電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在光伏多晶硅產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

一、行業(yè)用戶用電特性分析

"光伏產(chǎn)業(yè)〃是以硅材料的應(yīng)用開發(fā)為產(chǎn)業(yè)鏈條，涉及高純多晶硅原材料生

產(chǎn)、太陽能電池生產(chǎn)、太陽能電池組件生產(chǎn)、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的制造等。光伏發(fā)電

被認(rèn)為是未來最有發(fā)展前景的可再生能源。目前，中國光伏產(chǎn)業(yè)集群初步形成，

并且在江蘇等省已建成全國性乃至全球性的光伏生產(chǎn)基地。

該行業(yè)為大規(guī)模生產(chǎn)一般采用llOkV或220kV供電（且為雙路同供方式運

營），用電負(fù)荷較大，生產(chǎn)性質(zhì)為三班制連續(xù)作業(yè)，且不受時段、季節(jié)、氣候影

響。

光伏行業(yè)用戶設(shè)備分類表

類別重要設(shè)備備注

辦公照明、電腦傳真打印等辦公用電器具、分體

非生產(chǎn)性負(fù)

及中央空調(diào)、食堂蒸飯車、鼓風(fēng)機、廠區(qū)道路照一般

荷

明

輔助生產(chǎn)負(fù)熱能轉(zhuǎn)換站，壓縮空氣站，循環(huán)水站3爭化廠房

生要

荷等。

1、硅棒硅錠硅塊生產(chǎn)線：全套生產(chǎn)線、鑄錠爐、

重要生產(chǎn)性t甘堪、生長爐，其他相關(guān)設(shè)備

重要

負(fù)荷2、硅片晶園生產(chǎn)設(shè)備：全套生產(chǎn)線、切割設(shè)備、

清洗設(shè)備、檢測設(shè)備,其他相關(guān)設(shè)備

安全保障負(fù)氯化氫合成爐,三氯氫硅沸騰床加壓合成爐，三重要

荷氯氫硅水解凝膠解決系統(tǒng)，三氯氫硅粗儲、精憎

塔提純系統(tǒng)，硅芯爐，節(jié)電還原爐，磷檢爐，硅

棒切斷機,腐蝕、清洗、干燥裝置，還原尾氣干

法回收裝置；其他涉及，熱能轉(zhuǎn)換站，壓縮空氣

站，循環(huán)水站，凈化J房等。

二、行業(yè)用戶重要用電設(shè)備及錯峰限電能力分析

L光伏行業(yè)重要用電設(shè)備有鑄錠爐、珀埸、生長爐、切割設(shè)備等，其中單

晶爐避峰響應(yīng)時間72小時,切片機、剖方機避峰響應(yīng)時間5~6小時。該行業(yè)

用電負(fù)荷較大且有連續(xù)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(chǎn)的前提下僅可以快速停用辦公照明、

電腦傳真機、廠區(qū)亮化等非生產(chǎn)性用電設(shè)備及一定的凈化廠房等輔助生產(chǎn)設(shè)備，

因此緊急錯峰能力弱。

3、該行業(yè)用戶階段性錯峰可以通過安排集中檢修、輪休、停生產(chǎn)線等方式

開展。

三、行業(yè)用戶參與錯峰限電技術(shù)方案

(-)缺口等級IV級參與方案

1.階段性錯峰：

對非生產(chǎn)性負(fù)荷實行節(jié)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(diào)、食堂蒸飯車、鼓風(fēng)機、廠區(qū)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(diào)等可間斷運營的非生產(chǎn)性負(fù)荷。

（二）缺口等級in級參與方案

1.階段性錯峰：

對非生產(chǎn)性負(fù)荷實行節(jié)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(diào)、食堂蒸飯車、鼓風(fēng)機、廠區(qū)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(xù)性生產(chǎn)負(fù)

荷，約占總負(fù)荷的40%。

2.緊急錯峰：

立即停用空調(diào)系統(tǒng)、辦公及照明系統(tǒng)等可間斷運營的非生產(chǎn)性負(fù)荷。

（三）缺口等級n級參與方案

1.階段性錯峰：

采用集中生產(chǎn)，集中檢修的方式，提前或超額完畢計劃的生產(chǎn)任務(wù)，剩余的

工作日安排工人輪休或設(shè)備檢修以滿足避峰規(guī)定C

2.緊急錯峰：

立即停用空調(diào)系統(tǒng)、辦公及照明系統(tǒng)、電炊具、廠區(qū)亮化等可間斷運營的非

生產(chǎn)性負(fù)荷。

（四）缺口等級I級參與方案

1.階段性錯峰：

采用集中生產(chǎn),集中檢修的方式,提前或超額完畢計劃的生產(chǎn)任務(wù)，剩余的

工作日安排工人輪休、設(shè)備檢修或停用部分生產(chǎn)線以滿足避峰規(guī)定。

2.緊急錯峰：

立即停用空調(diào)系統(tǒng)、辦公及照明系統(tǒng)、電炊具、廠區(qū)亮化等可間斷運營的非

生產(chǎn)性負(fù)荷。

四、行業(yè)用戶參與錯峰限電風(fēng)險及注意事項

該行業(yè)是一個連續(xù)，性生產(chǎn)行業(yè)，屬高危行業(yè),忽然停電會導(dǎo)致設(shè)備損壞和人

員傷亡。如需錯峰限電，必須提前72小時告知該行業(yè)公司停生產(chǎn)線減產(chǎn)或安排

集中檢修并注意防止以下事故發(fā)生：

1.在多晶硅生產(chǎn)過程中忽然失電，特別是輸送有毒有害氣體和可燃氣體設(shè)

備停止工作，使得系統(tǒng)產(chǎn)生正壓，致使向外排放，對環(huán)境導(dǎo)致極大污染，甚至發(fā)

生爆炸，在較大范圍內(nèi)對人員導(dǎo)致傷害或致命，后果嚴(yán)重。

2.循環(huán)冷卻水泵是在化工生產(chǎn)過程中用來對設(shè)備保護的冷卻設(shè)備，其輔助

冷卻系統(tǒng)失電后停止工作也將使?fàn)t本體損壞，導(dǎo)致設(shè)備事故，將直接影響恢復(fù)周

期，導(dǎo)致重大損失，嚴(yán)重時也許導(dǎo)致火災(zāi)和人身傷害。

3.工藝風(fēng)機重要功能是為生產(chǎn)線輸送化學(xué)反映所需物料、空氣以及冷卻，

一旦失電，反映設(shè)備內(nèi)的其他物料比例過高會產(chǎn)生批量產(chǎn)品報廢或?qū)е略O(shè)備損壞

甚至導(dǎo)致人員傷害。

4.消防水泵是易燃易爆的化工公司在生產(chǎn)過程中保持相應(yīng)壓力并正常運轉(zhuǎn)

的安保設(shè)施，如失電停止運轉(zhuǎn)以面臨火災(zāi)事故不能及時施救，導(dǎo)致財產(chǎn)損失人員

傷亡。

因此，該行業(yè)參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設(shè)備控制限電，應(yīng)指導(dǎo)公司

及早制定有效應(yīng)急預(yù)案，積極配合錯峰實行，杜絕惡性事故發(fā)生,將損失降到最

低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)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(chǎn)公司之一自

2023年成立以來，海潤光伏立足本業(yè)、快速發(fā)展，在光伏領(lǐng)域?qū)I(yè)從事上游的

單晶拉棒/多晶鑄錠、切方、硅片切割等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)。海潤光伏旗下?lián)碛薪幒?/p>

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(yè)從事太陽能電池和太陽能電池組件的生產(chǎn)，至此海潤

光伏具有了從硅棒（硅錠）一硅片-太陽能電池片-太陽能組件生產(chǎn)的較完整的

光伏產(chǎn)業(yè)鏈。海潤光伏采用了垂直一體化的生產(chǎn)和服務(wù)模式。海潤光伏的客戶和

供應(yīng)商遍布全球，并與客戶建立了良好的業(yè)務(wù)關(guān)系。這種穩(wěn)定而連續(xù)的供應(yīng)關(guān)系,

使海潤光伏的產(chǎn)品為世界清潔能源事業(yè)做出了巨大的奉獻。

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(jiān)控。根據(jù)配電系

統(tǒng)管理的規(guī)定，需要對多晶鑄錠變電所內(nèi)的高壓柜、低壓配出線進行電力監(jiān)控，

以保證用電的安全、可靠和高效。

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，充足運用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管

理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算槌口通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所

的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運營的遠程監(jiān)控和集中管理。

5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

本監(jiān)控系統(tǒng)重要實現(xiàn)多晶鑄錠變電所的20/0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與

電能管理；監(jiān)控范圍為變電所的1A、IC、IE、IF、IM、1N變壓器的低壓進

線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜及高壓側(cè)儀表、綜合保護裝置進行遠程實時監(jiān)控和電能管

理。該系統(tǒng)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(wù)器，最后通過網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡(luò)互換機上，監(jiān)控主機通過網(wǎng)絡(luò)互換機實現(xiàn)總

線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

5.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)柘撲圖

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層,通訊層與間隔層；

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間隔設(shè)備層重要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能

斷路器等。這些裝置分別相應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用

RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層重要為：通訊服務(wù)器，其重要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中

采集,同時遠傳至站控層,完畢現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂

鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運營狀況，以人

機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議,RS485采

用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡樸方便；通訊接口是半雙工通信即

通信的雙方都可以接受、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接受數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最

高傳輸速率為

10Mbpso

RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接受器的組合，抗噪聲干擾能力增強,

總線上允許連接多達32個設(shè)備,最大傳輸距離為1.2km。

5.3系統(tǒng)功能

根據(jù)現(xiàn)場對系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統(tǒng)界面

及功能進行了設(shè)計，具體顯示界面如下：

①系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)主監(jiān)控畫面為高壓側(cè)實時畫面，重要實時監(jiān)測高壓回路的運營狀態(tài)，紅

色代表合閘，綠色代表分閘。在高壓系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路高壓進線和出

線的運營參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電

壓、電流、有功功率、無功功率、功率囚數(shù)、頻率、有功電度及變壓器溫度。

②系統(tǒng)運營監(jiān)視和控制

功能有電量遙測重要監(jiān)測運營設(shè)備的電參量,其中涉及：線三相電壓，電

流，功率，功率因數(shù)，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實

現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運營狀態(tài)，重要涉及：開關(guān)的分、合閘運營狀態(tài)和通訊故障報

警；斷路器變位時會發(fā)出報警信號，提醒用戶及時解決故障。

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

③參數(shù)抄表功能

重要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具有

數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢供變電所內(nèi)6臺變壓器出線各低壓回路

的電參數(shù)，重要涉及：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各

回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

④遙信和遙測報警功能

重要完畢對低壓各出線回路的開關(guān)運營狀態(tài)和負(fù)載進線監(jiān)控，對開關(guān)變位和

負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時解

決c遙測報警值設(shè)立界面可以看到每個監(jiān)控點的實時值和報警設(shè)立值，方便值班

人員比對進線設(shè)立，負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)立。具有歷史查詢功能。

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

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實時遙信報警信息

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

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歷史遙測報警信息查詢

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

遙測報警值設(shè)立界面

⑤通訊狀態(tài)

重要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備

的通信狀態(tài)c紅色表土通訊正常，綠色表達通訊故障C

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

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⑥用電量報表功能

可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報

表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)

據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱c如下圖所示，顯示健身中心某段時間內(nèi)的各

配電回路的精確用電量,用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其

他位置。

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

⑦負(fù)荷趨勢曲線界面

直觀的查看回路的負(fù)荷運營情況。杳看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)

按鈕或菜單項可以完畢相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具

有曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運營狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

泗陽多晶鑄錠廠房變電站電能管理系統(tǒng)

5.4運營效果

1、實用性

系統(tǒng)的前端產(chǎn)品和系統(tǒng)軟件均有良好的可學(xué)習(xí)性和可操作性。具有電腦初級

操作水平的管理人員，通過簡樸的培訓(xùn)就能掌握系統(tǒng)的操作要領(lǐng)，達成能完畢值

班任務(wù)的操作水平。

2、安全性

配電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)配置不同于其他的行業(yè)，任何一點的疏忽是巨大的安全隱

患，這規(guī)定系統(tǒng)中的所有設(shè)備及配件在性能安全可靠運轉(zhuǎn)的同時，還應(yīng)符合中國

或國際有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，并可在非抱負(fù)環(huán)境下有效工作。強大的實時監(jiān)控功能和

聯(lián)動功能，充足保證使用者環(huán)境的安全性。

3、實時性

項目實行前現(xiàn)場數(shù)據(jù)重要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統(tǒng)一，可對

性差；項目實行后后臺實時采集，50mS一次,可比性強。

4、穩(wěn)定性

綜合智能配電系統(tǒng)是一項長期不間斷運營的系統(tǒng)，肩負(fù)著監(jiān)測配電網(wǎng)絡(luò)的運

營狀況，并具有一定的解決事件的功能，規(guī)定系統(tǒng)要有數(shù)年以上市場的成功應(yīng)用

經(jīng)驗，擁有相應(yīng)的客戶群和客戶服務(wù)體系。

5、整體分析

項目實行前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實

行后通過曲線分析，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，并且三相用電的調(diào)配

相對均衡。

6、可擴展性

系統(tǒng)的設(shè)計并不是一層不變的，如此后根據(jù)需要將工程擴建、改造、或者與

其他系統(tǒng)的兼容、并入等，這規(guī)定系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)預(yù)留多路與其他系統(tǒng)的通訊接口，

當(dāng)追加變配電子站系統(tǒng)及與上級調(diào)度系統(tǒng)，可實現(xiàn)系統(tǒng)擴展。

7、易維護性

綜合智能配電系統(tǒng)在運營過程中的維護應(yīng)盡量做到簡樸易行。從計算機的配

置到系統(tǒng)的配置，前端設(shè)備的配置都充足仔細地考慮了系統(tǒng)可靠性，并實行了相

應(yīng)的認(rèn)證。整個系統(tǒng)的分層管理保證了網(wǎng)絡(luò)中一旦出現(xiàn)故障，不會由于某部分設(shè)

備的維護，而停止所有設(shè)備的正常運作。

六、重要監(jiān)控產(chǎn)品

（1）交流側(cè)儀表選ACR330ELH儀表

該表為電能質(zhì)量分析儀表,重要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、

P、Q、PF、F、S）;四象限電能計量、復(fù)費率電能記錄；THDu,THDi、2-31

次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不

平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測量；4DI+3DO

（D03做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議

或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120x120mm,開孔尺寸：108x108mm。合用

于高壓重要回路或低壓進線柜。

（2）交流側(cè)儀表選ACR220EL電力儀表

該表重要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）;四象

限電能計量、復(fù)費率電能記錄、最大需量記錄；4DI+2DO;RS485通訊接口、

Modbus協(xié)議。外形尺寸：96x96mm,開孔尺寸：88x88mm。合用于低壓

聯(lián)絡(luò)柜、出線柜。

(3)綜合保護裝置AM5系列

AM系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體，合用于35kV及以下電

壓等級的用戶終端變電站，可實現(xiàn)用戶變電站的全面保護和測控。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋

電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。

保護裝置采用先進成熟可靠的保護原理和算法，抗干擾性能強，可靠性高，

保護實現(xiàn)方式靈活，通訊采用冗余設(shè)計。裝置具有獨立的高精度電流測量回路，

16路開關(guān)量采集和10繼電器輸出，能與Ac「el-3000電能管理軟件配合,可以

實現(xiàn)無人值班的終端用戶變電站配電自動化系統(tǒng)。

合用于線路、母聯(lián)、10kV變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設(shè)備的保護

和自動控制功能。

(4)節(jié)能產(chǎn)品可選導(dǎo)軌表或APF有源濾波裝置

照明箱DDSF1352電表重要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A.

20(80)A可選、復(fù)費率電能記錄、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus

協(xié)議或DL/T645規(guī)約可選。外形尺寸：76x89x74mm,4模數(shù)。合用于照明

箱的電流、電壓測量；單相電能計量。

DTSF1352導(dǎo)軌式電表重要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A.

20(80)A可選、復(fù)費率電能記錄、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus

協(xié)議或DL/T645規(guī)約可選。外形尺寸：126x89x74mm,7模數(shù)。合用于照

明箱的三相電能計量。

DTSD1352導(dǎo)軌式電表重要功能：LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、

PF、F、S)；四象限電能計量、復(fù)費率電能記錄、最大需量記錄；電流規(guī)格1.5(6)A、

5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645

規(guī)約可選。外形尺寸：126x89x74mm,7模數(shù)。合用于動力柜。

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過實時檢測負(fù)載

的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分

量和無功分量相應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng),從而實現(xiàn)諧波治理和無功補

償。

七、設(shè)備清單

單

名稱型號、規(guī)格