安科瑞(ruì) 陳(chén)聰(cōng)

摘 要(yào)：

太(tài)陽能(néng)光伏作(zuò)為可(kě)再(zài)生(shēng)能源(yuán)領域的重要支(zhī)柱，正迎來(lái)快速發(fā)展(zhǎn)。大量電(diàn)力電子設備應用(yòng)雖(suī)然(rán)推(tuī)動了太(tài)陽能光伏領(lǐng)域的發展，但(dàn)同時也帶(dài)來了諸(zhū)多電能質量問題，成為製約其(qí)健康(kāng)發(fā)展(zhǎn)的關鍵因素。其中，電(diàn)壓波(bō)動，諧波汙(wū)染(rǎn)，頻率(shuài)偏差等問(wèn)題尤(yóu)為(wéi)常見，這些問(wèn)題不(bù)僅(jǐn)影響了(liǎo)設備的正(zhèng)常運行(háng)，還(huán)可能對生產效率(shuài)和(hé)產品(pǐn)質量(liáng)造(zào)成(chéng)負麵影(yǐng)響。電(diàn)能質量監(jiān)測裝置(zhì)作為先(xiān)進的電(diàn)力(lì)監測(cè)工具，能夠實時(shí)，準(zhǔn)確(què)地(dì)監測(cè)電(diàn)網中的(dí)電能質量指(zhǐ)標，為企業(yè)提供可靠(kào)的(dí)數據支(zhī)持(chí)，幫助(zhù)企業及時(shí)發現並解決(jué)電能質(zhì)量問題(tí)，保(bǎo)障生(shēng)產綫的穩定運行(háng)。此(cǐ)外(wài)，它(tā)還有(yǒu)助於提升生(shēng)產效(xiào)率(shuài)，降(jiàng)低生產(chǎn)成本(běn)，並推(tuī)動(dòng)企(qǐ)業(yè)實現綠色(sè)生產。

關鍵詞(cí)：新(xīn)能源；電能(néng)質量；光(guāng)伏(fú)；諧波(bō)； 

1 項(xiàng)目概(gài)況

某光(guāng)伏企(qǐ)業位(wèi)於四(sì)川(chuān)省(shěng)宜賓市，是當地(dì)重要(yào)的(dí)光伏企業之一。該公司主要從事太(tài)陽能(néng)光伏電池的(dí)研發(fā)，生(shēng)產和銷(xiāo)售，是(shì)集“研(yán)，產(chǎn)，銷”為(wéi)一(yī)體(tǐ)的光伏(fú)科技(jì)企(qǐ)業(yè)。作為光伏產業鏈的重要(yào)一環(huán)，它致力(lì)於通(tōng)過(guò)技(jì)術創新和產業升級(jí)，推動太陽(yáng)能(néng)光伏電(diàn)池的(dí)發展。此外，公(gōng)司還(huán)參(cān)與分布式光(guāng)伏(fú)電站的建設，利用(yòng)廠房(fáng)屋頂(dǐng)等空(kōng)間進行(háng)光伏發電(diàn)，為(wéi)綠色能源的發展做出貢獻。

本項目(mù)是單晶(jīng)矽棒光伏產業基地年(nián)產(chǎn)20GW單(dān)晶(jīng)矽(guī)棒(bàng)項目(mù)。該項目(mù)在(zài)宜(yí)賓(bīn)高新區投建(jiàn)，總(zǒng)投(tóu)資約45億元(yuán)，占(zhān)地麵(miàn)積(jī)廣，將(jiāng)形成年產20GW單(dān)晶矽(guī)棒(bàng)的生(shēng)產(chǎn)能(néng)力。項(xiàng)目的實(shí)施(shī)將進一步擴大(dà)該企(qǐ)業的產能(néng)優勢，提升該企(qǐ)業(yè)的品牌競爭影響(xiǎng)力，同(tóng)時也將為宜賓市(shì)的光伏產業(yè)發展(zhǎn)注(zhù)入新(xīn)的活(huó)力。預(yù)計項目(mù)滿(mǎn)產(chǎn)後將實現(xiàn)年(nián)產(chǎn)值顯著(zhù)增(zēng)長，並帶(dài)來大量(liáng)的稅(shuì)收，為當地經濟(jì)社(shè)會(huì)發(fā)展(zhǎn)作出(chū)重要貢獻。此外，該(gāi)項目(mù)還將(jiāng)推動宜賓(bīn)市(shì)光伏產業鏈的(dí)*，加(jiā)快構建(jiàn)光(guāng)伏(fú)產(chǎn)業生態(tài)圈(quān)，提升宜(yí)賓在(zài)全球(qiú)光伏(fú)產業中的地位和影響(xiǎng)力(lì)。同時，項目(mù)的(dí)實施還(huán)將為(wéi)當地創(chuàng)造大量的就(jiù)業崗位(wèi)，提高居民收(shōu)入水平，推(tuī)動地(dì)方(fāng)經濟(jì)社會的(dí)可持(chí)續發展(zhǎn)。

2 項(xiàng)目需(xū)求

本次項(xiàng)目(mù)為(wéi)該單晶矽棒光(guāng)伏產業基地10/0.4KV用戶(hù)變電站項(xiàng)目，該變電(diàn)站(zhàn)總共(gòng)有30路高壓進綫，在(zài)其(qí)中14路進(jìn)綫處安裝電(diàn)能質量監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時監測各路進綫(xiàn)的(dí)電能(néng)質量參(cān)數，監(jiān)測生(shēng)產過(guò)程中可(kě)能遭(zāo)遇的(dí)電(diàn)能質(zhì)量問題並為(wéi)電(diàn)能質(zhì)量問題治(zhì)理(lǐ)提(tí)供(gōng)依據。單晶矽(guī)棒(bàng)是太(tài)陽(yáng)能電(diàn)池的(dí)重(zhòng)要(yào)原材料(liào)，在生產過(guò)程(chéng)中(zhōng)可能遇(yù)到的電(diàn)能質(zhì)量(liáng)問(wèn)題(tí)主要包(bāo)括(kuò)以(yǐ)下幾個(gè)方麵：

（1）電壓波動與(yǔ)閃變(biàn)：

高功率設備及工(gōng)藝(yì)過(guò)程(chéng)導(dǎo)致電力負荷快(kuài)速變化(huà)，進而(ér)衝擊(jī)電網，引發(fā)電壓(yā)波(bō)動(dòng)。電(diàn)力(lì)電子設備(bèi)如中頻(pín)爐和直流爐產生(shēng)的(dí)電流諧波(bō)幹擾電網正常運(yùn)行(háng)，加(jiā)劇(jù)電壓波動和(hé)閃(shǎn)變。電網(wǎng)容(róng)量，阻抗(kàng)分(fēn)布及(jí)無(wú)功(gōng)補(bǔ)償等自(zì)身(shēn)特(tè)性(xìng)同(tóng)時也會(huì)影(yǐng)響電(diàn)壓(yā)穩定性。除(chú)此之外(wài)外部因素(sù)如(rú)天(tiān)氣，其他設(shè)備運(yùn)行狀況和電(diàn)網(wǎng)負載變化(huà)也會(huì)對電(diàn)壓穩(wěn)定(dìng)性產生影(yǐng)響。

（2）諧(xié)波汙(wū)染：

單(dān)晶矽棒的生產過程(chéng)中，涉及(jí)到了多(duō)個階段，如(rú)加料，熔化(huà)，縮頸生長，放肩生長，等徑生長和(hé)尾部(bù)生長等(děng)，這(zhè)些(xiē)階(jiē)段通(tōng)常需(xū)要(yào)使用(yòng)各種電(diàn)力電子(zǐ)設(shè)備(bèi)，如中頻爐，直(zhí)流爐(lú)，大(dà)功率(shuài)開關電源(yuán)等。這些電力(lì)電子設(shè)備在工作過程中，普(pǔ)遍采用半(bàn)導體(tǐ)可控(kòng)整流方式，這(zhè)種(zhǒng)方式會產生大量(liáng)的(dí)電流(liú)諧(xié)波。這(zhè)些(xiē)諧(xié)波(bō)不僅(jǐn)會(huì)對(duì)電網造成汙染，降低電能質量，還(huán)可能對生產(chǎn)設備造成(chéng)幹擾，甚(shèn)至損(sǔn)壞設備。

（3）頻(pín)率偏差：

電力係(xì)統的(dí)頻率偏(piān)差(chà)會(huì)對(duì)單(dān)晶矽棒(bàng)的生(shēng)產過程產(chǎn)生影(yǐng)響。例如，電動機的轉速(sù)會(huì)隨(suí)頻率變化而變(biàn)化，這(zhè)可(kě)能(néng)影(yǐng)響到(dào)設(shè)備的(dí)正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量(liáng)的穩定性。

電(diàn)能質量監測裝置能夠實(shí)時(shí)監(jiān)測電(diàn)力係統(tǒng)的(dí)運(yùn)行狀態(tài)，確保電(diàn)網(wǎng)的穩定性和可(kě)靠(kào)性(xìng)，從而避(bì)免(miǎn)生(shēng)產過(guò)程中(zhōng)的電壓波(bō)動(dòng)和閃(shǎn)變(biàn)問題(tí)。同時(shí)，該(gāi)裝置還(huán)能有效監(jiān)測並分析電流諧波，幫助生產廠(chǎng)家(jiā)迅(xùn)速解(jiě)決(jué)諧波幹擾，防止設(shè)備損壞(huài)和生產中斷(duàn)。此(cǐ)外(wài)，通過監測功率因數，電(diàn)能(néng)損(sǔn)耗(hào)等指標(biāo)，電能(néng)質(zhì)量(liáng)監測裝(zhuāng)置能(néng)夠(gòu)提升(shēng)電(diàn)力係(xì)統的效(xiào)率(shuài)，減少能源(yuán)浪(làng)費，實現更(gēng)經濟的生產。更(gēng)重要的是，該(gāi)裝置還能提(tí)高(gāo)用(yòng)電(diàn)安(ān)全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓失(shī)調，電(diàn)壓暫(zàn)降(jiàng)等電能質量問(wèn)題，並(bìng)采取相應(yīng)措施(shī)，防止(zhǐ)設備(bèi)故障和安全事(shì)故的(dí)發(fā)生。因(yīn)此，為了監(jiān)測這(zhè)些電能(néng)質量(liáng)問題，選(xuǎn)擇在高壓重要進綫(xiàn)處(chǔ)安(ān)裝(zhuāng)電能質量監(jiān)測裝(zhuāng)置APView500。

該(gāi)設備(bèi)主要實(shí)現的功(gōng)能(néng)如(rú)下：

3 產品(pǐn)方案(àn)

下(xià)圖(tú)是該光伏(fú)產業(yè)基(jī)地部分配(pèi)電係統(tǒng)圖，該係統(tǒng)由220kV/110kV變電站(zhàn)引(yǐn)入30路10kV電(diàn)源，其中(zhōng)包(bāo)含14路主(zhǔ)用進綫，14路備(bèi)用進綫，2路環(huán)網櫃進(jìn)綫(xiàn)。本次在(zài)每個配電室(shì)的主(zhǔ)進(jìn)綫(xiàn)櫃就地安(ān)裝1台(tái)電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)監(jiān)測裝置APView500，共(gòng)計安裝14台APView500。每台裝置(zhì)接(jiē)入(rù)主(zhǔ)用進(jìn)綫(xiàn)和(hé)備用進綫的電壓電(diàn)流，對兩(liǎng)路(lù)進綫的電能質量進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。

圖1 光伏產(chǎn)業(yè)基(jī)地部分(fēn)配電係統(tǒng)圖

裝置(zhì)主要(yào)監測(cè)功(gōng)能：

諧波(bō)監測與暫態事件(jiàn)監測是電能(néng)質(zhì)量(liáng)在(zài)綫(xiàn)監(jiān)測裝置的兩(liǎng)個重要監(jiān)測功能(néng)。諧(xié)波監測支持直(zhí)觀的(dí)柱(zhù)狀圖(tú)和(hé)詳盡的表(biǎo)格兩種展(zhǎn)示(shì)方式(shì)，圖(tú)1即(jí)為其柱(zhù)狀圖示例(lì)。當電網(wǎng)成(chéng)發生暫(zàn)升(shēng)，暫(zàn)降(jiàng)，短時中(zhōng)斷等(děng)暫態事故時，裝置會觸發(fā)告警及事(shì)件記(jì)錄，圖(tú)2是電壓(yā)暫降的(dí)一條事(shì)件(jiàn)記錄，裏麵詳(xiáng)細記錄(lù)暫降發生(shēng)的(dí)時(shí)間(jiān)，持續時間(jiān)，暫降深(shēn)度及(jí)剩餘電壓等關(guān)鍵(jiàn)信息。此外(wài)，裝(zhuāng)置(zhì)還(huán)具(jù)備暫(zàn)降源(yuán)定位(wèi)功(gōng)能，利用等(děng)效阻抗(kàng)算法，能(néng)夠(gòu)準確判(pàn)斷暫降(jiàng)源是來(lái)自母綫(xiàn)側還(huán)是(shì)綫路側，如圖4展示。在(zài)暫態事件發生時，裝(zhuāng)置(zhì)還(huán)會(huì)記錄(lù)相(xiāng)應的(dí)波(bō)形(xíng)，圖5是(shì)一條電(diàn)壓暫降(jiàng)的波(bō)形，這些波形對於判斷故障類(lèi)型(xíng)及原因至關重要。圖6和圖(tú)7呈現的(dí)容忍度(dù)曲(qū)綫(xiàn)，是(shì)裝置根據暫(zàn)降(jiàng)事故(gù)生(shēng)成(chéng)的ITIC和SEMI F47曲(qū)綫，它們直觀地反(fǎn)映(yìng)了事(shì)故(gù)對設(shè)備的(dí)影響程度(dù)，為(wéi)故障分析(xī)提供了有力(lì)依(yī)據。通過這些(xiē)功能，電能質(zhì)量(liáng)在(zài)綫(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置實現了(liǎo)對(duì)電力係統的監測(cè)和(hé)故障分析(xī)。

圖2 諧波監測柱(zhù)狀圖(tú)

圖3 電壓暫(zàn)降事(shì)件記錄(lù)

圖(tú)4 暫降定(dìng)位事(shì)件(jiàn)記錄

圖5 暫降波形(xíng)

圖(tú)6 ITIC容忍(rěn)度(dù)曲綫

圖7 SEMI容(róng)忍度曲綫

4 現場(cháng)安(ān)裝(zhuāng)圖片

本項目(mù)各(gè)類(lèi)設(shè)備均就(jiù)地安(ān)裝(zhuāng)於開關櫃中，現場(cháng)安(ān)裝(zhuāng)圖片(piàn)如下(xià)。

5 結語(yǔ)

太陽能(néng)光(guāng)伏(fú)產業在(zài)技術進步(bù)，成本下(xià)降(jiàng)和(hé)政策支持(chí)的推動下，正在(zài)快速發(fā)展(zhǎn)壯大(dà)。未來(lái)，隨(suí)著(zhuó)技術的不(bù)斷(duàn)創(chuàng)新和市(shì)場的(dí)不(bù)斷(duàn)擴(kuò)大(dà)，太陽能(néng)光(guāng)伏(fú)產業有(yǒu)望在(zài)全(quán)球(qiú)能(néng)源(yuán)結(jié)構中發(fā)揮越來越重(zhòng)要的(dí)作用。隨著生產工(gōng)藝的(dí)不斷(duàn)發(fā)展(zhǎn)，越來(lái)越(yuè)多(duō)的(dí)電力(lì)電子設(shè)備被應用到(dào)生產過程中，從(cóng)而導致大量(liáng)電(diàn)能質量問(wèn)題，造(zào)成了供電係統(tǒng)的不穩(wěn)定(dìng)性，而(ér)電能(néng)質(zhì)量(liáng)的穩定(dìng)性對(duì)於保障生產綫正(zhèng)常(cháng)運行相(xiāng)當重(zhòng)要(yào)。安(ān)裝電能質量(liáng)監(jiān)測裝置，可以(yǐ)實時監測電能(néng)質(zhì)量(liáng)，提前發(fā)現問(wèn)題，降低生(shēng)產綫(xiàn)停(tíng)機(jī)時(shí)間(jiān)，保障生(shēng)產效(xiào)率(shuài)。其次，裝(zhuāng)置的(dí)應(yīng)用還能(néng)夠(gòu)有(yǒu)效降低能(néng)源浪費，提高能源利(lì)用(yòng)效率(shuài)，為企業(yè)節(jié)約成本，實現可持(chí)續(xù)發展提供了(liǎo)有(yǒu)力支撐。總(zǒng)而(ér)言(yán)之，電能質量(liáng)監測(cè)裝(zhuāng)置的(dí)引入不(bù)僅提(tí)升(shēng)了(liǎo)生產(chǎn)水平，更(gēng)為行業的未來發(fā)展(zhǎn)注(zhù)入了(liǎo)新的(dí)活力與動(dòng)力。

參考(kǎo)文獻

[1] 安(ān)科(kē)瑞企(qǐ)業(yè)微(wēi)電(diàn)網設計(jì)與應用(yòng)手冊.2020.6月版

[2] 安(ān)科瑞用(yòng)戶變(biàn)電站(zhàn)綜合(hé)自動化與(yǔ)運維(wéi)解(jiě)決(jué)方(fāng)案(àn).2021.11月版(bǎn)