防止停电和降低电价

不受管理的电加热系统的电力需求高峰会增加停电的风险。了解如何在EPower Advanced SCR功率控制器中使用预测性负载管理策略，通过“负载共享”和“甩负荷”技术帮助最小化峰值功率需求。

玻璃厂可能有许多高功率电气设备需要主电源供电的情况。最大的罪魁祸首是电加热系统，如电炉电增压、锡浴炉顶加热和退火窑。如果不受管理，这些系统的电源可以由它们的控制设备随机打开。

当多个加热区同时接通多个电源时，电源可能会出现巨大的峰值。这不仅会影响能源成本，而且在最坏的情况下，它可能会超过主电源或应急电源的最大容量，导致电力中断。

由于玻璃厂需要全天候运转，因此电源中断是非常不可取的。断电可阻止温度、工艺和排放控制系统工作，这对企业造成极大的损失，包括生产损失、废品、环境排放罚款以及与温度有关的炉子和其他昂贵设备损坏。

由于高温过程，需要制定适当的应急程序，以在不受控制的大修期间保持安全，同时使系统恢复在线。通常情况下，电加热系统配备了应急备用发电机（发电机组），但这些设备对电源的谐波失真非常敏感，并且由于非受控电力需求的不稳定瞬时峰值而容易跳闸。在工艺改进、产品升级或生产能力增加的情况下，峰值需求尤其会成为一个问题，任何额外的负荷都可能超过单个变压器或主电源的设计电力容量。

频繁发生的不受控制的峰值功率需求会在系统的大电流部件（如母线和变压器）中引起机械应力波动，从而导致使用寿命缩短或维护成本增加。从系统效率的角度来看，功率损耗与系统所需的电流密切相关。在功率损耗计算中，电流总是平方的。在这方面，在稳定的较低电流下应用特定量的功率比在波动电流下运行相同量的功率更有效。

在一些地区，对电力供应的峰值电力需求也会影响到电力供应商计算商定电价和电费时所采取的措施。公用事业公司需要确保他们有足够的能力为客户提供可靠的电力，即使是在电力需求高峰时期。为了计划并考虑到这一点，对用户的峰值需求进行评估，并对账单收取额外费用。

根据地区不同，这种“按需收费”的计算方式也不同。峰值需求读数可应用于整个计费期间的需求费用，这不可避免地导致能源成本高于必要成本。商定的电价通常也会考虑到随机峰值需求，这也会不必要地增加总体电力成本。

即将出台的地区环境和能源效率目标正在推动玻璃制造商减少能源使用和二氧化碳排放。由于化石燃料燃烧炉被认为已经达到了其在未来大幅提高效率方面的极限，未来的道路预计将包括向以电为主和全电加热炉相结合的方向发展。由于一个典型的化石燃料燃烧炉的生命周期为15-20年，玻璃厂离实现当地政府的目标（其中许多目标是2050年）而向更高效的技术发展只有一到两座炉的距离。作为这一转变的一部分，需要引入高效率的电力供应方法。

预测负荷管理

Eurotherm与全球玻璃制造商合作开发解决方案。被称为预测负荷管理，这一先进的专利控制功能可在Eurotherm EPower SCR控制器（右图），解决了峰值需求和过载。首先，通过负载“共享”，管理跨多个负载的需求，以降低功率峰值。这有效地“平滑”了配电上的平均功率需求，同时重要的是保持了每个分区所需的功率。其次，通过甩负荷，优化和限制系统的最大允许峰值功率需求。与EPower Advanced SCR控制器提供的零交叉烧成（也称为突发或全周期烧成）方法结合使用，这些“负载共享”和“甩负荷”功能使玻璃厂能够有效地管理峰值功率，以保持在其电源容量或能源价格的限值内。

EPower控制器电源管理系统基于一个控制模块，该模块可以在“类似PLC”的设计布局中控制多达四个晶闸管电源组。在现场，多达64个加热区可以使用can总线网络同步在一起，与可选的现场总线（如以太网或PROFIBUS）分开。加热区可以监控，例如，在一个熔炉上，在几个熔炉上，甚至在整个工厂范围内，以实现对主供电网络最有效的结果。预测负荷管理功能考虑了分区之间的差异，并考虑了10kW分区在分配电力时与100kW分区的影响不同的事实。适用范围从玻璃折弯线、钢化炉和高压灭菌器，到完整的浮法玻璃浴、退火窑和复杂的多区域炉增压装置。

为什么是零交叉射击？

虽然晶闸管控制器传统上采用相角触发方式，因为它提供平滑的功率控制，但它也会导致高次谐波失真和低功率因数（通常<85%），这对功率效率有负面影响。众所周知，过零触发方法会引入闪烁效应，从而增加随机峰值功率消耗，但它提供了更干净的功率波形，具有最小的谐波噪声，以及高功率因数（通常>95%）。

许多公用事业公司在功率因数低于95%时收取附加费。到年底，根据安装规模的不同，这可能会转化成数千甚至上万美元。由于可以通过预测负载管理来管理随机峰值功耗，因此在这种情况下，零交叉触发被认为是一种优越的控制方法。相当好的电力效率有助于减少电费和二氧化碳排放。

负载共享策略

Eurotherm负载共享策略在预测性负载管理功能中发挥着重要作用，通过管理多个EPower SCR在零交叉模式下的启动，以维持稳定的总体电力需求。该策略将功率分配给不同的负载，以获得平衡的总功率消耗，从而最小化瞬态功率峰值。

由EPower SCR控制器控制的每个加热区由输出功率、循环时间和最大功率（最大容量）定义，可以用矩形表示（见图1和图2）。如图1所示，电力负荷管理不会让这些矩形在给定的时间范围内随机堆积以产生峰值，而是将它们均匀分布，如图2所示，从而确保在任何给定时刻，总体电力需求尽可能平稳。

重要的是要明白，输出功率不是改变，而是平衡和转移，以平衡的需求。通过智能负荷分担，基本消除了闪变效应和由此产生的随机峰值问题，降低了整体用电量。

减载策略

Eurotherm减载功能设计用于电力需求可能超过供热系统设备或主电源容量的系统。仅当需求超过预设的最大容量时，该功能才可设置为限制和转换功率。管理电力需求，使其保持在设定限值以下，有助于防止本地和全厂断路器不必要的跳闸，并降低昂贵设备损坏的风险。

在电力成本较高的地区，还可以利用减载功能将电力需求限制在设定的电价阈值之下。例如，如果总装机功率为2.5MW，但用户希望将输送的功率限制在2MW的电价范围内，则甩负荷将使整个网络的功率降低，以将总需求保持在该限制之下。也可以通过现场总线通信（PROFIBUS、DeviceNet和以太网）进行调整，以便根据高峰时段的附加费进行调整。

通过动态调整安装的最大阈值，玻璃厂可以控制最大的电力需求费用，这可以带来可观的节省。在一些地区，根据合同的不同，在接下来的11个月内，对账单征收附加费。因此，一旦超过最大需求量，将被处以长达12个月的罚款。监测和控制需求可以大大降低能源成本。预测性负载管理功能允许设置用户定义的优先级，允许根据需要切换电源。

结论

由于玻璃行业在向更节能的未来过渡的过程中预计将增加使用电加热技术，因此需要考虑最佳实践控制方法，以提高成本效益，同时减少对环境的影响。在EPower SCR控制器中使用智能预测负载管理策略有助于玻璃厂将电力需求保持在其主电源的限制范围内。在现有装置中，这样可以增加额外的电加热设备，而不会有未来断电的风险。电价限制也可以得到满足，减少额外成本和罚款的风险，电价可以重新谈判以获得更好的交易。

使用带有零交叉点火的EPower控制器以及预测性负载管理所带来的提高功率因数的好处也有助于提高系统功率效率，减少能源消耗和二氧化碳排放。Eurotherm glass团队可以根据预期的投资回报，提前计算出节能量，以帮助证明转向更高效技术的合理性。