ความเป็นไปได้ของเตาเหนี่ยวนำที่ถูกตัดการเชื่อมต่อจากโครงข่ายไฟฟ้า

ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาและการหล่อแบบดั้งเดิม, เตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางมีชื่อเสียง “นักฆ่ากริด” เนื่องจากคุณลักษณะโหลดแบบไม่เชิงเส้นของอินเวอร์เตอร์ภายใน (ไม่ว่าจะเป็นวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนในยุคแรกๆ (เอสซีอาร์) หรือทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์แบบหุ้มฉนวนสมัยใหม่ (ไอจีบีที)), พวกมันสร้างกระแสแรงกระตุ้นชั่วคราวขนาดใหญ่ระหว่างการเริ่มต้นและการปิดระบบ. สิ่งนี้จะมาพร้อมกับฮาร์โมนิคที่มีลำดับสูงในปริมาณมาก (เช่นฮาร์โมนิคที่ 5 และ 7) และความผันผวนของพลังงานปฏิกิริยาที่รุนแรง. ในเขตอุตสาหกรรมที่มีระบบไฟฟ้าหลักรองรับ, ผลกระทบเหล่านี้จะถูกเจือจางอย่างง่ายดายด้วย “ตารางอนันต์” อย่างไรก็ตาม, ในสภาพแวดล้อมนอกเครือข่าย เช่น เกาะห่างไกลหรือเหมืองบนภูเขาลึก, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบธรรมดาสามารถเดินทางได้อย่างง่ายดายเนื่องจากการโอเวอร์โหลดทันทีหรือการสั่นไหวของความถี่.

ด้วยการเจริญเติบโตของเทคโนโลยีพลังงานและการจัดเก็บแบบใหม่, ระบบกักเก็บพลังงานแบบผสมผสาน (เฮสส์)—รวมก ไมโครกริด + แบตเตอรี่เก็บพลังงาน + บัฟเฟอร์ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์— กำลังปรากฏเป็นแกนหลักที่ก้าวหน้าเพื่อให้บรรลุความมั่นคง “การถลุงสีเขียว” ในถิ่นทุรกันดาร.

1. โทโพโลยีระบบไมโครกริดอิสระ

ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีกริด, เราจำเป็นต้องสร้างระบบไมโครกริดที่มีความสมดุลในตัวเองอย่างสมบูรณ์. สถาปัตยกรรมทั่วไปประกอบด้วยพลังงานหมุนเวียนแบบกระจาย (พลังงานแสงอาทิตย์, ลม), หน่วยควบคุมหลัก, ระบบกักเก็บพลังงานแบบผสมผสาน, และเตาเหนี่ยวนำทำหน้าที่เป็นภาระทางอุตสาหกรรมหนัก.

ในโทโพโลยีนี้, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบเดิมทำหน้าที่เป็นเครื่องสำรองฉุกเฉินหรือพลังงานเสริมความถี่ต่ำในช่วงฝนตกหรือมีเมฆมากเป็นเวลานานเท่านั้น. แกนกลางที่แท้จริงที่รับผิดชอบในการควบคุมผลกระทบชั่วคราวของเตาเหนี่ยวนำคือ ที่เก็บแบตเตอรี่ลิเธียมและพูลบัฟเฟอร์ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ ตั้งอยู่ตรงกลาง.

2. จุดปวดหลัก: ผลกระทบของการเริ่มต้นและการปิดระบบเตาเหนี่ยวนำคืออะไร?

โดยตรง “แรงขับ” เตาเหนี่ยวนำในสภาพแวดล้อมนอกกริดที่ใช้แบตเตอรี่บริสุทธิ์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบดั้งเดิม มักจะประสบปัญหาร้ายแรงสามประการ:

• การกระตุ้นชั่วคราวและ DC รถบัสชาร์จช็อต: ทันทีที่เตาเหนี่ยวนำเปิดขึ้น, จำเป็นต้องชาร์จตัวเก็บประจุรองรับที่ส่วนหน้าของอินเวอร์เตอร์ทันที, ในขณะที่ขดลวดเหนี่ยวนำภายในตัวเตาจะต้องสร้างสนามแม่เหล็กอันทรงพลัง. ความต้องการพลังงานที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลันในขณะนี้ (โดยทั่วไป 3 ถึง 5 คูณกำลังไฟพิกัด) ทำให้เกิดอัตราการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันที่สูงมาก ($$ดิไอ/ดี$$), เกินกว่าความเร็วตอบสนองการคายประจุทั่วไปของแบตเตอรี่ลิเธียมมาก (ซึ่งอยู่ในระดับวินาที).
• มลพิษฮาร์มอนิกลำดับสูง: กระบวนการเรียงกระแสและการผกผันจะป้อนกระแสไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซนูซอยด์จำนวนมากกลับเข้าไปในไมโครกริด. หากความต้านทานของไมโครกริดสูง, ฮาร์โมนิคเหล่านี้ทำให้เกิดการบิดเบือนรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าอย่างรุนแรง, กระตุ้นให้เกิดการทำงานที่ผิดพลาดหรือความร้อนสูงเกิน/ความเหนื่อยหน่ายในส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ ภายในไมโครกริด (เช่นตัวควบคุม PLC และเซ็นเซอร์).
• รุนแรง พลังงานปฏิกิริยา ความผันผวน: ในขั้นตอนการหลอมละลายที่แตกต่างกัน (วัสดุเย็น, ละลาย, ความร้อนสูงเกินไป), ความต้านทานที่เท่ากันของเตาเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนแบบไดนามิก. การไหลของพลังงานรีแอกทีฟที่น่าทึ่งนี้ทำให้เกิดการสั่นไหวของแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ในไมโครกริด. หากแรงดันไฟฟ้าตกเกิน 10%, อินเวอร์เตอร์จะกระตุ้นการป้องกันแรงดันไฟต่ำและปิดเครื่อง.

3. ระบบจัดเก็บพลังงานแบบผสมผสาน (เฮสส์) “แข็งแกร่งแต่ยืดหยุ่น” สารละลาย

เพื่อจัดการกับปัญหาเหล่านี้, ไมโครกริดใช้ “การบัฟเฟอร์สองชั้น” กลยุทธ์ที่ไหน แบตเตอรี่ลิเธียม (ประเภทพลังงาน) และ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ (ประเภทพลังงาน) ทำงานร่วมกัน.

การเติมเต็มที่สมบูรณ์แบบของพลังงานและพลังงาน

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและเหมาะสำหรับการให้พลังงานหลอมเหลวอย่างยั่งยืนเป็นเวลาหลายชั่วโมง, ความเร็วของปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าช้า, และกระแสไฟฟ้าแรงสูงบ่อยครั้งจะทำให้อายุการใช้งานของวงจรลดลงอย่างมาก. ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ (อีดีแอลซี), ในทางกลับกัน, พึ่งพาการจัดเก็บข้อมูลทางกายภาพ. พวกมันสามารถปล่อยหรือดูดซับกระแสน้ำขนาดใหญ่ได้ในระดับมิลลิวินาที, มีวงจรชีวิตยาวนานถึงหลายแสนครั้ง.

4. ลำดับการทำงานของไมโครกริด “แรงขับ” เตาเหนี่ยวนำ

ในการปฏิบัติงานจริง, ระบบการจัดการพลังงานไมโครกริด (EMS) และระบบแปลงกำลัง (พีซีเอส) ทำงานร่วมกันผ่านการควบคุมที่ประสานงานเพื่อพาเตาเหนี่ยวนำผ่านระยะเริ่มต้นได้อย่างราบรื่น:

• การกระตุ้นด้วยไมโครกริดและการชาร์จล่วงหน้า

การเตรียมตัวก่อนสตาร์ทอัพ。

ระบบแปลงกำลัง (พีซีเอส) ทำงานในโหมดการสร้างกริด, สร้างคุณภาพสูง, แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับบัสสามเฟสที่เสถียรในกริดแยก, โดยมีการล็อคความถี่ไว้อย่างแม่นยำที่ 50 เฮิรตซ์.

• ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ สกัดกั้น ช็อกที่ มิลลิวินาที มาตราส่วน

เริ่มต้นทันที (0 – 100นางสาว)。

เตาเหนี่ยวนำจะเปิดขึ้น, สร้างกระแสไฟกระชากหลายร้อยกิโลวัตต์ได้ทันที. เนื่องจากอัตราการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันสูงเป็นพิเศษในขณะนี้, ตัวแปลง DC-DC ความถี่สูงแบบสองทิศทางมีส่วนร่วมอย่างเต็มที่, ขับเคลื่อนซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เพื่อฉีดพลังงานแอคทีฟจำนวนมหาศาลเข้าไปในบัสภายใน 5 มิลลิวินาที, การจำกัดแรงดันไฟตกของบัสให้อยู่ภายใน 3%.

• เรียลไทม์ การชดเชยพลังงานฮาร์มอนิกและรีแอกทีฟ

ระยะการเปลี่ยนภาพเสถียรภาพ。

ตัวกรองพลังงานที่ใช้งานอยู่ (เอพีเอฟ) และเครื่องกำเนิด Static Var (SVG) โมดูลของระบบจัดเก็บข้อมูลใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพ. โดยจะตรวจจับฮาร์โมนิกที่ 5 และ 7 ที่สร้างโดยเตาเหนี่ยวนำแบบเรียลไทม์, ส่งสัญญาณกระแสต่อต้านเฟสอย่างแข็งขันเพื่อยกเลิกกระแสเหล่านั้นในขณะที่ติดตามการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์ของคอยล์แบบไดนามิกสำหรับการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟระดับมิลลิวินาที.

• แบตเตอรี่ลิเธียมเปลี่ยนไปสู่การหลอมในสถานะคงตัวได้อย่างราบรื่น

ขั้นตอนการหลอมละลายปกติ (หลังจาก 100ms)。

เมื่อเตาเหนี่ยวนำเข้าสู่สถานะการทำงานที่มั่นคง, ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จะหยุดการคายประจุอย่างหนักและเปลี่ยนเป็นสถานะการชาร์จแบบสแตนด์บาย. EMS ขับเคลื่อนชุดแบตเตอรี่ลิเธียมความจุขนาดใหญ่เพื่อให้ควบคุมรีเลย์กำลังได้อย่างราบรื่น, เริ่มยาวนาน, การส่งออกพลังงานเต็มกำลังที่มั่นคง.

5. การประเมินเศรษฐศาสตร์และความเป็นไปได้อย่างครอบคลุม

บนเกาะห่างไกลหรือในเหมืองห่างไกล, ใช้สิ่งนี้ “พลังงานหมุนเวียน + การจัดเก็บพลังงานไฮบริด” วิธีการขับเคลื่อนเตาเหนี่ยวนำโดยตรงในปัจจุบันเป็นไปได้อย่างปฏิเสธไม่ได้จากมุมมองทางเทคนิค. ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจก็น่าสนใจไม่แพ้กัน:

ผลตอบแทนการลงทุน การเปรียบเทียบ: ในภูเขาลึกหรือเกาะห่างไกล, ค่าขนส่งและจัดเก็บน้ำมันดีเซลสูงเกินไป. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลกำลังสูงแบบดั้งเดิมจะต้องมีขนาดไม่เกิน 3 คูณกำลังไฟพิกัดของเตาเผาเพื่อป้องกันการสะดุดจากโหลดอิมพัลส์ของเตาเผาส่งผลให้ไม่มีประสิทธิภาพ “เครื่องยนต์ขนาดใหญ่สำหรับรถเข็นขนาดเล็ก” การทำงานที่เผาไหม้โดยใช้เชื้อเพลิง. ในทางกลับกัน, แม้ว่าระบบกักเก็บพลังงานแบบไฮบริดจะต้องมีรายจ่ายฝ่ายทุนเริ่มแรกสูงกว่าก็ตาม (ฝ่ายทุน), ทำให้ต้นทุนเชื้อเพลิงเป็นศูนย์ในระหว่างการใช้งาน และช่วยยืดระยะเวลาการบำรุงรักษาอุปกรณ์ได้อย่างมาก. โดยทั่วไปการลงทุนจะได้รับคืนภายใน 2 ถึง 3 ผ่านการประหยัดน้ำมันดีเซลอย่างแท้จริง.

นี้ “แรงขับ” เทคโนโลยีได้ทำลายการพึ่งพาโลหะวิทยาแบบดั้งเดิมกับมวลมหาศาลโดยสิ้นเชิง, กริดไฟฟ้าแบบรวมศูนย์. จะเปลี่ยนการถลุงแร่เบื้องต้นในท้องถิ่นที่ไซต์เหมือง, การรีไซเคิลเศษโลหะบนเกาะในสถานที่, และแม้แต่การหล่อโลหะฉุกเฉินบนเรือเดินทะเลขนาดใหญ่ให้กลายเป็นความจริงที่เป็นรูปธรรม.