电力需求侧管理及智能电力监控技术在光伏多晶硅产业中的应用.docx

电力需求侧管理及智能电力监控技术在光伏多晶硅产业中的应用一、 行业用户用电特性分析“光伏产业”是以硅材料的应用开发为产业链条，涉及高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。光伏发电被认为是未来最有发展前景的可再生能源。目前，中国光伏产业集群初步形成，并且在江苏等省已建成全国性乃至全球性的光伏生产基地。该行业为大规模生产一般采用110kV或220kV供电（且为双路同供方式运营），用电负荷较大，生产性质为三班制连续作业，且不受时段、季节、气候影响。光伏行业用户设备分类表类别重要设备备注非生产性负荷办公照明、电脑传真打印等办公用电器具、分体及中央空调、食堂蒸饭车、鼓风机、厂区道路照明一般辅助生产负荷热能转换站，压缩空气站，循环水站，净化厂房等。重要重要生产性负荷1、 硅棒硅锭硅块生产线：全套生产线、铸锭炉、坩埚、生长炉，其他相关设备2、 硅片晶园生产设备：全套生产线、切割设备、清洗设备、检测设备，其他相关设备重要安全保障负荷氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶解决系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥装置，还原尾气干法回收装置；其他涉及，热能转换站，压缩空气站，循环水站，净化厂房等。重要二、 行业用户重要用电设备及错峰限电能力分析1、光伏行业重要用电设备有铸锭炉、坩埚、生长炉、切割设备等，其中单晶炉避峰响应时间72小时，切片机、剖方机避峰响应时间56小时。该行业用电负荷较大且有连续性和重要（高危）性，不适宜参与紧急错峰，可以安排参与阶段性错峰。2、紧急错峰限电时在不危及安全生产的前提下仅可以快速停用办公照明、电脑传真机、厂区亮化等非生产性用电设备及一定的净化厂房等辅助生产设备，因此紧急错峰能力弱。3、该行业用户阶段性错峰可以通过安排集中检修、轮休、停生产线等方式开展。三、 行业用户参与错峰限电技术方案（一） 缺口等级IV级参与方案1. 阶段性错峰：对非生产性负荷实行节约用电管理，如：办公照明、电脑传真打印等办公用电器具、分体及中央空调、食堂蒸饭车、鼓风机、厂区道路照明等，在各时段减少或停用。2. 紧急错峰：立即停用中央空调等可间断运营的非生产性负荷。（二） 缺口等级III级参与方案1. 阶段性错峰：对非生产性负荷实行节约用电管理，如：办公照明、电脑传真打印等办公用电器具、分体及中央空调、食堂蒸饭车、鼓风机、厂区道路照明等，在各时段减少或停用。在早峰、腰峰、晚峰时段停水泵、切片机、剖方机等非连续性生产负荷，约占总负荷的40。2. 紧急错峰：立即停用空调系统、办公及照明系统等可间断运营的非生产性负荷。（三） 缺口等级II级参与方案1. 阶段性错峰：采用集中生产，集中检修的方式，提前或超额完毕计划的生产任务，剩余的工作日安排工人轮休或设备检修以满足避峰规定。2. 紧急错峰：立即停用空调系统、办公及照明系统、电炊具、厂区亮化等可间断运营的非生产性负荷。（四） 缺口等级I级参与方案1. 阶段性错峰：采用集中生产，集中检修的方式，提前或超额完毕计划的生产任务，剩余的工作日安排工人轮休、设备检修或停用部分生产线以满足避峰规定。2. 紧急错峰：立即停用空调系统、办公及照明系统、电炊具、厂区亮化等可间断运营的非生产性负荷。四、 行业用户参与错峰限电风险及注意事项该行业是一个连续性生产行业，属高危行业，忽然停电会导致设备损坏和人员伤亡。如需错峰限电，必须提前72小时告知该行业公司停生产线减产或安排集中检修并注意防止以下事故发生：1. 在多晶硅生产过程中忽然失电，特别是输送有毒有害气体和可燃气体设备停止工作，使得系统产生正压，致使向外排放，对环境导致极大污染，甚至发生爆炸，在较大范围内对人员导致伤害或致命，后果严重。2. 循环冷却水泵是在化工生产过程中用来对设备保护的冷却设备，其辅助冷却系统失电后停止工作也将使炉本体损坏，导致设备事故，将直接影响恢复周期，导致重大损失，严重时也许导致火灾和人身伤害。3. 工艺风机重要功能是为生产线输送化学反映所需物料、空气以及冷却，一旦失电，反映设备内的其他物料比例过高会产生批量产品报废或导致设备损坏甚至导致人员伤害。4. 消防水泵是易燃易爆的化工公司在生产过程中保持相应压力并正常运转的安保设施，如失电停止运转以面临火灾事故不能及时施救，导致财产损失人员伤亡。因此，该行业参与错峰不宜采用强制拉电或遥控设备控制限电，应指导公司及早制定有效应急预案，积极配合错峰实行，杜绝恶性事故发生，将损失降到最低。五、智能电力监控的功能与应用海润光伏科技股份有限公司是中国最大的晶硅太阳能电池生产公司之一自2023年成立以来，海润光伏立足本业、快速发展，在光伏领域专业从事上游的单晶拉棒/多晶铸锭、切方、硅片切割等环节的生产。海润光伏旗下拥有江阴海润太阳能电力有限公司、奥特斯维能源（太仓）有限公司、合肥海润光伏科技有限公司和泗阳瑞泰光伏材料有限公司四家全资子公司以及一家控股子公司江阴鑫辉太阳能有限公司，专业从事太阳能电池和太阳能电池组件的生产，至此海润光伏具有了从硅棒（硅锭）硅片太阳能电池片太阳能组件生产的较完整的光伏产业链。海润光伏采用了垂直一体化的生产和服务模式。海润光伏的客户和供应商遍布全球，并与客户建立了良好的业务关系。这种稳定而连续的供应关系，使海润光伏的产品为世界清洁能源事业做出了巨大的奉献。本项目为泗阳瑞泰光伏材料有限公司多晶铸锭变电所电力监控。根据配电系统管理的规定，需要对多晶铸锭变电所内的高压柜、低压配出线进行电力监控，以保证用电的安全、可靠和高效。Acrel-3000电能管理系统，充足运用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运营的远程监控和集中管理。5.1 系统结构描述本监控系统重要实现多晶铸锭变电所的20/0.4kV配电系统进行用电监控与电能管理；监控范围为变电所的1A、1C、1E、1F、1M、1N变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜及高压侧仪表、综合保护装置进行远程实时监控和电能管理。该系统总计有141只安科瑞智能仪表,6只温控仪，12台综合保护，分10条总线，低压变电所和高压室离值班室距离不远，直接采用屏蔽双绞线连接至串口服务器，最后通过网线连接到网络互换机上，监控主机通过网络互换机实现总线上仪表与监控主机的数据连通。5.2网络结构拓扑图本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层； 网络拓扑图间隔设备层重要为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别相应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。网络通讯层重要为：通讯服务器，其重要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完毕现场层和站控层之间的数据交互。站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运营状况，以人机交互的形式显示给用户。以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简朴方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接受、发送数据但是在同一时刻只能发送或接受数据，数据最高传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接受器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。5.3系统功能根据现场对系统需求，安科瑞电气股份有限公司针对性的对该项目系统界面及功能进行了设计，具体显示界面如下： 系统主界面系统主监控画面为高压侧实时画面，重要实时监测高压回路的运营状态，红色代表合闸，绿色代表分闸。在高压系统图中可以直观的看到每路高压进线和出线的运营参数和状态，可以看到变压器出线侧的所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度及变压器温度。系统运营监视和控制功能有电量遥测重要监测运营设备的电参量，其中涉及：线三相电压，电流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运营状态，重要涉及：开关的分、合闸运营状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时解决故障。 参数抄表功能重要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具有数据导出和报表打印等功能。该报表查询供变电所内6台变压器出线各低压回路的电参数，重要涉及：三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。遥信和遥测报警功能重要完毕对低压各出线回路的开关运营状态和负载进线监控，对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时解决。遥测报警值设立界面可以看到每个监控点的实时值和报警设立值，方便值班人员比对进线设立，负载越限值在相应权限下可自由设立。具有历史查询功能。实时遥信报警信息历史遥测报警信息查询遥测报警值设立界面通讯状态重要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表达通讯正常，绿色表达通讯故障。用电量报表功能可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具有数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图所示，显示健身中心某段时间内的各配电回路的精确用电量，用户可以直接打印报表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。负荷趋势曲线界面直观的查看回路的负荷运营情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按钮或菜单项可以完毕相应功能的切换；帮助用户进线趋势分析和故障追忆，具有曲线打印功能。为分析整个系统的运营状况提供了直观而方便的软件支持。5.4运营效果1、实用性系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。具有电脑初级操作水平的管理人员，通过简朴的培训就能掌握系统的操作要领，达成能完毕值班任务的操作水平。2、安全性配电网络的系统配置不同于其他的行业，任何一点的疏忽是巨大的安全隐患，这规定系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准，并可在非抱负环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动功能，充足保证使用者环境的安全性。3、实时性项目实行前现场数据重要靠人工抄录，1天2次，各回路时间不统一，可对性差；项目实行后后台实时采集，50mS一次，可比性强。4、稳定性综合智能配电系统是一项长期不间断运营的系统，肩负着监测配电网络的运营状况，并具有一定的解决事件的功能，规定系统要有数年以上市场的成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。5、整体分析项目实行前各个时段用电量以及各个回路用电横向和竖向无法对比；项目实行后通过曲线分析，峰平谷时段对比明显，便于削峰填谷，并且三相用电的调配相对均衡。6、可扩展性系统的设计并不是一层不变的，如此后根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等，这规定系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，当追加变配电子站系统及与上级调度系统，可实现系统扩展。7、易维护性综合智能配电系统在运营过程中的维护应尽量做到简朴易行。从计算机的配置到系统的配置，前端设备的配置都充足仔细地考虑了系统可靠性，并实行了相应的认证。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会由于某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。六、重要监控产品（1）交流侧仪表选ACR330ELH仪表该表为电能质量分析仪表，重要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能记录；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸：120120mm，开孔尺寸：108108mm。合用于高压重要回路或低压进线柜。（2）交流侧仪表选ACR220EL电力仪表该表重要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能记录、最大需量记录；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：9696mm，开孔尺寸：8888mm。合用于低压联络柜、出线柜。（3）综合保护装置AM5系列 AM 系列保护测控装置集保护、测量、控制于一体，合用于35kV 及以下电压等级的用户终端变电站，可实现用户变电站的全面保护和测控。应用领域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。保护装置采用先进成熟可靠的保护原理和算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活，通讯采用冗余设计。装置具有独立的高精度电流测量回路，16 路开关量采集和10继电器输出，能与Acrel-3000 电能管理软件配合，可以实现无人值班的终端用户变电站配电自动化系统。合用于线路、母联、10kV 变压器、高压电动机、高压电容器等设备的保护和自动控制功能。（4）节能产品可选导轨表或APF有源滤波装置照明箱DDSF1352电表重要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能记录、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：768974mm，4模数。合用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量。DTSF1352导轨式电表重要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能记录、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：1268974mm，7模数。合用于照明箱的三相电能计量。DTSD1352导轨式电表重要功能：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能记录、最大需量记录；电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：1268974mm，7模数。合用于动力柜。ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量相应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。七、设备清单名称型号、规格单位数量备注现场设备层电力仪表ACR220EL只134电力仪表ACR330ELH只7综合保护装置AM5只12站控管理层工作站主机IPC610H(3.0GHz/1GB/500GB/6007LV)+键鼠台1研华工作站主机Lenovo ThinkCentre台1联想显示器L1950WD台1联想显示器19W液晶显示器台1三星UPS电源C1K/1KVA台1SANTAK打印机HP 1007 A4幅面台1惠普操作台钢木结构含一椅套1本地采购通讯机柜K2200（2200*600*600）套12060*800*600光伏发电监测软件系统组态软件Acrel-3000套1安科瑞网络通讯层无线数据采集模块CM310 GSM Modem套1才茂工业串口服务器NPORT5630-8 RS485接口8套11MOXA环网互换机EDS405A台11MOXA工业开关电源KDYA-DG75-24套11华力光伏通讯采集箱套10光端盒含附件光端盒、尾纤、跳线、法兰套11DI/DO/模拟量ARTU-Z套10安科瑞工程材料通讯线缆单模4芯光纤千米2通讯线缆屏蔽双绞线RVVSP 2*0.75千米0.2起帆通讯线缆BVR 1.5mm千米4工程辅材拖线板、转换线、线管、标牌等套1计量箱每个变电所内配置1台共需4台。只4光纤附件含熔接、尾纤、法兰、跳线等套4工程施工及调试通讯线缆铺设米2200综合调试人/天25设备运送费用项1培训费用项1施工改造费用项1