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钢铁企业电能质量控制与综合节电运行关键技术研究与应用
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TF083, TF089
  • 关键词:
  • 成果简介:
    钢铁工业是中国三大高耗能行业之一,集聚了大量冲击性、非线性和不对称性大功率负荷,普遍存在电压波动与闪变、电压偏差、功率因数低、电压畸变、三相不平衡、电压暂降、短时中断等电能质量问题,造成力率电费罚款、电网与设备损耗大、生产中断或设备损坏等,严重影响钢铁企业生产连续性和经济性。同时,轧机、电弧炉等大功率单体设备能耗占比高,节电潜力巨大。研究钢铁企业电能质量控制与综合节电运行关键技术并推广应用,具有重要理论意义与实用价值。主要技术内容:该项目是安徽大学(电能质量教育部工程研究中心)多年来与马钢(集团)控股有限公司合作的系列科研项目及工程应用成果总结。主要技术内容如下:电能质量测试评估技术。基于钢铁企业配网架构、负荷特性和电能质量标准,采用参考阻抗法、电能质量限值分配和多主体责任分摊定量评估等关键技术,创新建立了以节电和安全稳定运行为目标的钢铁企业电能质量测试评估技术体系。电能质量控制与节电运行技术。提出了基于多目标(电能质量达标、安全性、经济性)和多影响因子(配电网重构、电压不平衡度、电缆充电电容、间谐波分布、电能质量控制装置交互影响)的仿真建模方法,应用于钢铁企业大功率轧机变频器高次谐波控制、超高功率电弧炉动态无功补偿装置优化设计中,明显改善了钢铁企业的电能质量问题,提高了钢铁企业配电网运行的可靠性和经济性。电弧炉节电运行技术。基于运行数据的交流电弧炉数学模型优化方法,建立求解操作导纳、电弧阻抗、电弧长度、耐材指数、配电效率等多参数耦合的交流电弧炉节电运行数学模型,提出了多边界约束条件的交流电弧炉变压器容量设计及多控制目标的供电制度优化与节电运行技术。配电网可靠性技术。基于钢铁企业复杂配电网可靠性仿真技术,提出了配网层(SSTS、快速切换装置、DVR)和设备层(直流侧储能、双整流器)的电压暂降治理技术。根据钢铁企业自备电厂发电机类型和运行方式,提出了孤网运行检测算法、频率与负荷控制策略,制定了孤网发生时的“黑箱”应急技术方案。授权专利情况:申请发明专利6项,其中2项已获授权;授权实用新型专利2项;授权软件著作权2项。技术经济指标:PCC点电能质量指标满足国标要求:电压偏差小于10%,THDU(%)小于2%,三相不平衡度小于2%,PLt小于0.8,电压变动小于1%;PCC点PF在0.92~1.0之间;配电网无功损耗降低20%以上;配电网故障次数减少20%以上,故障停电时间减小25%以上;电弧炉吨钢电耗降低1.5%以上;实现钢铁企业综合节电率达6.6元/吨~7.3元/吨。应用推广及效益情况:该项目整体技术成果在马钢股份有限公司成功应用后,直接经济效益达11965万元/年,2013年~2015年三年综合经济效益达35895.34万元,并在西宁特钢得到了推广应用,其经济效益达1164万元/年。该项目部分成果已成功应用于制订国家标准《高压滤波装置设计与应用导则》和行业标准《电能质量监测系统技术规范》,现正应用于制订《交流电弧炉供电技术导则》系列行业标准第1和第4部分。
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