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防止停電和降低電價
來源:http://www.eurothermchina.com/ | 作者:九哥 | 發布時間: 2021-03-31 | 104 次瀏覽 | 分享到:

防止停電和降低電價

不受管理的電加熱系統的電力需求高峰會增加停電的風險。了解如何在EPower Advanced SCR功率控制器中使用預測性負載管理策略,通過負載共享甩負荷技術幫助最小化峰值功率需求。

玻璃廠可能有許多高功率電氣設備需要主電源供電的情況。最大的罪魁禍首是電加熱系統,如電爐電增壓、錫浴爐頂加熱和退火窯。如果不受管理,這些系統的電源可以由它們的控制設備隨機打開。

當多個加熱區同時接通多個電源時,電源可能會出現巨大的峰值。這不僅會影響能源成本,而且在最壞的情況下,它可能會超過主電源或應急電源的最大容量,導致電力中斷。

由于玻璃廠需要全天候運轉,因此電源中斷是非常不可取的。斷電可阻止溫度、工藝和排放控制系統工作,這對企業造成極大的損失,包括生產損失、廢品、環境排放罰款以及與溫度有關的爐子和其他昂貴設備損壞。

由于高溫過程,需要制定適當的應急程序,以在不受控制的大修期間保持安全,同時使系統恢復在線。通常情況下,電加熱系統配備了應急備用發電機(發電機組),但這些設備對電源的諧波失真非常敏感,并且由于非受控電力需求的不穩定瞬時峰值而容易跳閘。在工藝改進、產品升級或生產能力增加的情況下,峰值需求尤其會成為一個問題,任何額外的負荷都可能超過單個變壓器或主電源的設計電力容量。

頻繁發生的不受控制的峰值功率需求會在系統的大電流部件(如母線和變壓器)中引起機械應力波動,從而導致使用壽命縮短或維護成本增加。從系統效率的角度來看,功率損耗與系統所需的電流密切相關。在功率損耗計算中,電流總是平方的。在這方面,在穩定的較低電流下應用特定量的功率比在波動電流下運行相同量的功率更有效。

在一些地區,對電力供應的峰值電力需求也會影響到電力供應商計算商定電價和電費時所采取的措施。公用事業公司需要確保他們有足夠的能力為客戶提供可靠的電力,即使是在電力需求高峰時期。為了計劃并考慮到這一點,對用戶的峰值需求進行評估,并對賬單收取額外費用。

根據地區不同,這種“按需收費”的計算方式也不同。峰值需求讀數可應用于整個計費期間的需求費用,這不可避免地導致能源成本高于必要成本。商定的電價通常也會考慮到隨機峰值需求,這也會不必要地增加總體電力成本。

即將出臺的地區環境和能源效率目標正在推動玻璃制造商減少能源使用和二氧化碳排放。由于化石燃料燃燒爐被認為已經達到了其在未來大幅提高效率方面的極限,未來的道路預計將包括向以電為主和全電加熱爐相結合的方向發展。由于一個典型的化石燃料燃燒爐的生命周期為15-20年,玻璃廠離實現當地政府的目標(其中許多目標是2050年)而向更高效的技術發展只有一到兩座爐的距離。作為這一轉變的一部分,需要引入高效率的電力供應方法。

 

 

預測負荷管理

Eurotherm與全球玻璃制造商合作開發解決方案。被稱為預測負荷管理,這一先進的專利控制功能可在Eurotherm EPower SCR控制器(右圖),解決了峰值需求和過載。首先,通過負載“共享”,管理跨多個負載的需求,以降低功率峰值。這有效地“平滑”了配電上的平均功率需求,同時重要的是保持了每個分區所需的功率。其次,通過甩負荷,優化和限制系統的最大允許峰值功率需求。與EPower Advanced SCR控制器提供的零交叉燒成(也稱為突發或全周期燒成)方法結合使用,這些“負載共享”和“甩負荷”功能使玻璃廠能夠有效地管理峰值功率,以保持在其電源容量或能源價格的限值內。

 

EPower控制器電源管理系統基于一個控制模塊,該模塊可以在“類似PLC”的設計布局中控制多達四個晶閘管電源組。在現場,多達64個加熱區可以使用can總線網絡同步在一起,與可選的現場總線(如以太網或PROFIBUS)分開。加熱區可以監控,例如,在一個熔爐上,在幾個熔爐上,甚至在整個工廠范圍內,以實現對主供電網絡最有效的結果。預測負荷管理功能考慮了分區之間的差異,并考慮了10kW分區在分配電力時與100kW分區的影響不同的事實。適用范圍從玻璃折彎線、鋼化爐和高壓滅菌器,到完整的浮法玻璃浴、退火窯和復雜的多區域爐增壓裝置。

為什么是零交叉射擊?

雖然晶閘管控制器傳統上采用相角觸發方式,因為它提供平滑的功率控制,但它也會導致高次諧波失真和低功率因數(通常<85%),這對功率效率有負面影響。眾所周知,過零觸發方法會引入閃爍效應,從而增加隨機峰值功率消耗,但它提供了更干凈的功率波形,具有最小的諧波噪聲,以及高功率因數(通常>95%)。

許多公用事業公司在功率因數低于95%時收取附加費。到年底,根據安裝規模的不同,這可能會轉化成數千甚至上萬美元。由于可以通過預測負載管理來管理隨機峰值功耗,因此在這種情況下,零交叉觸發被認為是一種優越的控制方法。相當好的電力效率有助于減少電費和二氧化碳排放。

 

 

負載共享策略

Eurotherm負載共享策略在預測性負載管理功能中發揮著重要作用,通過管理多個EPower SCR在零交叉模式下的啟動,以維持穩定的總體電力需求。該策略將功率分配給不同的負載,以獲得平衡的總功率消耗,從而最小化瞬態功率峰值。

EPower SCR控制器控制的每個加熱區由輸出功率、循環時間和最大功率(最大容量)定義,可以用矩形表示(見圖1和圖2)。如圖1所示,電力負荷管理不會讓這些矩形在給定的時間范圍內隨機堆積以產生峰值,而是將它們均勻分布,如圖2所示,從而確保在任何給定時刻,總體電力需求盡可能平穩。

重要的是要明白,輸出功率不是改變,而是平衡和轉移,以平衡的需求。通過智能負荷分擔,基本消除了閃變效應和由此產生的隨機峰值問題,降低了整體用電量。

減載策略

Eurotherm減載功能設計用于電力需求可能超過供熱系統設備或主電源容量的系統。僅當需求超過預設的最大容量時,該功能才可設置為限制和轉換功率。管理電力需求,使其保持在設定限值以下,有助于防止本地和全廠斷路器不必要的跳閘,并降低昂貴設備損壞的風險。

在電力成本較高的地區,還可以利用減載功能將電力需求限制在設定的電價閾值之下。例如,如果總裝機功率為2.5MW,但用戶希望將輸送的功率限制在2MW的電價范圍內,則甩負荷將使整個網絡的功率降低,以將總需求保持在該限制之下。也可以通過現場總線通信(PROFIBUS、DeviceNet和以太網)進行調整,以便根據高峰時段的附加費進行調整。

通過動態調整安裝的最大閾值,玻璃廠可以控制最大的電力需求費用,這可以帶來可觀的節省。在一些地區,根據合同的不同,在接下來的11個月內,對賬單征收附加費。因此,一旦超過最大需求量,將被處以長達12個月的罰款。監測和控制需求可以大大降低能源成本。預測性負載管理功能允許設置用戶定義的優先級,允許根據需要切換電源。

結論

由于玻璃行業在向更節能的未來過渡的過程中預計將增加使用電加熱技術,因此需要考慮最佳實踐控制方法,以提高成本效益,同時減少對環境的影響。在EPower SCR控制器中使用智能預測負載管理策略有助于玻璃廠將電力需求保持在其主電源的限制范圍內。在現有裝置中,這樣可以增加額外的電加熱設備,而不會有未來斷電的風險。電價限制也可以得到滿足,減少額外成本和罰款的風險,電價可以重新談判以獲得更好的交易。

使用帶有零交叉點火的EPower控制器以及預測性負載管理所帶來的提高功率因數的好處也有助于提高系統功率效率,減少能源消耗和二氧化碳排放。Eurotherm glass團隊可以根據預期的投資回報,提前計算出節能量,以幫助證明轉向更高效技術的合理性。

 

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