劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公(gong)司 上海嘉定(ding) 201800

摘(zhai) 要：

太陽(yang)能光伏作為可再生(sheng)能源領域的重要支(zhi)柱，正迎來快速發展。大(da)量電力(li)電子(zi)設(she)備應(ying)用雖然(ran)推動了太陽(yang)能光伏領域的發展，但同(tong)時也帶來了諸多電(dian)能質(zhi)量問題，成為制(zhi)約其健康發展的關鍵(jian)因(yin)素。其中，電(dian)壓波動、諧(xie)波污染、頻率偏差等問(wen)題尤為常見，這(zhe)些問(wen)題不僅影響(xiang)了設(she)備(bei)的正常運行，還(huan)可能(neng)對生產效率(lv)和產品質量造(zao)成負面(mian)影響(xiang)。電(dian)能質量(liang)監測(ce)裝置作為先進的電(dian)力監測(ce)工具，能夠實時、準(zhun)確地監測(ce)電(dian)網中的電(dian)能質量(liang)指標，為企業提供可靠的數(shu)據支持(chi)，幫助(zhu)企(qi)業及時(shi)發現并解決電(dian)能質量問題，保障生(sheng)產線的穩定運(yun)行(xing)。此外，它還有助于提升生(sheng)產效率、降低生(sheng)產成本(ben)，并推動企(qi)業實現綠(lv)色生(sheng)產。

關鍵詞：新(xin)能源；電能質(zhi)量(liang)；光(guang)伏；諧波；

1 項(xiang)目概(gai)況

某(mou)光伏企業位于四(si)川省宜賓市，是當地(di)重要的光伏(fu)企業之(zhi)一。該公司(si)主要從事太陽(yang)能光伏電池的研發、生產(chan)和銷售，是集“研、產(chan)、銷"為一(yi)體的光(guang)伏(fu)科技企業(ye)。作(zuo)為光伏產(chan)業(ye)鏈的(de)重要一環，它致力于(yu)通(tong)過(guo)技術(shu)創新(xin)和產(chan)業(ye)升級(ji)，推動太(tai)陽能光伏電(dian)池的發(fa)展。此外，公司還(huan)積極(ji)參與分布(bu)式光伏電站的建設，利用廠房屋頂等(deng)空(kong)間進行(xing)光伏發(fa)電，為綠(lv)色(se)能源的發(fa)展做(zuo)出貢獻(xian)。

本(ben)項(xiang)目是單晶硅棒(bang)光伏(fu)產業基地年產20GW單晶硅棒項目。該(gai)項目在(zai)宜賓高新區投(tou)建，總(zong)投(tou)資約45億元，占地面積廣，將形成年產20GW單晶硅棒的生產能力。項目的實施將進一步擴大該企業的產(chan)能(neng)優勢，提升該(gai)企業(ye)的(de)品(pin)牌競爭(zheng)影響力(li)，同時也將為宜賓市的(de)光伏(fu)(fu)(fu)產業發(fa)展注入新的(de)活(huo)力(li)。預計項(xiang)目滿產后將實(shi)(shi)現年(nian)產值顯著增(zeng)長，并帶來大量(liang)的(de)稅收，為當(dang)地(di)經濟(ji)(ji)社(she)會發(fa)展作(zuo)出重要貢(gong)獻。此外，該項(xiang)目還將推(tui)動宜賓市光伏(fu)(fu)(fu)產業鏈的(de)完善，加快構建光伏(fu)(fu)(fu)產業生態圈，提升宜賓在全球光伏(fu)(fu)(fu)產業中的(de)地(di)位和(he)影響力(li)。同時，項(xiang)目的(de)實(shi)(shi)施還將為當(dang)地(di)創造(zao)大量(liang)的(de)就業崗位，提高居民收入水平，推(tui)動地(di)方經濟(ji)(ji)社(she)會的(de)可持續發(fa)展。

2 項目(mu)需求

本(ben)次(ci)項目(mu)為該單晶硅棒光伏產業(ye)基(ji)地10/0.4KV用戶變電(dian)(dian)站項目，該變電(dian)(dian)站總共有30路高壓進線(xian)(xian)，在(zai)其中(zhong)14路進線(xian)(xian)處(chu)安裝電(dian)(dian)能質(zhi)量(liang)監(jian)測(ce)裝置實時監(jian)測(ce)各路進線(xian)(xian)的電(dian)(dian)能質(zhi)量(liang)參數，監(jian)測(ce)生產(chan)過程中(zhong)可能遭遇的電(dian)(dian)能質(zhi)量(liang)問(wen)題并為電(dian)(dian)能質(zhi)量(liang)問(wen)題治理提供依據。單晶硅(gui)棒是太陽能電池的重要(yao)原材料，在生產過(guo)程中可能(neng)(neng)遇到的電能(neng)(neng)質量問題主要包括以下幾個方(fang)面：

（1）電壓波動與閃變：

高功(gong)率(lv)設備及工藝過程導致(zhi)電(dian)力負荷快(kuai)速變化，進而沖擊電(dian)網(wang)，引(yin)發電(dian)壓波動。電(dian)力電(dian)子(zi)設備如中頻爐(lu)和直流爐(lu)產生(sheng)的電(dian)(dian)(dian)流諧波干擾電(dian)(dian)(dian)網正(zheng)常運行，加劇電(dian)(dian)(dian)壓(ya)波動和閃(shan)變。電(dian)(dian)(dian)網容量(liang)、阻抗分布(bu)及(ji)無功補償等自身(shen)特性同時也會影響電壓(ya)穩定性。除(chu)此之外外部因素如天(tian)氣、其(qi)他設備(bei)運行狀況和電網負載變(bian)化也會對電壓穩定性產生影響。

（2）諧波(bo)污染：

單(dan)晶硅棒(bang)的生(sheng)產過程中(zhong)，涉(she)及到了多個階段，如加料、熔化(hua)、縮頸生(sheng)長、放肩(jian)生(sheng)長、等(deng)徑(jing)生(sheng)長和(he)尾部生(sheng)長等(deng)，這(zhe)些階段通(tong)常需要使用(yong)(yong)各種電(dian)力電(dian)子設(she)備，如中(zhong)頻爐(lu)、直流爐(lu)、大(da)功率開關電(dian)源等(deng)。這(zhe)些電(dian)力電(dian)子設(she)備在工作過程中(zhong)，普遍采用(yong)(yong)半導(dao)體(ti)(ti)可(ke)控整流方式，這(zhe)種方式會(hui)產生(sheng)大(da)量的電(dian)流諧波(bo)(bo)。這(zhe)些諧波(bo)(bo)不僅(jin)會(hui)對(dui)電(dian)網造(zao)成(cheng)污染(ran)，降低電(dian)能質(zhi)量，還可(ke)能對(dui)生(sheng)產設(she)備造(zao)成(cheng)干(gan)擾，甚(shen)至(zhi)損壞設(she)備。

（3）頻率偏差：

電力系統的(de)(de)(de)頻率偏(pian)差會對單(dan)晶(jing)硅棒的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)過程產(chan)生(sheng)(sheng)影響(xiang)。例(li)如，電動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)轉速會隨頻率變化(hua)而變化(hua)，這可能(neng)影響(xiang)到(dao)設備的(de)(de)(de)正常運(yun)行和(he)產(chan)品質量(liang)的(de)(de)(de)穩定(ding)性。

電能質量監測裝置(zhi)能(neng)夠實(shi)(shi)時監測(ce)(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統的(de)運(yun)行狀態，確(que)保電(dian)(dian)(dian)(dian)網的(de)穩定性和(he)(he)可靠性，從而(er)避免生(sheng)(sheng)產過程中(zhong)(zhong)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)波(bo)動和(he)(he)閃變問題。同(tong)時，該(gai)(gai)裝置還能(neng)有效(xiao)監測(ce)(ce)并分析電(dian)(dian)(dian)(dian)流諧(xie)波(bo)，幫(bang)助(zhu)生(sheng)(sheng)產廠家迅速解決諧(xie)波(bo)干擾，防止(zhi)設備損壞(huai)和(he)(he)生(sheng)(sheng)產中(zhong)(zhong)斷。此外，通過監測(ce)(ce)功率(lv)因數、電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)損耗等(deng)指標，電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)質量監測(ce)(ce)裝置能(neng)夠提升電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統的(de)效(xiao)率(lv)，減少(shao)能(neng)源浪費(fei)，實(shi)(shi)現(xian)更經濟、高(gao)效(xiao)的(de)生(sheng)(sheng)產。更重要的(de)是，該(gai)(gai)裝置還能(neng)提高(gao)用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)安全，及時發(fa)現(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)失(shi)調、電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)暫降等(deng)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)質量問題，并采(cai)取相應措施，防止(zhi)設備故障和(he)(he)安全事故的(de)發(fa)生(sheng)(sheng)。因此，為了監測這些電(dian)能質量問(wen)題，選(xuan)擇在高壓重要進線處安裝電(dian)能質量監測裝置APView500。

該設(she)備主(zhu)要實現的(de)功能(neng)如下：

3 產品方案

下圖(tu)是該光伏(fu)產業基地部分配電系(xi)統圖(tu)，該系(xi)統由220kV/110kV變電(dian)站引入(ru)(ru)30路10kV電(dian)源(yuan)，其中包(bao)含14路主(zhu)(zhu)用進線(xian)(xian)(xian)(xian)，14路備用進線(xian)(xian)(xian)(xian)，2路環網柜進線(xian)(xian)(xian)(xian)。本次在每個配電(dian)室的主(zhu)(zhu)進線(xian)(xian)(xian)(xian)柜就地安裝1臺(tai)(tai)電(dian)能質量(liang)(liang)監(jian)測裝置APView500，共計安裝14臺(tai)(tai)APView500。每臺(tai)(tai)裝置接入(ru)(ru)主(zhu)(zhu)用進線(xian)(xian)(xian)(xian)和備用進線(xian)(xian)(xian)(xian)的電(dian)壓(ya)電(dian)流，對兩(liang)路進線(xian)(xian)(xian)(xian)的電(dian)能質量(liang)(liang)進行實時監(jian)測。

圖1 光(guang)伏產業基地部分(fen)配電系統圖

裝置主要(yao)監測功能：

諧(xie)波(bo)監(jian)測與暫態事件監(jian)測是(shi)電能(neng)(neng)質(zhi)量在(zai)線監(jian)測裝置的(de)(de)兩(liang)個重(zhong)要監(jian)測功(gong)能(neng)(neng)。諧(xie)波(bo)監(jian)測支持直觀(guan)的(de)(de)柱狀圖和詳盡(jin)的(de)(de)表(biao)格兩(liang)種展示方式(shi)，圖1即(ji)為其柱(zhu)狀圖(tu)示例。當(dang)電(dian)(dian)(dian)網(wang)成(cheng)(cheng)發(fa)生暫升、暫降(jiang)(jiang)(jiang)、短時(shi)(shi)(shi)中(zhong)斷等暫態(tai)事(shi)故(gu)(gu)時(shi)(shi)(shi)，裝置會(hui)觸發(fa)告警及事(shi)件(jian)記(ji)錄(lu)(lu)，圖(tu)2是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)暫降(jiang)(jiang)(jiang)的(de)一(yi)條(tiao)事(shi)件(jian)記(ji)錄(lu)(lu)，里面詳(xiang)細記(ji)錄(lu)(lu)暫降(jiang)(jiang)(jiang)發(fa)生的(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)、持續時(shi)(shi)(shi)間(jian)、暫降(jiang)(jiang)(jiang)深(shen)度(du)及剩余電(dian)(dian)(dian)壓(ya)等關鍵信(xin)息。此外，裝置還具備暫降(jiang)(jiang)(jiang)源(yuan)定位(wei)功能，利用等效阻抗算法，能夠(gou)準確判斷暫降(jiang)(jiang)(jiang)源(yuan)是(shi)(shi)來自母(mu)線(xian)(xian)側還是(shi)(shi)線(xian)(xian)路側，如(ru)圖(tu)4展示。在暫態(tai)事(shi)件(jian)發(fa)生時(shi)(shi)(shi)，裝置還會(hui)記(ji)錄(lu)(lu)相(xiang)應的(de)波形(xing)，圖(tu)5是(shi)(shi)一(yi)條(tiao)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)暫降(jiang)(jiang)(jiang)的(de)波形(xing)，這些波形(xing)對于判斷故(gu)(gu)障類型(xing)及原因至(zhi)關重要。圖(tu)6和圖(tu)7呈現的(de)容(rong)忍度(du)曲線(xian)(xian)，是(shi)(shi)裝置根(gen)據暫降(jiang)(jiang)(jiang)事(shi)故(gu)(gu)生成(cheng)(cheng)的(de)ITIC和SEMI F47曲線(xian)(xian)，它們(men)直觀(guan)地反映了(le)(le)事(shi)故(gu)(gu)對設(she)備的(de)影響程度(du)，為故(gu)(gu)障分析提供了(le)(le)有力(li)依據。通過這些功能，電(dian)(dian)(dian)能質量在線(xian)(xian)監(jian)測裝置實現了(le)(le)對電(dian)(dian)(dian)力(li)系統的(de)精準監(jian)測和故(gu)(gu)障分析。

圖2 諧波監測柱(zhu)狀圖(tu)

圖3 電(dian)壓(ya)暫降事件記(ji)錄(lu)

圖(tu)4 暫降定位(wei)事件記(ji)錄

圖5 暫降波(bo)形

圖(tu)6 ITIC容忍度曲線(xian)

圖7 SEMI容忍度曲線

4 現場安(an)裝圖片

本項目(mu)各類設備均(jun)就地安(an)裝于開關柜中，現場安裝圖片如下。

5 結語

太(tai)陽能(neng)光伏(fu)產(chan)業(ye)在技(ji)術進步、成本下降和(he)(he)政(zheng)策(ce)支持的推動下，正在快速發展(zhan)壯大。未來(lai)，隨(sui)著技(ji)術的不斷創新和(he)(he)市場的不斷擴(kuo)大，太(tai)陽能(neng)光伏(fu)產(chan)業(ye)有(you)望在全球能(neng)源結(jie)構中發揮越來(lai)越重要的作用。隨(sui)著生(sheng)產工藝的不斷發展，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的電(dian)力電(dian)子(zi)設備被應用到生產過(guo)程中，從而(er)導致(zhi)大量電(dian)能質量問題，造成了(le)供電(dian)系統的不穩定性，而(er)電能質量的穩定性對于(yu)保障生產線正常運行(xing)至關重要。安裝(zhuang)電能質量(liang)監測(ce)裝置，可以(yi)實時監(jian)測(ce)電(dian)能(neng)質(zhi)量，提(ti)前發現問題(ti)，有(you)效(xiao)降低生(sheng)產線(xian)停機(ji)時間(jian)，地保障生(sheng)產效(xiao)率。其次，裝置的應用(yong)還能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)降低能(neng)源浪費，提(ti)高能(neng)源利用(yong)效(xiao)率，為企業節(jie)約成(cheng)本，實現可持續發展(zhan)提(ti)供(gong)了有(you)力(li)支撐。總而言之，電(dian)能(neng)質(zhi)量監(jian)測(ce)裝置的引(yin)入不僅提(ti)升了生(sheng)產水平，更為行業的未來發展(zhan)注入了新的活力(li)與動力(li)。

參考文獻

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