JP2023504824A - 金属材料を溶融および/または加熱するためのプラント、及び当該プラントへの給電方法 - Google Patents
金属材料を溶融および/または加熱するためのプラント、及び当該プラントへの給電方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
この装置はトランスと、トランスに接続された複数の整流器と、一方側が整流器に接続されると共に他方側が電気アーク炉の電極に接続された複数の変換器と、を備えている。
ネルギー供給手段、および少なくとも1つの電力装置を含む金属材料を溶融および/または加熱するためのプラントに関し、電力装置は電気供給手段と炉との間に接続されており、所望の電圧及び電流で炉に給電するために適したものである。
-配電網に接続され、交流の一次電圧と一次電流を受け取り、それらを交流二次電圧と交流二次電流に変換するように構成されたトランス、
-トランスに接続され、交流二次電圧と二次電流を直流中間電流と直流中間電流に変換するように構成された複数の整流器、
-一方が整流器に接続され、他方が負荷、つまり電気炉に接続され、直流中間電圧と中間直流電流を交流給電電圧と交流給電電流に変換するように構成された複数のコンバータ。
ここで、本発明の可能な実施形態を詳細に参照し、その1つまたは複数の例が添付の図に示されている。各例は、本発明の例示として提供されており、本発明の限定として意図されていない。例えば、1つ以上の図示または説明された特徴は、実施形態の一部であるため、他の実施形態で、または他の実施形態に関連して変更または採用して、さらなる実施形態を生成することができる。本発明は、そのような可能な修正および変形を含むことが理解される。
実際、一般に複数の互いに並列のストリング状に配置される光起電性パネル35は、電気アーク炉11に給電するために十分なエネルギーを供給しなければならないため、約1500Vの直流電圧を有し、これにより非常に大きな電流を発電する。
よって、500~2000mのオーダの距離Dでは、断面積が非常に大きなケーブルを設ける必要があるが、これに伴って相当量のエネルギー損失も生じ得る。
この場合、代替エネルギー源16と電力装置12とは、中電圧又は高電圧の交流の1つ又は複数のケーブル40を用いて接続されることができる。
例えば、ステップアップ変圧器43は数kV(通常は11,22又は33kV)のオーダの出力電圧を出力する構成とすることができる。
整流ブリッジ42がある場合、好適には、ステップダウン変圧器44を整流ブリッジ42の上流に配置することができる。
ギー消費を最適化する。
合併プロセスのさまざまな段階との関係。
-配電網15を介した、トランス20への一次電圧Upおよび一次電流Ipの供給。
-一次電圧Upと一次電流Ipをトランス20で二次電圧Usと二次電流Isに変換する。
-二次電圧Usおよび二次電流Isを複数の整流器23で整流して、直流電圧Uiおよび直流電流Iiを得る。
-複数の変換器24を用いて、直流電圧Uiおよび直流電流Iiを、コンバータ24に接続された制御コマンドユニット25によって選択的に設定可能な交流給電電圧Uaおよび交流給電電流Iaに変換する。
-炉11への給電電圧Uaおよび給電電流Iaの供給。
した溶融および/または加熱プラント10および給電方法に対して、部品または工程の修正および/または追加を行うことができることは明らかである。
Claims (15)
- 金属材料(M)を溶融および/または加熱するためのプラントであって、
炉(11)と、電気エネルギー供給手段(13)と、前記供給手段(13)と前記炉(11)との間に接続された電力装置(12)と、を備えており、
前記電力装置(12)は、
-配電網(15)に接続され、交流一次電圧(Up)と一次電流(Ip)を受け取り、それらを交流二次電圧(Us)と交流二次電流(Is)とに変換するように構成された少なくとも1つのトランス(20)と、
-前記トランス(20)に接続され、前記交流二次電圧(Us)と前記交流二次電流(Is)とを直流中間電圧(Ui)と直流中間電流(Ii)とに変換するように構成された複数の整流器(23)と、
-一方側で前記整流器(23)に接続され、他方側で前記炉(11)に接続された複数のコンバータ(24)であって、前記直流中間電圧(Ui)と前記直流中間電流(Ii)とを、前記炉(11)に供給される交流給電電圧(Ua)と交流給電電流(Ia)とに変換するように構成されたコンバータ(24)と
を備えており、
前記交流給電電圧(Ua)及び前記交流給電電流(Ia)は、前記コンバータ(24)に接続された制御コマンドユニット(25)によって選択的に設定でき、
前記電気エネルギー供給手段(13)は、
前記電力装置(12)に接続されている、前記配電網(15)とは異なる独立した少なくとも1つの代替エネルギー源(16)であって、前記電力装置(12)に接続されており、前記配電網(15)によって供給される電気エネルギーに対して追加的又は代替的に、前記炉(11)に給電するためのエネルギーを供給するように構成された代替エネルギー源(16)を備えている
ことを特徴とするプラント。 - 前記少なくとも1つの代替エネルギー源(16)が、交流電圧(UAC)および交流電流(IAC)を供給するように構成された交流電気エネルギー源(31)を備えており、
前記交流エネルギー源(31)は、前記トランス(20)に接続されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラント。 - 前記トランス(20)は、トランス一次側(21)と、前記トランス一次側(21)に磁気的に結合されたトランス二次側(22)とを備えており、
前記交流電気エネルギー源(31)は前記トランス一次側(21)に接続されている
ことを特徴とする請求項2に記載のプラント。 - 前記交流電気エネルギー源(31)が、水力発電所から選択された再生可能エネルギー源、または水力発電エネルギーを電気エネルギーに変換するのに適したダム(32)、または風力エネルギーを電気エネルギーに変換するのに適した少なくとも1つの風力タービン(33)と、交流の電気エネルギーを生成するように構成された少なくとも1つの交流発電機(36)とを含む風力発電所を備えている、請求項2または3に記載のプラント。
- 前記少なくとも1つの代替エネルギー源(16)が、
直流電圧(UDC)および直流電流(IDC)を供給するように構成された直流電気エネルギー源(34)を備えており、
前記直流電気エネルギー源(31)は、前記整流器(23)の下流の前記電力装置(12)の中間回路(27)に接続されている
ことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一項に記載のプラント。 - 前記直流電気エネルギー源(34)は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するのに適した複数の光起電性パネル(35)を含む再生可能エネルギー源である
ことを特徴とする請求項5に記載のプラント。 - 前記炉(11)は第1の場所(S1)に配置されていると共に、前記代替エネルギー源(16)は、前記第1の場所(S1)から500m~2000mの距離に位置する第2の場所(S2)に配置されており、
前記電気エネルギー供給手段(13)は、前記代替エネルギー源(16)と前記電力装置(12)とを接続する中電圧又は高電圧の交流の1つ又は複数のケーブル(40)を備えている、
請求項5又は6に記載のプラント。 - 前記電気エネルギー供給手段(13)は、前記電気エネルギーを直流から、前記第2の場所(S2)に応じた交流に変換するための変換装置(41)と、前記電気エネルギーを交流から前記第1の場所(S1)における直流に変換するように構成された整流回路(42)と、を備えている、
請求項7に記載のプラント。 - 前記少なくとも1つの代替エネルギー源(16)と前記電力装置(12)との間に接続されている少なくとも1つの電気エネルギー貯蔵装置(37)であって、前記炉(11)に給電するために使用されないときは、前記再生可能エネルギー源によって生成されたエネルギーの貯蔵を可能にするように構成された少なくとも1つの電気エネルギー貯蔵装置(37)を備える
ことを特徴とする、請求項4または6に記載のプラント。 - 前記少なくとも1つの代替エネルギー源(16)が、化石燃料を燃焼させることにより電気エネルギーを得るように構成された非再生可能エネルギー源を含んでおり、
前記非再生可能エネルギー源は、ガスタービン又は補助電流発生器を含む群から選択されたものである
ことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載のプラント。 - 管理ユニット(16)を備えており、
前記管理ユニット(16)は、前記配電網(15)及び前記少なくとも1つの代替エネルギー源(16)から入手可能な電気エネルギーの動作状態、品質、量、および/または費用、並びに前記炉(11)により必要とされるエネルギーの量のうち1つまたは複数のパラメータを監視し、
少なくとも各動作状態及び全エネルギー費用に応じて前記電力装置(12)へ電気エネルギーを供給し、ひいては前記炉(11)へ電気エネルギーを供給するため、一方、他方又は双方を選択するように構成されている
ことを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載のプラント。 - 前記トランス(20)、前記整流器(23)および前記コンバータ(24)が電源モジュール(29)を構成し、
前記電力装置(12)が前記配電網(15)と前記炉(11)との間及び前記代替エネルギー源(16)と前記炉(11)との間に、互いに並列接続された複数の前記電源モジュール(29)を備えている
ことを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載のプラント。 - 金属材料を溶融および/または加熱するためのプラント(10)の炉(11)に電気エネルギーを供給する方法であって、
供給手段(13)を用いて電気エネルギーを電力装置(12)に供給し、 前記炉(11)に供給される交流給電電圧(Ua)及び交流給電電流(Ia)を得るために前記電力装置(12)を用いて前記電気エネルギーを変換し、
前記方法は、
-配電網(15)を用いた、トランス(20)への一次電圧(Up)および一次電流(Ip)の供給と、
-前記トランス(20)を用いた、前記一次電圧(Up)および一次電流(Ip)を二次電圧(Us)および二次電流(Is)への変換と、
-直流電圧(Ui)及び直流電流(Ii)を得るための、複数の整流器(Is)を用いた前記二次電圧(Us)および二次電流(Is)の整流と、
-複数のコンバータ(24)に接続された制御コマンドユニット(25)を用いて選択的に設定可能な前記交流給電電圧(Ua)及び前記交流給電電流(Ia)への、前記コンバータ(24)を用いた前記直流電圧(Ui)及び前記直流電流(Ii)の変換と、
-前記炉(11)への前記給電電圧(Ua)および給電電流(Ia)の供給と、
を有する方法において、
前記配電網(15)によって供給される電気エネルギーに対して追加的又は代替的に、前記配電網(15)とは異なる独立した少なくとも1つの代替エネルギー源(16)であって前記電力装置(12)に接続された少なくとも1つの代替エネルギー源(16)を用いて、前記炉(11)に電気エネルギーを供給する
ことを特徴とする方法。 - 前記配電網(15)および前記代替エネルギー源(16)によって供給されるエネルギーの動作状態、エネルギー利用可能性、および費用と、前記炉(11)によって必要とされる電気エネルギーの量のうち1つ以上のパラメータを検出および/または監視し、
少なくとも検出された前記状態および/または前記炉(11)によって必要とされるエネルギーの前記量に応じて前記電力装置(12)に給電し、ひいては前記炉(11)に給電するため、前記配電網(15)と前記代替エネルギー源(16)のうち一方を使用するか、他方を使用するか、または両方を使用するかを決定する
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記代替エネルギー源(16)は、再生可能エネルギー源(32,33,35)を備え、前記方法は、前記再生可能エネルギー源(32,33,35)によって生成されたエネルギーを少なくとも1つの貯蔵装置(37)に貯蔵することにより、後続の時点で使用できるようにすることを特徴とする請求項14に記載の方法。
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