Zhongtian Steel Nantong UPS-Projekt: Industrietaugliche Stromversorgung für 5G-verbundenes Stahlwerk

Ⅰ. Projektübersicht

1.1 Hintergrund des Unternehmens

• Die Zhongtian Iron and Steel Group (Nantong) Co., Ltd. (im Folgenden "Zhongtian Nantong") ist die zentrale Produktionsstätte der Zhongtian Iron and Steel Group. (nachstehend "Zhongtian Nantong" genannt) befindet sich in der Haimen Port New Area, Tongzhou Bay, Nantong City, Jiangsu Province. Mit einer Gesamtinvestition von rund 100 Milliarden Yuan und einer geplanten Produktionskapazität von 13 Millionen Tonnen/Jahr ist es das erste vollständig vernetzte "5G+Industrial Internet"-Stahlwerk in der Provinz Jiangsu und eine grüne Fabrik auf nationaler Ebene.
• Das Unternehmen verfügt über fortschrittliche Anlagen wie das weltweit erste rein elektrische KI+5G-Lokomotivsystem und ein intelligentes Stahlproduktionssystem. Im Jahr 2024 wird der Umsatz des Unternehmens 95 Milliarden Yuan übersteigen und damit zu den Fortune China 500 Liste.

1.2 Anforderungen an die Stromversorgung

Mit intelligenten Upgrades steht Zhongtian Nantong:

• Abhängigkeit von hochpräzisen Geräten: Für Stranggussmaschinen-Frequenzumrichter, intelligente Walzstraßenkontrollsysteme usw. ist eine kontinuierliche 24-Stunden-Stromversorgung erforderlich. Spannungsschwankungen >±1% führen zur Abschaltung der Geräte.
• Extreme ökologische Herausforderungen: Die Temperatur im Hochofenbereich erreicht über 60°C, und die Staubkonzentration übersteigt 10mg/m³. Herkömmliche USV-Systeme sind aufgrund unzureichender Wärmeableitung anfällig für Überhitzungsschutz.
• Flexibilität bei der Erweiterung: Die schnelle Iteration von Produktionslinien erfordert, dass UPS eine dynamische Erweiterung unterstützt, was herkömmliche Lösungen mit fester Kapazität nicht leisten können.

Ⅱ. Kernherausforderungen

2.1 Stromqualität und -zuverlässigkeit

• Harmonische Störungen: Die Frequenzumrichter der Walzwerke verursachen einen THDi-Wert (Total Harmonic Distortion of Current) von 9%, was die Genauigkeit der SPS-Steuerung beeinträchtigt.
• Sofortige Überlast: Der Anlaufstrom von Umrichter-Kippmotoren erreicht das 11-fache des Nennwerts, wodurch herkömmliche USV-Systeme anfällig für Überlastabschaltungen sind.

2.2 Schmerzpunkte im O&M-Management

• Dezentraler Einsatz: Unabhängige USV-Systeme ermöglichen eine Reaktionszeit auf Störungen von über 3 Stunden.
• Alterung der Batterie: Blei-Säure-Batterien haben eine Lebensdauer von nur 3.000 Zyklen und verursachen jährliche Ersatzkosten von über 5 Millionen Yuan.

2.3 Engpässe im Bereich der Energieeffizienz

• Ineffizienter Betrieb: Herkömmliche USV-Systeme haben einen Wirkungsgrad von 82%, was zu jährlichen Stromkosten von über 150 Millionen Yuan führt.
• Druck zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen: Es muss das Kohlenstoffspitzenwert-Ziel der Stahlindustrie im Rahmen des "14. Fünfjahresplans" der Provinz Jiangsu erreichen (18% Reduzierung der Kohlenstoffemissionen pro Tonne Stahl).

Ⅲ. Lösungen

3.1 Technische Architektur

3.2 Umsetzungsstrategie

1. Steuerung der Stromqualität: Einsatz von volldigitalen DSP-Steuermodulen zur Kompensation von Oberschwingungen in Echtzeit, die den Klirrfaktor auf unter 2% senken.
2. Modulare Erweiterung: 6 parallel geschaltete 250kVA-USV-Einheiten mit einer Gesamtkapazität von 1,5 MW und 50% reserviertem Erweiterungsraum.
3. Intelligentes O&M: Verbindung mit der Energiemanagement-Plattform von Zhongtian Iron and Steel, um die Fernüberwachung des Batteriezustands (SOH) zu realisieren.

Ⅳ. Projekt-Errungenschaften

4.1 Verbesserte Zuverlässigkeit der Stromversorgung

• Null-Ausfallzeiten-Rekord: Die Systemverfügbarkeit erreicht 99,999%, mit jährlichen ungeplanten Ausfällen <5 Minuten.
• Störungsreaktion: Das Selbstdiagnosesystem verkürzt die Reaktionszeit bei der Wartung um 80%, mit einer MTTR (Mean Time To Repair) ≤20 Minuten.

4.2 Optimierung der Energieeffizienz

• Harmonisches Regieren: Der THDi-Wert wurde von 9% auf 2% gesenkt, wodurch jährliche Stromkosteneinsparungen von 28 Millionen Yuan erzielt wurden.
• Lebensdauer der Batterie: Lithium-Eisen-Phospha

Referenzen

1. Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC)Offizielle Website: www.iec.ch
2. Underwriters Laboratories (UL)Offizielle Website: www.ul.com
3. Europäisches Komitee für Normung (CEN)Offizielle Website: www.cen.eu
4. Standardization Administration of China (SAC)Offizielle Website: www.sac.gov.cn
5. Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance (CNESA)Offizielle Website: www.cnESA.org
6. Internationale Organisation für Normung (ISO)Offizielle Website: www.iso.org