Prinzipien und Lösungen zum Rückflussschutz in Photovoltaik-Wechselrichtern
Im Allgemeinen wird der von einer Photovoltaikanlage erzeugte Strom hauptsächlich zur Versorgung der Verbraucher verwendet. Wenn die erzeugte Strommenge den Verbrauch der Last übersteigt, fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung ins Netz, was als „umgekehrter Stromfluss“ bezeichnet wird. Für die Einspeisung von Photovoltaikstrom in das Netz gelten strenge Vorschriften, und eine unbefugte Stromrückführung kann zu Strafen führen. Gleichzeitig ist für Photovoltaikprojekte, die keinen Strom ins Netz einspeisen, ein Rückflussschutz der Schlüssel zum Erreichen der Autarkie mit grüner Energie.
Was ist also Rückflussverhinderung? Wie funktioniert es und welche Lösungen gibt es?
01. Was ist Rückflussverhinderung?
In einer Photovoltaikanlage (PV) wird der von den PV-Modulen abgegebene Gleichstrom (DC) vom Wechselrichter in Wechselstrom (AC) zur Nutzung durch die Last umgewandelt. Wenn die von der PV-Anlage erzeugte Leistung die Lastleistung übersteigt, kann die Last nicht den gesamten von der PV-Anlage erzeugten Strom verbrauchen und der überschüssige Strom fließt zurück in das Netz, wodurch ein „Rückfluss“ entsteht. Eine mit einer Anti--Rückspeisungsfunktion ausgestattete PV-Anlage kann die Ausgangsleistung des Wechselrichters umgehend reduzieren, wenn die Erzeugungskapazität die Lastkapazität überschreitet. Dadurch wird die Gesamtleistung der Anlage reduziert, sodass der von der PV-Anlage erzeugte Strom ausschließlich vom Verbraucher genutzt wird und kein überschüssiger Strom ins Netz fließt.
02. Warum ist eine Rückflussverhinderung erforderlich?
Generell gibt es mehrere Gründe für den Einbau einer Rückflussverhinderer:
Einschränkungen durch Netzrichtlinien.In einigen Regionen ist der Netzanschluss aufgrund von Richtlinien oder Einschränkungen der Netzkapazität nicht gestattet. Eine unbefugte Rückspeisung ins Netz kann zu Strafen führen;
Leistungsgrenzen für den Netzanschluss.Das Netz legt der an das Netz angeschlossenen Leistung strenge Grenzen fest. Wenn überschüssiger Strom unkontrolliert direkt ins Netz eingespeist wird, kann es zu Überspannungen kommen.
Das Prinzip der Eigen-Erzeugung für den Eigen-Verbrauch, wobei überschüssiger Strom nicht ins Netz eingespeist wird.Photovoltaikanlagen müssen sicherstellen, dass der erzeugte Strom vorrangig für den lokalen Verbrauch verwendet wird. Wenn lokale Verbraucher den Überschuss nicht aufnehmen können, ist eine Rückflussverhinderer erforderlich, um zu verhindern, dass überschüssiger Strom in das Netz zurückfließt.
03. So funktioniert die Rückflussverhinderung
In praktischen Anwendungen werden ein Rückflussverhinderungsmesser und ein CT (Stromwandler), die an der Sammelschiene am Versorgungseingang installiert sind, verwendet, um die Leistung, die Stromstärke und die Richtung der Leitung in Echtzeit zu messen. Wenn ein zum Netz fließender Strom (Rückstrom) erkannt wird, überträgt der Rückflussverhinderungszähler die Rückstromdaten über die RS485-Kommunikation an den Wechselrichter. Auf den Befehl reagiert der Wechselrichter innerhalb von Sekunden, indem er seine Ausgangsleistung reduziert und so dafür sorgt, dass der Strom, der von der PV-Anlage zum Netz fließt, nahe Null bleibt. Dadurch wird eine Rückflussverhinderung erreicht, wodurch verhindert wird, dass überschüssiger Strom ins Netz eingespeist wird.
04. Anti-Rückflusslösungen
(1) Einzel-Einheit, ein-Phasen-Anti-Rückflusssystemlösung
Erforderliche Ausrüstung: Netz-PV-Wechselrichter, Rücklaufsperre und ein Kommunikationskabel zwischen Messgerät und Wechselrichter. Diese Lösung ist nur für private PV-Anwendungen geeignet.
(2) Eigenständige drei-Phasen-Anti-Rückflusssystemlösung
Für Wechselrichter mit kleiner-Kapazität, die an ein Wohnnetz-angeschlossen sind, kann direkt ein DC-Anti-{2}}Durchflussmesser verwendet werden. Die AC-Ausgangsklemmen des Wechselrichters werden direkt mit dem Messgerät verbunden, und der Ausgang des Messgeräts wird dann mit dem Netzanschlusspunkt verbunden, um einen Rückfluss zu verhindern. Bei Hochleistungs-Wechselrichtern mit Netzanschluss-muss der Strom auf der mit dem Netz-verbundenen Sammelschiene über Stromwandler (CTs) erfasst werden. Nachdem der Strom durch die Transformatoren proportional reduziert wurde, wird er in den Rückspeisezähler eingespeist, um eine Strom- und Leistungsmessung am Netzanschlusspunkt zu ermöglichen.
(3) Multi-Inverter-Anti-Reverse-Flow-Systemlösung
Mehrere Wechselrichter werden über Kommunikationsschnittstellen in Reihe geschaltet und mit einem Datenlogger verknüpft, wodurch sich diese Lösung ideal für Konfigurationen mit mehreren Wechselrichtern eignet. Es bietet erweiterte Funktionalität und größere Kapazität.
Anti--Rückflusslösungen erfüllen in bestimmten Regionen effektiv die Richtlinienanforderungen des „Netzanschlusses ohne Stromexport“. Darüber hinaus gewährleistet die Anti-Reverse-Flow-Technologie nicht nur den stabilen Betrieb des Stromnetzes und erhöht die Systemsicherheit, sondern optimiert auch die Wirtschaftsleistung, verbessert die Energieeffizienz und passt sich an technologische Fortschritte und politische Änderungen an.
