Làm thế nào việc thiết kế các hệ thống bù năng lượng phản ứng có thể giúp các doanh nghiệp luyện kim vượt qua nút cổ chai tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn thép?

Ngành công nghiệp luyện kim là một ngành công nghiệp tiêu thụ năng lượng cao điển hình và mức độ tiêu thụ điện trên mỗi tấn thép ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí sản xuất và khả năng cạnh tranh thị trường. Trong bài viết này, Geyue Electric, từ góc độ chuyên nghiệp của một nhà sản xuất thiết bị bù năng lượng phản ứng điện áp thấp, sẽ phân tích một cách có hệ thống các yếu tố ảnh hưởng chính của tiêu thụ điện trong các doanh nghiệp luyện kim, khám phá sâu cơ chế tương quan nội dung giữa thiết kế bù điện và tiêu thụ điện tử dựa trên khả năng tiêu thụ điện và tiêu thụ toàn bộ. Thông qua các nghiên cứu thực nghiệm về các tải trọng điển hình như lò hồ quang điện và các nhà máy lăn, chúng tôi sẽ xác minh rằng hệ thống bù năng lượng phản ứng tối ưu hóa có thể làm giảm hiệu quả mức tiêu thụ điện trên mỗi tấn thép xuống còn 3%, cung cấp một con đường kỹ thuật đáng tin cậy để bảo tồn năng lượng và giảm chi phí trong doanh nghiệp luyện kim.

Phân tích các đặc điểm tiêu thụ năng lượng điện trong ngành công nghiệp luyện kim

Quá trình sản xuất luyện kim bao gồm toàn bộ chuỗi công nghiệp từ xử lý nguyên liệu thô đến lăn thành phẩm. Các đặc điểm của tiêu thụ điện trong mỗi liên kết khác nhau đáng kể. Lò hồ quang điện, như các thiết bị cốt lõi trong quá trình sản xuất thép, có đặc điểm hoạt động của tải trọng tác động định kỳ. Biến động công suất phản ứng trong một thời gian ngắn có thể đạt tới gấp 2-3 lần công suất định mức. Biến động dữ dội này dẫn đến sự biến dạng nhấp nháy điện áp và dạng sóng trong lưới điện, do đó làm tăng thêm sự mất mát của máy biến áp và giảm hiệu quả của động cơ.

Hệ thống máy lăn thể hiện các đặc tính tải không liên tục điển hình trong quá trình xử lý phôi thép. Khởi nghiệp thường xuyên và dừng lại gây ra sự dao động đáng kể trong hệ số công suất trong khoảng 0,3 đến 0,8. Dữ liệu đo được cho thấy khi hệ số công suất thấp hơn 0,7, mức tiêu thụ năng lượng toàn diện của dây chuyền sản xuất lăn tăng 12% đến 15%. Ngoài ra, số lượng lớn các thiết bị ổ đĩa tần số biến đổi thường thấy trong các doanh nghiệp luyện kim không chỉ mang lại độ chính xác kiểm soát quá trình cao mà còn tiêm dòng sóng hài phong phú vào lưới điện. Các thành phần không phải là tài sản này làm trầm trọng thêm sự mất điện.

Mối quan hệ định lượng giữa bù năng lượng phản ứng và tiêu thụ năng lượng

Lý thuyết về các hệ thống điện chỉ ra rằng việc truyền năng lượng phản ứng không chỉ chiếm khả năng của thiết bị cung cấp năng lượng, mà còn chuyển đổi thành mất năng lượng thực tế thông qua hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Trong hệ thống phân phối năng lượng 10kV của một doanh nghiệp luyện kim, tổn thất năng lượng hàng năm do mỗi dòng điện phản ứng 1kvar trong quá trình truyền có thể đạt 800-1000 kWh. Đối với một doanh nghiệp thép có sản lượng hàng năm là một triệu tấn, khoản lỗ ẩn này có thể tích lũy tới vài triệu kilowatt giờ điện.

Thiết bị bù công suất phản ứng động có thể ổn định hệ số công suất ở mức trên 0,95 bằng cách theo dõi các thay đổi tải thời gian thực, do đó giảm tổn thất của máy biến áp và đường dây từ 30% xuống 40%. Đặc biệt là trong quá trình luyện kim hồ quang điện, phản ứng nhanhThiết bị SVGCó thể ngăn chặn sự dao động điện áp trong vòng 3% và ngăn chặn độ trễ trong điều chỉnh điện cực do giảm điện áp. Một mình tính năng này có thể rút ngắn thời gian luyện kim của mỗi lò thép trong 4 đến 6 phút và trực tiếp giảm mức tiêu thụ điện trên mỗi tấn thép khoảng 15 kWh.

Đổi mới công nghệ chính trong thiết kế hệ thống

Do tính đặc biệt của tải trọng kim loại, các hệ thống bù năng lượng phản ứng hiện đại cần phải vượt qua những hạn chế của các công nghệ truyền thống. Thiết bị bù động dựa trên các thành phần công suất cacbua silicon đã bị hỏng qua hàng rào 5 phần giây trong thời gian đáp ứng và có thể theo dõi chính xác các thay đổi năng lượng ở mức độ lớn của các lò hồ quang điện. Việc áp dụng các cấu trúc liên kết đa cấp cho phép khả năng bồi thường được mở rộng theo mô-đun lên một chục MVAR, đáp ứng các yêu cầu của các hội thảo sản xuất thép lớn.

Thiết kế hợp tác của kiểm soát hài hòa và bù công suất phản ứng có ý nghĩa rất lớn. Trong hội thảo lăn, một hệ thống lai của APF và SVG được thông qua, không chỉ có thể lọc ra các sóng hài thứ 5 và 7 được tạo ra bởi bộ chuyển đổi tần số, mà còn bù đắp động cho công suất phản ứng cơ bản. Trường hợp chuyển đổi của một doanh nghiệp thép đặc biệt cho thấy giải pháp tích hợp này đã tăng hệ số công suất của dây chuyền sản xuất lăn từ 0,68 xuống 0,97, giảm mức tiêu thụ điện trên mỗi tấn thép xuống 6,3%và đạt được lợi ích tiết kiệm điện hàng năm là hơn 8 triệu nhân dân tệ.

Thực hiện kỹ thuật và xác minh hiệu quả năng lượng

Việc chuyển đổi tiết kiệm năng lượng thành công bắt đầu bằng chẩn đoán tiêu thụ năng lượng chính xác. Bằng cách liên tục thu thập các đường cong tải của mỗi quá trình thông qua hệ thống giám sát chất lượng năng lượng, một mô hình tương quan giữa tiêu thụ điện bằng thép trọng tải và hệ số công suất được thiết lập. Phân tích dữ liệu cho thấy trong quá trình đúc liên tục, cứ tăng 0,1 hệ số công suất, mức tiêu thụ điện kết hợp của quạt và máy bơm có thể giảm 2,1% xuống 2,8%.

Chiến lược bố cục của thiết bị bồi thường ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng tiết kiệm năng lượng. Trong hội thảo lò hồ quang điện, một thiết kế phân cấp "bù cục bộ ở phía thứ cấp của bù máy biến áp + tập trung vào thanh cái 10kV" đã được thông qua. Điều này không chỉ ngăn chặn nhấp nháy điện áp mà còn làm giảm lưu thông công suất phản ứng. Dữ liệu thực hành của một nhà máy thép nhất định cho thấy kiến trúc phân tán này làm giảm mức tiêu thụ điện năng trên mỗi tấn thép bằng 1,2 điểm phần trăm so với sơ đồ truyền thống. Việc giới thiệu hệ thống điều khiển thông minh tối ưu hóa hơn nữa trình tự chuyển mạch của các tụ điện, dự đoán chu kỳ luyện kim thông qua các thuật toán học máy và cho phép điều chỉnh sớm chiến lược bồi thường.

Hướng phát triển công nghệ trong tương lai

Với sự chuyển đổi của các quá trình luyện kim theo hướng xanh và trí thông minh, công nghệ bồi thường năng lượng phản ứng đang phải đối mặt với các cơ hội phát triển mới. Việc áp dụng công nghệ sinh đôi kỹ thuật số cho phép mô phỏng các đặc tính tiêu thụ năng lượng trong các điều kiện sản xuất khác nhau trong môi trường ảo, cung cấp cơ sở khoa học để tối ưu hóa các tham số của hệ thống bồi thường. Sự kết hợp giữa giao tiếp 5G và điện toán cạnh sẽ cho phép kiểm soát tiết kiệm năng lượng hợp tác trong các quy trình và xây dựng một Internet năng lượng cấp độ hoàn toàn đầy đủ.

Bước đột phá trong các vật liệu bán dẫn bandgap rộng dự kiến sẽ giảm thêm 40% thiết bị bù động xuống 40% - 50%. Các tụ điện làm từ vật liệu điện môi mới có thể có tuổi thọ dịch vụ hơn 15 năm, giảm đáng kể chi phí bảo trì. Những tiến bộ công nghệ này sẽ tiếp tục thúc đẩy việc giảm mức tiêu thụ năng lượng thép trọng tải trong ngành luyện kim, giúp đạt được các mục tiêu của carbon đỉnh và tính trung lập carbon.

Thiết kế tối ưu hóa của hệ thống bù năng lượng phản ứng là một cách hiệu quả để các doanh nghiệp luyện kim vượt qua nút cổ chai tiêu thụ điện trên mỗi tấn thép. Bằng cách áp dụng các chương trình bồi thường động phù hợp với các đặc điểm của các quy trình sản xuất, các doanh nghiệp luyện kim không chỉ có thể cải thiện chất lượng năng lượng điện mà còn khai thác tiềm năng tiết kiệm năng lượng sâu hơn. Geyue Electric nồng nhiệt gợi ý rằng các doanh nghiệp luyện kim kết hợp hệ thống bù năng lượng phản ứng vào kế hoạch hiệu quả năng lượng tổng thể trong các dự án xây dựng hoặc cải tạo mới. Họ nên chọn các nhà cung cấp thiết bị có kinh nghiệm trong ngành luyện kim và thiết lập một hệ thống quản trị chất lượng năng lượng điện bao gồm toàn bộ quy trình sản xuất, đặt nền tảng vững chắc để tạo ra các doanh nghiệp thép xanh. Nếu doanh nghiệp luyện kim của bạn cần cải thiện chất lượng năng lượng điện của hệ thống điện, vui lòng liên hệ với Geyue Electric tạiinfo@gyele.com.cn, Kỹ sư điện trưởng của công ty chúng tôi sẽ đáp ứng nhu cầu của bạn càng sớm càng tốt.