電能質量監測裝置在某單晶矽棒光伏產業基地的應用

hth下载地址 陳聰

摘 要：

太陽能光伏作為(wei) 可再生能源領域的重要支柱，正迎來快速發展。大量電力電子設備應用雖然推動了太陽能光伏領域的發展，但同時也帶來了諸多電能質量問題，成為(wei) 製約其健康發展的關(guan) 鍵因素。其中，電壓波動、諧波汙染、頻率偏差等問題尤為(wei) 常見，這些問題不僅(jin) 影響了設備的正常運行，還可能對生產(chan) 效率和產(chan) 品質量造成負麵影響。電能質量監測裝置作為(wei) 先進的電力監測工具，能夠實時、準確地監測電網中的電能質量指標，為(wei) 企業(ye) 提供可靠的數據支持，幫助企業(ye) 及時發現並解決(jue) 電能質量問題，保障生產(chan) 線的穩定運行。此外，它還有助於(yu) 提升生產(chan) 效率、降低生產(chan) 成本，並推動企業(ye) 實現綠色生產(chan) 。

關(guan) 鍵詞：新能源；電能質量；光伏；諧波； 

1 項目概況

某光伏企業(ye) 位於(yu) 四川省宜賓市，是當地重要的光伏企業(ye) 之一。該公司主要從(cong) 事太陽能光伏電池的研發、生產(chan) 和銷售，是集“研、產(chan) 、銷”為(wei) 一體(ti) 的光伏科技企業(ye) 。作為(wei) 光伏產(chan) 業(ye) 鏈的重要一環，它致力於(yu) 通過技術創新和產(chan) 業(ye) 升級，推動太陽能光伏電池的發展。此外，公司還參與(yu) 分布式光伏電站的建設，利用廠房屋頂等空間進行光伏發電，為(wei) 綠色能源的發展做出貢獻。

本項目是單晶矽棒光伏產(chan) 業(ye) 基地年產(chan) 20GW單晶矽棒項目。該項目在宜賓高新區投建，總投資約45億(yi) 元，占地麵積廣，將形成年產(chan) 20GW單晶矽棒的生產(chan) 能力。項目的實施將進一步擴大該企業(ye) 的產(chan) 能優(you) 勢，提升該企業(ye) 的品牌競爭(zheng) 影響力，同時也將為(wei) 宜賓市的光伏產(chan) 業(ye) 發展注入新的活力。預計項目滿產(chan) 後將實現年產(chan) 值顯著增長，並帶來大量的稅收，為(wei) 當地經濟社會(hui) 發展作出重要貢獻。此外，該項目還將推動宜賓市光伏產(chan) 業(ye) 鏈的完善，加快構建光伏產(chan) 業(ye) 生態圈，提升宜賓在全球光伏產(chan) 業(ye) 中的地位和影響力。同時，項目的實施還將為(wei) 當地創造大量的就業(ye) 崗位，提高居民收入水平，推動地方經濟社會(hui) 的可持續發展。

2 項目需求

本次項目為(wei) 該單晶矽棒光伏產(chan) 業(ye) 基地10/0.4KV用戶變電站項目，該變電站總共有30路高壓進線，在其中14路進線處安裝電能質量監測裝置實時監測各路進線的電能質量參數，監測生產(chan) 過程中可能遭遇的電能質量問題並為(wei) 電能質量問題治理提供依據。單晶矽棒是太陽能電池的重要原材料，在生產(chan) 過程中可能遇到的電能質量問題主要包括以下幾個(ge) 方麵：

（1）電壓波動與(yu) 閃變：

高功率設備及工藝過程導致電力負荷快速變化，進而衝(chong) 擊電網，引發電壓波動。電力電子設備如中頻爐和直流爐產(chan) 生的電流諧波幹擾電網正常運行，加劇電壓波動和閃變。電網容量、阻抗分布及無功補償(chang) 等自身特性同時也會(hui) 影響電壓穩定性。除此之外外部因素如天氣、其他設備運行狀況和電網負載變化也會(hui) 對電壓穩定性產(chan) 生影響。

（2）諧波汙染：

單晶矽棒的生產(chan) 過程中，涉及到了多個(ge) 階段，如加料、熔化、縮頸生長、放肩生長、等徑生長和尾部生長等，這些階段通常需要使用各種電力電子設備，如中頻爐、直流爐、大功率開關(guan) 電源等。這些電力電子設備在工作過程中，普遍采用半導體(ti) 可控整流方式，這種方式會(hui) 產(chan) 生大量的電流諧波。這些諧波不僅(jin) 會(hui) 對電網造成汙染，降低電能質量，還可能對生產(chan) 設備造成幹擾，甚至損壞設備。

（3）頻率偏差：

電力係統的頻率偏差會(hui) 對單晶矽棒的生產(chan) 過程產(chan) 生影響。例如，電動機的轉速會(hui) 隨頻率變化而變化，這可能影響到設備的正常運行和產(chan) 品質量的穩定性。

電能質量監測裝置能夠實時監測電力係統的運行狀態，確保電網的穩定性和可靠性，從(cong) 而避免生產(chan) 過程中的電壓波動和閃變問題。同時，該裝置還能有效監測並分析電流諧波，幫助生產(chan) 廠家迅速解決(jue) 諧波幹擾，防止設備損壞和生產(chan) 中斷。此外，通過監測功率因數、電能損耗等指標，電能質量監測裝置能夠提升電力係統的效率，減少能源浪費，實現更經濟的生產(chan) 。更重要的是，該裝置還能提高用電安全，及時發現電壓失調、電壓暫降等電能質量問題，並采取相應措施，防止設備故障和安全事故的發生。因此，為(wei) 了監測這些電能質量問題，選擇在高壓重要進線處安裝電能質量監測裝置APView500。

該設備主要實現的功能如下：

3 產(chan) 品方案

下圖是該光伏產(chan) 業(ye) 基地部分配電係統圖，該係統由220kV/110kV變電站引入30路10kV電源，其中包含14路主用進線，14路備用進線，2路環網櫃進線。本次在每個(ge) 配電室的主進線櫃就地安裝1台電能質量監測裝置APView500，共計安裝14台APView500。每台裝置接入主用進線和備用進線的電壓電流，對兩(liang) 路進線的電能質量進行實時監測。

圖1 光伏產(chan) 業(ye) 基地部分配電係統圖

裝置主要監測功能：

諧波監測與(yu) 暫態事件監測是電能質量在線監測裝置的兩(liang) 個(ge) 重要監測功能。諧波監測支持直觀的柱狀圖和詳盡的表格兩(liang) 種展示方式，圖1即為(wei) 其柱狀圖示例。當電網成發生暫升、暫降、短時中斷等暫態事故時，裝置會(hui) 觸發告警及事件記錄，圖2是電壓暫降的一條事件記錄，裏麵詳細記錄暫降發生的時間、持續時間、暫降深度及剩餘(yu) 電壓等關(guan) 鍵信息。此外，裝置還具備暫降源定位功能，利用等效阻抗算法，能夠準確判斷暫降源是來自母線側(ce) 還是線路側(ce) ，如圖4展示。在暫態事件發生時，裝置還會(hui) 記錄相應的波形，圖5是一條電壓暫降的波形，這些波形對於(yu) 判斷故障類型及原因至關(guan) 重要。圖6和圖7呈現的容忍度曲線，是裝置根據暫降事故生成的ITIC和SEMI F47曲線，它們(men) 直觀地反映了事故對設備的影響程度，為(wei) 故障分析提供了有力依據。通過這些功能，電能質量在線監測裝置實現了對電力係統的監測和故障分析。

圖2 諧波監測柱狀圖

圖3 電壓暫降事件記錄

圖4 暫降定位事件記錄

圖5 暫降波形

圖6 ITIC容忍度曲線

圖7 SEMI容忍度曲線

4 現場安裝圖片

本項目各類設備均就地安裝於(yu) 開關(guan) 櫃中，現場安裝圖片如下。

5 結語

太陽能光伏產(chan) 業(ye) 在技術進步、成本下降和政策支持的推動下，正在快速發展壯大。未來，隨著技術的不斷創新和市場的不斷擴大，太陽能光伏產(chan) 業(ye) 有望在全球能源結構中發揮越來越重要的作用。隨著生產(chan) 工藝的不斷發展，越來越多的電力電子設備被應用到生產(chan) 過程中，從(cong) 而導致大量電能質量問題，造成了供電係統的不穩定性，而電能質量的穩定性對於(yu) 保障生產(chan) 線正常運行相當重要。安裝電能質量監測裝置，可以實時監測電能質量，提前發現問題，降低生產(chan) 線停機時間，保障生產(chan) 效率。其次，裝置的應用還能夠有效降低能源浪費，提高能源利用效率，為(wei) 企業(ye) 節約成本，實現可持續發展提供了有力支撐。總而言之，電能質量監測裝置的引入不僅(jin) 提升了生產(chan) 水平，更為(wei) 行業(ye) 的未來發展注入了新的活力與(yu) 動力。

參考文獻

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