Projeto UPS da Zhongtian Steel Nantong: Caso de energia de nível industrial para uma siderurgia ligada a 5G

Ⅰ. Visão geral do projeto

1.1 Antecedentes da empresa

• Sendo a principal base de produção do Zhongtian Iron and Steel Group, a Zhongtian Iron and Steel Group (Nantong) Co., Ltd. (a seguir designada "Zhongtian Nantong") está localizada em Haimen Port New Area, Tongzhou Bay, cidade de Nantong, província de Jiangsu. Com um investimento total de aproximadamente 100 mil milhões de yuan e uma capacidade de produção planeada de 13 milhões de toneladas/ano, é a primeira siderurgia "5G+Industrial Internet" totalmente conectada na província de Jiangsu e uma fábrica verde de nível nacional.
• A empresa possui instalações avançadas, como o primeiro sistema de locomotiva eléctrica pura AI+5G do mundo e um sistema inteligente de produção de aço. Em 2024, as suas receitas ultrapassaram os 95 mil milhões de yuan, o que a coloca entre as Fortune China 500 lista.

1.2 Requisitos da fonte de alimentação

Com actualizações inteligentes, a Zhongtian Nantong enfrenta:

• Dependência de equipamentos de alta precisão: É necessária uma fonte de alimentação contínua de 24 horas para conversores de frequência de máquinas de fundição contínua, sistemas inteligentes de controlo de linhas de laminagem, etc. As flutuações de tensão >±1% provocarão a paragem do equipamento.
• Desafios ambientais extremos: A temperatura na zona do alto-forno atinge mais de 60°C e a concentração de poeiras é superior a 10mg/m³. Tradicional UPS são susceptíveis de proteção contra o sobreaquecimento devido a uma dissipação de calor insuficiente.
• Flexibilidade de expansão: A rápida iteração da linha de produção exige que a UPS suporte uma expansão dinâmica, que as soluções tradicionais de capacidade fixa não conseguem satisfazer.

Ⅱ. Desafios principais

2.1 Qualidade e fiabilidade da energia

• Interferências harmónicas: Os conversores de frequência dos laminadores fazem com que a THDi (Distorção Harmónica Total da Corrente) atinja 9%, afectando a precisão do controlo do PLC.
• Sobrecarga instantânea: A corrente de arranque dos motores basculantes do conversor atinge 11 vezes o valor nominal, o que torna os sistemas UPS convencionais propensos a uma paragem por sobrecarga.

2.2 Pontos fracos da gestão de O&M

• Implementação descentralizada: Os sistemas UPS independentes resultam num tempo de resposta a avarias superior a 3 horas.
• Envelhecimento da bateria: As baterias de chumbo-ácido têm um ciclo de vida de apenas 3.000 vezes, com um custo de substituição anual superior a 5 milhões de yuan.

2.3 Constrangimentos à eficiência energética

• Funcionamento ineficaz: Os sistemas UPS tradicionais têm uma eficiência de 82%, levando a custos anuais de eletricidade superiores a 150 milhões de yuan.
• Pressão para a redução das emissões de carbono: Tem de cumprir o objetivo do pico de carbono da indústria siderúrgica durante o "14º Plano Quinquenal" da província de Jiangsu (redução de 18% nas emissões de carbono por tonelada de aço).

Ⅲ. Soluções

3.1 Arquitetura técnica

3.2 Estratégia de implementação

1. Governação da qualidade da energia: Implementar módulos de controlo totalmente digitais DSP para compensar os harmónicos em tempo real, reduzindo o THDi para menos de 2%.
2. Expansão modular: Adoção de 6 unidades de UPS de 250kVA em paralelo, com uma capacidade total de 1,5MW e espaço de expansão reservado de 50%.
3. O&M inteligente: Ligação à plataforma de gestão de energia da Zhongtian Iron and Steel para realizar monitorização remota do estado de saúde da bateria (SOH).

Ⅳ. Realizações do projeto

4.1 Fiabilidade melhorada da fonte de alimentação

• Registo de tempo de inatividade zero: A disponibilidade do sistema atinge 99,999%, com interrupções anuais não planeadas <5 minutos.
• Resposta a falhas: O sistema de auto-diagnóstico reduz o tempo de resposta da manutenção em 80%, com MTTR (tempo médio de reparação) ≤20 minutos.

4.2 Otimização da eficiência energética

• Governação harmónica: THDi reduzido de 9% para 2%, conseguindo uma poupança anual de custos de eletricidade de 28 milhões de yuan.
• Duração da bateria: Fosfato de lítio e ferro

Referências

1. Comissão Eletrotécnica Internacional (CEI)Sítio Web oficial: www.iec.ch
2. Underwriters Laboratories (UL)Sítio Web oficial: www.ul.com
3. Comité Europeu de Normalização (CEN)Sítio Web oficial: www.cen.eu
4. Administração da Normalização da China (SAC)Sítio Web oficial: www.sac.gov.cn
5. Aliança Tecnológica da Indústria de Armazenamento de Energia de Zhongguancun (CNESA)Sítio Web oficial: www.cnESA.org
6. Organização Internacional de Normalização (ISO)Sítio Web oficial: www.iso.org