电力需求侧管理及智能电力监控技术在光伏多晶硅产业中的应用

电力需求侧管理及智能电力监控技术在光伏多晶硅产业中的应用

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，涉及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，

并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llOkV或220kV供电（且为双路同供方式运

营），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

类别重要设备备注

办公照明、电脑传真打印等办公用电器具、分体

非生产性负

及中央空调、食堂蒸饭车、鼓风机、厂区道路照一般

荷

明

辅助生产负热能转换站，压缩空气站，循环水站3争化厂房

生要

荷等。

1、硅棒硅锭硅块生产线：全套生产线、铸锭炉、

重要生产性t甘堪、生长炉，其他相关设备

重要

负荷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

安全保障负氯化氢合成炉,三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三重要

荷氯氢硅水解凝胶解决系统，三氯氢硅粗储、精憎

塔提纯系统，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；其他涉及，热能转换站，压缩空气

站，循环水站，净化J房等。

二、行业用户重要用电设备及错峰限电能力分析

L光伏行业重要用电设备有铸锭炉、珀埸、生长炉、切割设备等，其中单

晶炉避峰响应时间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

(-)缺口等级IV级参与方案

1.阶段性错峰：

对非生产性负荷实行节约用电管理，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营的非生产性负荷。

（二）缺口等级in级参与方案

1.阶段性错峰：

对非生产性负荷实行节约用电管理，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营的非生产性负荷。

（三）缺口等级n级参与方案

1.阶段性错峰：

采用集中生产，集中检修的方式，提前或超额完毕计划的生产任务，剩余的

工作日安排工人轮休或设备检修以满足避峰规定C

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营的非

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,提前或超额完毕计划的生产任务，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规定。

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营的非

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,忽然停电会导致设备损坏和人

员伤亡。如需错峰限电，必须提前72小时告知该行业公司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忽然失电，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，对环境导致极大污染，甚至发

生爆炸，在较大范围内对人员导致伤害或致命，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，导致设备事故，将直接影响恢复周

期，导致重大损失，严重时也许导致火灾和人身伤害。

3.工艺风机重要功能是为生产线输送化学反映所需物料、空气以及冷却，

一旦失电，反映设备内的其他物料比例过高会产生批量产品报废或导致设备损坏

甚至导致人员伤害。

4.消防水泵是易燃易爆的化工公司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，导致财产损失人员

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，应指导公司

及早制定有效应急预案，积极配合错峰实行，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公司之一自

2023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

光伏具有了从硅棒（硅锭）一硅片-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。这种稳定而连续的供应关系,

使海润光伏的产品为世界清洁能源事业做出了巨大的奉献。

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

统管理的规定，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，充足运用了现代电子技术、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，通过计算槌口通讯网络,将分散的配电所

的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运营的远程监控和集中管理。

5.1系统结构描述

本监控系统重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、IC、IE、IF、IM、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互换机上，监控主机通过网络互换机实现总

线上仪表与监控主机的数据连通。

5.2网络结构柘扑图

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；

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网络拓扑图

间隔设备层重要为：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。这些装置分别相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。

网络通讯层重要为：通讯服务器，其重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,完毕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营状况，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，接线简朴方便；通讯接口是半双工通信即

通信的双方都可以接受、发送数据但是在同一时刻只能发送或接受数据，数据最

高传输速率为

10Mbpso

RS485接口是采用平衡驱动器和差分接受器的组合，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，重要实时监测高压回路的运营状态，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

线的运营参数和状态，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、功率囚数、频率、有功电度及变压器温度。

②系统运营监视和控制

功能有电量遥测重要监测运营设备的电参量,其中涉及：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营状态，重要涉及：开关的分、合闸运营状态和通讯故障报

警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时解决故障。

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

③参数抄表功能

重要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具有

数据导出和报表打印等功能。该报表查询供变电所内6台变压器出线各低压回路

的电参数，重要涉及：三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各

回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

④遥信和遥测报警功能

重要完毕对低压各出线回路的开关运营状态和负载进线监控，对开关变位和

负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时解

决c遥测报警值设立界面可以看到每个监控点的实时值和报警设立值，方便值班

人员比对进线设立，负载越限值在相应权限下可自由设立。具有历史查询功能。

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

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实时遥信报警信息

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

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历史遥测报警信息查询

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

遥测报警值设立界面

⑤通讯状态

重要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备

的通信状态c红色表土通讯正常，绿色表达通讯故障C

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

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⑥用电量报表功能

可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具有数据导出和报

表打印等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数

据库关联,方便用户修改回路名称c如下图所示，显示健身中心某段时间内的各

配电回路的精确用电量,用户可以直接打印报表，可以以EXCEL格式另存到其

他位置。

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

⑦负荷趋势曲线界面

直观的查看回路的负荷运营情况。杳看实时和历史趋势曲线，点击画面相应

按钮或菜单项可以完毕相应功能的切换；帮助用户进线趋势分析和故障追忆，具

有曲线打印功能。为分析整个系统的运营状况提供了直观而方便的软件支持。

泗阳多晶铸锭厂房变电站电能管理系统

5.4运营效果

1、实用性

系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。具有电脑初级

操作水平的管理人员，通过简朴的培训就能掌握系统的操作要领，达成能完毕值

班任务的操作水平。

2、安全性

配电网络的系统配置不同于其他的行业，任何一点的疏忽是巨大的安全隐

患，这规定系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国

或国际有关的安全标准，并可在非抱负环境下有效工作。强大的实时监控功能和

联动功能，充足保证使用者环境的安全性。

3、实时性

项目实行前现场数据重要靠人工抄录，1天2次，各回路时间不统一，可对

性差；项目实行后后台实时采集，50mS一次,可比性强。

4、稳定性

综合智能配电系统是一项长期不间断运营的系统，肩负着监测配电网络的运

营状况，并具有一定的解决事件的功能，规定系统要有数年以上市场的成功应用

经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。

5、整体分析

项目实行前各个时段用电量以及各个回路用电横向和竖向无法对比；项目实

行后通过曲线分析，峰平谷时段对比明显，便于削峰填谷，并且三相用电的调配

相对均衡。

6、可扩展性

系统的设计并不是一层不变的，如此后根据需要将工程扩建、改造、或者与

其他系统的兼容、并入等，这规定系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，

当追加变配电子站系统及与上级调度系统，可实现系统扩展。

7、易维护性

综合智能配电系统在运营过程中的维护应尽量做到简朴易行。从计算机的配

置到系统的配置，前端设备的配置都充足仔细地考虑了系统可靠性，并实行了相

应的认证。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会由于某部分设

备的维护，而停止所有设备的正常运作。

六、重要监控产品

（1）交流侧仪表选ACR330ELH仪表

该表为电能质量分析仪表,重要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、

P、Q、PF、F、S）;四象限电能计量、复费率电能记录；THDu,THDi、2-31

次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不

平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO

（D03做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议

或DL/T645规约。外形尺寸：120x120mm,开孔尺寸：108x108mm。合用

于高压重要回路或低压进线柜。

（2）交流侧仪表选ACR220EL电力仪表

该表重要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）;四象

限电能计量、复费率电能记录、最大需量记录；4DI+2DO;RS485通讯接口、

Modbus协议。外形尺寸：96x96mm,开孔尺寸：88x88mm。合用于低压

联络柜、出线柜。

(3)综合保护装置AM5系列

AM系列保护测控装置集保护、测量、控制于一体，合用于35kV及以下电

压等级的用户终端变电站，可实现用户变电站的全面保护和测控。应用领域覆盖

电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。

保护装置采用先进成熟可靠的保护原理和算法，抗干扰性能强，可靠性高，

保护实现方式灵活，通讯采用冗余设计。装置具有独立的高精度电流测量回路，

16路开关量采集和10继电器输出，能与Ac「el-3000电能管理软件配合,可以

实现无人值班的终端用户变电站配电自动化系统。

合用于线路、母联、10kV变压器、高压电动机、高压电容器等设备的保护

和自动控制功能。

(4)节能产品可选导轨表或APF有源滤波装置

照明箱DDSF1352电表重要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A.

20(80)A可选、复费率电能记录、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus

协议或DL/T645规约可选。外形尺寸：76x89x74mm,4模数。合用于照明

箱的电流、电压测量；单相电能计量。

DTSF1352导轨式电表重要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A.

20(80)A可选、复费率电能记录、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus

协议或DL/T645规约可选。外形尺寸：126x89x74mm,7模数。合用于照

明箱的三相电能计量。

DTSD1352导轨式电表重要功能：LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、

PF、F、S)；四象限电能计量、复费率电能记录、最大需量记录；电流规格1.5(6)A、

5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645

规约可选。外形尺寸：126x89x74mm,7模数。合用于动力柜。

ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网,通过实时检测负载

的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分

量和无功分量相应的反向分量并实时注入电力系统,从而实现谐波治理和无功补

偿。

七、设备清单

单

名称型号、规格