電力需求側管理及智能電力監控技術在光伏多晶硅產業錯峰限電中的應用

    一、 行業用戶用電特性分析

    “光伏產業”是以硅材料的應用開發為產業鏈條，包括高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、相關生產設備的制造等。光伏發電被認為是未來最有發展前景的可再生能源。目前，中國光伏產業集群初步形成，而且在江蘇等省已建成全國性乃至全球性的光伏生產基地。

    該行業為大規模生產一般采用110kV或220kV供電（且為雙路同供方式運行），用電負荷較大，生產性質為三班制連續作業，且不受時段、季節、氣候影響。

    光伏行業用戶設備分類表

    二、 行業用戶主要用電設備及錯峰限電能力分析

    1、光伏行業主要用電設備有鑄錠爐、坩堝、生長爐、切割設備等，其中單晶爐避峰響應時間72小時，切片機、剖方機避峰響應時間5～6小時。該行業用電負荷較大且有連續性和重要（高危）性，不適宜參與緊急錯峰，可以安排參與階段性錯峰。

   2、緊急錯峰限電時在不危及安全生產的前提下僅可以快速停用辦公照明、電腦傳真機、廠區亮化等非生產性用電設備及一定的凈化廠房等輔助生產設備，因此緊急錯峰能力弱。

    3、該行業用戶階段性錯峰可以通過安排集中檢修、輪休、停生產線等方式開展。

    三、 行業用戶參與錯峰限電技術方案

    （一） 缺口等級IV級參與方案

    1. 階段性錯峰：

    對非生產性負荷實施節約用電管理，如：辦公照明、電腦傳真打印等辦公用電器具、分體及中央空調、食堂蒸飯車、鼓風機、廠區道路照明等，在各時段減少或停用。

    2. 緊急錯峰：

    立即停用中央空調等可間斷運行的非生產性負荷。

    （二） 缺口等級III級參與方案

    1. 階段性錯峰：

    對非生產性負荷實施節約用電管理，如：辦公照明、電腦傳真打印等辦公用電器具、分體及中央空調、食堂蒸飯車、鼓風機、廠區道路照明等，在各時段減少或停用。在早峰、腰峰、晚峰時段停水泵、切片機、剖方機等非連續性生產負荷，約占總負荷的40％。

    2. 緊急錯峰：

    立即停用空調系統、辦公及照明系統等可間斷運行的非生產性負荷。

    （三） 缺口等級II級參與方案

    1. 階段性錯峰：

    采用集中生產，集中檢修的方式，提前或超額完成計劃的生產任務，剩余的工作日安排工人輪休或設備檢修以滿足避峰要求。

    2. 緊急錯峰：

    立即停用空調系統、辦公及照明系統、電炊具、廠區亮化等可間斷運行的非生產性負荷。

    （四） 缺口等級I級參與方案

    1. 階段性錯峰：

    采用集中生產，集中檢修的方式，提前或超額完成計劃的生產任務，剩余的工作日安排工人輪休、設備檢修或停用部分生產線以滿足避峰要求。

    2. 緊急錯峰：

    立即停用空調系統、辦公及照明系統、電炊具、廠區亮化等可間斷運行的非生產性負荷。

    四、 行業用戶參與錯峰限電風險及注意事項

    該行業是一個連續性生產行業，屬高危行業，突然停電會造成設備損壞和人員傷亡。如需錯峰限電，必須提前72小時通知該行業企業停生產線減產或安排集中檢修并注意防止以下事故發生：

    1. 在多晶硅生產過程中突然失電，特別是輸送有毒有害氣體和可燃氣體設備停止工作，使得系統產生正壓，致使向外排放，對環境造成極大污染，甚至發生爆炸，在較大范圍內對人員造成傷害或致命，后果嚴重。

    2. 循環冷卻水泵是在化工生產過程中用來對設備保護的冷卻設備，其輔助冷卻系統失電后停止工作也將使爐本體損壞，造成設備事故，將直接影響恢復周期，造成重大損失，嚴重時可能造成火災和人身傷害。

    3. 工藝風機主要功能是為生產線輸送化學反應所需物料、空氣以及冷卻，一旦失電，反應設備內的其他物料比例過高會產生批量產品報廢或造成設備損壞甚至造成人員傷害。

    4. 消防水泵是易燃易爆的化工企業在生產過程中保持相應壓力并正常運轉的安保設施，如失電停止運轉以面臨火災事故不能及時施救，造成財產損失人員傷亡。

    因此，該行業參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設備控制限電，應指導企業及早制定有效應急預案，主動配合錯峰實施，杜絕惡性事故發生，將損失降到最低。

    五、智能電力監控的功能與應用

    海潤光伏科技股份有限公司是中國最大的晶硅太陽能電池生產企業之一  自2004年成立以來，海潤光伏立足本業、快速發展，在光伏領域專業從事上游的單晶拉棒/多晶鑄錠、切方、硅片切割等環節的生產。海潤光伏旗下擁有江陰海潤太陽能電力有限公司、奧特斯維能源（太倉）有限公司、合肥海潤光伏科技有限公司和泗陽瑞泰光伏材料有限公司四家全資子公司以及一家控股子公司江陰鑫輝太陽能有限公司，專業從事太陽能電池和太陽能電池組件的生產，至此海潤光伏具備了從硅棒（硅錠）→硅片→太陽能電池片→太陽能組件生產的較完整的光伏產業鏈。海潤光伏采用了垂直一體化的生產和服務模式。海潤光伏的客戶和供應商遍布全球，并與客戶建立了良好的業務關系。這種穩定而持續的供應關系，使海潤光伏的產品為世界清潔能源事業做出了巨大的貢獻。

    本項目為泗陽瑞泰光伏材料有限公司多晶鑄錠變電所電力監控。根據配電系統管理的要求，需要對多晶鑄錠變電所內的高壓柜、低壓配出線進行電力監控，以保證用電的安全、可靠和高效。

    Acrel-3000電能管理系統，充分利用了現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的最新發展，對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現場設備連接為一個有機的整體，實現電網運行的遠程監控和集中管理。

    5.1  系統結構描述

    本監控系統主要實現多晶鑄錠變電所的20/0.4kV配電系統進行用電監控與電能管理；監控范圍為變電所的1A、1C、1E、1F、1M、1N變壓器的低壓進線柜、聯絡柜、饋線柜及高壓側儀表、綜合保護裝置進行遠程實時監控和電能管理。該系統總計有141只安科瑞智能儀表,6只溫控儀，12臺綜合保護，分10條總線，低壓變電所和高壓室離值班室距離不遠，直接采用屏蔽雙絞線連接至串口服務器，最后通過網線連接到網絡交換機上，監控主機通過網絡交換機實現總線上儀表與監控主機的數據連通。

    5.2網絡結構拓撲圖

    本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；

    間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。