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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800
摘 要:
太陽能光伏作為可再生能源領(lǐng)域的重要支柱,正迎來快速發(fā)展。大量電力電子設(shè)備應(yīng)用雖然推動了太陽能光伏領(lǐng)域的發(fā)展,但同時也帶來了諸多電能質(zhì)量問題,成為制約其健康發(fā)展的關(guān)鍵因素。其中,電壓波動、諧波污染、頻率偏差等問題尤為常見,這些問題不僅影響了設(shè)備的正常運行,還可能對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量造成負(fù)面影響。電能質(zhì)量監(jiān)測裝置作為先進的電力監(jiān)測工具,能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地監(jiān)測電網(wǎng)中的電能質(zhì)量指標(biāo),為企業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持,幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)并解決電能質(zhì)量問題,保障生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行。此外,它還有助于提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本,并推動企業(yè)實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:新能源;電能質(zhì)量;光伏;諧波;
1 項目概況
某光伏企業(yè)位于四川省宜賓市,是當(dāng)?shù)刂匾墓夥髽I(yè)之一。該公司主要從事太陽能光伏電池的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,是集“研、產(chǎn)、銷"為一體的光伏科技企業(yè)。作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),它致力于通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,推動太陽能光伏電池的發(fā)展。此外,公司還積極參與分布式光伏電站的建設(shè),利用廠房屋頂?shù)瓤臻g進行光伏發(fā)電,為綠色能源的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
本項目是單晶硅棒光伏產(chǎn)業(yè)基地年產(chǎn)20GW單晶硅棒項目。該項目在宜賓高新區(qū)投建,總投資約45億元,占地面積廣,將形成年產(chǎn)20GW單晶硅棒的生產(chǎn)能力。項目的實施將進一步擴大該企業(yè)的產(chǎn)能優(yōu)勢,提升該企業(yè)的品牌競爭影響力,同時也將為宜賓市的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的活力。預(yù)計項目滿產(chǎn)后將實現(xiàn)年產(chǎn)值顯著增長,并帶來大量的稅收,為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。此外,該項目還將推動宜賓市光伏產(chǎn)業(yè)鏈的完善,加快構(gòu)建光伏產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,提升宜賓在全球光伏產(chǎn)業(yè)中的地位和影響力。同時,項目的實施還將為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造大量的就業(yè)崗位,提高居民收入水平,推動地方經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。
2 項目需求
本次項目為該單晶硅棒光伏產(chǎn)業(yè)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(zhì)量監(jiān)測裝置實時監(jiān)測各路進線的電能質(zhì)量參數(shù),監(jiān)測生產(chǎn)過程中可能遭遇的電能質(zhì)量問題并為電能質(zhì)量問題治理提供依據(jù)。單晶硅棒是太陽能電池的重要原材料,在生產(chǎn)過程中可能遇到的電能質(zhì)量問題主要包括以下幾個方面:
(1)電壓波動與閃變:
高功率設(shè)備及工藝過程導(dǎo)致電力負(fù)荷快速變化,進而沖擊電網(wǎng),引發(fā)電壓波動。電力電子設(shè)備如中頻爐和直流爐產(chǎn)生的電流諧波干擾電網(wǎng)正常運行,加劇電壓波動和閃變。電網(wǎng)容量、阻抗分布及無功補償?shù)茸陨硖匦?/span>同時也會影響電壓穩(wěn)定性。除此之外外部因素如天氣、其他設(shè)備運行狀況和電網(wǎng)負(fù)載變化也會對電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
(2)諧波污染:
單晶硅棒的生產(chǎn)過程中,涉及到了多個階段,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(shè)備,如中頻爐、直流爐、大功率開關(guān)電源等。這些電力電子設(shè)備在工作過程中,普遍采用半導(dǎo)體可控整流方式,這種方式會產(chǎn)生大量的電流諧波。這些諧波不僅會對電網(wǎng)造成污染,降低電能質(zhì)量,還可能對生產(chǎn)設(shè)備造成干擾,甚至損壞設(shè)備。
(3)頻率偏差:
電力系統(tǒng)的頻率偏差會對單晶硅棒的生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響。例如,電動機的轉(zhuǎn)速會隨頻率變化而變化,這可能影響到設(shè)備的正常運行和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
電能質(zhì)量監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性,從而避免生產(chǎn)過程中的電壓波動和閃變問題。同時,該裝置還能有效監(jiān)測并分析電流諧波,幫助生產(chǎn)廠家迅速解決諧波干擾,防止設(shè)備損壞和生產(chǎn)中斷。此外,通過監(jiān)測功率因數(shù)、電能損耗等指標(biāo),電能質(zhì)量監(jiān)測裝置能夠提升電力系統(tǒng)的效率,減少能源浪費,實現(xiàn)更經(jīng)濟、高效的生產(chǎn)。更重要的是,該裝置還能提高用電安全,及時發(fā)現(xiàn)電壓失調(diào)、電壓暫降等電能質(zhì)量問題,并采取相應(yīng)措施,防止設(shè)備故障和安全事故的發(fā)生。因此,為了監(jiān)測這些電能質(zhì)量問題,選擇在高壓重要進線處安裝電能質(zhì)量監(jiān)測裝置APView500。
該設(shè)備主要實現(xiàn)的功能如下:
產(chǎn)品圖片 | 產(chǎn)品型號 | 主要功能 | 性能指標(biāo) |
| APView500 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù):電壓、電流有效值;有功、無功、視在功率/電能、功率因數(shù);電流、電壓不平衡度;電壓偏差;頻率偏差;2-63次諧波;0.5-62.5次間諧波;高頻次諧波、電壓閃變(短閃變、長閃變)、電壓波動 暫態(tài)數(shù)據(jù):電壓中斷;電壓暫降;電壓暫升 瞬態(tài)數(shù)據(jù):電壓瞬態(tài);電流瞬態(tài) | 測量精度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。 采用32G大容量存儲芯片。 支持Modbus、IEC 61850 MMS、FTP通訊規(guī)約。 具有統(tǒng)計報告輸出功能。 |
3 產(chǎn)品方案
下圖是該光伏產(chǎn)業(yè)基地部分配電系統(tǒng)圖,該系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜進線。本次在每個配電室的主進線柜就地安裝1臺電能質(zhì)量監(jiān)測裝置APView500,共計安裝14臺APView500。每臺裝置接入主用進線和備用進線的電壓電流,對兩路進線的電能質(zhì)量進行實時監(jiān)測。
圖1 光伏產(chǎn)業(yè)基地部分配電系統(tǒng)圖
裝置主要監(jiān)測功能:
諧波監(jiān)測與暫態(tài)事件監(jiān)測是電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的兩個重要監(jiān)測功能。諧波監(jiān)測支持直觀的柱狀圖和詳盡的表格兩種展示方式,圖1即為其柱狀圖示例。當(dāng)電網(wǎng)成發(fā)生暫升、暫降、短時中斷等暫態(tài)事故時,裝置會觸發(fā)告警及事件記錄,圖2是電壓暫降的一條事件記錄,里面詳細(xì)記錄暫降發(fā)生的時間、持續(xù)時間、暫降深度及剩余電壓等關(guān)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(zhǔn)確判斷暫降源是來自母線側(cè)還是線路側(cè),如圖4展示。在暫態(tài)事件發(fā)生時,裝置還會記錄相應(yīng)的波形,圖5是一條電壓暫降的波形,這些波形對于判斷故障類型及原因至關(guān)重要。圖6和圖7呈現(xiàn)的容忍度曲線,是裝置根據(jù)暫降事故生成的ITIC和SEMI F47曲線,它們直觀地反映了事故對設(shè)備的影響程度,為故障分析提供了有力依據(jù)。通過這些功能,電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的精準(zhǔn)監(jiān)測和故障分析。
圖2 諧波監(jiān)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(xiàn)場安裝圖片
本項目各類設(shè)備均就地安裝于開關(guān)柜中,現(xiàn)場安裝圖片如下。
5 結(jié)語
太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在技術(shù)進步、成本下降和政策支持的推動下,正在快速發(fā)展壯大。未來,隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場的不斷擴大,太陽能光伏產(chǎn)業(yè)有望在全球能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展,越來越多的電力電子設(shè)備被應(yīng)用到生產(chǎn)過程中,從而導(dǎo)致大量電能質(zhì)量問題,造成了供電系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,而電能質(zhì)量的穩(wěn)定性對于保障生產(chǎn)線正常運行至關(guān)重要。安裝電能質(zhì)量監(jiān)測裝置,可以實時監(jiān)測電能質(zhì)量,提前發(fā)現(xiàn)問題,有效降低生產(chǎn)線停機時間,地保障生產(chǎn)效率。其次,裝置的應(yīng)用還能夠有效降低能源浪費,提高能源利用效率,為企業(yè)節(jié)約成本,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐??偠灾娔苜|(zhì)量監(jiān)測裝置的引入不僅提升了生產(chǎn)水平,更為行業(yè)的未來發(fā)展注入了新的活力與動力。
參考文獻(xiàn)
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版