半导体硅片制造循环冷却水与纯水回用系统电气负荷协同优化改造项目
硅片生产单晶炉、抛光设备同时配套循环冷却水系统与纯水回用系统，两套水系统动力负荷集中在白天生产高峰，容易造成厂区配电短时重载。循环水泵、纯水增压泵长期固定模式运行，无法根据硅片产线启停时序动态调整负荷
项目概况
硅片生产单晶炉、抛光设备同时配套循环冷却水系统与纯水回用系统，两套水系统动力负荷集中在白天生产高峰，容易造成厂区配电短时重载。循环水泵、纯水增压泵长期固定模式运行，无法根据硅片产线启停时序动态调整负荷，电能浪费突出。两套水系统电气监控平台相互独立，管理人员无法统筹掌握整体用水负荷；泵组缺少振动、轴承温度在线监测，突发故障会造成单晶炉冷却中断，导致硅片报废。洁净水站内部湿度偏高，控制柜容易凝露；缺少负荷预测手段，无法提前平衡峰段用电，用电成本偏高。硅片产线全年不间断生产，水处理系统改造不能全线停机，必须分区域分步实施。
定制解决方案
搭建循环水 + 纯水回用一体化电气数字孪生监控平台，整合两套水系统所有高低压配电、泵组运行数据。为主力水泵批量部署智能变频系统，开发 AI 负荷预测算法，结合产线生产计划、昼夜负荷变化，自动优化水泵投运数量与运行频率，实现负荷错峰平衡。所有关键泵组加装温振监测终端，建立故障预警模型；控制柜加装除湿加热模块，解决洁净水站凝露问题。平台与硅片生产 MES 系统对接，获取产线排班计划，提前调整水系统运行策略；构建能耗分项计量模型，分别统计循环冷却、纯水回用独立电耗。采用分区轮换停机改造方案，保障单晶炉冷却与纯水供给不中断。
项目运行成效和优势
两套水系统负荷协同优化，整体节电率达到 17%，充分利用低谷电价降低制水成本。泵组预测性维护减少突发停机风险，有效避免单晶炉冷却中断引发硅片报废损失。数字孪生平台实现水系统电气负荷全景可视化，调度人员直观掌握负荷变化，便于厂区配电统筹管理。除湿改造降低控制柜凝露短路故障，设备运行稳定性提升。电气系统与生产计划联动，实现水处理系统跟随产能柔性调节；平台可扩展接入厂区分布式光伏，进一步推进绿色制水，方案适配各类硅片、化合物半导体材料生产基地水系统改造。
