电力需求侧管理及智能电力监控技术在光伏多晶硅产业错峰限电中的

电力需求侧管理及智能电力监控技术在光伏多晶硅产业错

峰限电中的应用

淮亚利

安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801

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，包括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，而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行），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 主要设备 办公照明、电脑传真打印等办公用电器具、分体及中央非生产性负荷 空调、食堂蒸饭车、鼓风机、厂区道路照明 一般 备注 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 1、 硅棒硅锭硅块生产线：全套生产线、铸锭炉、坩埚、主要生产性负荷 生长炉，其他相关设备 重要 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 氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，安全保障负荷 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；其他包括，热能转换站，压缩空气站，循环水站，净化厂房等。 二、 行业用户主要用电设备及错峰限电能力分析 1、光伏行业主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

重要 应时间72小时，切片机、剖方机避峰响应时间5～6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：

对非生产性负荷实施节约用电管理，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行的非生产性负荷。 （二） 缺口等级III级参与方案 1. 阶段性错峰：

对非生产性负荷实施节约用电管理，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行的非生产性负荷。 （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，提前或超额完成计划的生产任务，剩余的工作日安排工人轮休或设备检修以满足避峰要求。

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行的非生产性负荷。

（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，提前或超额完成计划的生产任务，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要求。

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行的非生产性负荷。

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，突然停电会造成设备损坏和人员伤亡。如需错峰限电，必须提前72小时通知该行业企业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突然失电，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，对环境造成极大污染，甚至发生爆炸，在较大范围内对人员造成伤害或致命，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，造成设备事故，将直接影响恢复周期，造成重大损失，严重时可能造成火灾和人身伤害。

3. 工艺风机主要功能是为生产线输送化学反应所需物料、空气以及冷却，一旦失电，反应设备内的其他物料比例过高会产生批量产品报废或造成设备损坏甚至造成人员伤害。

4. 消防水泵是易燃易爆的化工企业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，造成财产损失人员伤亡。

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，应指导企业及早制定有效应急预案，主动配合错峰实施，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企业之一 自2004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，至此海润光伏具备了从硅棒（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。这种稳定而持续的供应关系，使海润光伏的产品为世界清洁能源事业做出了巨大的贡献。

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要求，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，充分利用了现代电子技术、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，实现电网运行的远程监控和集中管理。

5.1 系统结构描述

本监控系统主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交换机上，监控主机通过网络交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

间隔设备层主要为：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。这些装置分别对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。

网络通讯层主要为：通讯服务器，其主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，完成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行状况，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，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，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收器的组合，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： ① 系统主界面

系统主监控画面为高压侧实时画面，主要实时监测高压回路的运行状态，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行参数和状态，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。

②系统运行监视和控制

功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：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行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。

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