏發(fā)電“自發(fā)自用、嚴(yán)禁逆流”，否則會(huì)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)造成電能質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，甚至引發(fā)設(shè)備保護(hù)動(dòng)作。
以某大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中衛(wèi)數(shù)據(jù)中心為例，園區(qū)光伏系統(tǒng)需接入0.4kV低壓系統(tǒng)，僅供本地負(fù)荷使用，禁止上送至10kV電網(wǎng)。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)連續(xù)性要求高，需保障供電穩(wěn)定性、逆流控制實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)安全性，實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)人值守。
2. 項(xiàng)目情況
亞馬遜中衛(wèi)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目共計(jì)存在三個(gè)站點(diǎn)，50、52站點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?1FOC機(jī)房主機(jī)統(tǒng)一管理控制。
50站點(diǎn)Admin：1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，配有4臺(tái)逆變器、1臺(tái)儲(chǔ)能柜。51站點(diǎn)Admin：1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，配有4臺(tái)逆變器、1臺(tái)儲(chǔ)能柜。51站點(diǎn)CCU：3個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，配有3臺(tái)逆變器。52站點(diǎn)Admin：1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，配有4臺(tái)逆變器、1臺(tái)儲(chǔ)能柜。52站點(diǎn)CCU：3個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，配有3臺(tái)逆變器。
項(xiàng)目中光伏在0.4kV接入低壓系統(tǒng)并網(wǎng)，客戶要求光伏發(fā)電僅用于低壓部分，嚴(yán)禁上送到10kV電網(wǎng)影響上級(jí)電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
以下為該項(xiàng)目的圖紙：
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根據(jù)客戶的要求，本分布式光伏項(xiàng)目，只能就地消納，禁止上送10kV電網(wǎng)。
3. 防逆流方案設(shè)計(jì)
針對(duì)數(shù)據(jù)中心復(fù)雜用能需求，該項(xiàng)目采用Acrel2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)+AM3防逆流保護(hù)裝置+電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)APView500的多層次控制策略，打造柔性調(diào)控、剛性保護(hù)協(xié)同的防逆流解決方案，主要設(shè)計(jì)思路如下：
分布式監(jiān)控：在每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)配置AM3防逆流保護(hù)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)0.4kV線路功率，接近設(shè)定閾值（15kW）時(shí)，系統(tǒng)即時(shí)響應(yīng)，動(dòng)態(tài)控制光伏出力。
柔性功率調(diào)節(jié)：Acrel2000MG系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集負(fù)荷、光伏發(fā)電、電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，智能下發(fā)逆變器調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)控，避免觸發(fā)剛性斷路器跳閘。
電能質(zhì)量保障：每臺(tái)逆變器配置APView500監(jiān)測(cè)裝置，確保光伏輸出符合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)數(shù)據(jù)中心敏感負(fù)載。
冗余保護(hù)機(jī)制：當(dāng)柔性調(diào)節(jié)失效或突發(fā)異常時(shí)，AM3裝置可自動(dòng)切斷部分光伏回路，保障供電系統(tǒng)安全。
智能組網(wǎng)：通過ANet系列通信管理機(jī)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)間數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，形成統(tǒng)一的能源管理平臺(tái)，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與無(wú)人值守運(yùn)維。
3.2 項(xiàng)目實(shí)施與成效
該項(xiàng)目覆蓋50、51、52號(hào)站點(diǎn)，分布接入約20臺(tái)逆變器與儲(chǔ)能系統(tǒng)，構(gòu)建了統(tǒng)一的微電網(wǎng)管理平臺(tái)。
實(shí)際運(yùn)行表明：
公共連接點(diǎn)功率維持在15kW設(shè)定閾值以內(nèi)，消除逆流風(fēng)險(xiǎn)；
光伏發(fā)電自發(fā)自用率大幅提升，系統(tǒng)棄光率降低10%以上；
防逆流綜保動(dòng)作頻次下降，系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)，未影響數(shù)據(jù)中心主負(fù)載運(yùn)行；
借助可視化人機(jī)交互界面，運(yùn)維人員可直觀掌握光伏出力、電網(wǎng)功率、電能質(zhì)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，提升運(yùn)維效率。
3.3 方案效果
某數(shù)據(jù)中心光伏防逆流項(xiàng)目應(yīng)用 Acrel-2000MG 能量管理系統(tǒng)，通過集成分布式能源構(gòu)建統(tǒng)一監(jiān)測(cè)管理體系。系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)負(fù)荷需求，動(dòng)態(tài)調(diào)控各光伏單元輸出功率，在防逆流綜保動(dòng)作前，以逆變器功率調(diào)節(jié)指令實(shí)現(xiàn)柔性控制，確保光伏電力零逆流并網(wǎng)。實(shí)際運(yùn)行顯示，公共連接點(diǎn)功率維持在 15kW 設(shè)定閾值，消除逆流風(fēng)險(xiǎn)，避免影響上級(jí)電網(wǎng)正常供電，影響上級(jí)電網(wǎng)電能質(zhì)量。該方案同步提升微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，為高算力密度的數(shù)據(jù)機(jī)房打造了合規(guī)、經(jīng)濟(jì)的綠色能源范式，實(shí)現(xiàn)供電可靠性與低碳運(yùn)營(yíng)的雙重價(jià)值升級(jí)。
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該系統(tǒng)搭載的人機(jī)交互界面采用電氣一次圖可視化設(shè)計(jì)，管理人員可直觀查看各電氣回路運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏回路電壓、電流、功率因數(shù)等電參數(shù)。通過分布式電源發(fā)電管理模塊，既能實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元出力曲線、收益數(shù)據(jù)，又可動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)電功率設(shè)置，為數(shù)據(jù)中心構(gòu)建起 “可視化監(jiān)測(cè) - 智能化調(diào)控 - 數(shù)字化管理” 的全流程能源管控體系，助力高算力場(chǎng)景下的綠色電力精細(xì)化運(yùn)營(yíng)。
4. 應(yīng)用價(jià)值分析
政策合規(guī)
滿足地區(qū)電網(wǎng)防逆流政策要求，保障光伏系統(tǒng)穩(wěn)定并網(wǎng)。
提升能源利用效率
優(yōu)化光儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行策略，提升自發(fā)自用率，降低電費(fèi)成本。
保障供電可靠性
通過柔性+剛性雙機(jī)制設(shè)計(jì)，保障數(shù)據(jù)中心7×24小時(shí)連續(xù)供電。
推動(dòng)綠色低碳發(fā)展
支持綠色數(shù)據(jù)中心認(rèn)證、企業(yè)碳管理目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，提升品牌競(jìng)爭(zhēng)力。
5. 結(jié)語(yǔ)
防逆流控制技術(shù)作為企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心綠色能源管理的關(guān)鍵組成，已從單一的硬件保護(hù)演進(jìn)至軟硬件結(jié)合、智能協(xié)同的綜合方案。通過Acrel2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，配合AM3系列防逆流裝置，企業(yè)數(shù)據(jù)中心不僅實(shí)現(xiàn)了光儲(chǔ)系統(tǒng)安全合規(guī)運(yùn)行，更助力綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動(dòng)能源管理智能化升級(jí)。
未來，隨著AI算法優(yōu)化、能源交易市場(chǎng)化推進(jìn)，企業(yè)數(shù)據(jù)中心光儲(chǔ)防逆流方案將持續(xù)演進(jìn)，釋放更大綠色能源價(jià)值空間。
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