光热发电迎来高速增长期，霍尔电流传感器在光热发电中的应用解析

新能源开发利用在我国是一个长期的宏伟战略，在此布局下，我国新能源建设近年来得到快速发展，其中太阳能首当其冲，引领新能源快速前进，而太阳能除了常见的光伏发电外，还有光热发电。11月18日，中国电力企业联合会光热分会成立，成立大会上公布数据显示，我国光热发电产业年度复合增长率达到11.7%，增速超过全球平均水平的两倍。光热分会的成立，会加速光热行业标准化和工程化发展水平。在这一背景下，光热发电如何选择合适的电流监测解决方案，正在成为光热电站建设者、运营者的必选题。

一、什么是光热发电，其有什么特点

光热发电（Concentrated Solar Power, CSP）‌是一种通过聚光技术将太阳光能转化为热能，再通过热能驱动汽轮机发电的清洁能源技术。其核心原理是利用反射镜或透镜将太阳光聚焦到吸热器，加热传热介质（如熔盐、导热油等），产生高温高压蒸汽推动汽轮机旋转，最终带动发电机发电。

与光伏不同，光热发电（CSP）具备天然储能属性，其可借助熔盐储能系统实现长时调节。这使得光热电站具备以下特点：

• 连续稳定的可调度清洁电力输出
• 长时储能能力，典型工况可达 8–12 小时
• 峰谷调节能力强，可承担类似火电的调频职责
• 较强抗风沙、高温等极端环境能力

光热电站的发电侧、储热侧、换热侧大量采用高功率、高电压变流设备，这让电流检测成为系统设计中的核心环节。

二、光热发电站中有哪些关键电流检测点？

光热电站通常由镜场、集热器、储热池、蒸汽发生系统以及发电和并网侧组成。其中，电力电子设备主要集中在以下几个部分，这些部件需要电流检测：

1. 太阳能跟踪驱动系统

在常见的塔式光热电站中，一个镜场可能包含数万面定日镜，每面镜子由水平（Azimuth）和俯仰（Elevation）两个电机驱动，霍尔电流传感器串联在电机驱动回路中，实时监测电枢电流，电流与电机输出扭矩成正比（TxI），通过监测电流波形，控制器可以实现“力矩反馈”。
例如下面控制逻辑（伪代码）：

Python

def motor_protection_logic(current_sensor_val, wind_speed):

# current_sensor_val: 霍尔传感器回传的实时电流值 (Amps)

# RATED_CURRENT: 电机额定电流

# STALL_THRESHOLD: 堵转阈值 (通常为 1.5-2倍额定电流)

# 1. 堵转/卡滞检测

ifabs(current_sensor_val) > STALL_THRESHOLD:

stop_motor()

trigger_alarm("Mechanical Stall Detected")

# 2. 风载荷补偿 (简化模型)

# 当风速大且电流异常波动时，判断为风载干扰，启动避风策略(Stow Mode)

elifwind_speed > MAX_WIND_SPEEDandabs(current_sensor_val) > (RATED_CURRENT *0.8):

enter_stow_mode()# 调整镜面至水平或安全角度

log_event("High Wind Load Compensation Active")

# 3. 正常PID追踪控制

else:

pid_control_loop(current_sensor_val)

若电流持续偏高，可能因机械卡滞或控制系统故障导致镜场偏离最佳角度，影响吸热效率。

2. 熔盐泵与液压泵变频器

熔盐泵是光热电站的“心脏”，驱动功率大，变频器通常处于几十到几百千瓦级。
需要对泵的三相主电流进行高精度实时检测，用于过载保护及闭环控制。

3. 储热系统电加热装置

部分电站配置电加热子系统，以提升深谷填充能力。
特点：电流较大，对传感器量程、隔离耐压、抗干扰能力要求高。

4. 并网变流器（PCS）

光热电站的并网侧通常与光伏逆变器类似，包含 DC/AC 主变流器、直流母线、电抗器、电容组等。
关键监测点包括：

• DC 母线电流
• 三相主回路电流
• 并网点的残余电流及保护电流

这一部分对传感器的带宽、响应速度和绝缘要求最高。

三、霍尔电流传感器在光热发电中的核心价值

随着光热电站设备容量不断扩大，系统设计者正在从“测得准”升级到“测得稳、测得可靠”。
霍尔电流传感器在光热场景中具备天然优势：

1. 高隔离、高绝缘能力，适配高温高压运行环境

光热电站大量设备工作在 1000 V DC 或更高电压等级。
霍尔传感器通过磁隔离实现电流测量，不破坏电气隔离结构，可承受较高绝缘耐压。

2. 宽温度范围适配极端工况

光热电站常位于青海、新疆、内蒙古等地，昼夜温差极大。
企业级霍尔传感器常见工作温度可达 -40〜105 ℃，工业级可扩展至125 ℃。

3. 实现高速、低延迟的闭环电流控制

在大功率变频器和并网 PCS 中，控制器采用高速PWM调制。
霍尔传感器低延迟输出可显著提升系统的响应速度与动态性能。

4. 便于系统集成，适用于集中式、分布式测量

光热电站中有大量分布式驱动设备。
霍尔传感器体积小、安装灵活，既适用于功率柜，也方便分布式布置。

5. 满足长期寿命与可靠性要求

光热电站设计寿命一般为25年以上。
霍尔传感器具有无接触、无磨损的优势，长期稳定性优于分流器等方案。

四、典型霍尔电流传感器配置建议（工程参考）

结合主流光热电站的电气架构，可给出以下典型配置思路：

应用场景	电流等级	推荐传感器类型	要求
跟踪电机驱动系统	5–20 A	PCB 焊接式开环霍尔	小体积、耐温性
熔盐泵 VFD 主电流	100–600 A	闭环霍尔或大孔径穿芯式	高精度、低漂移、抗共模干扰
电加热设备	200–1000 A	大电流霍尔、母排式	高绝缘耐压、强抗扰能力
PCS 高频变流电流	50–800 A	闭环高速霍尔	带宽 100 kHz 级、低延迟
DC 母线电流检测	200–2000 A	大孔径霍尔（如 芯森CM 系列）	高电压、耐温度变化

五、趋势判断：光热发电将带来新的传感器增量市场

目前，我国已成功掌握塔式、槽式、涅尔式等主流光热发电技术，技术装备国产化率超过95%，关键材料设备实现自主可控。随着国内各省开始推动“光热+光伏”“光热+储能”的多能互补项目，根据预测，到2030年，全球光热发电装机规模将增长至2240万千瓦。在这样背景下，大型变频器、大电流 PCS 的市场需求将继续扩大，且电站也向着数字化方向改造，需要更多的分布式监测点，高精度传感器成为未来安全监控和故障诊断的关键基础数据源，对于头部电流传感器企业而言，在光热发电中的技术价值将进一步提升。