劉細(xi)鳳

安(an)科瑞電氣股份有限公(gong)司 上海嘉(jia)定 201800

摘 要：

太陽能光伏作為可再生能源(yuan)領(ling)域的重要支柱，正迎來(lai)快速(su)發展(zhan)。大量(liang)電力電子設備(bei)應用雖然推(tui)動了(le)太(tai)陽能光伏領域的(de)發展(zhan)，但同(tong)時(shi)也帶(dai)來了諸(zhu)多(duo)電能質量問題，成(cheng)為制約(yue)其健(jian)康(kang)發展(zhan)的(de)關鍵因素。其中，電壓波(bo)動(dong)、諧(xie)波(bo)污染、頻率偏差(cha)等(deng)問(wen)題(ti)(ti)尤為常(chang)見，這些問(wen)題(ti)(ti)不僅影(ying)響了設備的正常(chang)運行，還(huan)可能對生(sheng)產效(xiao)率和產品質(zhi)量造成負面(mian)影(ying)響。電能(neng)質(zhi)(zhi)量監(jian)測裝置作為(wei)先進的電力監(jian)測工具，能(neng)夠實時(shi)、準確地監(jian)測電網(wang)中的電能(neng)質(zhi)(zhi)量指標，為(wei)企業提供可靠的數據(ju)支持，幫助企業及時發現(xian)并解(jie)決(jue)電能質量問題，保障(zhang)生產(chan)(chan)線的穩定運行(xing)。此外，它還有助于提升生產(chan)(chan)效率、降低生產(chan)(chan)成本，并推(tui)動企業實現(xian)綠色生產(chan)(chan)。

關鍵詞：新能源；電(dian)能質量；光伏；諧波；

1 項目概況(kuang)

某(mou)光伏(fu)企業位于四川省宜賓市，是(shi)當地重要的光(guang)伏(fu)企業之一。該公司(si)主要從事太陽能(neng)光(guang)伏電池的研發、生產(chan)和銷售，是集“研、產、銷"為一(yi)體(ti)的光伏科技企(qi)業(ye)。作為光伏產(chan)業鏈的重要(yao)一環，它致力于通過(guo)技術創新和產(chan)業升(sheng)級，推(tui)動太(tai)陽能光伏電(dian)池的(de)發展。此外，公司還積極參與分布(bu)式光伏電站的(de)建設，利(li)用廠(chang)房屋頂等空間進(jin)行光伏發電，為綠色能源的(de)發展做出貢獻。

本(ben)項目是單晶(jing)硅(gui)棒(bang)光伏產業基地(di)年產(chan)20GW單晶硅棒項(xiang)目。該項目在(zai)宜賓(bin)高新(xin)區投建，總投資約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)能優勢，提升(sheng)該企業的(de)品牌競爭影響力(li)，同時(shi)也將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)宜賓市的(de)光(guang)(guang)伏產(chan)(chan)業(ye)發(fa)展注入新的(de)活力(li)。預計項目滿產(chan)(chan)后(hou)將(jiang)(jiang)實現(xian)年產(chan)(chan)值顯著增長，并帶來大量的(de)稅收，為(wei)(wei)當地經(jing)濟(ji)社(she)會(hui)發(fa)展作出(chu)重要貢獻(xian)。此外，該(gai)項目還(huan)將(jiang)(jiang)推動宜賓市光(guang)(guang)伏產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)的(de)完(wan)善，加(jia)快(kuai)構建光(guang)(guang)伏產(chan)(chan)業(ye)生態(tai)圈，提升宜賓在(zai)全球光(guang)(guang)伏產(chan)(chan)業(ye)中的(de)地位和影響力(li)。同時(shi)，項目的(de)實施還(huan)將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)當地創造大量的(de)就業(ye)崗位，提高居民收入水平，推動地方經(jing)濟(ji)社(she)會(hui)的(de)可持續發(fa)展。

2 項(xiang)目需求(qiu)

本次項目為該單晶硅棒(bang)光伏產業基(ji)地(di)10/0.4KV用(yong)戶變電站項目，該變電站總共有30路高壓進線(xian)，在其中14路進線(xian)處安裝電能質量(liang)監測裝置實時監測各路進線(xian)的電能質量(liang)參(can)數，監測生產過程中可能遭遇的電能質量(liang)問(wen)題并(bing)為(wei)電能質量(liang)問(wen)題治理提供依據(ju)。單晶硅棒是太陽能電(dian)池的重要原材料，在生產過程中可能(neng)遇到的電(dian)能(neng)質量問題主要包括(kuo)以下(xia)幾(ji)個方面：

（1）電壓(ya)波動與閃變：

高(gao)功率設(she)備(bei)及工藝過程(cheng)導致電(dian)力(li)負(fu)荷快(kuai)速變(bian)化，進而(er)沖擊(ji)電(dian)網，引發電(dian)壓波動。電(dian)力(li)電(dian)子設(she)備(bei)如中頻爐和(he)直流(liu)爐產生的電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)干擾電(dian)網正常運行(xing)，加劇電(dian)壓(ya)波(bo)動和(he)閃變。電(dian)網容量、阻抗分(fen)布(bu)及無(wu)功(gong)補償等自身特性同(tong)時也會影(ying)響電壓穩定性(xing)。除(chu)此之外外部(bu)因素如天氣(qi)、其他設備運行狀況和電(dian)網(wang)負(fu)載(zai)變(bian)化也會對電(dian)壓穩定(ding)性產生(sheng)影(ying)響。

（2）諧(xie)波污染：

單晶硅(gui)棒的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)，涉及到了多個(ge)階段(duan)，如加料(liao)、熔化(hua)、縮(suo)頸生(sheng)(sheng)長、放肩生(sheng)(sheng)長、等(deng)(deng)徑生(sheng)(sheng)長和尾(wei)部生(sheng)(sheng)長等(deng)(deng)，這些(xie)階段(duan)通常需要使用(yong)各種電(dian)力電(dian)子(zi)設備(bei)，如中(zhong)頻(pin)爐、直流(liu)爐、大功(gong)率開(kai)關電(dian)源(yuan)等(deng)(deng)。這些(xie)電(dian)力電(dian)子(zi)設備(bei)在工(gong)作過程(cheng)中(zhong)，普(pu)遍采用(yong)半導體(ti)可(ke)控整流(liu)方式，這種方式會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)大量(liang)的(de)(de)電(dian)流(liu)諧波(bo)。這些(xie)諧波(bo)不僅(jin)會(hui)對電(dian)網(wang)造成(cheng)污染，降低電(dian)能質(zhi)量(liang)，還可(ke)能對生(sheng)(sheng)產(chan)設備(bei)造成(cheng)干擾，甚至損壞設備(bei)。

（3）頻率偏(pian)差(cha)：

電(dian)力系(xi)統(tong)的(de)頻率(lv)偏差會對單晶硅棒的(de)生(sheng)產(chan)過程產(chan)生(sheng)影響(xiang)。例如，電(dian)動機的(de)轉速會隨頻率(lv)變化(hua)(hua)而變化(hua)(hua)，這可能影響(xiang)到設備的(de)正(zheng)常運行(xing)和產(chan)品質量的(de)穩定性。

電(dian)能質量監測裝置能(neng)(neng)夠(gou)實時監(jian)(jian)測電力系統的(de)(de)(de)運行狀態，確保電網的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)和(he)可靠性(xing)，從而避(bi)免生(sheng)產(chan)過(guo)程中的(de)(de)(de)電壓波動和(he)閃(shan)變(bian)問題(ti)。同時，該裝置(zhi)(zhi)還能(neng)(neng)有效監(jian)(jian)測并(bing)分(fen)析電流諧波，幫(bang)助生(sheng)產(chan)廠家(jia)迅速解決諧波干(gan)擾(rao)，防止設備損(sun)壞和(he)生(sheng)產(chan)中斷。此外(wai)，通過(guo)監(jian)(jian)測功率(lv)因數、電能(neng)(neng)損(sun)耗等(deng)指標，電能(neng)(neng)質量(liang)(liang)監(jian)(jian)測裝置(zhi)(zhi)能(neng)(neng)夠(gou)提升電力系統的(de)(de)(de)效率(lv)，減少能(neng)(neng)源浪費(fei)，實現更經濟、高效的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)。更重要的(de)(de)(de)是(shi)，該裝置(zhi)(zhi)還能(neng)(neng)提高用電安全(quan)，及時發現電壓失調、電壓暫降等(deng)電能(neng)(neng)質量(liang)(liang)問題(ti)，并(bing)采取相應措施，防止設備故(gu)(gu)障和(he)安全(quan)事(shi)故(gu)(gu)的(de)(de)(de)發生(sheng)。因(yin)此，為了監(jian)測(ce)這些電能質量問題，選擇在高壓(ya)重(zhong)要進線處安(an)裝(zhuang)電能質量監(jian)測(ce)裝(zhuang)置APView500。

該設備主要實現的功能如下：

3 產品方案

下(xia)圖(tu)(tu)是該(gai)光伏產(chan)業基地部分(fen)配電(dian)系統圖(tu)(tu)，該(gai)系統由220kV/110kV變電(dian)站引入30路10kV電(dian)源(yuan)，其中包含14路主用(yong)進(jin)線(xian)，14路備(bei)用(yong)進(jin)線(xian)，2路環網柜進(jin)線(xian)。本次在每個配電(dian)室的(de)主進(jin)線(xian)柜就(jiu)地安(an)裝(zhuang)1臺電(dian)能質量(liang)監測(ce)裝(zhuang)置APView500，共計安(an)裝(zhuang)14臺APView500。每臺裝(zhuang)置接入主用(yong)進(jin)線(xian)和備(bei)用(yong)進(jin)線(xian)的(de)電(dian)壓(ya)電(dian)流，對兩路進(jin)線(xian)的(de)電(dian)能質量(liang)進(jin)行實(shi)時(shi)監測(ce)。

圖(tu)1 光(guang)伏產業基地(di)部分配電(dian)系統(tong)圖

裝(zhuang)置主(zhu)要監測功能：

諧波(bo)監測(ce)與(yu)暫(zan)態事件監測(ce)是電能質量(liang)在線監測(ce)裝置的兩(liang)(liang)個重要監測(ce)功(gong)能。諧波(bo)監測(ce)支持直(zhi)觀的柱狀圖(tu)和(he)詳盡的表格兩(liang)(liang)種展示方式，圖(tu)1即為(wei)(wei)其柱狀圖(tu)示(shi)例。當電(dian)(dian)網成發(fa)(fa)生暫(zan)(zan)(zan)升、暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)、短時(shi)中(zhong)斷等(deng)(deng)暫(zan)(zan)(zan)態事(shi)故(gu)(gu)時(shi)，裝(zhuang)(zhuang)置會(hui)觸(chu)發(fa)(fa)告警及事(shi)件記(ji)錄，圖(tu)2是(shi)電(dian)(dian)壓(ya)暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)的(de)(de)一條事(shi)件記(ji)錄，里面(mian)詳細(xi)記(ji)錄暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)發(fa)(fa)生的(de)(de)時(shi)間(jian)、持續時(shi)間(jian)、暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)深度(du)(du)及剩余電(dian)(dian)壓(ya)等(deng)(deng)關(guan)鍵信息。此外，裝(zhuang)(zhuang)置還(huan)具備暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)源定(ding)位功(gong)能(neng)(neng)，利用等(deng)(deng)效阻抗算法(fa)，能(neng)(neng)夠(gou)準確判(pan)斷暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)源是(shi)來自母線(xian)側還(huan)是(shi)線(xian)路側，如(ru)圖(tu)4展示(shi)。在暫(zan)(zan)(zan)態事(shi)件發(fa)(fa)生時(shi)，裝(zhuang)(zhuang)置還(huan)會(hui)記(ji)錄相應的(de)(de)波(bo)(bo)形(xing)，圖(tu)5是(shi)一條電(dian)(dian)壓(ya)暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)的(de)(de)波(bo)(bo)形(xing)，這些波(bo)(bo)形(xing)對(dui)于判(pan)斷故(gu)(gu)障(zhang)類型及原因至關(guan)重要(yao)。圖(tu)6和(he)圖(tu)7呈現的(de)(de)容忍度(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)，是(shi)裝(zhuang)(zhuang)置根據(ju)暫(zan)(zan)(zan)降(jiang)(jiang)事(shi)故(gu)(gu)生成的(de)(de)ITIC和(he)SEMI F47曲(qu)(qu)線(xian)，它(ta)們直(zhi)觀地反(fan)映了事(shi)故(gu)(gu)對(dui)設備的(de)(de)影響程度(du)(du)，為(wei)(wei)故(gu)(gu)障(zhang)分(fen)析提供了有力依據(ju)。通過這些功(gong)能(neng)(neng)，電(dian)(dian)能(neng)(neng)質量在線(xian)監(jian)測(ce)裝(zhuang)(zhuang)置實現了對(dui)電(dian)(dian)力系統的(de)(de)精(jing)準監(jian)測(ce)和(he)故(gu)(gu)障(zhang)分(fen)析。

圖2 諧(xie)波監測(ce)柱狀圖

圖3 電(dian)壓暫降(jiang)事(shi)件記錄

圖(tu)4 暫降定位事件記(ji)錄

圖5 暫降(jiang)波形

圖(tu)6 ITIC容忍度曲線(xian)

圖(tu)7 SEMI容忍度曲線

4 現(xian)場安裝圖片(pian)

本項目各類設備(bei)均就(jiu)地安裝于開關柜(ju)中，現場安裝圖片如下。

5 結語

太陽能光伏產(chan)業在(zai)(zai)技術進(jin)步、成本下(xia)降(jiang)和政策支持的(de)(de)(de)推動下(xia)，正在(zai)(zai)快速發展壯大。未來，隨著技術的(de)(de)(de)不斷創(chuang)新和市場的(de)(de)(de)不斷擴大，太陽能光伏產(chan)業有望在(zai)(zai)全球能源結(jie)構中發揮越(yue)來越(yue)重要(yao)的(de)(de)(de)作用。隨著生產工(gong)藝(yi)的不斷發展(zhan)，越(yue)來越(yue)多的電力(li)電子(zi)設(she)備被應用到(dao)生產過程(cheng)中，從而導致(zhi)大(da)量電能質量問題，造成了供(gong)電系統的不穩(wen)定性，而電能質量的穩定性對于保(bao)障(zhang)生產線(xian)正(zheng)常(chang)運行(xing)至(zhi)關重要。安裝電能質(zhi)量監測裝(zhuang)置，可以實(shi)時(shi)(shi)監測(ce)電能(neng)質量，提前(qian)發現問題，有效降低(di)生(sheng)產線停機(ji)時(shi)(shi)間，地保障生(sheng)產效率。其次，裝置的(de)(de)應用還能(neng)夠有效降低(di)能(neng)源(yuan)浪費，提高(gao)能(neng)源(yuan)利用效率，為企業(ye)節約成本(ben)，實(shi)現可持(chi)續發展提供了(le)(le)有力(li)(li)支撐。總而(er)言之，電能(neng)質量監測(ce)裝置的(de)(de)引(yin)入(ru)不僅提升(sheng)了(le)(le)生(sheng)產水平，更(geng)為行(xing)業(ye)的(de)(de)未來發展注入(ru)了(le)(le)新的(de)(de)活力(li)(li)與(yu)動力(li)(li)。

參考文獻

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