案例背景

太原晋阳污水处理厂坐落在山西太原汾河西岸,占地400余亩。建成时是全国最大的全地下双工艺污水处理厂,负责太原河西187平方公里、约118万人的生活污水处理。

一期(2017年投运)

· 定位:国家“十二五”重点减排工程、山西头号环保项目,汾河以西核心治污载体山西省生态环境厅。

· 规模:日处理32万吨,服务187平方公里、118万人。

· 模式:全国首创全地下双层加盖、地上花园,无臭无噪,占地400亩。

· 工艺:改良A/A/O+MBR膜技术,出水一级A,部分达地表水Ⅳ类。

· 荣誉:2019年央视《新闻联播》专题报道《山西:根治污染 清水入黄》;次日《人民日报》头版点赞其膜技术创新,成为全国环保样板。

二期(2023年通水)

· 扩容提质:新增16万吨/日,总规模48万吨/日,全地下双层结构。

· 战略意义:保障城市扩容、产业升级与汾河生态补水,助力水质从Ⅴ类提升至Ⅲ类。

· 总书记嘱托:2020年习近平总书记考察汾河晋阳桥段,肯定流域治理成效,项目为核心支撑。


案例痛点

1.超大负荷下的严重谐波污染问题,水厂大量变频驱动设备、整流装置、非线性负载长期连续运行,会向电网注入大量3、5、7次等特征谐波,导致电网电压畸变率超标、电流波形失真,不仅会造成变压器、电机过热、绝缘老化,缩短设备寿命,还会干扰PLC、传感器等自动化控制系统的正常运行,严重时引发工艺停机,威胁上百万人口的污水处理保障。

2.供电可靠性与设备安全运行风险,谐波会引发电网谐振、电压闪变、功率因数下降,增加线路损耗和变压器损耗,同时会导致继电保护装置误动、拒动,存在严重的供电安全隐患,不符合市政民生项目“零停机、高可靠”的运行要求。

3.智慧水务建设下的智能化运维需求项目定位为国家级智慧水务标杆,要求电气系统具备远程监控、动态调节、故障预警、数据溯源能力,传统滤波设备无法实现数字化、智能化管控,无法适配水厂全流程自动化、无人化运维的建设目标。

4.高能耗场景下的能效合规与降本压力谐波会大幅增加电网无功损耗,推高水厂用电成本,同时不符合国家电网对工业用户电能质量、功率因数的考核标准,面临电费罚款风险,与市政项目“节能降碳、绿色运营”的要求严重冲突。


解决方案

针对太原晋阳污水处理厂(一期、二期)这一国家级生态标杆工程的电能质量需求,项目采用“无源补偿(电容+电抗)+SVG静止无功发生器有源补偿”协同联动模式,搭配APF有源电力滤波器专项滤波治理,构建全维度、高精度电能质量综合治理体系,系统性解决项目运行中的无功损耗偏高、谐波干扰超标两大核心痛点,全方位保障污水处理系统各类用电设备稳定高效运行,助力项目实现节能降耗、绿色低碳运营目标,彰显国家级环保工程的技术标杆实力与可持续发展理念。

1.全频段动态谐波治理,根治电能质量问题:

低压有源滤波装置可实时检测电网中的2~50次各次谐波电流,通过IGBT逆变电路产生与谐波大小相等、方向相反的补偿电流,实现全频段、高精度、动态实时的谐波治理,将电网电压畸变率控制在国标GB/T 14549要求的5%以内,彻底解决非线性负载带来的谐波污染,保障全厂电气设备安全稳定运行。

2.智能化管控,适配智慧水务建设:

装置搭载工业级物联网控制平台,支持Modbus/TCP、IEC61850等主流工业通信协议,可接入水厂智慧水务管控系统,实现远程监控、动态调节、故障预警、历史数据追溯,支持无人化运维,完全匹配项目智能化建设目标,降低运维人力成本。

3.多目标综合补偿,实现节能降本:

除谐波治理外,装置可同步实现无功补偿、三相不平衡治理,将功率因数稳定提升至0.98以上,大幅降低电网线路损耗、变压器损耗,为水厂每年节省可观的电费支出,满足国家电网电能质量考核要求,避免电费罚款,实现节能降碳目标。

4.高可靠冗余设计,保障连续运行:

装置采用N+1冗余设计、IGBT并联均流技术,具备故障自动旁路、在线扩容能力,可适应水厂24小时连续运行的工况,即使单模块故障也不影响系统正常运行,保障污水处理工艺零中断,满足民生项目的高可靠性要求。


应用价值

1.项目作为国家级市政标杆,验证了低压有源滤波装置在大型市政环保项目中的适用性,为电气设备行业拓展污水处理、再生水等水务领域市场提供了成功案例。
2.推动了电气设备从“单一硬件供应”向“电能质量综合治理+智慧化运维服务”的转型,契合电气行业智能化、集成化、服务化的发展趋势,引领行业技术方向。
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