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10月19日11时15分、10月21日10时30分,金沙江乌东德水电站8号机组、5号机组均安全稳定运行100天,实现“首稳百日”。至此,乌东德水电站已投产发电的4台机组均成功实现“首稳百日”目标,发电量累计突破86亿千瓦时,有效地缓解了粤港澳大湾区等地区电力供需趋紧局面,助力区域经济高质量发展。 2020年是乌东德电站工程建设的关键之年,新冠疫情发生后,乌东德工程建设面临严峻考验。三峡集团统筹部署疫情防控和安全生产,各参建方凝心聚力、攻坚克难,确保工程按计划安全准点推进。在全面建成小康社会和“十三五”规划圆满收官的重要时刻,乌东德水电站4台机组的投产发电和“首稳百日”是三峡集团牢记习总书记嘱托,做好“六稳、六保”工作,奋力夺取疫情防控和经济社会发展“双胜利”的有力实践。 为确保投产机组“接得下、发得出、稳得住”,自首批机组调试、接管以来,长江电力乌东德电厂以习近平总书记重要指示精神为指引,以高标准高质量运行管理好乌东德电站为目标,统筹部署机组调试跟踪工作和生产运行管理方式,认真践行长江电力“精益-责任”文化理念,按照“接下一台、管好一台”的原则,组织各部门严格落实区域安全生产责任,确保机组安全生产态势良好。 “首稳百日”期间,乌东德电厂各生产部门充分利用在线监测、趋势分析系统,发挥专业组作用,准确评估设备状态,做好缺陷分析和趋势判断,科学分析新机组出力、运行状态和水头关系,积极与调度沟通,合理安排运行方式,落实消缺维护闭环管理机制,为机组“长周期、满负荷、不间断”运行提供了有力保障。 当前,乌东德水电站5号、6号、7号、8号机组相关运行参数符合设计要求,运行稳定。长江电力乌东德电厂将以“首稳百日”为新的起点,切实将习近平总书记重要指示精神落实到工作实践中,贯彻新发展理念,勇攀科技新高峰,为高质量完成后续工程建设任务、确保乌东德水电站工程效益充分发挥贡献力量。 据悉,乌东德水电站第三批投产机组安装、调试工作正在紧锣密鼓地推进中,向着今年内实现8台机组投产目标冲刺。...
2020年7-10月,国内新增建设和规划中的高效太阳电池产能高达137GW,为技术和设备供应商带来巨大的市场机会。182和210大尺寸硅片电池已是大势所趋,但哪种尺寸成为未来的主流,仍然充满争论。高效太阳电池产能正在转向182和210大尺寸电池。 市场和政策都要求PERC电池进一步提升光电转换效率。2020年5月,工业和信息化部发布《光伏制造行业规范条件(2020年本》(征求意见稿),要求新建单晶电池效率不低于23%。选择性发射极(SE)、高性能导电浆料、高阻密栅、先进陷光、高质量硅片和MBB技术的应用,推动了PERC电池效率的持续提升。2020年8月,正泰单晶PERC双面电池批量生产已经实现23.22%的平均效率。 太阳电池即将进入24%+量产效率时代,TOPCon和异质结被认为是最有前景的下一代电池技术。2021年将是TOPCon和异质结竞争的关键时期,率先在量产效率和成本控制上取得明显优势的工艺路线将主导未来的技术发展方向。 2020年7-10月国内高效太阳电池新建扩产项目最新进展如下。 阿特斯:新建10GW 2020年9月28日,在2020宿迁绿色产业洽谈会上,宿迁市经开区宣布与阿特斯阳光电力有限公司签订10GW光伏组件及10GW光伏电池投资协议,总投资102亿元。 正泰:新建5GW 2020年7月18日,正泰新能源5GW高效电池和5GW高效组件项目(一期)开工活动在盐城大丰区成功举办。该项目在今年统筹做好疫情防控和经济社会发展的关键时期,仅用3个月就实现了签约并开工。项目投产达效后,年销售可达30亿元以上,全部建成将达到5GW电池和5GW组件、年销售80亿元的生产能力。 晶澳:新建4GW+6GW 2020年8月17日,晶澳太阳能科技股份有限公司发布《关于投资建设公司一体化产能的公告》。根据公告,晶澳太阳能有限公司在河北省邢台市宁晋县新兴路123号晶龙集团第五工业园,利用现有厂房,建设年化产能4GW高效晶硅电池生产线。 2020年9月15日,晶澳科技发布公告,拟投资103.91亿元分别对硅片、电池、组件等一体化产能进行扩建,进一步完善公司产能布局。电池方面,晶澳科技计划投资14.7亿元于越南建设“年产3.5GW高效太阳能电池项目”,并在扬州投资17.2亿元新建厂房及相关配套设施,建设“年化产能6GW高效太阳能电池项目”。...
财政部在酝酿大半年之后,终于明确了不同资源区的可再生能源项目发电小时数,同时明确的还有补贴发放的模式,和未来无补贴之后,项目的绿色权益如何体现,可以说是今年最为关键的可再生能源政策之一了。 1. 风电:一类、二类、三类、四类资源区项目全生命周期合理利用小时数分别为48000小时、44000小时、40000小时和36000小时。海上风电全生命周期合理利用小时数为52000小时。 2. 光伏:一类、二类、三类资源区项目全生命周期合理利用小时数为32000小时、26000小时和22000小时。国家确定的光伏领跑者基地项目和2019、2020年竞价项目全生命周期合理利用小时数在所在资源区小时数基础上增加10%。 3. 生物质发电项目:包括农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电项目,全生命周期合理利用小时数为82500小时。 此次文件里面有几个关键信息: 1. 此次给出的是全生命周期的小时数,而不是每年的小时数。因此,补贴发放是根据你每年真实发电量来计算补贴,即“早领完,早退出”。如果你的项目非常好,发电量非常高,可能15年就发满了补贴小时数,提前退出了。这种模式比每年固定给你一个发电小时数更好,一个是现在的钱肯定比未来的钱更值钱,另一个也避免了每年的资源波动导致有些年份发不满,有些年份超额。 2. 什么是真实的发电量,真实的发电量是:你的备案容量*实际发电小时数,超装的部分是不算的。电站的超装一直是行业心照不宣的秘密,这次财政部也在组织容量核查,一旦发现超装,不仅超装的电量领不到补贴,还要双倍罚款。光伏电站经过一轮大比例的易手之后,不少买方都是按照带补贴的价格并购超装电站部分,后面这部分超装如何处理,恐怕还会有些买卖双方的纠纷产生。 3.未来超过补贴小时数后怎么办,明确的政策是“核发绿证准许参与绿证交易”,与平价项目享受同样的绿证待遇,简单点说就是给你绿证,你自己去卖,价格随行就市。 整体来看,此次财政部把大家想问的问题都说清楚了,按照新的计算,补贴达峰年限会提前,预计提前个3-5年的可能性很大。我们之前对政策的分析仍然保留:这种计算补贴的办法对优质老项目肯定是利空,因为优质项目无法拿到超额发电量的补贴,但是“早领完,早退出”的模式,伤害要小一些。 此次补贴的小时数明确之后,接下来只剩补贴拖欠这最后一个硬骨头,希望财政部能再加把劲,慢慢解决拖欠的堰塞湖,解决的模式不止是电网发债。如果真心想解决问题,还是办法总比困难多的。 (作者彭澎,系中国新能源电力投融资联盟秘书长)...
2020年10月17日,由中国机械工业企业管理协会和吉林省总工会联合主办,中国一汽承办的“红旗杯”首届全国机械行业班组长管理技能大赛(以下简称“大赛”)大赛颁奖典礼在长春一汽红旗会堂隆重举行。自7月29日开赛以来,来自全国1245家企业近25000名班组精英,通过线上答题和线下实操的方式积极投身大赛当中。经历两个多月的初赛、复赛和决赛的激烈竞争,最终选拔出200名精英选手,授予“机械行业优秀班组长”荣誉。 随着颁奖典礼的落幕,本届“红旗杯”全国机械行业班组长管理技能大赛也正式告一段落。作为全国首次由行业协会和众多龙头制造企业共同主导的,关注生产线,聚焦班组长人才的培训和选拔活动,本次大赛的水平、规模、专业性和权威性在全国范围内都是首屈一指的。在2020年新冠肺炎疫情影响下,大赛创新地采用了互联网平台与线下练兵相结合的方式,实现了高效办赛,有序办赛。参赛选手通过大赛平台提供的视频课程资料,系统化地学习了岗位管理技能,同时结合闯关、练习的方式,获得日常比赛积分。据统计,在92天的赛程期间,线上课程视频和电子书总阅读量达400多万次,网络竞赛的方式,激发了一线班组人员的学习热情和求知求新的精神。 参赛选手在竞赛现场 本次大赛开创性地以“班组”这个企业管理的最基础单位和企业经营的最小单元为焦点,发挥各主办、协办单位,及参赛企业的优势,集中行业优势资源,针对机械行业班组长管理技能开展培训。集合了全国知名高校、研究院所管理的专家和机械行业标杆企业的优秀管理者和劳模工匠,共同制定竞赛大纲标准。围绕机械行业制造型企业的现场安全、质量、成本、生产、人事管理和综合能力等方面展开。同时,以数字化、智能化和经营单元管理为引领,兼顾基本理论知识、实践操作技能和管理方法。为机械行业培育适应新时期、新工业模式的班组人才,遴选班组精英,弘扬产业工人的工匠精神和中国制造的实业精神。   此外,大赛还为全国机械行业打造了一个优质的交流平台。从大赛初期的线上人才选拔,到中期的集中技能培训,再到后期的线下比赛,带动了企业内不同部门之间的交流,拉近了行业内各企业之间的距离,同时也为行业内广大基层员工的沟通交流架起了桥梁。基于大赛提供的交流平台,来自全国的行业专家,企业代表,以及一线生产精英齐聚一堂,共话行业未来发展,交流生产管理经验,研究前沿技术技能,通过交流分享,共同为促进我国机械行业的蓬勃发展注入活力。   大赛期间参赛选手参观红旗文化展馆 人才是我国经济社会发展的第一资源。《中国制造2025》强调要健全完善中国制造从研发、转化、生产到管理的人才培养体系,为推动中国制造业从大国向强国转变提供人才保障。贯彻落实《中国制造2025》,必须深刻领会加强人才工作的重要意义,牢固树立科学人才观,不断创新人才工作机制,把造就高素质制造业人才队伍、推动人才工作科学发展作为加快制造业转型升级的重要基础和战略支撑。   中机企协于中赤会长(右二)为特别贡献奖企业颁奖 长期以来,我国制造业技能人才队伍以低技能人员为主,以创新科研人员为代表的高端人才,和以高级技工、班组长为代表的高技术人才、管理型技术人才,在我国制造业中占比明显不足。人才层次不均匀的问题很大程度上制约了我国制造业向全球价值链中高端攀升,只有加大多层次人才培养力度,才能解决我国劳动力市场供给与需求不匹配问题,助力行业转型升级,加速制造业创新发展。   一汽集团秦焕明副书记(右)为特等奖选手颁奖 在2020年新冠肺炎疫情影响下,世界经济受到了巨大冲击,而我国机械行业的广大企业和员工弘扬“大国工匠”精神,怀抱热情,积极投身复工复产,为加速我国制造业由大到强,实现数字化、智能化、高速化、新旧动能转换与经济结构对称态,建立现代化经济体系的国家基本建设与基础设施建设贡献力量。  ...
从新疆电力交易中心有限公司获悉:今年前三季度,疆电外送电量累计达763.75亿千瓦时,同比增长63%,超过去年全年外送规模。 今年7月以来,疆电外送电量连续3个月破百亿千瓦时,第三季度外送电量达323亿千瓦时,同比增长77.7%,创历史同期新高。9月,疆电外送电量102.57亿千瓦时,比年度计划多送18.66亿千瓦时,同比增长96.31%,创历史最高增幅。前三季度外送新能源电量218.08亿千瓦时,占今年外送电量的28.55%。 7月,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程输送功率由600万千瓦提升至800万千瓦。该通道连续3个月处于高位运行,外送电量规模持续扩大。 9月,全国电网进入检修高峰时期,主要购电省份用电负荷迅速回落,疆电外送规模面临大幅度缩减的风险。国网新疆电力有限公司统筹协调提升新疆外送通道能力,捕捉短期临时交易机会,及时回应华东、华中等重点购电省份购电需求,全力组织疆电外送市场化交易,有效保障了疆电外送电量规模。 实施积极主动的新能源外送策略,也是外送电量高速增长的重要原因之一。国网新疆电力有限公司创新“西北电量库”,开展新能源现货交易等,持续提升疆电外送电量。同时,加大新能源电量外送力度,促进新疆新能源消纳。 目前,新疆已建成疆电外送4条通道,为全国能源资源优化配置、节能减排发挥了重要作用。...
10月19日,国网浙江省电力有限公司前三季度电力消费指数报告出炉。报告显示,前三季度浙江“新基建”建设保持高速增长态势。 今年7月,浙江发布了新基建三年行动计划(2020-2022年),聚焦数字基础设施、智能化基础设施、创新型基础设施三大重点方向,计划到2022年建成5G基站12万个以上,大型、超大型云数据中心25个左右,实现乡镇以上5G信号全覆盖等。以5G 基站、充电桩和高新园区等领域建设的电力大数据为例,分析发展态势,可见当前浙江“新基建”发展正驶入快车道。 浙江5G 基站运行呈现增长态势,9月电力消费指数为117.44,高于荣枯线100 ,保持在较高水平,从地区看,宁波、嘉兴、湖州9月电力消费指数均超过120,5G运营用电增速领跑全省;1至9月累计电力消费指数为117.49,高于全行业和第二产业整体水平。从电力消费看,由于5G 基站的建设进度加快,1至9月5G 基站运行累计用电量为9.10 亿千瓦时,同比增长20.32%,5G基站的运营保持高速增长。浙江充换电服务业也保持高位增长。 国网浙江电力持续加大充电桩领域的投资,推动居民区充电桩建设,并依托综合供能服务示范站等试点项目,持续优化充电服务。得益于充换电基础设施的不断完善,充换电服务继续保持快速增长。9月充换电服务业电力消费指数为141.56,明显高于荣枯线,远超去年同期水平,1至9月累计指数为136.22,保持高速增长态势。从用电量看,浙江省充电桩1至9月累计用电量4.11亿千瓦时,同比上升50.14%。从业扩报装看,充电桩的1至9月累计业扩净增容量18.44万千伏安,同比上升5.06%。 此外,今年以来,浙江省紧抓国家大力支持新基建项目建设的政策机遇,精准发力加速推进,高新园区作为新经济增长点,也保持着较快的增长速度。从具体园区看,舟山高新技术产业园区延续高速发展势头,9月单月电力消费指数最高,为122.50,领跑全省43家高新园区。在高新技术产业快速发展的带动下,宁波江北光电新材料、义乌信息光电高新技术产业园区、嘉善通信电子高新技术产业园区、舟山船舶装备高新技术产业园区和舟山高新技术产业园区等园区1至9月累计电力消费指数均超过110,较依托传统产业的园区发展优势明显。作为数字经济等新兴产业发展的承载地,高新园区也迎来了发展新机遇。...
近年来,国内外发生的电力储能系统火灾引起大家对锂电池储能系统的普遍关注。据不完全统计,全世界范围内锂电池储能火灾安全事故在过去的一年内发生超过30起,造成了重大的财产损失。因此,在锂离子电池成本降低到商业化的拐点后,储能系统的消防安全问题就成为制约锂离子电池电力储能大规模推广的关键瓶颈。 1 锂离子电池火灾特征分析 1.1 锂离子电池火灾机理分析 锂离子电池从结构上看,密闭的空间存储大量的能量,具有危险的本质,而“热失控”是导致锂离子电池安全隐患的根本原因,有机小分子引发的副反应的链式反应导致电池热失控的发生。 锂离子电池的热失控机理包括三个阶段: 第一阶段:锂电池热失控初期阶段。由于内外因素引起电池内部温度升高至90~100℃,负极表面的SEI钝化层分解释热量引起电池内部温度快速升高;当温度达到135℃时,隔膜开始融化收缩,正极与负极之间相互接触造成短路,从而引发电池的持续放热。 第二阶段:电池鼓包阶段。在温度约为250-350℃时负极C6Li或析出的锂与电解液中的有机溶剂发生反应,挥发出可燃的碳氢化合物气体(甲烷﹑乙烷),伴随大量产热。 第三阶段:电池热失控,爆炸失效阶段。在这个阶段中,充电状态下的正极材料与电解液继续发生剧烈的氧化分解反应,产生高温和大量有毒气体,导致电池剧烈燃烧甚至爆炸。 1.2锂离子电池电力储能系统火灾特征及蔓延特征 储能电池系统由十几组电芯以串并联方式构成电池箱,接着电池箱进行串联连接成电池组串,随后电池组串通过并联集成系统安置在一个储能电池柜内。 火灾蔓延过程,主要是由于首节电池单体热失控,通过热传质、热辐射引发相邻电池单体相继发生热失控,最终导致整个锂电池储能系统的发生火灾事故。 锂离子电池储能系统火灾具有与众不同的特点:(1)燃烧激烈﹑热蔓延迅速;(2)毒性强﹑烟尘大﹑危险性大;(3)易复燃﹑扑救难度大。 2 锂离子电池储能消防安全分析 2.1锂离子电池储能系统技术规范适用性不足 目前全球范围内已发布的一系列关于锂离子电池储能系统现有技术的相关标准,大多处于制定和摸索阶段。针对锂离子电池储能系统,从安全保障体系的角度,还需加大锂离子电池安全性技术研究力度,建立与电力储能应用相适应的标准体系。 2.2缺乏针对性的消防灭火剂 现有的灭火剂如干粉灭火剂对锂电池灭火几乎没有效果;卤代烷1301﹑CO2﹑七氟丙烷只能扑灭明火,无法从根本上抑制火灾发生,往往稍后会出现复燃,不具备降温和灭火的双重功能,对锂电池的火灾不具有适用性;水喷淋系统技术比较成熟,降温灭火效果明显,成本低廉且环境友好,但耗水量大,扑救时间长,扑灭火灾后将导致储能电站内的电池短路损坏而无法正常使用。 因此,针对锂电池,特别是大型储能锂电池系统的火灾隐患进行灭火防护,设计开发新型高效、防复燃灭火剂及灭火剂释放系统和装置,有利于锂离子电池储能系统的大规模商业化应用。 3 锂离子电池储能消防系统技术需求分析 3.1建立科学合理的消防测试模型及技术规范 目前,现有的锂电池消防灭火关键技术参数参差不齐,国内外也尚未创建关于锂电池火灾的测试模型,缺乏权威的技术评价规范,无法判断锂电池火灾事故的扑救效果。因此,需要从根本上厘清储能系统锂电池火灾特性,通过建立科学合理的消防测试模型进行锂电池火灾模拟实验,为锂电池火灾防控装置的测试及消防安全技术效果的全面评估提供技术支撑,从而来指导技术评价标准的建立与完善,对实际的应用提供技术依据。 3.2 设计开发新型灭火剂 针对现有消防灭火剂的不足,开发新型消防灭火剂具有紧迫性。结合锂电池热失控及热蔓延规律,设计靶向性的灭火剂,实现精准降温;通过对锂电池灭火剂的药品剂量、喷射方式、喷射压力、喷射时间、灭火浓度、灭火效率等功能参数进行优化,实现新型高效通用型灭火剂的设计。 此外,新型灭火剂的环保性能非常重要,是其能否被推广使用的另一项关键指标。需要考虑灭火剂施放后是否产生有毒有害产物造成污染、是否对电气系统造成腐蚀或降低绝缘性。 3.3集成化消防系统研究 锂电池消防系统不是彼此独立的单元,而是一个高度集成化的整体,各个组件间的集成对于整体系统功能的实现有着至关重要的影响。因此,消防系统各个部件需要集成研究,整体协同操作,使其相互无缝配合运行,发挥最佳效应,是提升消防系统系统灵活性和安全性的重要手段。未来,随着物联网、5G技术的推广,新型储能模式与消防方案增多,消防系统也将逐渐趋向集成化、智能化。 结 论 电化学储能系统在我国能源消费结构调整和可再生能源比例提升方面具有重要意义,针对现有电化学储能系统最紧迫的火灾及消防安全领域的关键技术进行攻关和研究非常必要。概括来说,通过锂离子电池火灾的特点及其发生和演化机理,验证现有的消防灭火技术对锂离子电池火灾的灭火效果与不足,基于典型预制仓式锂离子电池储能系统的消防灭火需求,建立科学合理的消防测试模型及技术规范,设计开发新型针对性的灭火剂,集成化、标准化锂离子电池储能消防系统,结合智慧消防与5G技术研制出针对锂离子电池储能系统消防安全防护技术规范与标准,解决目前大型锂离子电池储能系统因安全引发的一系列问题,提升现阶段电网储能的安全性和可靠性,为实现锂离子电池储能系统大规模的工程化与商业化应用提供必要的技术保障。...
一、国内数据中心都建在哪里 1.“北上广”及周边地区机架规模仍领跑全国 受5G、人工智能、大数据、云计算、移动互联网等技术发展以及在边缘计算、工业互联网、超高清视频、VR/AR等场景应用的推动,我国数据中心数量和规模呈现平稳增长。截至2019年底,我国在用数据中心机架数265.8万架,同比增长28.7%。在建数据中心规模约185万架,与2018年相比增加约43万架。 截至2019年底,北京、上海、广东三个数据中心聚集区的在用机架数的全国占比为31.3%,与国内其他任意三个省(区、市)相比,北上广还是在我国数据中心规模分布上占据了相当大的比重。此外,若将河北、天津、内蒙古、江苏、浙江、福建、海南等北上广周边地区加上,这一比重会提升至60%以上。  2.总体布局日趋合理,数据中心逐渐向中西部、一线周边城市转移 自2013年工业和信息化部联合四部门发布《关于数据中心建设布局的指导意见》,工业和信息化部信息通信发展司发布《全国数据中心应用发展指引(2018)》以来,加之北京、上海等地围绕严格控制新建、扩建数据中心数量及规模等发布了相关文件,我国数据中心布局渐趋合理。与2018年相比,2019年北京、上海、广东3个省(市)在用机架数在全国占比下降了4.2%。但在数据流量呈现指数级增长、移动互联网、工业计算、超高清视频、VR/AR等应用铺开的背景下,一线城市仍然存在较高的数据中心建设需求。在此背景下,阿里、腾讯、今日头条、百度等科技巨头对数据中心的布局渐向河北、内蒙古、江苏、浙江、福建等一线周边城市扩散,这些地区数据中心建设等级通常较高,依托自身网络基础,大部分直连或经一次跳转到一线城市节点,在规模和能力上具备承接一线城市外溢需求的条件。 根据赛迪顾问数据显示,与2018年相比,北京、广州、深圳三地2019年在用机架数增长率均在7%以下,河北、天津、内蒙古、福建、海南等周边地区增长率均在20%以上,北京周边地区增长率更是超过90%。较特殊的一点是,由于上海、江苏、浙江等经济实力较强,互联网、金融等企业数量众多且电子信息产业发展迅猛、企业数字化转型需求较强等因素,加之南京、上海是国家网络骨干节点、网络基础雄厚,上海及周边江苏、浙江等地区2019年在用机柜增长率均保持在15%以上的较高增长率。  二、数据中心为什么建在这些地区 通常,数据中心的布局需要综合考虑供需两个方面,具体围绕数据中心建设本地以及周边省(市)需求,本地土地、人力、水、电等成本、网络基础以及当地政策支持程度。按照重点考虑因素的不同,数据中心选址可分为需求导向型、成本导向型和政策导向型。 1.需求导向型 通常来看,数据中心厂商倾向于在经济发展水平较高、人口密度高、数据流量大、产业数字化转型需求旺盛的省(区、市)进行投资布局,因为这些地区对数据中心的需求及消化能力较强。经赛迪顾问调研发现,2019年北京数据中心需求机架数与实际使用机架数仍相差2万左右,上海、广州、深圳等地区也均出现了不同程度的“供不应求”现象,因此也出现了以北上广深为核心的几大数据中心集群。近几年,为缓解大城市土地、网络、水、电等资源紧张问题,推动我国数据中心产业布局更加合理化,国家相关部门先后出台了《工业和信息化部发展改革委国土资源部电监会能源局关于数据中心建设布局的指导意见》《全国数据中心应用发展指引(2018)》等文件,将一部分数据备份存储、大数据处理等对网络时延要求较低的业务逐渐向一线周边城市以及中西部地区转移。 2.成本导向型 成本导向型是指厂商在建数据中心时会重点考虑当地土地、人力、水、电、网等因素,使数据中心的建设成本和运营成本最低。通常,数据中心TCO(总成本)包括CAPEX(资本性支出)和OPEX(营运支出),其中CAPEX主要包括土建和数据中心所用的IT、CT设备等成本,OPEX主要包括数据中心日常维护费用、电费、房租等。赛迪顾问经调研发现,作为一个耗电大户,若以10年来计算,数据中心电费占比可达总成本的近60%。因此很多厂商在考虑数据中心选址时也会选择本地气候条件合适、能源丰富、电价及土地价格较低的地方。比如苹果、腾讯、阿里、华为、英特尔、微软以及三大运营商等国内外科技龙头企业均先后在贵州和内蒙古建设数据中心,规划部署的服务器规模可达百万台,因而奠定了数据中心领域“南贵北乌”的市场格局,这与两地的丰富的电力资源、适宜的气候条件带来的低廉的用地成本以及相比一线城市而言相对便宜的土地价格密不可分。  作为数字基础设施建设的一部分,数据中心与本地社会经济发展、产业定位、企业数字化转型等息息相关。一般情况下,数据中心建设会重点考虑市场需求,但对于当地政府大力支持数据中心及相关产业发展并给出优惠政策的地区,云计算、互联网、运营商以及IDC第三方独立建设厂商等数据中心建设主力也会受其吸引。例如,继“数字经济”在2017、2019、2020年三年被写入政府工作报告后,上海、山东、浙江、山西、内蒙古、四川等大多数省(市)均出台了相应支持本地数字经济发展的政策。其中有些地区为更大力度扶持数据中心发展,还会出台专门的扶持政策,如安徽、山东、山西、西藏、江西等地均出台了数据中心优先批地等政策以吸引更多厂商去当地建数据中心。 三、“中国数据中心过剩”是个伪命题 1.数据中心“供不应求”情况依然存在 尽管数据中心建设处于快速发展阶段,但目前在北京、上海、广州、深圳等地仍存在数据中心“供不应求”现象。以上海为例,2019年上海市在用数据中心机架数为34.8万架,位居国内所有省(区、市)第一位,但需求规模已超过41万架,仍存在一定供需缺口。 2.我国数据中心IT投资规模仍保持快速增长 在云计算、5G、区块链等技术发展以及智慧城市、数字经济等应用快速发展的背景下,对数据中心的需求不断增长。据赛迪顾问统计,2019年数据中心IT投资规模达到3698亿元,比2018年同期增长13.5%。2020年上半年,在全国奋力抗击新冠肺炎疫情的背景下,线上经济加速繁荣,一时间电子商务、在线问诊、远程办公、网络直播、网络游戏等业务需求以及业务规模不断上升,金融、制造等行业也加快信息化进程,这也为IT/CT设备、数据中心建设以及下游IDC服务市场等提供了更大的发展空间。与此同时,新基建的提出将加速以5G、工业互联网、人工智能等为代表的数字技术融合发展,进一步带动行业数字化转型以及数据量大幅增长。赛迪顾问预测,到2022年,数据中心IT投资规模将达到5256亿元,未来三年将保持12.4%的年均复合增长率。  3.数据中心建设要重视科学规划、统筹全局,避免一哄而上 不论是传统基础设施建设还是新型基础设施建设,都要避免一哄而上、盲目跟风。特别是对于数据中心这类重资产投资行业而言,通常是以15-20年生命周期来衡量的,从选址、设计、建设、验收、测试等一系列环节,可能要经过2-3年甚至更长时间。同时,数据中心建的好也不代表能用的好,土地、水电、宽带、人力等成本,数据中心面向的客户以及客户稳定率、重点辐射的市场、市场竞争格局、机柜上架率等众多因素均会影响未来数据中心运营状况。因此,在国内新型基础设施建设一片火热的背景下,建议各类数据中心建设商需重视建设前期市场调研、可行性研究等工作,综合评估数据中心所在地区的建设及后期运营成本、潜在用户及规模,关注数据中心及相关设备的技术发展趋势,并结合当地政策、市场竞争格局、自然环境等情况,提前明确数据中心建设规模、未来运营及运维模式,实现综合统筹、全面规划。...
多年来,在高额补贴政策的驱动下,我国创造了世界上前所未有的风电产业发展速度,逐步形成具有国际竞争力的风电产业链,风力发电已成为仅次于火电和水电的第三大电源,在推动电源结构转型过程中发挥重要作用。截至 2019年末,全国并网风电装机容量 2.2 亿千瓦,位居全球第一,其中海上风电 593万千瓦,仅次于英国、德国位居全球第三。2020 年上半年,全国风电厂发电量2379 亿千瓦时,同比增长 10.9%,占全部发电量的 4%。完成风电投资 854 亿元,同比增长 152.2%。继 2015 年风电抢装之后,受财建【2020】4 号文关于非水可再生能源补贴政策驱动,2020 年风电行业再次出现保电价、抢并网、规模化发展态势。 一、 风电补贴政策的迭代和发展 2005 年《中华人民共和国可再生能源法》首次通过立法规定设立可再生能源发展基金,对以风电光伏为主的可再生能源发电进行上网电价补贴,补贴部分覆盖发电项目上网电价与该地区燃煤电价的差额,发展基金来自全国销售电价中征收的可再生能源电价附加。根据最新的可生能源电价附加征收标准每千瓦时1.9 分钱(发改价格[2015]3105 号),2020 年可安排的可再生能源电价附加资金预算为 923.55 亿元,其中风电累计补贴需求 1550 亿元。 1.电价双轨制阶段 2003 年,国家发改委颁布《关于印发风电特许权项目前期工作管理办法及有关技术规定的通知》(发改能源〔2003〕1403 号)。2003 年到 2005 年,是风电电价的“双轨制”阶段,招标和审批电价并存。 2003 年国家发展和改革委员会组织了第一期全国风电特许权项目招标,将竞争机制引入风电场开发,以市场化方式确定风电上网电价。华睿投资集团有限公司中标当时江苏如东 10 万千瓦风电特许权项目,报价仅为 0.39 元/度。风电成本在 0.5 至 0.6 元之间而在省(区)项目审批范围内的项目,仍采用的是审批电价的方式,出现招标电价和审批电价并存的局面。2006 年,国家发改委会同国家电监会制定《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7 号),提出了“风力发电项目的上网电价实行政府指导价,电价标准由国务院电价主管部门按照招标形成的电价确定”。部分省(区、市),如内蒙古、吉林、甘肃、福建等,组织了若干省级风电特许权项目的招标,并以中标电价为参考,确定省内其他风电场项目的核准电价。 2.上网标杆电价阶段 自 2009 年起,为促进风电建设,规范风电价格管理,我国采取了分资源区制定陆上风电标杆上网电价。此后根据风电行业发展情况,国家发改委对陆上风电上网电价进行 3 次降价调整。2014 年国家发改委发布的《关于海上风电上网电价政策的通知》首次规定海上风电项目上网电价,风电上网电价在当地脱硫燃煤机组标杆上网电价以内的部分,由当地省级电网负担;高出部分,通过全国征收的可再生能源电价附加分摊解决。与当前现行燃煤上网标杆电价比较,2019年核准的陆上风电项目,平均补贴金额占总电价约 35%,2020 年核准的陆上风电项目,平均补贴金额占总电价约 15%,2019 年-2020 年核准的海上风电项目,平均补贴金额占总电价约 40-50%, 此外竞价政策出台后已公布的竞价陆上风电项目平均补贴金额占总电价约 30%。 3 上网指导价取代标杆电价 为科学合理引导新能源投资,推动风电产业健康持续发展,2019 年 4 月国家发改委将将陆上风电标杆上网电价和海上风电标杆上网电价均改为指导价,新核准上网电价通过竞争方式确定。2019、2020 年指导价较 2016 年公布的上网电价再次下调。至此,执行了近 10 年的风电上网标杆电价成为历史。 4.风电竞价机制开启 为了减少风电行业发展对国家补贴依赖,节约补贴资金,在推荐风电建设平价上网项目试点的同时,国家发改委能源局也推出对需国补项目慕的竞争配置机制。 优先建设补贴强度低、退坡力度大、技术水平高的项目。能源局《关于 2018年度风电建设管理有关要求的通知》中明确 2019 年新增核准的集中式陆上风电项目和海上风电项目应全部通过竞争方式配置和确定上网电价。2018 年 11 月宁夏、广东两省相继出台《宁夏风电基地 2018 年度风电项目竞争配置办法》、《海上风电及陆上风电竞争配置办法(试行)》。同年 12 月宁夏首个公布了风电竞价结果,正式开启了风电竞价阶段。 5.未来向全面平价发展 随着风电技术进步,国家政策调控推进,风电行业市场化导向更明确,补贴退坡信号更清晰,消纳能力落实更强化。对于未来新建风电项目,可以分为两种类别进行补贴申请: (1)竞价项目:新核准的集中式陆上风电和海上风电项目上网电价全部通过竞争方式确定,不得高于项目所在资源区指导价;(2)平价项目:自 2021 年 1 月 1 日开始,新核准的陆上风电项目全面实现平价上网,国家不再补贴,2020 年起,新增海上风电和光热项目不再纳入中央财政补贴范围,由地方按照实际情况予以支持。 二、 风电补贴政策对投资电站的影响 1.补贴退坡对收益影响 2009-2016 年间,风电上网标杆电价每千瓦时下降 0.1 元,四类资源区平均下降比例约 14%,补贴阶段性下调对风电项目的工程造价、发电小时数、非技术成本等方面提出了更高的要求。经测算,按现行燃煤上网电价和发电利用小时数,陆上风电仅部分地区由于投资成本低及当地较高的燃煤上网电价可实现平价,海上风电项目去除补贴后平均比投资成本需下降 30%以上才可实现自身收益还本付息。所以在目前建设成本不能有效降低的情况下,补贴对于风电项目效益影响巨大。 2.抢装规模化发展对投资带来影响 (1)赶工期带来电站投资成本增加 由于抢工期,普遍存在“未取得批准而先行建设”、“未取得备案即开工”等情况,尚未办理可能导致罚款、停产后果的手续和文件,或者租赁其他电场的现有土地等,可能影响项目收益,最终导致项目总投资超过预期。 (2)质量隐患影响风电场后续运维成本 由于 2021 年后并网国内风电项目不在享有中央补贴,风电项目为了赶上补贴政策急于短期内并网,导致项目从立项到并网都在抢工期,运维成本是风电全生命周期成本的重要部分,施工质量问题对后期电站运营带来较大困扰。海上风电在我国起步较晚我国已建海上风电项目正陆续出质保期,运行维护产业尚未成熟,缺乏运维经验。此外我国海上风电运行维护标准体系尚未建立,科学系统化管理体系不健全,运维技术有待检验和提高。 三、对策建议 1.跟踪和研究地方补贴政策要点 新建风电项目应关注地方补贴政策出台情况,与当地能源局、财政局沟通,积极申请地方政府补贴。目前仅上海市出台《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法(2020 版)》,对于风电项目,陆上风电不再享受奖励,近海风电奖励标准为 0.1 元/千瓦时,深远海风电项目奖励标准将另行研究,单个项目年度奖励上限不超过 5000 万元。广东、江苏两省地方财政实力较强,有较大可能出台地补政策。 2.对电力消纳、外送保障、配套设施建设情况进行评估 在评估风电场时除常规的关注事项外应充分考虑周边配套设置、电网接入情况等。研究电场周围是否有建好的升压站、线路等,是否有借款人或其股东的其他已投运电站,选址尽量靠近负荷中心或者特高压通道换流站周边。风电就地消纳或外送得到保障是投资风电场获得长期稳定收益的关键因要素。...
一、全球核电发展概况 在装机容量方面,IEA最新统计数据显示,2019年,全球核电总装机容量443吉瓦,新增装机容量5.5吉瓦,与2018年的11.2吉瓦(1989年以来最大新增容量)相比大幅下降;全球在建核电装机容量60.5吉瓦,其中经合组织国家、中国和俄罗斯在建核电装机占比分别为33%、17%和8%。   在发电量方面,《BP世界能源统计年鉴2020》数据显示,2019年全球核电发电量为2796太瓦时,同比增长3.5%,为2004年以来的最快增长。在各类电源发电量中,核电占比10.4%,同比增长0.3个百分点。 具体到国家层面,美国核电发电量最高,为852太瓦时,约占全球核电发电量的30.4%。法国、中国、俄罗斯核电发电量紧随其后,分别为399.4太瓦时、348.7太瓦时、209太瓦时。这4个国家的核电发电量约占全球核电发电量的65%。2019年,核电发电量在本国总发电量中占比超过10%的国家共有20个,其中法国占比最高,达70.6%;乌克兰和斯洛伐克并列第二,均为53.9%。 从增长速度来看,中国继续延续2018年快速增长态势,为全球核电贡献了最大的增量。2019年,中国结束三年来的“零核准”,年内获核准的山东荣成、福建漳州1-2号机组、广东太平岭1-2号机组均采用中国自主知识产权的“国和一号”或“华龙一号”三代核电技术,福建漳州一号机组已于2019年10月开工建设。日本也逐渐摆脱福岛事件的影响,取得显著增长。2019年,中国核电发电量348.7太瓦时,同比增长89.7太瓦时,增幅18.2%;日本核电发电量65.6太瓦时,同比增长16.5太瓦时,增幅33.7%。 受全球新冠肺炎疫情影响,2020年一季度全球核电发电量同比下降约3%。IEA在其发布的《全球能源评估2020》中指出,由于各国封锁政策的实施,年内全球电力需求将大幅减少5%或以上,核电的需求也将随之下降。事实上,为防控疫情而采取的封锁隔离措施也对接近完工的核电机组建设进度造成了很大影响。目前,中国2台、芬兰1台在建核电机组已将完工日期从2020年推迟至2021年,而法国、英国和美国的在建项目也很可能面临类似延期。此外,部分机组停堆换料工作也推迟至2021年。受整体电力需求下降、计划大修项目推迟及核电机组建设延期等因素影响,IEA预计2020年度全球核电需求将下降2.5%。   二、全球核电发展环境分析 在全球电力需求增速放缓、石油天然气等化石燃料价格降低、可再生能源电力成本降低、技术迭代速度加快的大背景下,占据全球发电总量10.4%的核电行业发展正面临多重挑战。尤其在2011年福岛核事故之后,对于核电站和核废料存储方案安全性的担忧使得发达国家调整国家核电发展政策,而全球核电设备“老龄化”加剧了核电发展的困境。 (一)经合组织国家核电发展放缓 近年来,多个国家调整核能领域发展计划。德国、比利时、瑞士和西班牙等国家计划逐步淘汰核电;韩国、瑞典、法国等国家则打算降低核电比例;受低成本天然气和可再生资源竞争的影响,美国一些小型、低效核电站提前关闭。 德国是世界上第一个通过立法确定淘汰核电的国家,决定在2022年全面淘汰核电。目前,德国已经关闭20座核电站,2019年该国核电发电量约占全国总发电量的5%。比利时计划在2025年前逐步淘汰核能发电,2019年核电发电量约占该国总发电量的46.3%。瑞士明确不再批准新建核电站,对现有核电站不延期退役,并于2019年12月永久关闭了其现有五座核反应堆中的第一座。西班牙计划于2030年前关闭国内最后一座核反应堆,并计划不对任何核反应堆40年的运行寿期进行延长。 (二)多数在运机组服役将近设计年限 核电机组的运营年限一般为30~40年,这意味着欧美等发达国家于上个世纪大规模建设的核电机组均已到达服役年限。国际原子能机构(IAEA)公布2019年全球核电发展数据显示,截至2019年底,全球在运核电机组总计443座,其中,292台机组(装机容量约254吉瓦)运行时间已超过30年,美国九英里峰1号和京纳机组、印度塔拉普尔1号和2号机组、瑞士贝兹瑙1号机组等5台核电机组的运行时间甚至已超过50年。   鉴于延长核电机组运行时间的费用仅为新建核电机组的10%~20%,更多国家选择通过对核电机组基本结构、系统和部件进行特殊安全评审和评定来延长机组运行时间至60年,同时对核电机组进行升级改造,确保本国核电机组未来安全运行。美国、法国、加拿大、阿根廷、亚美尼亚、乌克兰、捷克、俄罗斯、墨西哥和巴西等国家均有核电延长运营期限的计划。 即使如此,俄罗斯科学院能源研究所(ERI RAS)认为,到2040年,发达国家运营的核电装机容量仍将下降三分之二,从2018年的约280吉瓦下降到2040年的95吉瓦左右。 三、展望 水电和核电两者共同提供了全球四分之三的低碳发电量。然而作为世界上第二大低碳电力来源的核电,其发展轨迹与IEA可持续发展情景(SDS)的目标仍有较大差距。 按照目前计划的建设趋势,全球核电装机将在2030年后呈现下降态势,2040年的装机仅为456吉瓦,远低于IEA的SDS设定目标601吉瓦。IEA指出,2020~2040年,核电装机年均增加15吉瓦,才能达到SDS水平。   事实上,根据目前的趋势,全球核电发电增长速度将落后于电力需求增长速度。俄罗斯科学院能源研究所认为,到2040年,核电发电量在全球总发电量中占比将降至10%以下。预计经合组织国家核电发电量占比将从2015年的18%下降到2040年的12.6%~13.4%。到2035年,发展中国家核电发电量将超过经合组织国家,为全球核电增长贡献最多的增量。其中,中国将实现最大的核电增长。...
碳中和目标下,煤电装机快速增长时代正式宣告结束,而可再生能源将迎来“倍速”发展阶段。即便如此,2060年达到碳中和,依然压力巨大。 2020年9月22日,国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。 中国成为全球主要排放国里首个设定碳中和目标期限的发展中国家,这也是中国在《巴黎协定》承诺的基础上,在碳排放达峰时间和长期碳中和问题上设立的更高目标。中国2060碳中和目标的宣布,必将对电力行业未来40年的发展带来深刻而巨大的影响。 带来的机遇 首先,电力行业清洁低碳发展目标更加明确清晰。十九大报告提出“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”,这为我国能源清洁低碳转型发展提出了新的方向。对于电力行业来说,就要加快推进我国能源结构从以煤炭发电为主向以清洁低碳能源为主的跨越式发展。 经过十多年的努力,中国电力行业的低碳发展已经取得了很大的进步,单位供电碳排放(克二氧化碳/千瓦时,下同)从2005年的900克左右下降到目前的600克左右(下降约30%)。 国务院发布的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中,也提到大型发电集团单位供电二氧化碳排放控制在550克二氧化碳/千瓦时以内,目前看来完成的难度不小。如果横向比较,目前中国电力行业单位供电碳排放比全球的平均水平450克左右仍然高出了30%左右。 目前,全球主要国家的供电碳排放从低到高大致分成几个类型:1、近零排放国家(100克以下):挪威、瑞典、瑞士、法国等;2、超低排放国家(100克到200克之间):新西兰、加拿大、奥地利、芬兰、丹麦、比利时等;3、低排放国家(200克到300克之间):英国、匈牙利、西班牙、葡萄牙、意大利等;4、中排放国家(300克到500克之间):德国、荷兰、智利、美国、捷克、土耳其、墨西哥、以色列、日本等;5、高排放国家(500克以上):韩国、希腊、爱沙尼亚、中国、印度、波兰、澳大利亚、南非等。 从上述分布中可以得出几个结论:1、中低排放及以下的国家,基本上以发达国家为主(巴西、墨西哥、智利等除外);2、高排放国家中,以发展中国家为主,但也不乏韩国、澳大利亚这样的发达国家;3、已经承诺碳中和目标的国家,以中低排放国家为主,但也包含部分包括中国在内的发展中国家,比如已经完成碳中和目标立法的瑞典(2045)、英国(2050)、法国(2050)、丹麦(2050)、新西兰(2050)、匈牙利(2050),立法进程中的有西班牙(2050)、智利(2050)以及欧盟整体(2050),通过政策宣示承诺还未进入立法进程的有芬兰(2035)、冰岛(2040)、奥地利(2040)、挪威(2050)、德国(2050)、葡萄牙(2050)、瑞士(2050)、爱尔兰(2050)、韩国(2050)、南非(2050)、中国(2060)以及日本(本世纪下半叶尽早实现)等。 从上述不同国家按照单位供电碳排放数值高低的分布及对其承诺碳中和目标时间的对比不难看出,大部分发达国家从目前的中低排放到碳中和,都仍需要二三十年的时间。 碳中和国家并不是意味着一吨碳都不可以排放,只是意味着碳排放和碳汇吸收之间尽量能达到平衡,而电力的低碳化是最基本的先决条件,预计大部分发达国家的电力行业在2050年国家实现碳中和目标的情境下,电力行业都要基本实现脱碳化(零排放)或者近零排放,比如欧盟2050绿色新政实现碳中和的情景下,预计电力行业80%以上的装机都将是可再生能源装机,部分国家甚至是100%。 中国如果在2060年实现碳中和目标,电力行业单位供电碳排放要从目前的600克左右,至少以每10年平均100克左右(即每年10克左右)的速度往下降,才能确保2060年左右达到目前近零排放国家的水平(如瑞典、法国等)。 2060年全社会用电量按照比目前增长翻三番保守估计(20万亿度电左右),电力行业的碳排放量将达到10亿吨左右。即便不考虑化工、水泥、钢铁、建筑、交通等行业,其他化石能源石油、天然气等不可避免使用部分产生的碳排放,以及非二氧化碳温室气体排放,仅仅电力行业产生的10亿吨左右的碳排放量就需要大量的植树造林、森林蓄积增加的碳汇才能中和掉,如果电力行业低碳化水平届时连近零排放也达不到,中国想实现2060年碳中和目标就更加难上加难了。 因此,在2060碳中和目标下,电力行业低碳发展的目标也更加明晰,就是尽可能地降低单位供电碳排放,能做到零当然更好(难度不小),如果做不到,退而求此次,至少也得达到部分发达国家目前已经做到的单位供电近零碳排放的水平。 其次,可再生能源发电将进入规模化“倍速”发展阶段。过去10年(2009-2019),风电、光伏和水电为主的可再生能源装机增长迅速,每年增长5000万千瓦左右,装机总量从逾2亿千瓦到近8亿千瓦,增加了近4倍,其中风电增长超过10倍,太阳能由于基数低,从2009年的2万千瓦增长到2019年的逾2亿千瓦,增长了1万倍。 可再生能源在电力总装机的比重从2009年的24%增加到2019年的38%, 但是未来要实现电力行业的零排放或者上文中提到的近零排放,即便仍然以过去10年每年5000万左右的可再生能源装机增长肯定无法满足要求。 如前假设,按照2060年中国电力需求增长3倍估算,考虑到可再生能源发电利用小时数的限制(按照2000小时估算),则需要80-100亿千瓦左右的装机总量,未来每年平均需要新增2亿左右可再生能源装机,这是过去10年平均新增装机的4倍左右,每年新增可再生能源发电装机带来的投资需求也将是巨大的,在过去5年每年新增投资额已经超过1000亿美元的基础上,预计未来40年累计投资达到数万亿美元(麦肯锡最新的估计是5万亿美元,即人民币35万亿左右)。 投资规模的不断增加将继续带来风电、光伏等建设造价和发电成本的进一步下降,在风电和光伏陆续实现平价上网后,将来发电成本会逐步降低,逐渐低于煤电发电成本,从而取得多年以来梦寐以求的成本优势,进一步增加投资的比较优势。 再者,碳市场将为电力行业低碳化发展发挥更加重要的基础性作用。2060碳中和目标提出后,需要凝聚全社会的力量,为了尽可能降低目标实现的成本,需要更加发挥市场在碳资源配置上的基础性和决定性作用。而全国碳市场的建立和不断完善,将责无旁贷地承担起这一历史重任,碳市场助力电力行业低碳化最重要的特征是形成市场化的碳定价机制,发出清晰的碳价信号,不仅仅是不同减排成本的行业和企业之间配置碳资源,降低全社会的减排成本,而且给电力行业的上下游,包括对新能源投资、新技术研发形成持续稳定的预期,促进低碳投资的源源不断和低碳技术的持续创新,同时结合电力市场化改革的逐步到位,把碳价信号清晰地往下游传递,进而降低全社会的碳减排成本。 因此,在2060年碳中和目标提出的新形势下,碳市场的必要性和紧迫性更加突出,在“十四五”期间更需要把全国碳市场这一重大减排新设施新机制建设好、运行好,为包括电力行业在内的主要排放行业低碳化发展提供机制保障。 面临的挑战 2060碳中和目标给电力行业带来机遇的同时,也带来诸多挑战,主要体现在以下几个方面。 第一,煤电装机快速增长时代正式宣告结束 从“十一五”起,煤电建设进入大规模“跑马圈地”的阶段,大部分年份新增煤电装机都在五千万千瓦以上,这种速度甚至延续到了“十二五”期间,直到“十三五”的后面几年(图3中2020年的数据是1-8月份),每年新增煤电装机才有所下降,从每年五千万千瓦下降到两三千万千瓦。 过去十多年煤电装机快速增长的负面效应比较明显,近些年来各地煤电年运行小时数大都在4000小时左右,如果按照设计小时5500小时的标准,造成了超过2亿煤电装机产能的严重过剩,造成了投资的极大浪费。 另外,这些新建的煤电项目,都将有较长的锁定期,至少25-30年左右,将会对未来几十年的碳减排带来巨大的压力。 全球能源互联网发展合作组织在对我国能源变革转型进行专题研究后指出,当前每新增1亿千瓦煤电机组,将产生三大方面重大负面影响:一是未来将增加超过3000亿元资产损失;二是2030年前将累计减少清洁能源装机约3亿千瓦,挤压2万亿元清洁能源投资;三是到2050年将累计增加碳排放150亿吨,相当于2018年我国全部碳排放的1.6倍。 因此,有不少专家呼吁,面对煤电产能已经严重过剩和未来碳约束越来越严格的大趋势下,“十四五”期间不要再新建煤电项目了,新增能源需求尽量通过可再生能源发电来满足,但是煤电新增装机速度从“十三五”后期的每年两三千万千瓦一下子断崖式刹车降到零,也不现实。 有数据显示,即便是疫情期间的上半年,又新核准了5000万千瓦左右的煤电项目,核准待建的煤电机组装机已达1亿千瓦左右,预计还有1亿千瓦左右的机组纳入规划,如果这些已批准或者规划中的项目在 “十四五”期间都上马,煤电总装机将超过12亿直奔13亿千瓦。 毫无疑问,这样的结果将是很难承受的,煤电项目的投资者需慎之又慎,如果说过去十多年煤电“跑马圈地”的主体是五大电力为主的央企集团,那么此轮煤电项目投资主体已经转变为地方能源集团为主的国资企业,为什么五大集团在这轮“逆势上扬”的煤电新投资氛围中更加理性? 第一、央企为主的电力集团越来越意识到低碳发展的重要性,充分认识到“大干快干”上煤电的时代已经不复返了,尤其是中国2060碳中和目标宣布后,不少电力集团的高层已经在不同场合严肃地讨论这一目标对行业和企业发展将带来深远的影响。 第二、不少电力央企已经体会到了过去煤电项目上的太多,产能过剩带来的负面影响。近两年来,五大电力集团所属煤电厂亏损比例超过50%,甚至出现负债率过高的一些煤电厂长期资不抵债而破产清算的,这在过去十多年里哪怕是煤电行业也曾一度大面积亏损的情况下也很少出现的情况。 第三、中国煤电机组的寿命太短,平均的服役时间略超过10年,低于设计寿命25年(超过20年的煤电机组仅占11%),也远远低于美国、德国等发达国家煤电机组的服役时间(基本上超过30年),如果未来一段时间都没有对煤电机组的总体利好周期,那么目前再新建的煤电机组能否收回投资都面临很大的不确定性。 近日,山西省能源局在下发的《电力供需平衡预案管理办法》中已经明确提出新投产的煤电机组“原则上不再安排优先发电量”,产煤大省的这一政策已经传递出比较清晰的信号,相信后面陆续会有其他省份出台类似的政策。因此,目前规划中甚至已经核准的煤电项目,在开工建设前仍需“三思而后行”,全面综合评估后再做决定,避免到时候后悔不已。 因此,即便在“十四五”期间还无法做到不上新建煤电项目,但是2060年碳中和目标的宣布,已经表明煤电装机快速的快速增长时代的确是“一去不复返”了,煤电在电力总装机的比重目前已经接近50%(2019年52%)的情况下,未来40年每年平均下降至少在1个百分点,才能确保在2060年把煤电装机比重控制在10%以下(而且这部分保留的煤电装机必须通过灵活性改造具备调节能力),煤电退出后的空间逐步让位给可再生能源发电,使得2060年可再生能源发电装机比重至少达到80%以上,才可能实现电力的真正低碳化甚至零碳化,确保2060年碳中和目标的实现。 第二,智能电网长期安全与稳定运行压力山大 众所周知,风能、太阳能等新能源易受气候影响,其出力具有随机性和波动性,而电网中的发电和负荷要时刻保持电力平衡,随着煤电装机在电力总装机比重的下降和可再生能源发电比例的提高,对电网的这种平衡能力长期安全稳定运行提出了更大的挑战。 为了应对这种挑战,电网需要加大先进信息通信技术、控制技术和人工智能技术的研发和大规模部署应用,有效支撑可再生能源大规模开发利用,提升电网长期稳定安全运行及智能化水平。 此外,大规模储能技术的研发和广泛应用才是改善可再生能源发电间歇性和波动性最根本的保障,能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平,是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术,需要从引起足够重视并加大部署的力度。 第三,CCUS(碳捕捉及封存利用)等减排技术发展利好但前景依然难测 2060碳中和目标的提出,对以CCS(碳捕捉与封存)或者CCUS为代表的减排技术发展利好,尤其是对电力行业来讲,如果还要保留一定比例的煤电或者气电等化石能源装机,以及发展生物质能源发电等,就必须要考虑对这部分装机发电产生的二氧化碳进行捕捉和、封存或者利用,不然无法仅仅通过森林碳汇来抵消数以亿吨甚至十亿吨的排放量。 但是CCUS无论是从技术上,成本上以及商业模式上,都还面临很大的挑战,具体如下: 第一,CCUS技术发展阶段离大规模商用仍有较大距离:从捕集、封存到利用的各个环节所需的技术大部分都还处在基础研究环节,其中只有一小部分技术进入了中试或者示范环节,即便示范环节的项目,处理的二氧化碳量也非常有限,据不完全统计,目前国内十余个CCUS示范项目,加起来每年处理的二氧化碳不到100万吨,部分项目甚至示范后不久就面临技术和商用价值缺乏等原因而停运或者处于间歇式运营。 第二,CCUS成本上居高不下:在CCUS捕集、输送、利用与封存环节中,捕集是能耗和成本最高的环节,以百万装机的超超临界电厂为例,捕集增加的耗能可能直接把一个电厂的效率从超超临界降低到亚临界,更别提后面的输送、利用和封存环节能耗以外的大量成本了。 国内部分示范项目二氧化碳的处理成本大都在每吨300元~500元人民币之间,部分富氧燃烧的示范项目成本甚至更高达到八九百左右。成本的居高不下,而且短时间因为技术的不成熟没法通过大规模商用快速下降成本,让投资者望而却步,所以目前的示范项目大都是科技项目,需要来自不同渠道科研经费的支持。未来40年内CCUS的成本下降曲线至少从目前看来,还很难清晰地描绘出来,即便全国碳市场建立起来,可以通过市场的手段支持CCUS项目,可预期的碳价水平也难以支撑CCUS高居不下的投资成本。 第三,CCUS生态安全风险防范压力山大:把二氧化碳封存在地下,理论上是可行的,但是地质条件是比较复杂的,虽然之前已经通过各种研究得出陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿吨以上的结论,但是这只是一个理论的总容量,具体的选址和封存技术,是否满足要求,还需要结合项目开展大量的论证,毕竟地质情况是非常复杂的,二氧化碳注入后监测、废弃井泄漏防控与防腐技术尚不成熟,注入过程带入的大量盐水如果和二氧化碳一起发生大规模泄漏对环境造成生态危机如何处理?大量的二氧化碳以流体形式注入深层岩石当中如果诱发地震,如何能做到提前预警、监测和防范?这方面因为技术的不成熟,生态安全风险防范还有大量的难关需要攻克。 综上所述,2060年中国碳中和目标的宣布及后续陆续出台的相关政策,对电力行业的发展既带来了机遇,也面临挑战!电力企业尤其是大中型集团企业,需要研判2060年碳中和目标对自身发展带来哪些影响,未来40年能否做到碳中和,如果做不到,低碳发展的愿景、目标如何科学制定,40年内不同阶段的发展路径如何规划?这些愿景、目标和路径如何在即将制定的“十四五”规划中予以体现和得到落实?这些都是眼下需要严肃思考和慎重决策的重要问题。 但对于传统能源行业的广大从业者来说,大可不必过于担心,包括煤电行业及其上下游(设备制造商、科研机构和院校相关专业等)在内的数百万从业者,自然会分代际、分批次地逐步转向以可再生能源为主的新主力能源阵地,按照国内相关研究估计,可再生能源产业单位产能就业人数是传统能源产业1.5~3.0倍,这种能源转型将带来更多就业机会,未来也会创造更多的经济增长点。  ...
关于电网的输配体制问题,中央《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发【2015】9号文),要求“继续进行深化研究”。一般认为该轮电改暂时不会涉及输配体制改革,其实不然,被认为是最大亮点的增量配电业务改革试点,事实上已经触碰到输配体制改革的问题了。任一个新成立的增量配电企业,无论股权结构怎样,它与目前的电网企业或在法律上、或在产权上均是分离的,完全突破了原来输配合一的体制。这一事实说明继续深化输配体制的研究不仅必要而且迫切。本文即以此为切入点,研究和寻找适合我国国情的输配体制改革方案。 一、承认配电属于竞争性业务不是主观臆断 将配电归属于竞争性业务,主要基于下述理由: (1)与输电网的集中性、统一性、枢纽性特征不同,配电网具有明显的分散性、局域性、终端性特征,输电网与配电网不可等同对待。(2)配电网是售电的物理支撑,全面提升用户服务水平,开展综合能源服务,离开配电网是无法做到的。鼓励成立售电公司很有必要,但没有理由禁止配电企业售电,配电企业要承担保底供电责任,是当然的售电公司。(3)配电网可以划分为众多供电区,每个供电区的经营者,都由政府按特许经营程序确定,政府还可根据经营期的考核情况,随时进行必要的更换。 不可否认,配电是一种特殊的竞争性业务,这是由电力商品的特殊性决定的。电力市场本身就是一个特殊的市场,承认电力是商品,也应当承认配电是竞争性业务,配电企业是竞争性企业。正因为如此,中央在下发的有关文件中(包括2015年的9号文),不仅一再强调要鼓励社会资本投资配电业务,还明确提出要支持民营企业以控股或参股形式开展配电和售电业务。增量配电业务改革试点,实际上也是在承认配电是竞争性业务的前提下进行的。 二、增量配电业务改革的认识、实践与再认识 增量配电业务改革试点承载着人们太多的梦想,它的目的至少有三个: (1)通过将增量配电业务推入市场,鼓励和吸引更多社会资本参与配电网建设,探索市场化的配电网建设发展模式。 (2)打破垄断,形成“比较竞争”格局和鲶鱼效应,提高配电网效率和经营服务质量,为经济社会发展提供更好的用电保障。 (3)推动配电网的有源化、协同化、市场化建设,培育综合能源服务新业态,为重塑配电网,加快能源转型探索新的路径。 然而理想很丰满,现实很骨感。从2016年11月到2020年8月(第5批名单公布前),国家能源局共批复了404个试点项目(其中已取消24个)(观茶君注:截至第五批公布,已公布增量配电业务改革试点项目473个,取消24个项目后还有459个)。虽然项目数量不少,但至今取得电力业务许可证的不足四分之一,试点碰到了种种阻力和困难。为解决有关问题,能源局下发了一系列指导文件,还采取了约谈、检查督导、建立通报和直接联系制度等措施,但情况并没有因此好转,似乎还出现了越来越偏离预期的趋势。已投运的增量配电项目,由于配电电价过低等原因,几乎都陷入了仅保本甚至亏损的境地。社会资本投资增量配电的热情已跌入冰点,曾经炙手可热的改革出现了令人心灰意冷的局面。详见《真实价格无法体现,增量配电定价困难重重》《澎湃:增量配电微利或亏损普遍,社会资本热情骤降》《增量配电价格“八大怪”》 从体制上看,增量配电业务改革试点,将配电业务分成了存量和增量两个部分,存量部分继续保持输配合一体制,增量部分则实行输配分开体制。显然,这是对电网输配体制的一种“改良”:即在基本维持原状的基础上,按照“旧者从旧、新者从新”的思路,实行输配合一与输配分开并存的双轨制。 “双轨制”天生就充斥着无法调和的矛盾,增量配电业务改革试点处处受阻,举步维艰,根本原因就在这里。增量配电业务与大电网存量配电业务存在竞争关系,理论上两者是平等的,但事实上增量配电网的接入、运行和发展都受制于大电网。在市场竞争中增量配电企业只是一个“运动员”,而电网企业勉为其难,同时要扮演“服务员、运动员和裁判员”三重角色。在这样的体制设计下,改革试点难以实现预期目标完全在情理之中。 输配体制双轨运行,不一定是改革的初衷,但它的确是增量配电业务改革试点带来的结果。其实,从全国范围看,输配双轨体制早已存在。我国除国家、南方、蒙西三大电网外,还有少量基本上属于配电网或有源配电网的地方电网,它们与大电网的关系与增量配电网类似,双方几十年的磕磕碰碰,也证明输配双轨制不是好的体制。 如果将增量配电业务改革看作是输配分开的一种探索,以此为输配体制的“继续深化研究”提供必要的素材和例证,似乎也完全符合9号文精神和改革的逻辑。但无论从哪一个角度对增量配电业务改革进行总结和再认识,共同的结论都是:我国电网输配体制改革不能走双轨制道路,全面的输配分开势在必行。 三、输配分开的理由和意义 输配分开的理由,根据其重要性和依赖性程度,大致可分为三个层级: 第一层是最基本的、起决定性作用的理由,回答输配分开的可行性问题。这一层次的理由只有一个,即:输电属于自然垄断性业务,配电属于特殊竞争性业务,两者不能等同对待。这个理由如果不成立,输配分开也就无从谈起。 第二层是效果揭示的理由,回答输配分开的必要性问题。依据事物的发展逻辑,输配分开将导致和促使某些改革目标的实现,或者说,一些改革目标的实现是以输配分开为前提的。这些目标包括:(1)形成真正科学合理“管住中间、放开两头”的电力体制架构;(2)输电网和配电网(企业)各自按照市场化要求重新进行功能定位;(3)打破垄断确保配售电充分且公平公正的竞争;(4)吸引更多社会资本参与配电网建设;(5)理顺和规范国家电网与地方电网的关系。 第三层属于关联性理由,是输配分开必要性的补充,它们显示的是输配分开为电网改革发展带来的更多好处。其中包括:(1)为调度与电网一体化管理体制提供合理依据,使其易得到公众的支持;(2)为“厂网分开”与“厂网一体”划分合理界限,巧妙化解二者的矛盾。(3)有利于提升电网精细化管理水平,明晰输电和配电成本,合理确定输配电价;(4)有利于密切配电网与地方政府的联系,更好地促进地方经济发展;(5)有利于重塑新一代电力系统,确保输电网和配电网的发展与时俱进;(6)有利于开展能源转型“人民战争”,加快能源转型步伐;(7)有利于传统发电企业参与配电网及分布式电源建设,促进煤电尽早退出历史。 四、适合国情的输配分开方案设想 如果电力体制改革真的要继续坚持市场化方向,有一点是明确的,就是输配不存在分与不分的问题,只有怎样分的问题。 输配分开有三种基本方式:(1)财务分开,在电网企业内部,将输电和配电业务在财务上分开核算。(2)法律分开,成立具有独立法人资质的子公司,将配电业务交其运营。(3)产权分开,由在资产和行政上均无关联的不同的企业实体,各自经营输电和配电业务。 显然,财务分开方式不适合我国国情,可以从选项中排除。其它两种方式落实到具体方案设计上,有三种选择: 一是产权完全分开方案。剥离所有存量配电业务,由省政府按照有利于开展公平公正竞争的市场化要求,将其特许给若干有能力、有资质的配电公司经营。 二是只在法律上分开方案。由电网企业成立若干具有法人资质的子公司,作为竞争型企业经营配售电业务,为形成竞争的氛围和格局,每个省级电网成立的配电子公司不宜少于5家。 三是法律分开与产权分开相结合方案。考虑40%以下的存量配电业务,由电网企业成立的具有法人资质的配电子公司经营(每个省不少于3家),60%以上的存量配电业务则由省政府特许,交给其他配电公司经营(每个省不少于5家)。 第一种方案对现状的改变最大,实施的难度相对也最大。第二种方案存在的问题主要有两个:一是尽管电网企业内部成立多家配电子公司,与地方电网和增量配电企业形成比较竞争格局,但从全局和数量上看,配电业务基本上还是由电网企业垄断经营;二是由于仅在法律上分开,输配分开的效果不能完全得到体现。第三种方案法律分开与产权分开相结合,可较好地克服前两种方案存在的问题,不仅能打破电网企业对配电业务的垄断,使输配分开的优越性得到较充分发挥,还降低了改革的难度。 实践是检验真理的唯一标准。建议对第三种输配分开方案选择三到四个省电网进行改革试点(这个方案往前可过渡到第一种完全产权分开方案,往后也可退回到第二种法律分开方案),究竟可行还是不可行,需不需要再往前走,抑或要往后退?都可以交给实践来检验和决定。...
据韩媒报道,当地时间22日,韩国执政党共同民主党党首李洛渊会见日本驻韩国大使富田浩司,要求日方公开福岛核电站核污水处理相关信息。 李洛渊称,日方应该透明公开所有与福岛核污水处理的相关信息,并在得到国际社会的同意下进行有关工作。 富田浩司回应称,日本政府尚未敲定具体处理方针,但他了解韩方的担忧并接受有关提议。他还表示,国际原子能机构(IAEA)已表明日方的核污水排放方案具有技术可行性,且符合国际惯例。 此外,李洛渊还表示,韩日合作的重要性毋庸置疑,希望向着共同的目标努力。 富田浩司对韩日双边关系的重要性表示认同,称将以日本新任首相菅义伟上任为契机致力于改善双边关系。...
据外媒报道,智利的AES Gener已经开始安第斯山脉太阳能II-B太阳能+储能项目的建设工作,Capo Lindo风电场的建设工作也在同步进行中。 安第斯太阳能II-B项目是智利的首个太阳能储能项目,该项目落地于该国北部的安托法加斯塔地区,包括一个180MW的太阳能园区和112MW的电池储能系统。 该太阳能系统将包括澳大利亚公司5B的Maverick技术的一个10MW的试点,它使用模块化和预制的太阳能电池板,可以在三分之一的时间内安装,并占据一半的表面。 剩余的170兆瓦将采用双面太阳能板,用于80兆瓦的安第斯太阳能II-A项目的扩建,该项目于今年早些时候开始运行,计划用于哥伦比亚东部的59兆瓦的圣费尔南多太阳能项目。 该112MW锂电池储能系统采用的是Fluence的第六代Sunstack解决方案,存储容量为5小时,预计将成为拉丁美洲最大的锂电池储能系统。 73MW坎波林多风电场位于洛杉矶附近的智利中部Biobio地区。风电场将由几个发电机组共同构建,最终装机规模为480MW,坎波林多风电场是该项目首个投建的风电场,目的是在建设和运营期间产生规模经济。 AES Gener首席执行官Ricardo Falu表示:“这两个项目都是我们Greentegra战略的重要组成部分,通过这个战略,我们正在加快该国启动的能源转型进程,以建立更具竞争力和可持续的电力矩阵。” AES Gener的Greentegra战略旨在通过开发新的和创新的解决方案,使AES Gener成长为该地区可再生能源领域的领导者,这些方案也可以推广到世界其他地方。 该公司计划到2024年在智利再新增超过2300MW装机量的可再生能源容量和电池。...
韩联社10月15日报道, 据业界15日透露,美国交通安全局(NHTSA)正在对通用(GM)雪佛兰Volt电动汽车3起火灾事故进行调查。调查对象为2017-2020年车型,共计7.7842万辆。NHTSA表示,火灾损失主要集中在电动汽车动力电池部分,根本火灾原因尚不明确。GM Volt电动汽车搭载是LG化学的电池。最近,现代汽车因受到火灾事故的影响,决定在国内外召回7.7万辆科纳电动汽车,该车型使用的动力电池也是LG化学产品。 据外电、业界透露,宝马公司认为插电式混合动力车(PHEV)有发生火灾的危险,决定在全球范围内召回2.67万辆电动汽车。福特也证实了今年6月前销售的翼虎(KUGA) PHEV等2万多车型因电池过热引发数起火灾的事实,并于8月宣布召回2.7万多辆该车型。福特和宝马召回的车辆中搭载的电池制造商是三星SDI。此外,搭载日本松下电池的特斯拉Model S和Model X车型中,也因电池异常问题决定召回,业界普遍认为召回规模将达数十万辆。 韩国国土交通部8日指出,科纳EV电动车失火原因可能是电池组有问题。对此LG化学立即反驳称,在再燃实验中没有发生火灾,不能说是电池组不良。 由于LG化学、三星SDI、SK innovation等韩国企业引领全球电动汽车电池市场,比起其他国家,韩国企业受到的影响更大。 业内人士表示,即使不是电池质量问题,但仅从出现异常这一点来看,投资的不确定性及消费者的负面认识就会增加,当前企业正面临困境。...
国际能源署(IEA)美东时间周二(13日)预计,太阳能发电量将在未来10年引领可再生能源供应的激增,在目前情况下,可再生能源占全球发电量增加值的80%。 IEA在年度《世界能源展望》(World Energy Outlook)中表示,在其核心情景下(反映出已宣布的政策意图和目标情况下),到2025年,可再生能源有望取代煤炭,成为主要的发电方式。 报告称,到2030年,太阳能光伏(PV)和风能在全球发电总份额中的比重将从2019年的8%上升到30%左右,光伏产能将以平均每年12%的速度增长。 “我认为太阳能将成为全球电力市场的新霸主,”IEA执行干事法提赫·比罗尔(Fatih Birol)表示,“根据目前的政策设定,2022年以后每年的太阳能部署都将创下新的记录。” IEA表示,成熟的技术和支持机制降低了大型太阳能光伏项目的融资成本,有助于降低总体产出成本。该机构称,当前太阳能光伏发电成本,已经比大多数国家新建的燃煤或燃气发电厂更便宜。 IEA补充称,在2020年,可再生能源发电是唯一持续增长的主要能源。报告称,全球更远大的设想,包括到2050年实现零碳排放的目标,也将使光伏发电的表现更加强劲。 报告还指出,尽管太阳能和风能发电有所增长,但碳排放预计在2020年下降2.4吉吨(Gt)之后,将在2021年回升,并在2027年超过2019年的水平,到2030年达到36吉吨(Gt)。 IEA表示,在许多情况下,长期目标与近期具体减排计划之间仍存在差距。 该报告还称,将新的风能和太阳能发电整合起来,主要取决于对系统各部分的充分投资,包括对配电网络的投资。 报告还提醒称,收入不足——潜在的原因可能是需求低于预期、未支付账单或发展中经济体公用事业融资偏离正轨,可能会使电网成为一个薄弱环节。...
全球风能理事会(GWEC)已发布其首个全球海上风电安装船数据库,作为该行业的重要资源。 安装船在扩大市场方面起着关键作用。随着海上风电继续加速向新市场的增长,该行业必须继续展望未来并预测增长,以避免任何潜在的瓶颈,并能够满足对海上风电不断增长的需求。据GWEC称,可能会减慢海上风电安装的潜在瓶颈是船只的可用性。 全世界已经安装了137艘船,其中82艘是自升式船,55艘是重型起重船,它们参与了风力涡轮机的安装工作。在这些船只中,有61%在欧洲,其余39%在中国。此外,有16艘定制的自升式船舶在建中,其中4艘由欧洲船舶经营者预订,8艘由中国公司订购,3艘由日本公司订购,1艘由美国运营商订购。 截至2020年第三季度,另外五艘定制的海上风电起重船正在建造中,其中四艘是由欧洲公司订购的,另一艘是由台湾合资公司订购的。欧洲目前有足够的船只容量来满足该地区的年度安装水平。 另一方面,考虑到当前的安装急需在2021年底之前将海上项目连接到电网以接收上网电价,中国的船舶可用性可能会成为瓶颈。 目前,中国正在建设超过10GW的海上风电,而船只能力每年只能支持6GW的安装。美国,越南,日本,韩国和台湾等新兴市场将能够使用来自欧洲的船只来满足海上风电需求。 预计海上风机的尺寸将显着增加,包括机舱,塔架和基础的重量以及轮毂的高度,船只将需要进行相应的适应,以便能够安装这些更大的涡轮机,以避免将来出现瓶颈。 目前,全球仅有9艘船舶能够支持安装10MW以上的风机,随着全球对这些更大,功能更强的风机的需求不断增加,这将需要迅速改变。...
9月29日,国际可再生能源署(IRENA)发布数据显示,可再生能源创造了数以万计的工作岗位,并持续带来社会和经济效益。第七版《可再生能源与就业——年度回顾》(Renewable Energy and Jobs – Annual Review)显示,去年全球可再生能源领域就业人数达到1150万,其中太阳能光伏行业就业人数最多,约380万,占总就业人数的三分之一。 IRENA总干事Francesco La Camera表示:“无论是在相对发达还是发展中的能源市场,采用可再生能源都能创造就业机会,提高当地收入。” “尽管今天我们只看到少数几个国家处于领先地位,但每个国家都可以利用其可再生能源潜力,采取措施利用当地资源和能力促进相关产业发展以及工人培训。” 最新报告显示,去年亚洲区域的可再生能源就业占全球总数的63%,树立其全球市场领先者的地位。生物燃料产业就业岗位达到250万,仅次于太阳能光伏。其中相当数量的工作岗位由劳动密集型的农业供应链所提供,特别是在巴西、哥伦比亚、马来西亚、菲律宾和泰国等国。水电和风电分别提供了近200万和120万个工作岗位,是可再生能源领域的另外两大雇主产业。 可再生能源就业相比较化石能源行业显示出更具包容性,以及更好的性别平衡。报告强调,可再生能源领域的女性从业人员占比为32%,而在化石能源行业该比例仅为21%。 尽管目前尚缺乏精确的估计,绝对数字也相对较小,但离网可再生能源应用,尤其是离网太阳能技术所创造的就业机会不断增长。分布式可再生能源也可以推动在农村地区的生产性应用。在农业生产和食品加工、医疗保健、通信和地方贸易中可以看到这种就业倍增效应。 以教育和培训措施为主导的综合政策,包括劳动力市场干预,以及支持利用当地资源的产业政策,对于维持可再生能源就业的壮大至关重要。 2020年版《年度回顾》(Annual Review)强调了一些在支持工人教育和培训方面极具前景的举措。其中包括职业培训、课程建设、教师培训、信息和通信技术的使用、促进创新型政府和社会资本合作关系,以及针对譬如女性等代表性不足群体的招聘。 决策者必须优先考虑对已经失去或可能失去生计的化石能源行业工人的再就业技能培训。其中许多工人可以在重新培训后利用其娴熟的技能和专长为清洁能源行业做出贡献。 全球可再生能源工作岗位的增长振奋人心。采取全面和综合政策以推动能源转型可以带来更多的就业机会。在此关键时刻,这种推动的重要性尤为明显。即便当前全球仍在对抗新冠冠状病毒的蔓延,人类也几乎每天都会收到提醒,如果我们无法解决日益加剧的气候变化问题,将面临什么样的后果。...

 

2020年9月15日 —— 中国国际工业博览会(CIIF)在上海盛大开幕,史陶比尔工业机器人及史陶比尔 WFT 移动机器人首次在上海工博会联袂展出,在8.1H馆A224展示了针对智能工厂提供的超灵活全方位解决方案,包括机器人、移动机器人系统、协作机器人和自动运输系统。 近年来,史陶比尔在研发方面不遗余力,并通过收购全球领先的AGV供应商WFT巩固市场地位。作为移动平台领域全球领先的供应商,史陶比尔 WFT 移动机器人提供全方位内部物流和生产物流解决方案,为灵活的产线部署和工厂物流带来模块化、可扩展的一站式高精度移动解决方案。正如史陶比尔集团工业机器人事业部总经理Gerald Vogt解释道:“我们的目标是通过增加用于内部物流自动化的先进生产系统,来扩大我们革命性机器人解决方案产品组合。我们希望成为全方位的供应商,为生产物流和内部物流提供数字化网络化的解决方案。现在,我们拥有能够革新内部物流自动化的AGV、AMR自主导航机器人和协作移动机器人。这将有助于我们实现工业4.0解决方案,从而将柔性和生产率提高到新的水平。”   史陶比尔 WFT 移动机器人提供全方位内部物流和生产物流解决方案 固定式输送技术已成为过去 全新的物流解决方案都具有共同点,即消除固定式输送系统。数十年来,装配线、叉车和手工搬运一直是内部物流的主体,而AGV自动引导车和AMR自动移动机器人等高度灵活的自动化技术正在大步向前迈进。仔细研究汽车工业生产中的超现代装配理念,就会发现运输模式已经发生转变。传统的装配线已被废除,AGV无人驾驶运输系统取而代之,载着汽车车身在工厂内穿梭。AGV带来了柔性,速度可根据路线的变换而调整。分散的产品部件通过这种方式进行装配,并安排在同一条装配线上。  史陶比尔WFT的AGV将车身在装配站之间可靠运送。 Vogt表示:“汽车行业的案例证明了这一点,我们在工业连接器制造的经验同样证明了这一点。在连接器生产中,我们使用史陶比尔移动机器人系统HelMo,不仅是一台机器人,更是灵活的多功能生产助手。柔性是王牌,趋势已经从传统固定的自动化生产线转向灵活的运输系统,将为生产带来全新的自由。”   史陶比尔WFTAutoBox在宝马德国工厂灵活转运  移动机器人和协作机器人增强柔性智能工厂中的工作站更能创造价值,这也揭示了智能工厂与传统生产场景的根本区别。无需固定的装配线,AGV和移动机器人取而代之。无论是否涉及直接的人机交互,AGV和移动机器人都可以在生产岛或生产单元间来回移动,完成焊接、紧固、装配和包装等各项工序。 得益于这些新的物流和生产理念,现代工业可以有效地应对各种挑战,例如规格不断增加、产品个性化、型号更换频繁以及批量大小的波动。移动机器人和协作机器人是实现数字化网络化生产的最佳工具。   灵活助手HelMo应用在连接器装配  同样,史陶比尔也展示了其移动机器人系统HelMo的交付能力,能应用于不同行业,助力制造商们能够比以往任何时候都更高效、更经济地实现各项应用,包括MRC人机协作应用。 灵活生产助手HelMo可以同时执行多个任务,在工作站之间进行独立操作,经过短暂的暂停校准后,可已十分之一毫米的精度内范围工作。该机器人系统既可以高速自动执行任务,也可以根据需要,协助人类开展协作。   HelMo精通标准和人机协作应用 HelMo由TX2六轴机器人和自动运输平台组成,其TX2-90L标准机器人可被TX2touch-90L协作机器人替代,变身移动式协作机器人。该机器人配备碰触敏感的皮肤和众多安全功能,主要是为了直接交互的人机协作应用而设计,但同时也可作为传统机器人使用。所有安全功能均满足严苛的SIL3/PLe级安全标准。HelMo通过三台内置的激光扫描仪进行安全导航,这些扫描仪可以持续地监测周围环境,从而确保精确的操作和对人员的安全保护。 凭借其独立和协作的双重应用场景,HelMo完美地满足了用户“随时随地实现自动化”的愿望。HelMo可以高度灵活的方式应用于几乎所有业务领域,包括采购和物流,物料搬运和装配、机加工自动化到质量控制。   HelMo符合最高安全等级SIL3-PLe,助力移动人机协作  Gerald Vogt说:“史陶比尔凭借全球独特自主移动平台、托盘运输系统、机器人机器人、协作机器人和移动机器人系统的全方位产品线,可以为全新高柔性的材料供应和生产理念提供完整的工业4.0解决方案。这标志着全新生产时代的开始,将彻底重新定义柔性的概念。”...
在物理世界与数字世界孪生的时代,传统制造业正经历着重大变革。人工智能技术在制造业领域的创新应用,让智能化的未来工厂成为现实。 成立于1994年的北京ABB低压电器有限公司,主要生产终端配电保护产品和建筑电器附件产品,是ABB全球重要的低压产品制造基地之一。如今,北京ABB低压电器有限公司将人工智能技术引入到生产运作中,通过应用由自身工程师团队开发的MCB(微型断路器)外观检测系统,集成自动化设备并结合计算机视觉技术与AI技术提高了检测水平,使得生产效率获得极大提升。 质量优先,提升客户体验 在产量不断增加的今天,单纯依靠”人眼“的检测,已经难以满足生产运作的需要。在实施AI项目之前,北京ABB低压电器有限公司虽然对产品进行了100%的人工检测,检测产品是否存在破损、赃污、印刷、零件缺失等瑕疵,但由于要识别的特征类别众多,特征差异小,对检测人员的经验、责任心、生理状态都带来了极大的挑战。 北京ABB低压电器有限公司总经理杨文广表示,如今将AI技术应用到外观检测中,通过机器学习不断优化检测模型,在提高检测稳定性、覆盖率和敏捷性的同时降低了检测人员的负荷,工厂的运营效率、产品质量都得到了大幅提升,也必将为客户提供更好的产品体验。 敏捷高效,精准反馈 MCB外观检测系统涵盖两条生产线,方案合二为一又相互独立,既同时实现两条生产线的外观检测,又互不影响。为了能够满足两条生产线高峰时段的产能需求,系统使用了5台ABB机器人。 在实时检测环节中,通过对前端图像的读取、收集与处理,打造敏捷、高效的缺陷检测能力,让所有瑕疵无处遁形。另外,系统可实时监控产品外观质量信息,运用云端大数据分析技术来精准反馈前端设备的生产运行状态,全面提升工厂整体制造水平。 深度学习,无限可能 深度学习是人工智能的核心技术。检测模型能够在深度学习框架中得到训练,进行自我修正与完善,从而提高缺陷识别能力。MCB外观检测系统提供自动打标签功能,可生成标签数据和图片,质量人员只需要复查自动打标结果,进行纠错和修正,打包成增量数据,并发送到GPU训练服务器进行迭代学习,实现逐步迭代。此外,检测的入站信息,缺陷记录,以及缺陷图片均被存储在数据库永久保存。系统采用开放的模块化开发,优秀的集成性和扩展性为实现更加柔性、多样的智能制造提供了必要条件。 ABB电气事业部智慧建筑业务单元亚太区负责人邹恩昌表示,作为新一轮全球科技革命和产业变革的核心驱动力,人工智能正在推动各领域从数字化、网络化向智能化加速转型。现在中国正在大力推进“新基建”,通过“新基建”带动新模式和新业态的发展。ABB全新的产品与完善的解决方案会有更大的市场空间。随着建筑市场不断发展以及数字化市场的逐渐成熟,需要ABB更加灵活快速地响应市场需求。ABB有信心在未来市场竞争中继续保持传统业务的领先位置,不断促进在智慧建筑领域的革新与发展。  ...
质子陶瓷燃料电池理论发电效率高达75%,且能够在较低的温度(350-600℃)高效运行,还拥有更优异的抗积碳和抗硫中毒特性,是极具发展前景的新一代燃料电池技术。然而由于常规的电解质质子传输效率较低,限制了质子陶瓷燃料电池性能,因此亟需开发高性能的质子传输材料。 由中国地质大学H. B. Song教授课题组牵头的国际联合研究团队设计构造半导体异质结的电解质材料,得益于半导体异质结界面电场诱导金属态,构造出了具有低迁移势垒的质子超高速传输通道,相比传统的电解质其质子传输效率大幅提升了3个数量级,进而显著提升了电池器件性能,展现出了工业化应用潜力。相关研究表明,在传统质子传导材料里,质子需要克服巨大的能垒,通过氧空位跳跃前行,这使得众多的电解质材料的质子传输效率较低限制了质子陶瓷燃料电池性能。为此,研究人员采用了不同于传统离子导体(也即电解质)掺杂改性的方法,而是构建半导体材料的异质结构,即由P型半导体钴钠复合氧化物(NaXCoO2,NCO)和N型半导体氧化铈(CeO2)构成的异质结NCO/ CeO2,旨在通过利用半导体异质界面电子态/金属态特性把质子局域于异质界面,设计和构造具有低迁移势垒的质子超高速传输通道。为了证实上述方法的可行性,研究人员首先通过第一性原理进行了理论模拟研究发现,相比单一的NCO或CeO2离子导体材料,NCO/ CeO2异质结的质子结合能显著降低,也即质子传输的能垒降低,这有助于了加速质子的传输。质子导电率测试显示,NCO/ CeO2异质结的质子迁移率达到了0.2-0.3 S/cm,相比传统掺杂的离子导体(质子迁移率一般为0.001 S/cm)提升了近3个数量级。随后研究人员利用上述的异质结离子导体材料组装成质子陶瓷燃料电池并进行电化学测试,实验结果显示在520℃工作温度下,电池开路电压为1.07 V,输出功率密度1000 mW/cm2,高于了目前报道的性能最优的掺杂改性离子导体材料器件(钇稳定二氧化锆<YSZ>,输出功率密度为890 mW/cm2);且可以在100 mA/cm2电流密度下连续稳定性运行100余小时。通过微观表征显示电池性能增强主要是归因于异质结界面局域电场,即在燃料电池中质子经电化学反应嵌入到异质材料界面,被带正电的CeO2表面排斥到NCO表面,但同时受到带正电Na+的排挤不能进入NCO内部,因而局域于两者材料的界面空间,从而实现在低势垒的层间连续快速迁移。   图 1 基于异质结NCO/ CeO2质子传导材料的燃料电池结构示意图 该项研究设计开发了全新的异质结质子导体材料,受益于异质界面的局域电场诱导的质子快速传输通道,其质子传导效率相比传统的掺杂改性工艺提升了3个数量级,从而显著提升了质子陶瓷燃料电池的性能,呈现出优异发电性能,推进了该类电池技术的商业化进程。相关研究成果发表在《Science》。  ...
近日,欧盟氢能与燃料电池联合行动计划(FCH)发布《氢动力航空:到2050年氢技术、经济和气候影响》报告,评估了氢能在促进航空脱碳方面的潜力,提出了氢动力航空的研发路线图建议。报告指出,氢能可在未来经济低碳的航空动力中发挥核心作用,但需尽快加强研发和创新以实现这一潜力。为此,报告提出了到2050年的研究创新路线图及各阶段研发重点,以助力欧洲实现气候中性航空。主要内容如下: 一、氢动力航空是实现欧洲碳中性航空的关键 氢动力航空有潜力成为未来航空技术组合的主要部分,主要体现在:①氢动力航空可显著减少对气候的影响,使用氢作为燃料可减少航空部门50%-75%的气候影响,使用燃料电池作为动力可减少75%-90%;②氢动力飞机是最适合通勤、区域、短程和中程的飞机,其所避免的碳排放所花费的成本远低于对合成燃料飞机进行碳捕集的成本;③如果将氢动力飞机部署在脱碳成本较高的领域,到2050年氢动力飞机将占所有飞机的40%,航空业的氢需求将增至4000万吨/年。 二、氢动力航空研发路线图建议 报告建议应分三个阶段进行氢动力航空技术研究和创新,包括: 第一阶段(2020-2028年):发展技术基础,使氢动力通勤飞机通过认证,试点区域和短距离氢动力飞机,并为从安全到市场激活机制等各方面法规制定路线图和基础工作体系。 第二阶段(2028-2035年):重点进行扩大组件规模的研发活动,将其应用到中程飞机,并为其投运做好准备,同时也为氢动力航空的第二波发展做好准备,包括安全和高效的机场加氢设施。 第三阶段(2035-2050年):开发中远程氢能飞机的概念和首批原型机,包括新型变革型飞机设计及大规模燃料供应和快速加氢的新技术。基于当前技术的可行性分析、关键成本驱动因素、不确定性和应用障碍,对氢动力航空的研究创新重点关注四个领域:氢动力推进关键组件开发;氢动力飞机的系统开发;解决基础设施障碍;建立监管框架。各阶段研究创新重点如下: 1、组件工程:安全可靠的液氢储存、分配和动力推进 (1)轻型安全的液氢储罐。重点关注如下研发:①将储氢罐集成到机身中,测试新型或非圆柱形或球型储氢罐,以及轻型安全储氢罐的先进材料;②确定液氢储罐的安全标准和认证流程及要求,包括对地面处理的特定蒸发要求;③开发冷却设备的可靠组件,如低温泵、阀门、管道等,以及状态监测功能的传感器。 (2)机载液氢分配组件和系统。重点关注如下研发:①轻型安全的液氢燃料组件,例如带有低温冷却器的双重绝缘燃料管、压缩机和热交换器;②可靠且优化的液氢系统布局,具有高度耐用的组件、泄漏和通风管理以及优化的汽化器。 (3)大功率、长寿命燃料电池系统,包括冷却概念。重点关注如下研发:①通过模块化、更高工作温度和轻型热交换器以扩大系统规模;②通过优化运行方式和使用轻质材料开发具有更长寿命(超过25000小时)的可靠组件;③研究飞行中水处理以最大程度减少气候影响。 (4)高效、低氮排放的氢涡轮机。重点关注如下研发:①开发针对氢气燃烧特性设计的燃烧室,其具有超低温压缩机并对燃料流入进行优化;②开发专有液氢控制系统,可调节燃料流量,并采用稀薄喷射技术减少NOx排放;③开发高温涡轮机冷却系统,通过使用冷氢气流进一步提高效率。 2、氢动力飞机系统:高效、可靠的系统架构和原型开发 (1)通勤机原型。将开发H2推进组件及安全可靠的系统集成,并在实际飞行条件下进行测试,可能采用气态氢作为燃料以加快开发和早期测试速度。 (2)区域、短程飞机原型。将使用现有机型(如Bae 146、ATR 72、空客A320)进行飞机常规组件的开发和测试,然后集成至新的优化机身中。完成示范后,将对氢动力飞机进行全面评估(包括经济因素,如效率、部件寿命等),以确保获得认证并减轻新飞机设计风险。还需验证原型飞机液氢组件应用于更大规模飞机的可扩展性,开发混合动力推进机构,并验证效率改进及其经济性。 (3)中程飞机原型。开发液氢动力飞机原型,示范高功率氢涡轮机以及将超大型液氢罐集成于客舱前后部分的可行性。 (4)下一代变革型飞机。重点关注如下研发:①变革型飞机设计,针对特定性能要求、氢动力推进的约束条件和加压客舱的集成进行量身定制和优化;②原型和飞行测试,以验模拟的空气动力学和推进效率的改进以及飞机的可控性;③为变革型新概念的大规模生产做好供应链准备。 3、加氢基础设施:加氢系统、安全和液化 (1)高效加氢系统。重点关注如下研发:①加氢管路设计,允许最大流量同时具备较低重量和最佳可操作性(尤其是当流量超过1000升/分钟);②新型更高效的管路连接系统,可确保与非常规储氢罐兼容,并通过自动闭合的快速接头确保可靠、安全的连接;③使用自主式、机械驱动的软管和/或外骨骼进行自动化实验,以用于未来流量远高于1000升/分钟的管路;④优化飞机加氢设置和处理标准,尤其应考虑使用额外软管可能会加长加注时间。 (2)安全措施和并行操作。重点关注如下研发:①检查潜在的安全问题,包括加注期间的泄漏等;②泄漏管理及应对措施,可在往返期间并行运行;③安全标准和法规,包括新的法规框架,以确保液氢的安全处理和加注;④液氢加注设备周围的无火区和安全缓冲区,以评估是否可以在往返期间并行运行。 (3)机场和飞机加氢设施。重点关注如下研发:①优化加氢车概念,包括优化管路连接系统、开发新的安全标准等;②模块化设置,包括地面运营和基础设施的最佳组织,以实现加氢系统的并行运行。 (4)大规模液化及液氢处理。重点关注如下研发:①通过改进设计、大规模制造和优化采购,提高液化效率冰降低资本支出;②通过建立气氢管网或改造旧天然气管网,以及开发现场液化设施,优化液氢供应;③评估及扩展最优的运氢解决方案(包括液氢、氨、液体有机氢载体<LOHC>),以优化氢的运输。 (5)液氢栓式加注基础设施。重点关注如下研发:①从运营和成本角度,对液氢栓式加注设施进行性能评估,确定其相比液氢加注车的优势;②低温冷却系统设计和集成,确保对现有运行的影响最小。 4、监管框架:气候影响研究和市场激励机制 (1)气候影响监测。探究氢动力推进方式及其燃料对气候的影响。①通过开发新模型、进行模拟和飞行试验以评估合成燃料及氢燃料对气候的影响,如验证合成燃料及氢燃料在涡轮机中燃烧的NOx排放变化,并与常规涡轮机进行比较;②开发燃料电池模型以模拟评估其对凝结尾迹和卷云形成的影响;③针对不同尺寸和飞行高度的飞机评估上述影响;④研究气候影响相关的其他主题,如燃料及相关技术的上游排放的生命周期分析,以及缓解气候影响的措施(如改变飞行路线和高度以减少凝结尾迹)。 (2)部署路线图和市场激励机制。开发氢动力航空路线图,明确短、中、长期目标,以促进对创新和部署的投资,为此应进行:①技术评估和比较,包括安全和认证要求,基础架构和部署方案的规划,以及对合适的支持机制和市场激活政策的研究;②对路线图进行定期更新和调整以确保部署;③随着技术成熟,需要从长期政策转向中期政策,如提供研发资助、气候友好型飞机补贴、通过政府和社会资本合作(PPP)支持基础设施开发和部署等;④制定公平、长期的监管框架。  ...
目前文献报道的钙钛矿太阳电池器件大部分都是基于多晶钙钛矿薄膜,因为多晶结构制备工艺较为简单,但多晶薄膜存在大量缺陷且结构稳定性较差。相比之下,单晶钙钛矿薄膜无晶界缺陷极少,因此具备更加优异的电荷传输性能和稳定性,但该类薄膜的制备工艺极具挑战性(薄膜成核、形貌和组分难以控制),因此在制备工艺上实现突破是单晶钙钛矿电池实现商业化应用的关键因素。 由加州大学圣地亚哥分校Sheng Xu教授课题组牵头的国际联合研究团队基于商业化的半导体平板印刷工艺开发出新的制备方法,成功在柔性衬底上制备出了厚度精确可控的大面积(0.25 cm2)柔性单晶钙钛矿薄膜,相应电池器件获得了19%的高效率,且具备了优异的机械柔韧性和长程稳定性,表现出了良好的商业化应用潜力。研究人员基于商业化的平板印刷半导体工艺开发出全新的钙钛矿薄膜制备工艺,即溶液过程的平板印刷辅助外延生长和转移法,利用该新工艺在柔性衬底上制备了钙钛矿薄膜。扫描电镜表征显示,制备的薄膜没有出现晶界,而X射线衍射测试发现薄膜结晶性质量极高,是单一相结构,也即制备的钙钛矿薄膜为单晶结构。进一步的实验发现钙钛矿前驱体组分显著影响薄膜的厚度,通过组分的调谐(即调控铅元素和锡元素的比例,MAPb0.5+XSn0.5−XI3)实现了600 nm到5 μm厚度之间的薄膜厚度精确调控制备。时间相关的光致发光谱表征结果显示,当厚度不超过2 μm时,载流子收集效率和寿命随着厚度增加而改善;而当厚度超过2 μm时,载流子的寿命则出现下降。外量子效率测试结果呈现与上述一样的随厚度增加而先增后减的变化趋势。随后研究人员制备了无Sn掺杂的钙钛矿薄膜MAPbI3和连续Sn梯度掺杂(即形成一种梯度变化的带隙有助于增强光吸收利用率和载流子的传输收集)的薄膜MAPb0.5+XSn0.5−XI3,并组装成完整的光伏器件开展电化学性能测试。在一个模拟的标准太阳光辐照下,基于无Sn掺杂的钙钛矿薄膜电池器件(面积为0.25 cm2)的平均光电转换效率约为16%,而采用连续Sn梯度掺杂MAPb0.5+XSn0.5−XI3薄膜器件电池(面积尺寸同上)效率显著增强,平均光电转换效率达到约19%,而性能最佳器件更是突破20%,达到20.04%。研究人员进一步测试了器件的机械柔韧性,对电池器件进行连续300余次的弯折后再测试其光电性能,结果显示MAPbI3薄膜器件出现了显著性能衰退,而连续Sn梯度掺杂MAPb0.5+XSn0.5−XI3薄膜电池性能基本没有衰退,表现出优异的机械柔韧性。长程稳定性测试结果呈现出与机械性能类似情况,连续Sn梯度掺杂MAPb0.5+XSn0.5−XI3薄膜电池在放置近11个月后,效率仍可维持90%初始效率,而MAPbI3薄膜器件性能基本消退殆尽。   图 基于新工艺单晶柔性钙钛矿薄膜制备流程 该项研究基于商业化的半导体平板印刷工艺开发出全新的钙钛矿薄膜制备工艺,成功实现了在柔性衬底上制备出高结晶质量的单晶钙钛矿,消除了多晶晶界和缺陷,使得钙钛矿薄膜光吸收和载流子的传输收集性能显著提升,进而提升了电池器件性能和稳定性,且具备优异的机械柔韧性表现出更加广阔的应用前景;再则新制备工艺具备了商业化生产线工艺特性,容易快速转化形成实际生产能力;将钙钛矿太阳电池的商业化应用向前推进了一大步。相关研究成果发表在《Nature》[1]。 [1] Yusheng Lei, Yimu Chen, Ruiqi Zhang, et al. A fabrication processfor flexible single-crystal perovskite devices. Nature, 2020, 583,790–795.  ...
近日,由平高集团投资兴建的世界单体容量最大的电网侧电化学储能电站——江苏昆山储能电站一次性倒送电成功。该电站整体设计技术领先,设备科技含量高,性能优良,多项高端技术填补国内电网侧空白。 昆山储能电站建设规模为110.88兆瓦/193.6兆瓦时,总占地面积31.4亩,共配置88组预制舱式储能电池,每套储能电池舱容量为1.26兆瓦/2.2兆瓦时。采用磷酸铁锂电池方案,以4回35千伏线路接入220千伏昆山变35千伏侧。 为把项目打造成优质储能工程,平高集团挑选精兵挑良将集中优势资源成立项目攻关小组,按照项目总体规划布局方案,提出了设计技术路线,将行业内的高端技术全部应用到工程项目中,并与国网江苏省电力公司强强联手,实现优势互补,重点突破消防灭火、通风等技术难题。在磷酸铁锂电池预制舱首次配置自动灭火系统、火灾报警及联动控制系统,其中,自动灭火系统创新性集成应用了七氟丙烷气体灭火系统和高压细水雾灭火系统,设置了自动控制、远程手动控制等4种控制模式,实现了系统效用最大化,将电池运行的安全系数提到最高。 另外,平高集团与国网江苏省电力公司等单位联合申报的研究课题《电网侧规模化电化学储能应用关键技术及工程示范》获得国家电网有限公司科学技术进步奖一等奖。 在施工中,平高集团严格依照《国家电网公司标准化管理手册》进行管理,采用《国网公司输变电工程标准工艺管理办法》施工工艺要求进行安全生产。 春节前,由于受新冠肺炎疫情的影响,工程迫不得已按下了暂停键,为了防控疫情,平高集团积极响应国家电网公司和属地关于疫情防控的指示精神,把疫情防控工作逐一落到实处,疫情刚刚有所缓解,他们就协同各参建单位优化施工方案,制定可行性的措施,进行复工复产。技术人员和施工人员每天加班加点,抢回因疫情延误的进度,保障了昆山储能电站建设按计划进行,该工程获得“江苏省建设厅工地标准化星级工地”荣誉。 据平高集团驻昆山储能电站项目经理杨帆介绍,昆山储能电站将纳入江苏电网“源、网、荷、储”智能友好互动系统,在电网调频、调峰和备用等方面,通过电源、电网、用户与储能的相互支撑,升级“源、网、荷、储”智能互动能力。尤其是在电网发生故障时,可实现10万千瓦负荷毫秒级响应,为大电网安全运行增添一道“防火墙”,从而确保电网安全稳定运行。  ...
国内外针对区块链技术的发展重点、部署策略和研发过程都有所不同。 国内外区块链发展几乎同时起步,从全球来看,全球区块链发展正从全面否定与全面推崇的感性认识趋于理性认识,国外内都更加专注于探索区块链潜在的应用价值和商业模式。然而,国内外针对区块链技术的发展重点、部署策略和研发过程都有所不同。 区块链典型关键技术 区块链并不是作为一项全新的技术而存在,相反,它是分布式系统、加密算法、数字签名、共识机制、智能合约等多种技术的集成体。与比特币等加密货币不同,区块链本身的创新之处在于技术融合。当前,区块链技术仍然处于高速发展阶段,技术创新不断实现,技术侧重点主要体现在以下几个方面: 1.分布式账本技术 区块链系统中的区块就像一个个电子账单,记录着所有节点的交易信息。每个区块的数据都存储在各用户的客户节点中,所有节点共同构成了一个安全可靠的分布式账本。即使其中任意节点的数据被销毁,整个系统的账本正确性都不会受到影响。整个系统具有高度的透明性和开放性,除对交易各方的私有信息进行加密外,会将可共享信息面向所有人公开,并可通过开放接口查询到公开数据。 2.点对点传输技术 点对点传输技术也称为对等网络,是TCP/IP的一种通信体系结构。采用点对点传输技术后,相互连接的节点都处于平等地位,节点可直接连接且自由进出,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据块由整个系统中的节点来共同维护。 3.密码学应用技术 区块链系统采用多种密码学原理进行数据加密及隐私保护,尤其是非对称加密算法和哈希散列算法(同电子签名的主要技术),有效实现身份认证与数据防篡改。 4.共识机制技术 共识机制又称为共识算法,是区块链系统中各个节点达成一致的策略和方法,所谓共识指,就是指分布式节点在信息传输过程中可以保持常见的有POW、POS、DPOS、PBFT、DAG等数十种算法,系统可根据不同的应用场景、系统情况来灵活选择。 5.智能合约技术 智能合约是运行在区块链数据库上的应用程序,在满足预设条件时可以自动执行。智能合约取代了法律明文,以代码的形式定义了承诺条款的合约,合约内容不能修改。合约的参与双方将达成的协议提前安装到区块链系统中。在双方约定的内容完成后,开始执行合约。其最大的优势是利用程序算法替代人为仲裁和合同执行。 区块链关键技术发展现状 虽然,世界各国都在争相布局区块链,开辟国际竞争的新赛道,抢占新一轮产业创新的制高点以提高自身国际竞争力,但无论是国内还是国外,在区块链发展道路上都是在摸索前行,从区块链底层、中间层、应用层来看: 1.底层关键技术 包括BFT共识算法、原子跨链技术、子链技术等。其中,BFT共识算法:国内未形成自主可控算法,多在开源代码上优化调整。如趣链、井通都采用RBFT算法,但策略略有不同;原子跨链技术:国内外同步探索,虽国内部分企业产品已稳定运行,但性能效率,稳定性、应用性远差于国外同行。如迅雷网欣的Relay中继技术、上海火昱的合约跨链技术;子链技术:国内企业除杭州秘猿、上海链景外,几乎无探索子链技术,国外多采用分层设计思路实,能通过部署高安全性的主链来保障子链安全性,又能用子链来提高主链的处理速度。 2.中间层关键技术 包括哈希锁定、分布式私钥控制、隐私数据授权访问等。哈希锁定:国外研究较早,也有相对成熟的产品出现;国内机构虽也有实现,但没有大规模的应用检验。分布式私钥控制:国外技术相对完善,国内安全性、可靠性稍显不足;隐私数据授权访问:国内企业研究较早,但基于国密的隐私数据授权访问还未在区块链上大规模推广应用。 3.应用层关键技术 包括分布式应用、智能合约等。智能合约:以Solidity、JavaScript、Wasm、Move等为主,都为国外主导的智能合约语言,国内未形成自主智能合约语言。分布式应用:国内DApp、DeFi技术相对成熟,类型远比国外丰富,已关注到电子发票、电子存证、保险、司法等领域。如腾讯科技、东港股份的电子发票、蚂蚁金服的杭州互联网法院等。 区块链关键技术发展总结 综合来说,国内外对区块链的研究、探索和应用几乎同时起步,国外侧重于BFT共识算法、原子跨链、子链等底层关键技术。国际巨头将区块链作为核心战略进行布局,不断提供人财物力,集聚全球资源打造开源社区,输出原创技术和开源产品,影响和主导行业发展方向和路径。国内侧重于哈希锁定、分布式私钥控制、隐私数据授权访问等中间层关键技术,以及分布式应用、智能合约等应用层关键技术。 然而,国内在区块链创新上缺少动力,又欠缺资金投入,且高度依赖国外开源软件产品,虽应用探索多于国外同行,但对于行业影响力不足。区块链涉及的各类关键技术,严重依赖国外开源软件项目,国内虽借鉴并有所创新,但无法影响其技术路线,未形成自主可控算法和技术,且性能效率,安全性、稳定性远差于国外同行,存在较大的安全隐患。  ...
近日,美国能源部(DOE)发布《“储能大挑战”路线图草案》,提出了加速储能技术创新以实现“储能大挑战”计划目标的战略路线。DOE于2020年1月启动了“储能大挑战”计划,旨在加速下一代储能技术的开发和商业化应用。路线图草案提出了“储能大挑战”计划五个领域的重要行动(技术开发、制造和供应链、技术转化、政策与评估、劳动力开发),并提出了6个与社区、商业和区域能源和基础设施目标相关的应用场景设想。路线图草案关键信息如下: 一、“储能大挑战”路线图草案背景 2017-2019年期间,DOE为储能技术研发投入了超过12亿美元的资金,但尚未提出针对储能的整体战略。为此,DOE于2020年1月推出“储能大挑战”计划,该计划基于DOE 2020财年预算中的“先进储能”计划,DOE将通过“储能大挑战”计划克服技术开发、商业化、制造、政策评估和劳动力等方面的挑战,使美国在未来储能技术领域处于全球领先地位。 “储能大挑战”计划的愿景是:到2030年,建立并维持美国在储能利用和出口方面的全球领导地位,拥有可靠的国内制造链和不依赖进口的关键材料供应链。 “储能大挑战”计划在五个领域提出了重要行动,包括:①技术开发,使DOE当前和未来的储能研发活动围绕以用户为中心的目标和维持长期领导地位进行;②制造和供应链,为美国储能制造业开发技术、方法和策略,以支持和加强美国在创新和持续规模制造的领导地位;③技术转化,通过现场验证、示范项目、公私合作、融资业务模式开发以及高质量市场数据的传播来确保DOE研发成果向国内市场转化;④政策与评估,提供数据、工具和分析方法,以支持政策决策并最大程度地发挥储能的价值;⑤劳动力开发,培养研究、开发、设计、制造和运营储能系统的专业人才队伍。 路线图草案重点关注如何解决三大挑战,即:①国内创新,DOE如何能使美国在储能研发方面处于世界领先地位,并保护DOE在国内资助开发的知识产权;②国内制造,DOE如何通过降低对国外材料和组件来源的依赖来削减制造现有储能技术的成本和能源影响,并加强国内供应链能力;③全球部署,DOE如何与利益相关方合作,开发满足国内需求的技术并在国内市场成功部署,并且还能出口技术。 二、“储能大挑战”路线图草案的技术开发行动举措 技术开发将解决“国内创新”挑战,目标是:发展和运转一个研发生态系统,加强并保持美国在储能创新方面的领先地位。将主要采取三方面行动,包括:行动1:开发应用场景作为指南。该行动将开发能够应用更高性能、低成本的储能技术实现的未来应用场景,以构想未来(2030年及以后)储能服务于终端用户的方式,确定和更新未来储能系统性能和成本目标。每个应用场景都将包含多个特定实例,以验证未来储能系统的需求和技术要求。主要应用场景包括:①构建不断发展的电网,适用于美国电力系统,主要解决波动性可再生能源占比增加,用户需求动态变化,天气、物理和网络安全等问题;②为偏远社区服务,适用于岛屿、沿海和偏远社区,主要解决物流和维护导致的电力溢价、电力供应中断等问题;③电动交通,适用于充电基础设施(包括配电网)以及电动汽车储能系统,将解决快速充电对配电网的压力及降低电动汽车电池成本并改进性能等问题;④相互依赖的网络基础设施,适用于对电网运营至关重要的基础设施部门,包括天然气、水、通讯、信息技术、金融服务等;⑤关键服务,适用于国防及政府设施、应急服务及医疗保健、有严格运营要求的公司等,将解决灾害等突发停电问题;⑥设施灵活性、效率和价值提升,适用于商住楼以及能源密集型或发电设施(如工业过程应用及发电设备)。 行动2:确定技术组合。该行动将确定能够在2030年前取得重大进展以实现成本目标的储能技术组合,以解决每个应用场景中的挑战。 行动3:构建创新生态系统。该行动将通过建立适合每个阶段(基础研究到商业示范)的资助和支持机制,加强创新生态系统(包括国家实验室、大学、初创企业)。DOE将加大两方面的技术支持力度:①新建或改进技术研发基础设施,特别是开发或测试设施,以对储能和灵活性技术概念进行快速、早期的性能验证;②部署商业前示范项目,将按照技术、政策、制造和劳动力的区域综合示范来组织,以增强最终用户的信心,促进市场应用。  ...
近日,美国能源部(DOE)宣布资助1.39亿美元支持先进车辆技术项目研发,重点围绕交通动力电池、车用轻量化材料、发动机燃油效率等领域开展,旨在提升汽车能效和电气化水平,节约能源成本支出,减少交通运输系统的温室气体排放。本次资助涵盖16个技术主题,具体内容如下。 1.基于硅负极锂电池研发 开发全氟化的局域高浓度电解质应用于硅负极锂电池,以提升电池的能量密度;针对硅负极,设计开发具备良好兼容性的高机械柔韧性的全固态电解质,抑制硅负极体积过度膨胀,延长硅负极的电池寿命;针对电动汽车,开发具备良好结构和电化学稳定性的富含硅成分的复合负极材料;研发更高性能的锂离子电池动力系统替代传统的内燃机;开发具备超低体积膨胀率的硅基纳米复合负极,以提升循环寿命。 2.无稀土元素的低成本电机开发 开发低成本、高性能的无稀土元素电机单元;基于新型永磁体、逆变器和先进热管理系统开发低成本的无稀土电驱动系统。 3.公共智能充电技术的开发和示范 开发并验证电动汽车智能充电管理系统、电网的智能化管理平台,实现充电设施和电网的良好协同,以减轻电动汽车对电网的负面影响,为消费者提供低成本、高效的电动汽车充电设施。 4.降低催化剂中铂族金属的使用量 围绕汽车尾气处理,开发低铂族金属含量的催化剂,或者开发高度分散的单原子铂族贵金属催化剂,以大幅降低催化剂成本。 5.提高中、重型丙烷发动机效率 开发并优化中、重型直喷丙烷发动机、火花点火丙烷发动机燃烧效率,使其接近柴油发动机的燃烧效率。 6.高性能农用越野车的研发和示范 开发用于农用越野车的重型柴油发动机导管燃油喷射和喷雾冷却技术,以及针对农用越野车开发二冲程对置活塞发动机并进行示范,以提升车辆的性能。 7.水平对置双缸发动机研发 开发新一代水平对置双缸发动机,使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低,车辆行驶更加平稳,大大降低车辆在行驶中的振动,使发动机转速得到很大提升,减少噪音。 8.车用的轻质高性能纤维增强聚合物复合材料开发 针对智能汽车开发集成电子元件的复合材料智能结构;开发可定制的纤维增强复合材料,用于大容量电池外壳制备。 9.优化交通运输系统 发展拼车业务,提升交通运输系统能源效率;利用智能互联和自动化技术来优化货运交通管理系统,以提升货运效率;利用智能互联技术实现对车辆出行路线优化,减小堵车机会,提升车辆运行效率。 10.车辆和基础设施互联 利用先进的传感、大数据等技术来发展车到车、车到基础设施智能互联技术,实现交通信号灯和交通网络的智能优化,提升能源效率。 11.城市交通智能化和低碳化 利用机器学习技术发展智能交通移动系统提升城市交通能源效率;大规模普及电动汽车,推进城市交通系统低碳化发展。 12.气体燃料技术研发示范 开发并验证燃料电池电驱动系统;在混合动力长途汽车上进行天然气燃料发动机的现场示范验证。 13.替代燃料研发 在奥尔良地区开展电动飞机的示范;开发能够在低温下运行的电动汽车;开发电动重型货运卡车;开发采用丙烷燃料的货运卡车。 14.电动汽车和充电设施 在城市大规模推广普及电动汽车及其基础设施;发展城际电动交通网络生态系统。 15.技术集成 围绕电动汽车发展,开发在线电动汽车培训课程,为电动汽车产业培育劳动力;开发和演示一种用于电动客车的丙烷动力座舱加热系统;在美国农村推广和普及清洁汽车燃料、电动汽车;替代燃料汽车维护与维修的综合成本估算。 16.交通和能源分析 电动汽车社区充电中心的计算机建模与技术-经济性模拟研究;分析区域内的重型电动卡车和基础设施需求;微观交通仿真软件开发,开展机会网络中城市轨道交通移动模型的研究。  ...
欧洲海洋能技术与创新平台(ETIP OCEAN)日前发布《海洋能战略研究与创新议程》,明确了2021-2025年将实施的关键研究创新优先事项及相应预算(共计10.06亿欧元),旨在推进海洋能技术发展并大幅降低成本,以到2050年实现气候中性欧洲。本次公布的议程重点关注6个领域:海洋能设备设计与验证;基座、连接与系泊装置;海上物流及运行;能源系统集成;数据收集、分析和建模工具;交叉研究领域,共确定了17个优先研发主题及相应的具体行动。主要内容如下。 一、海洋能设备设计与验证 1.进行海洋能设备示范以增加实际海况运行经验。该主题将投入1500万欧元,对海岸线、海上固定式及海上浮动式波浪能转换器和潮流能转换器进行示范实验,预计将部署10个大型项目和10个中型项目,使技术从技术成熟度(TRL)5级提升至7级以上。具体行动包括:在欧洲的陆上和海上设施进行测试;示范设备的可扩展性;优化动力输出装置关键部件;全尺寸设备的真实海上长期部署;确定性能、可靠性、可用性、可维护性和生存性的关键性能指标;促进知识转让和跨部门合作;进行标准预研究,提供指南和技术规格以协助认证过程。 2.海洋能试点电站示范。该主题将投入3500万欧元,对波浪能和潮流能发电进行长期试点示范,预计将部署7个试点项目,使技术从TRL 7级提升至8-9级。具体行动包括:在小型试点示范全尺寸波浪能和潮流能装置;示范设备间的交互;优化共用的电气部件,如电力电缆、变电站等;示范其他潜在共用设备,如基座和系泊线缆;优化安装程序和方法,如船舶、遥控车辆和设备;示范改进的制造和装配技术;优化运行和维护技术,包括数据分析和其他数字技术;确定波浪能/潮流能阵列的性能、可靠性、可用性、可维护性和生存性关键性能指标;促进知识转让和跨部门合作;通过监测活动更好地了解环境影响;社会经济影响评估;发电质量与能源系统集成研究;集成储能技术或与其他用途结合,如制氢、海水淡化或其他海上可再生能源;标准预研究,提供指南和技术规格以协助发电阵列的认证过程。 3.动力输出装置及控制系统的改进和示范。该主题将投入6000万欧元,改进并示范动力输出装置和控制系统,以提高转换器效率和可靠性,避免在极端事件时造成损坏。预计将部署10个中等规模的高TRL试点项目和5个小规模中等TRL试点项目,使部分技术从TRL3级提升至6级,部分从TRL 4-5级提升至7-8级。具体行动包括:示范动力输出装置和控制系统的可靠性、稳健性和性能;通过关键部件的标准化、模块化和可扩展化,优化和简化动力输出装置;验证“波浪到电网”模型[1],以促进海洋能装置的优化;改进控制策略以减少输入随机性的影响(例如,减少极端负荷,增加产量);对关键部件的载荷和强度进行不确定性评估,以确定寿命、安全系数和可靠性;示范符合电网要求的电力供应,包括短期储能解决方案,以确保平稳输出电力;增进对扩大动力输出部件规模的限制因素的认识;增强技术开发人员和关键供应商之间的合作,以开发系统之间的互操作性(例如监督控制和数据采集系统要求的标准化和统一);标准预研究,提供指南和技术规格以协助认证过程。 4.其他部门创新材料的应用。该主题将投入2500万欧元,验证其他海洋应用中的耐腐蚀和重载荷的材料及涂层在海洋能设备中的可用性。预计将部署少量中等规模和5个小规模试点项目,使技术从TRL5级提升至7级。具体行动包括:将创新材料、防污涂料和制造工艺用于多种海洋能装置和过程;创新材料性能的表征和实验测试;示范材料在海水中的长期耐久性(理想情况下直至设备退役);进行运行环境的示范以了解材料/涂层的生存能力并降低风险。 5.开发新型波能装置。该主题将投入4500万欧元,开发新波浪能概念,大幅改进关键设备(如能量捕获和转换装置)的性能。预计将部署5个中等规模和10个小规模试点项目,使技术从TRL 3级提升至6级。具体行动包括:新波浪能概念和子系统的数值模拟和仿真,与当前技术相比应表现出跳跃式变化;针对全球环境在实验室(原型)对新概念进行实验验证;相关环境中的技术示范;通过规模试验验证阶段进展。 6.改进潮流能装置的叶片和转子。该主题将投入5500万欧元,改进潮流能装置的叶片和转子以提高效率和可靠性。预计将部署少量大规模和5个中等规模试点项目,使技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:通过结构试验验证叶片材料在预期寿命内的性能;更好地模拟湍流对叶片的影响;新材料的特性表征;改进叶片制造工艺;开发长效涂层或防污材料以降低运行和维护成本;技术开发人员与关键供应商合作开发叶片和转子的控制技术;真实海况下叶片和控制系统的示范。7.开发其他海洋能技术。该主题将投入2000万欧元,海洋温差发电、海水空调、盐差能、潮差能等技术。预计将部署少量中等规模试点项目,使技术从中低级TRL提升至6级以上。具体行动包括:设计海洋温差能发电进水管和出水管,包括流体力学、海水适应性和材料设计,使用喷射器以提高涡轮机的压力比;海洋温差能发电替代工质开发,专用涡轮设计,改进换热器的热工水力设计,换热器材料开发;海洋温差能发电的环境友好型布局、生物污染问题和极端事件;开发用于盐差发电的可大规模生产的低成本膜;开发潮差能发电海岸泻湖低成本新设计;上述发电技术的环境监测、替代能源使用示范(制氢、海水淡化、制冷/供热)。 二、基座、连接与系泊装置 1.浮动式海洋能源装置的先进系泊和连接系统。该主题将投入5000万欧元,开发、优化和测试浮动式海洋能系泊和连接解决方案。预计将部署10个中等规模试点项目,使技术从TRL 3-4级提升至6级。具体行动包括:用于浮动式波浪能和潮流能的电力传输系统的系泊和连接设计;通过应用其他行业的创新或开发适合海洋能源的新应用,降低布线成本;开发或应用系泊系统及其安装的先进模拟技术以减少设计中的不确定性和余量;推进组合式系泊和电气连接器或液压动力传输,以减少组件成本和连接数量;开发不需要大型船只和潜水队的新型系统,可安全快速地连接/断开;减少站点维护系统的维护要求;减少站点维护对发电设备性能要求的干扰;开发具有改善疲劳、阻尼、刚度、生物污染管理或其他降低成本特性的新材料。 2.改进与示范海底固定式海洋能装置基座及连接系统。该主题将投入3500万欧元,解决固定式基座的一系列工程挑战。预计将部署5个中等规模高TRL试点项目和5个小规模低TRL试点项目,使中等规模项目技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:降低设备的电气连接成本,包括改进现有方法或开发新解决方案,如开发低成本、高可靠性、低维护需求的连接器,也将考虑具有降低成本潜力的海上电力转换或其他方法;降低用于电缆或其他形式电力传输设备的辅助钢结构的成本或需求,包括降低制造、安装、维护等的总体成本;设计坚固且经过优化的潮流能装置基座,可在潮流能发电站点环境下经济高效地安装;改进波浪能和潮流能装置的安装,包括新颖的设计、流程和工具;设计、开发或验证基座和连接系统设计,以优化在波浪能或潮流能发电站点条件下的安装;通过改进基座或电力输送系统大幅降低成本。 三、海上物流及运行 1.优化海上物流和运行。该主题将投入5500万欧元,降低船舶物流、设备安装和运营成本。预计将部署少量大规模和5个中等规模试点项目,使技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:从其他部门选择技术和方法并加以调整和实施;确定海洋能设备的特定需求,设计定制的方法和工具,包括重型硬件设施,以大幅降低成本;开发建模工具模拟海上运行以进行风险分析,包括复杂多体系统和意外事件(如与船舶相撞);评估现有远程维护技术,并在适当情况下加以应用;更好地定义海洋能运行限制,如最大波高、风速和流速,包括应用新的传感器技术来监测环境条件或监测安装作业。 2.用于状态监测和预测性维护的仪器。该主题将投入2500万欧元,开发低成本传感器及与电信技术(物联网)结合降低运维成本。预计将部署少量大规模和5个中等规模试点项目,使技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:将其他部门(尤其是海上风电)在状态和结构健康监测的最新进展应用于海洋能;将最新的传感器技术应用于现的海洋能部署;记录并分享传感器性能和可靠性方面的经验,以及使其适应恶劣海洋能环境的方法;改善从传感器收集的数据的传输或存储,如水下数据传输;制定通用准则以促进特定设备传感器和监控系统的跨应用转移;确定海洋能监测的新解决方案,并开发、测试和部署定制仪器;通过分析数据流、大数据方法和机器学习(包括人工智能)或利用现有运行数据进行数字化模型训练,改善基于状态的预测性维护。 四、能源系统集成 1.开发和示范海洋能在利基市场中接近商业化的应用。该主题将投入1亿欧元,通过项目部署以推进海洋能向利基市场的发展。预计将部署少量大规模和10个中等规模试点项目,使技术从TRL 7级提升至8-9级。具体行动包括:确定海洋能首次接近商业化部署的最佳应用,可能包括微电网和岛屿或是孤立的应用,如水产养殖或海水淡化,将为这些应用开发先进的定制解决方案;在利基市场进行部署和示范,选定的技术应在技术和制造上准备就绪,且具备成本竞争力。 2.量化和示范海洋能对电网的益处。该主题将投入600万欧元,示范海洋能为电网带来的益处,以为政策和投资决策提供依据。预计将部署少量小规模试点项目,使技术从TRL 7级提升至8-9级。具体行动包括:在可预见的部署场景范围内,确定将波浪能或潮流能发电并入欧洲电网的技术问题和解决方案,包括成本效益分析,需考虑到电能质量、可预测性、间歇性、市场价格波动以及削减发电和供应不足的成本;量化由于减少了太阳能和风力发电导致的输电基础设施、需求响应和存储需求减少的益处;与公用事业公司和监管机构合作,纳入其对挑战、解决方案和效益的看法和评估。 五、数据收集、分析和建模工具 1.海洋观测和建模,以优化海洋能设备的设计和运行。该主题将投入2500万欧元,开发用于海洋能的创新气象和海洋观测、建模及预测方法。预计将部署少量中等规模和5个小规模试点项目,使该主题下技术从低TRL提升至接近市场准备的中高等级。具体行动包括:近场和实时波浪或潮流预测,对设备进行实时和预测控制,以提高输出,优化运行,并改善叶片、原动机或动力输出装置的负荷预测;估计设备引起的波浪和潮流变化对发电量的影响;观察、模拟和预测波浪/潮流的小范围变化,包括用于屈服预测或疲劳设计的平均状态研究,以及用于更安全和优化设计的极端状态(风暴)研究;开发更低成本、更易部署的波浪和潮流仪器,以及用于测量波浪和潮流的X波段雷达等新技术;改进已收集数据的通信或存储。2.开放式海洋能数据库。该主题将投入1000万欧元开发海洋能开放式数据库,预计将部署5个小规模试点项目。具体行动包括:开发工具以促进海洋能项目产生数据的识别、访问和再利用;应用最新的自动化和数据采集、预处理、协议、存储和通信技术;协调现有的数据存储库和数据库,提供适当支持并创建新的存储库和数据库;根据各类用户的需求对数据进行分类,尽可能利用类似领域中常用的现有格式,如果需要,为海洋能数据收集、共享和使用开发定制模板。 六、交叉研究领域 1.改善海洋能的环境和社会经济影响。该主题将投入1000万欧元,推进海洋能环境和社会经济性影响研究,预计将部署5个小规模试点项目。具体行动包括:海洋能源生命周期影响分析,并与其他可再生能源进行比较;评估和监测海洋能项目的影响,包括海底扰动、冲刷、噪音、海流变化和波浪气候,以及它们对当地生物、沉积物运动和海岸地貌动态的影响;借鉴海上风电的有益经验以减少施工对环境的影响;评估海洋能发电阵列的海洋保护区效应,以及其对渔业和旅游业等生态系统服务的影响,并为决策提供可行的沿海地区综合管理信息;提高海洋保护区效应对生物多样性的有益做法的适用性;项目规划中优先考虑与当地环境组织和社区的协商和沟通,允许公开访问项目的环境观测数据;确定并改善当地社区对海洋能特有问题的认识和管理;应用海洋空间规划等现有工具及开发海洋能特定工具,以更好地与其他活动和用户共享海洋空间;量化各种海洋能部署方案创造就业机会的潜力,尤其关注与决策相关的指标。 2.标准化和认证。该主题将投入1000万欧元,开发并完善海洋能适用准则、标准和程序,预计将部署5个小规模试点项目。具体行动包括:从子系统的实验室测试到最终系统验证中收集相关海洋环境的最佳实践;评估真实案例中的准则、规范和标准,并应用其他行业的经验;与国际机构合作制定国际公认标准;使投资者和公用事业公司、保险公司和监管机构参与标准的制定,以确保认证过程降低资本和保险成本。  ...
欧洲技术与创新平台“电池欧洲”(Batteries Europe)日前发布了《欧洲电池行业短期研发创新优先事项》报告,针对欧洲电池创新价值链提出了短期(2021-2023年)的7大优先创新研发事项,旨在通过加速技术研发创新推动完善电池产业布局,以构建一个具有全球竞争力的欧洲电池产业,助力欧洲气候中性经济体目标的实现。7大优先研发事项的主要内容如下: 一、电池原料可持续加工和安全供应保障 1、锂 加大对硬岩锂矿床矿物学知识研究,以更好地认知和加工矿物,从而实现从矿物中高效低成本提取锂资源。除了强化锂矿开采过程中副产品采集之外,还需对矿物加工处理过程中使用水和能源方式进行优化,以最大限度地减少尾矿和脉石的产生。确保在锂加工处理厂和矿场附近有随时可以投入使用的可再生能源。鉴于欧洲拥有丰富的尚未利用的锂矿资源,因此应该将锂矿的开发加工处理作为优先事项。 2、镍和钴 开发工艺更加高效、成本更低廉的从低品位矿石中提取镍和钴金属元素新技术,确保提取的金属元素纯度符合电池应用的需求,从而保障欧洲锂电池金属元素供应安全。 3、石墨 由于欧洲大陆天然石墨资源有限,因此需要发展高品质的合成石墨技术,进而替代天然石墨,为欧洲电池产业可持续发展提供最佳解决方案。 二、开发新材料增强储能电池性能 1、用于电动汽车领域的3B[1]型锂电池开发 欧洲开发高电压高容量的3B型固态锂电池(高电压、高容量的固态锂电池)必须要解决一系列相关挑战,包括:开发高压正极材料的同时,避免或减少高价元素(例如钴)的使用量;另一方面,依靠先进材料的开发,包括正极、负极、粘合剂、隔膜、电解液、集流体和封装材料,将现有动力锂电池性能提升到接近理论极限水平。 2、用于电动汽车领域的4A和4B型固态锂电池开发 针对4A型电池(基于传统材料的固态锂电池)重点研究内容包括:研制低直流电阻材料,减小负极厚度,开发出高离子电导率的低厚度固体电解质,制备出新的固体电解质中间层,优化电极/固态电解质接触界面以提升电荷迁移速率、电化学稳定性。开发4B型锂电池(基于锂金属全固态电池),以进一步提高电池的能量密度和安全性,使之超越现有电动汽车电池性能水平。 3、用于固定式储能领域的钠离子电池开发 欧洲将重点发展基于钠离子电池的固定式储能技术,从该电池正极、负极和电解质等材料的合成和表征到相关材料组装集成,再到完整的软包式钠离子电池开展全方位的研究,目标是开发出比现有商用的固定式储能电池性能更好、但成本更低的钠离子电池。 4、用于固定式储能领域的液流电池开发 重点研究内容包括:开发材料(如氧化还原电对、电解质等)和新电池架构,并验证基于新材料新架构的新型氧化还原液流电池性能和经济性,以确保在获得更高的能量密度、功率密度和寿命情况下,具备更低廉的价格和良好的环保性。 三、将欧洲打造成全球电池制造业的领导者 1、具有环境效益和成本效益的电极和电池单元组件制造 重点研究方向包括:具有环境效益的电极和电池单元组件制造技术,如完全不使用有机溶剂作为浆料分散介质的电极涂布技术、先进的高固含量涂层、完全干法涂层技术等,以降低生产成本,提升电池性能和使用寿命。 2、电极和电池智能生产设备 重点研究内容包括:将智能质量控制系统集成到生产设备、电池性能退化机制模型开发、大数据驱动的性能测试工具开发、电池生产过程的虚拟模拟技术等。 3、集成数字孪生技术的电池制造生产线 重点研究内容包括:开发灵活的制造流程和高精度建模工具,以优化工艺、条件和机器参数;在电池制造过程中开发和验证多重物理量和多尺度模型,能够更加准确了解制造过程的每个步骤;开发基于物理建模和AI技术的电池数字化模型,将电池设计和制造设计集成在一起。 4、电池制造工厂价值链整合 欧洲需要全面整合电池工厂价值链,即构建一个深度协同合作网络,将欧洲地区工业规模的电池制造商、电池加工设备公司、原材料和其他相关工业部门进行全面整合,打造欧洲本土化的电池制造业,以抗衡亚洲电池制造商。 四、交通动力电池储能技术 1、电池模块和电池组的设计和制造 欧洲需要重新定义一种电池模块和电池组创新设计以及相关的制造工艺,以减少开发时间和成本并提高性能,同时还要考虑其环境可持续性,如可回收性和碳足迹。 2、电池热管理技术 由于过高或过低的温度都将直接影响动力电池的使用寿命和性能,并有可能导致电池系统的安全问题,为此欧洲必须发展先进的电池热管理技术,提高电池系统的效率、可靠性、使用寿命和安全性。 3、发展先进的电池管理技术优化电池利用率 欧洲需要开发更先进的电池管理技术提升电池利用率,重点研究任务是开发基于知识和数据的电池管理系统,以降低电池系统的总成本,确保在所有操作模式下能够安全高效的使用。 4、开发用于电池模块和电池组开发、制造和电池管理的数字孪生技术 欧洲需要在电池的开发和生产过程中引入数字孪生技术,实现对电池开发、系统设计和制造全流程的高精度模拟,加快研发过程,并提高电池模块和电池组的性能,降低成本。 5、电池安全性、性能、可靠性和使用寿命的评估方法和工具 欧洲需要应用各种技术,如物理特征表征技术、计算机模拟、现场测试或这些技术的组合,来开发新的评估方法和工具,大幅降低电池评估的成本(至少降低20%-30%)和所需时间(至少减少20%-0%)。 五、支持固定式储能和电动汽车用储能设施部署 1、固定式电力储能系统的安全性 欧洲需要加强电池制造、应用和防护等环节的电力储能系统安全性研究:一是电池生产制造环节的安全,包括电池材料和生产工艺控制;二是电池应用环节的安全,包括预警、防护和消防等。三是配套设施的安全设计,包括电站隔热和导热设计等方面。 2、开放式电池管理系统 欧洲需要开发电池管理系统对电池及其单元进行智能化管理,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的健康状态。此外,确保电池管理系统的开放性,即第三方必须有权访问所有必要的电池系统信息、电池状态、操作模式和互操作性条件;从而实现利用上述信息来开发延长电池寿命的解决方案,并演示诊断和预测电池系统寿命健康状态的方法。 3、固定式电池储能系统的互操作性 互操作性和多服务模式运行是电池储能系统优于其他竞争性储能技术的关键支柱,这对灵活使用电动汽车也很重要(电动汽车既可以作为用电终端,也可以作为供电设备)。欧洲需要将互操作性与合适的电池运行标准、业务模型和技术解决方案相结合,成为电力储能系统、混合储能系统和电动汽车开发的一部分,以实现电池储能系统在上述不同应用场景下服务模式的灵活切换。 4、长时电池储能系统 依据《绿色协议》,欧洲到2050年要实现零排放能源系统目标,波动性太阳能和风能在欧洲能源结构中占比将显著增加,使得高比例集成低碳能源资源的电网稳定性面临挑战,为此欧洲亟需开发长时(储能时长10个小时以上)电池储能系统来解决。 5、储能与直流微电网 直流微电网中直流微电源输出不稳定会造成网内功率不平衡及直流母线电压大范围波动问题,可以通过部署配套的储能系统给予解决。欧洲需要开展基于储能的直流微电网能量管理和电压控制研究、直流微电网储能系统自动充放电改进控制策略研究等。 6、用于固定式储能的退役电动汽车电池的建模和标准化研究 到2025年,欧洲预计会有29 GWh电动汽车退役电池能够用于二次回收利用,其中三分之一(10 GWh)可以应用到固定储能领域,实现电池寿命的延长和碳足迹的缩减。欧洲必须开展用于固定式储能的退役电动汽车电池的建模和标准化研究,重点在电池寿命评估方法、电池翻新修复和电池管理方面开展研究。 六、电池回收 1、电池材料回收 未来10年,欧洲大量的储能电池使用寿命到期需要报废处理,欧洲需要在整个欧盟范围内开发一套统一的废旧电池回收处理系统和标准。开发更环保的电池回收处理工艺,以尽量减少能源、水的消耗,以提升有价值化学材料回收率,并尽量减少接触有害物质的几率。 2、电池收集、逆向物流、拆解和分类 欧洲需要对电池进行系统分类标签,以实现高效的回收流程;需对回收工厂进行改造以处理大量的废电池,并且需要建立从分拣、拆卸到回收的高度自动化过程;发展现代低碳足迹物流。 七、培育新兴电池技术 1、多价离子电池 未来社会对电池能量密度、比容量的要求越来越高,欧洲需要对新一代高能量密度的多价离子电池进行研究布局,以维持电池技术全球领先地位和为抢占未来的市场积累技术储备。 2、新型液流电池 欧洲需要开发经济性更加优越的新型液流电池技术,重点围绕新型液流电池技术开展建模、可持续电化学和电池设计、电化学模型设计以进行电池材料和性能的仿真,并辅以实验结果,从而能够以更快、更经济的方式发现最有应用潜力的氧化还原电对,进而更快地开发出更高能量密度、更低价格、更环保和更安全的新型液流电池。 3、水系电解质电池 相比于有机电解液,水系电解液具有无毒无害、不可燃、成本低和对生产环境要求低等优点,同时水系电解液的离子电导率要比有机电解液高,极大改善锂离子电池的倍率和快充性能。欧洲需要大力开展低成本、安全先进的水系电解质电池研究。 4、新兴的电池界面研究技术 电池界面(固-固、固-液界面等)电化学过程对电池的各方面性能均会产生重要的影响,为此需要对电池界面的电化学过程进行系统研究。欧洲需要研究开发电池界面电化学过程的原位无损表征技术,开展计算机建模以模拟界面的电化学过程,更好地理解电池电化学反应和性能降解衰退的工作机制。 5、探索新型负极材料 新兴负极材料的研发成为提升锂电池能量密度的重要方向。欧洲需要开展新型负极材料研发,但不能采用传统的基于人工试错实验方法,应该利用大数据、人工智能技术来开发高通量的实验模拟平台,实现对海量数据的快速解析从而大幅提升新材料的甄别和筛选速率,加快研发进程。  ...
据外媒报道,能源开发商Capital Dynamics公司Switch公司日前宣布,与数据中心运营商Switch公司签署了一份太阳能+储能项目的电力采购协议,计划为该公司在内华达州运营的Citadel大型数据中心提供全天候的电力。Capital Dynamics公司计划部署的这个项目包括一个装机容量为127MW太阳能发电场,以及一个60MW/240MWh采用特斯拉Megapack电池储能系统。 这是Switch公司创始人兼首席执行官Rob Roy为该公司致力投资清洁能源以满足其能源需求做出的积极努力。尽管许多高科技公司购买清洁能源来解决能耗和碳排放问题,并且还有一些公司要求在其数据中心所在区域附近采用清洁能源的电池,但没有一家公司在自己的数据中心设施直接采用这种规模的清洁能源电力。 Switch公司的Citadel数据中心将从附近部署的太阳能+储能项目中获取电力 爱迪生联合电气公司将为该项目部署电池储能系统。而在此之前部署的一个内华达州规模最大的用户侧电池储能系统是Convergent Energy +Power公司部署的装机容量为10MW的电池储能系统,以帮助一家工业公司规避加拿大安大略省的需求费用。 该项目也带来了一些问题:这是否预示着用户侧清洁能源市场具有巨大的潜力?或者只是一个令人关注的一次性项目? Switch公司战略执行副总裁的能源采购负责人Adam Kramer说,“我希望这个项目能够激励其他开发商尝试部署更大规模的项目,以继续促进可持续发展。当这样做的时候,可以节省大量成本,并鼗创建一个真正的可持续发展愿景。” Capital Dynamics公司清洁能源基础设施董事总经理Benoit Allehaut说,“我们对部署这个项目已经做好准备。这是一项具有一定的规模定制部署工作,虽然其模式是可以复制的,但也有局限性。” 前所未有的分布式能源 Capital Dynamics公司的任务是开发和部署这个项目,并以尽可能低的价格为满足Switch公司大型数据中心不断增长的能耗需求提供清洁电力。 与电网规模的发电厂相比,分布式发电设施往往需要更高的单位能源成本;而在开阔的沙漠地带部署和运营相同容量的可再生能源设施的成本更高。但是,由于Switch公司的项目以电网规模运行,在获得规模经济效益的同时,将受益于分布式项目的清洁能源属性。 Kramer说,“用户侧项目的优势在于接入公共电网不会产生任何输配电费用。这为我们的能源采购节省了成本。” Allehaut表示,数据中心的需求在总体上是持平的,这影响了在太阳能发电设施中添加电池储能系统的选择。电池储能系统可以将装机容量为130MW太阳能装机容量转换为装机容量为30MW的“准基本负荷”装机容量。 他解释说:“采用电池储能系统的主要作用在于,必须将钟形的调度曲线转换为可以在夜间调度电力的信号。” 该项目与该伺正在加州部署的Eland太阳能+储能项目的太阳能装机容量与电池储能系统的装机容量的比例大致相当,Capital Dynamics公司最近从能源开发商8minute Solar Energy公司那里收购了Eland太阳能+储能项目,它反映了在夜间需要电力的客户在成本和价值之间的紧张关系。 Allehaut说,“如果部署的电池储能系统容量过多,则将开始破坏其价值,如果电池储能系统的容量太小,那么不得不将多余的太阳能电力在市场上转售。” 为什么在内华达州发生这种情况 由于内华达州的法规允许大型工业用户自行供电,因此Switch公司能够采购这个项目的电力。 MGM公司于2016年利用这一规则中止了公用事业厂商NV Energy公司的合作,其目标是在削减能源成本的同时,将其采用的清洁能源份额提高一倍。内华达州政府最初拒绝了Switch公司中止与公用事业公司合作的请求,但后来在2016年批准了这一请求。 NV Energy公司现在正在努力实现到2030年采用50%清洁能源的目标。但是Switch公司已经通过自行购买实现了采用100%清洁能源的目标。 Kramer说,“直接采用清洁能源的电力比采用公用事业公司的电力要低得多,并且更具可持续性。复制这种模式的挑战是找到适合的客户,并按照类似的自由化规则来运营。”  ...
8月8日,特变电工新能源为乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程研制的±800千伏特高压柔性直流换流阀从特变电工新能源西安产业园顺利发运,首批20套阀段将运往乌东德项目柳北换流站进行现场安装。 发运仪式在特变电工新能源公司西安产业园区举行 乌东德项目建成后,将成为世界上首个特高压多端混合直流工程、首个特高压柔性直流换流站工程,也是世界上容量最大的特高压多端直流输电工程。项目建成后将对能源结构调整和节能减排,粤港澳大湾区建设和区域经济协调发展,提升我国电力装备技术水平都具有里程碑意义。 组装阀塔准备进行试验 特变电工新能源多年来致力于柔性直流输电关键技术研究和核心装备换流阀的研发工作,是全球首家提出无闭锁架空柔性直流输电系列技术。2017年6月,特变电工新能源与南网公司共同研制了世界首个特高压柔性直流输电换流阀,将柔性直流技术从现有±350千伏提高到±800千伏特高压等级,送电容量从现有的最高100万千瓦提升至500万千瓦等级,填补了特高压柔性直流输电技术在架空线路应用的行业空白。2018年,特变电工新能源成功中标中国南方电网公司乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程,实现产品产业化落地。 世界首台±800kV特高压柔性直流换流阀 特变电工新能源承担的乌东德柳北极1换流站设备研制与生产任务,设备总容量为3GW,涉及2个阀厅24个阀塔。乌东德柳北极1换流站设备运输途经陕、豫、鄂、湘、桂五省,全程1500余公里,整个项目发货总车数在120车以上。为确保物流押运过程中的安全运输,全程通过冲撞记录仪等运输信息检测仪器对过程信息进行实时监控,并通过大数据进行运输状态检查,从而有效实现物料发货运输以及到达现场后卸货阶段的全过程控制。  ...
加氢时间短、续航里程长,实现零排放!8月8日,山西省自主研发生产的首辆氢能源电动汽车,在山西转型综改示范区下线,标志着山西本土汽车产业进入“氢时代”。年底前,我省将先期在综改区建4座加氢站,实现约50辆氢能源电动汽车示范运行。   在山西转型综改示范区潇河产业园区的新能源汽车生产基地,此次刚下线的首辆氢能源电动汽车停在总装车间里,形似公交车,4.5米长、2.5米宽、3.1米高。氢能源电动汽车,解决了电动车充电时间长、续航里程短的痛点,加氢时间10分钟以内,续航里程320公里。   该基地由山西德志时代新能源汽车制造股份有限公司建设,属于新能源汽车产业集群。占地面积3000亩,建成后年产25万台(套)大中型客车、轻型客车、专用车、重卡、乘用车及智能化城市空铁等。3年前基地奠基,按下了我省氢能源电动汽车的启动键。目前,已具备新能源整车开发及制造能力,一期产能规模达到年产新能源大中型客车1万台、新能源专用车3万台。一期到2025年实现产值300亿元至500亿元,二期到2030年实现产值500亿元至1000亿元。 氢能作为新型能源,具备高效、清洁两大特点,是车用燃料转型升级重要突破口之一。近年来,氢燃料电池汽车成为新能源汽车领域“新宠儿”。“不用油,只用氢,达到零排放。”德志时代相关负责人介绍说,目前,已有了一批来自外省的订单。年底,我市首批氢燃料电池汽车将上路,未来可期。  ...
8月8日,SNEC 2020在上海正式拉开序幕。阳光电源在展会现场隆重发布了1500V全场景储能系统解决方案,凭借更低投资成本,更高系统安全的优势,为行业带来降本增效最佳储能系统解决方案。 全面平价上网时代,储能成为新能源高比例应用的关键支撑技术。目前,我国已经有十几个省份相继出台相关文件要求光伏、风电等新能源电站加装储能系统,储能已经成为新能源标配。然而,与欧美国家相比,中国储能产业发展的政策支持力度、电力市场机制还不够完善,加装储能让原本利润就很单薄的光伏、风电项目雪上加霜。夹缝中求生存的储能行业,又该如何破解投资收益难题? 正如光伏系统升级到1500V后,卓越的“降本增效”效果让其一跃成为平价主流解决方案,那么,储能系统升级到1500V将带来怎样的降本增效效果?备受行业关注的安全问题又将面临哪些挑战?阳光电源坚持以创新引领行业技术升级,新品1500V全场景储能系统解决方案,力求为客户寻找到成本、安全和收益的最佳平衡点。 能量密度提高35%,系统初始投资降低10%以上 储能系统通过增加能量密度与功率密度,能够在系统优化方面具有很大优势。新品高度集成了1500V的PCS、DC/DC和电池系统等核心设备,支持交流侧耦合方案和直流侧耦合方案,可广泛应用于调频调峰、辅助可再生能源并网、微电网及工商业储能等各种应用场景。 与1000V系统相比,电池系统能量密度与功率密度均提升了35%以上,相同容量电站,设备更少,电池系统、PCS、BMS及线缆等设备成本大幅降低,基建和土地投资成本也同步减少。据测算,相较传统方案,1500V储能系统仅初始投资成本就降低了10%以上。 直流管理,多重保护确保系统安全可靠 如果说成本决定了储能能否走下去,那安全则决定了储能能走多远。1500V储能系统电压升高后电池串联数量增加,其一致性控制难度增大,直流拉弧风险预防保护以及电气绝缘设计等要求也更高。凭借23年新能源产品研发及项目应用经验,阳光电源坚持从部件到系统级全面协同和联动,确保储能系统的安全可靠: • 主被动均衡技术,可以将整个集装箱内电芯压差控制在10mV以内,满足高安规标准设计; • 集装箱温度23±5℃恒温控制,确保电芯温差小,避免电池“木桶效应”对整体储能系统性能的制约; • “电池四级管理、四级熔断及毫秒级联动保护”安全设计,形成了从电池单体、模组、电池簇、电池系统管理到PCS的全方位保护体系; • 直流拉弧检测功能,实现ms级识别拉弧、s级关断及实时监测,三级保护保障系统的安全。 光储并济,引领全面平价时代 “新能源侧加装储能政策的颁布,让企业面临了很大的投资收益压力,大家最关心的就是降本和安全问题,这对于融合技术要求比较高。今天阳光电源发布的1500V储能系统,在这两点都有了很大的提升,非常符合市场需求。”中国可再生能源学会储能专委会副主任李建林评价道。 作为中国光伏与储能产业最早的拓荒者之一,阳光电源始终坚持以技术创新引领行业发展。截至2020年上半年,阳光电源储能系统已应用在全球1000+重大储能项目中,未发生一次安全事故。未来,阳光电源也将继续加大创新力度,光储并济引领全面平价时代,“让人人享用清洁电力”。  ...
近日,特斯拉在北京国贸华贸中心亮相了第三代超级充电站,该充电站共计配备了6个V3超级充电桩,可以提供最高达250千瓦的充电功率。这是继上海与广州以后,特斯拉在国内建成的第三个V3超级充电站。 据官方介绍,特斯拉V3超级充电桩运用了全新充电架构,并且使用了全新电子元器件,可以在15分钟内让特斯拉车型最高补充250公里的续航里程,理论上峰值充电功率约为250千瓦。而V3超充桩在外观上与V2超充桩差别不大,前者主要改进了充电枪以及充电线,而由于采用了液冷技术,所以V3超充桩的充电线相比V2超充桩更细、更轻。 目前,华贸中心的V3超充站配备了6个V3超级充电桩,理论上是支持最大约250kW的充电功率。使用V3充电桩为Model 3车型充电15分钟,可以达到约250km的续航电量;Model S车型充电15分钟可以达到约230km的续航电量;Model X车型充电15分钟可以达到约203km续航电量。 此外,车辆和V3超充桩都能联网,在你驾车去充电桩的路上,车辆可以通过在途电池预热功能,达到充电最佳的状态,预计最高能节省一半的充电时长,更加的便利。  ...
“随着我国新能源的快速发展,其对电网安全稳定的影响日益突出,必须引起我们高度重视。”国家电网调度控制中心教授级高级工程师裴哲义呼吁。时隔十年,大基地再次成为中国风电产业发展的焦点。在开发建设过程中,当千万千瓦级基地风电大规模并入电网,并网点的电压稳定、频率稳定对电网安全至关重要。如何安全稳定的接入电网,对开发企业、整机商和电网将是一个巨大的考验。 2020年5月16日,「麒麟学院」在线举办“大基地时代——决战风电并网”思辩会。裴哲义与中国电科院电力系统所发电控制与电网工程实验室主任李文锋,清华大学电机系教授、博导谢小荣,华能集团新能源事业部技术管理处处长李国庆,金风科技电网技术总工程师乔元等多位电力并网专家同台论道,共同探讨大基地时代如何决战风电并网。以下是嘉宾精彩观点摘要: 切实重视特高压输电条件下风电并网的有关技术问题   国家电网调度控制中心教授级高级工程师 裴哲义 中国能源生产和消费呈逆向分布,大规模风电基地等一次能源集中在西部,而用电负荷集中在中东部,客观上需要长距离大功率远送才能把西部丰富的绿色风电送到中东部的负荷中心,特高压直流输电作为一种有效手段应运而生,在全国范围内实现了能源资源的优化配置。但特高压直流输电自有的技术特性也给新能源并网提出了新的要求。 风电涉网可能引发一些问题。例如,新能源机组电网适应性不足,不具备高电压穿越能力,因而存在大规模脱网的风险;新能源高占比下系统频率和电压调节能力持续下降;多电力电子设备交互作用复杂,振荡问题凸显;风电频率耐受及调节能力不足。这些都将成为未来大规模风电基地并入电网时的潜在风险点。 2020年将发布新版《风电场接入电力系统技术规定》。根据新修订的标准(征求意见稿),新能源的故障穿越包括低电压穿越和高电压穿越,其中低电压要求为0.2pu,高电压要求为1.3pu;新能源的频率适应性范围为48-51.5Hz;新能源可以通过控制去实现惯量响应和一次调频特性;根据实际电网需要开展风电场并网次/超同步振荡分析及防控措施专题研究。 为了维护电网安全稳定,建议做好以下几项主要工作:一是要落实《电力系统安全稳定导则》相关要求,不符合强制性标准要求的,依法承担民事或刑事责任;二是加快《风电场接入电力系统技术规定(GB/T 19963-2011)》等国家和行业标准的修订工作,指导和促进行业健康发展;三是加快完成存量风电涉网性能整改工作;四是配套开展无功补偿装置改造;五是不断提高装备制造水平。 未来我们面对的一个很大挑战就是调节能力。风电和光伏都是波动性能源,它需要调节电源,其中储能是一个很好的选择。具体到一个电网需要配多少储能,怎么配储能,这与当地的电网情况和配储能的功能有关,需要进行论证。但未来新能源场站配置储能,应该是一个方向。 大基地风电并网必须关注惯量、电压、频率和阻尼控制,才能满足电网电压稳定要求   中国电科院电力系统所发电控制与电网工程实验室主任 李文锋 新能源发电正加速由辅助电源向主力电源转变。随着新能源装机占比不断提高,以同步机为主导的网源协调特性逐渐向电力电子化特性方向演变。 同时,伴随特高压交直流快速发展,特别是特高压直流输电规模的阶跃式提升,系统强直弱交矛盾突出,扰动能量冲击增大,影响范围广,呈现全网一体化特征。 随着电源和电网结构的变化,电力系统的惯量、电压、频率、阻尼控制等基本特性发生了深刻的变化,在特性认知、稳定控制、安全防御等方面,需要在标准上提出新要求,在工程上提出新措施。 就技术要求而言,新能源场站的电压和频率耐受能力原则上与同步发电机组的电压和频率耐受能力一致;含新能源场站应具备一次调频、快速调压、调峰能力,且应满足相关标准要求;电力系统应具备基本的惯量和短路容量支持能力,在新能源并网发电比重较高的地区,新能源场站应提供必要惯量与短路容量支撑;接入35kV以上电压等级的分布式电源应具备一次调频、快速调压、调峰能力,其电压和频率耐受能力原则上与同步发电机组的电压和频率耐受能力一致。 此外,应研究、实测和建立电力系统计算中的各种元件、装置及负荷的详细模型和参数。计算分析中应使用合理的模型和参数,以保证满足所要求的精度。计算数据中已投运部分的数据应采用详细模型和实测参数,未投运部分的数据采用详细模型和典型参数。 双馈机组和直驱机组在大基地的电压稳定上都能通过自身特点和系统配合,实现系统性能最优,满足大基地条件下的电网电压稳定要求。 随着未来电网发展,常规电源的惯量基本保持在一定水平,只能从新增的新能源来增加。因此,风电可以参与调频,我国前五大风电机组厂家都具有惯量和一次调频技术能力。 避免次同步振荡要重视前期风险评估   清华大学电机系教授、博导 谢小荣 次同步振荡主要有三大危害。电磁振荡会造成风电机组撬棒电路损坏,危及风电场中电气设备的正常运行;电磁振荡会造成机组过电压/电流,引起保护装置动作,导致风电机组脱网事故的发生;谐波和间谐波会影响电力系统的电能质量,可能造成风电场不能顺利并网,从而造成一定的经济损失。 为避免次同步振荡,建议在电源规划和建设方面,要重视机组选型与控制参数设计、风电次同步振荡风险评估;要布置必要控保装备;在大基地投产运行后,要有广域监测、预警与保护(紧急控制)系统。 从电网侧看,直驱风机以变流器特性为主;双馈风机则约70%是一个异步机,还有约30%是电力电子变流器。 双馈风机对电网的作用有两个,第一是感应发电机效应,这个对次同步振荡有一点影响。严重时,一个串补输电系统,双馈风机的感应发电机效益与控制的相互作用,可能会使得风险增加。 对于特高压交流串补场景,双馈电机的负电阻特性会产生次同步振荡风险。但是对弱电网来讲,直驱和双馈,都有电力电子的控制,可能都会有次同步振荡的问题,需要相关方采取足够关注,在技术改进上采取措施。 所以对风电设备电网接入场景要综合分析,这其中控制产生的感应发电机效应占主导地位,还是由变流器的控制占主导地位?没有一个标准答案,要根据具体的系统分析来看。 开发商需要系统处理平价上网与新导则的双重要求   华能集团新能源事业部技术管理处处长 李国庆 从开发商角度来看,新导则颁布将会进一步提升新能源发电设备的电网适应性,有利于行业健康发展。平价上网政策环境下,需要在项目的各个环节都能够节约成本降低造价,要做到从前期资源测试、微观选址、设备选型、工程建设和生产运维全生命流程的科学管控。 对于占主要成本的主机价格,需要从设计、制造、运输、施工等环节跟开发商一起让主机既符合并网导则的技术要求,又要让造价符合平价上网的经济要求。各开发商的招标文件中提出导则技术要求,主机厂商要快速推进符合并网导则的各种认证试验工作,才能进入招标范围。 提到储能,建设电网友好型新能源项目,这是行业发展的需要。目前配合新能源电源建设的储能技术标准还不完善,接入技术标准、容量比例、新能源加储能建设模式的项目经济型平价等还需要技术和政策的协调配合,需要网源设备等各方通力合作。 风机设计要有裕量和一定的升级空间   金风科技电网技术总工程师 乔元 平价上网时代大家越来越重视成本。但是这个账如果细算下来,为了维持20年全生命周期的安全稳定运行,风机不能只满足眼下标准要求来设计,应该预留一定空间来应对未来可能的升级需求。 我认为光伏和风电在新能源比例较高的电力系统环境应该参与系统的调频,例如像大基地这类场景,新能源电源局部占比较高,如果能够参与系统调频对系统的安全稳定更有意义。 一次调频在系统中应用,应该区别对待新能源和传统电源的特点,发挥各种的优势,就像排兵布阵一样。以新能源一次调频为例,它的特点是响应速度快,可以第一时间响应系统的频率变化,弥补传统电源在一次调频方面的响应速度,但是要注意到新能源本身源端不受控的问题。所以要扬长避短做到与传统电源的优势互补,实现电网系统的频率最优调节。  ...
本文对调度自动化系统高级应用软件在大港油田电网中的应用情况进行了介绍,描述了软件数据库采用铭牌值设置参数的具体方法,重点详述了参数的收集及计算方法。同时,对使用中遇到的问题进行了分析,并总结了使用经验。 中国石油大港油田电力公司 张晓莉 大港油田电网是110 kV、35 kV电压等级电网,共有45个变电站,其中110 kV站9个。在用的调度自动化系统是南京南瑞继保电气有限公司生产的PCS-9000 EMS调度自动化系统,适用于调度集控无人值守模式。在调度自动化系统高级应用软件(PAS)的使用方面,应用的主要功能是状态估计和调度员潮流。状态估计主要用于检查错误遥信、遥测,计算结果为自动化维护人员使用;调度员潮流主要用于预测有功潮流,帮助调度员预测电网运行方式改变后潮流的变化情况。   1 油田电网调度自动化系统高级应用软件使用情况 1.1 状态估计的应用 根据油田电网的实际情况划分了12个电气岛,人工排除非综合自动化站、负荷轻(容易被误判)的变电站11个。 遥信和遥测预处理总表、可疑数据和不合格量测表是维护人员需要经常浏览的画面。通过定期监视画面可以观察错误的遥信和遥测。主要内容包括遥信、遥测、有功不平衡、无功不平衡、并列母线误差大、档位电压不匹配和PQI不匹配等信息。以下情况是状态估计在油田电网运行中发现的典型问题: 1)状态估计报东某变电站201有功功率P数值为0,工作人员去现场重启201测控装置后正常。 2)状态估计报某平台变电站35 kV Ⅴ母线电压为0。检查运行方式为母线并列运行,Ⅳ母线电压遥测正常,Ⅴ母线电压量测出现异常。 3)状态估计报王某变电站2#主变压器6 kV侧无功功率为0。当时2#变压器6 kV侧电流为189 A,有功2.04 MW,无功遥测异常。 4)状态估计报某变电站6 kV出线开关-2刀开关位置错。检查6 kV出线开关合位,线路有负荷,刀开关位置与实际运行状况不符。 5)状态估计报乌某变电站1#变6 kV侧 IPQ不匹配,检查PQ值过小,有功仅0.01 MW,与电流37 A明显不符。 由上述内容可以看出,状态估计能比较准确地定位错误遥信和问题遥测,在保障电网安全运行方面能够发挥一定作用。 1.2 调度员潮流的应用 油田电网调度员潮流计算软件经过两年多的反复调试,在参数准确、软件系统稳定的情况下,可以预测区域电网有功潮流变化。目前,在油区北部、中部电网初步实现潮流预测功能。潮流计算数据中有功功率接近实际数值,误差小于5 %。下表为油田某35 kV变电站两条进线改变运行方式时,潮流计算值和实际值的对比。其中“-”表示潮流方向为流入母线方向。 潮流软件的应用可以改变调度员凭经验预测潮流变化的现状,提高调度工作的科技水平。还可以应用于按需量缴费的变电站,对电源进线进行有功潮流预测,帮助调度员及时调整运行方式。 2 调度自动化系统PAS参数的收集与计算 状态估计计算结果是否准确,很大程度上取决于参数库录入的参数是否准确,电网模型是否完整,与实际运行情况是否相符。调度员潮流的计算是以状态估计为基础进行的,它读取的是状态估计断面,因此潮流计算也依赖于准确的参数库。在高级应用软件中,需要录入数据库的参数主要包括主变压器、线路和电容器等。 2.1 参数的查找与录入 与SCADA对应逻辑库、物理库相似,状态估计对应Rtnet库。在参数库中,录入的参数包括变压器、线路、电容电抗器和发电机。输入方式包括铭牌值输入、标幺值输入和有名值输入。经过对几种录入方式比较,针对大港油田电网的实际情况,选择参数录入方式为铭牌值输入,下面对录入方法进行介绍。 2.1.1线路参数 录入的内容主要包括线路类型和线路段两项。 (1)线路类型 线路类型数据库界面如图1所示,录入电网所有线路的型号,对于每一种线路型号,需要录入名称(如YJV22-26/35)、每公里正序电阻以及每公里正序电抗。对于海缆还需要录入每公里充电功率。 需要注意的是,对于架空线来说,不同的架设情况(线路选择的塔型、导线排列方式不同)每公里的电抗也会出现差异,这样的导线要按不同线路型号进行处理,需要收集具体参数进行计算,得出不同线路的百公里电抗值填入数据库。 (2)线路段 对于线路段需要录入的内容如图2所示,具体包括如下内容。 1)线路名称:填库自动生成。 2)输入方式:铭牌值输入。 3)线路类型:在上面录入的线路类型中选择本线路对应的电缆/架空线型号。 4)导线长度:本段导线长度,注意如果一条线路由不同型号导线构成,则要录入每段导线的型号及长度。如一条线路由出口电缆、架空线和电缆组成,则这条线路要分成三段录入,每段导线都要写明型号和长度。本系统中一条线路最多可以录入四种不同类型的导线。 2.1.2主变压器参数 主变压器参数选用铭牌值输入时,需要搜集主变压器铭牌,录入数据库的内容包括短路损耗(计算电阻)、短路电压(计算电抗)、空载损耗(计算电导)和空载电流(计算电纳)、主变压器档位情况以及电压分接头。 对于主变压器前四种参数可以从主变压器的铭牌上直接找到,分接头数据录入要按照以下方法进行。以某110 kV变电站主变压器电压分接头为例(110±8)×1.25%/(38.5±2)×2.5%/10.5kV 高压侧调档:额定电压110 kV,共17个档位,最低档1档,最高档17档,中点分头位置9档,不变额定高档、不变额定低档均为9,步长为1.25。 中压测调档:额定电压38.5 kV,共5个档位,最低档1档,最高档5档,中点分头位置3档,不变额定高档、不变额定低档均为3,步长为2.5。 2.1.3电容器参数 电容器的参数相对简单,只需要找到并录入额定无功和电压等级即可。 2.2 线路参数的计算 对于不同的导线,计算方法不同,主要计算的内容为交流电阻、交流电抗。 2.2.1架空线 根据导线型号,查出直流电阻、计算半径DS。根据查找到的内容进行如下计算: 1)将直流电阻换算成交流电阻,表达式为 R交流=1.3×R直流 (1) 2)输电线路等效电抗计算方法为 x=0.14451og(Deq/DS) (2) 注意:式(2)适用单导线线路,分裂导线不适用。大港油田电网输电线路都是单导线,故采用此公式。该公式计算的是单相导线电抗,可以直接录入数据库。根据杆塔型号确定相间距,计算出导线间几何间距Deq(mm)。 对于三相导线垂直排列、水平排列的线路,几何间距为       Deq=1.26×D×1 000 (3) 对于三相导线三角形排列的线路,几何间距为 Deq=3 D12D23D31      (4) 对于等边三角形布置的三相导线,几何间距为 Deq=D (5) 对于三相垂直排列或水平排列的钢芯铝导线,式(2)可以变为  x=0.14451og(1.26×D×1 000/0.88DS) (6) 式中,D为相间距,m;DS为计算半径,mm。 根据式(6),将查找到的架空线相间距和导线计算半径代入其中,计算出这种型号架空线的交流电抗值,并录入参数库。 2.2.2电缆 根据电缆型号查找手册,直接查出每公里交流电阻和交流电抗,录入数据库,没有其他计算工作。 2.2.3海缆 根据电缆型号查找手册找到每公里交流电阻和交流电抗。根据电缆的每公里电容参数计算出每公里的充电功率,并填入参数库。计算公式如下 P充电/km=(2π×50×每公里电容×线路电压等级对应的基本电压值2)/1 0002 (7) 大港油田目前唯一两条海缆是通往某平台的输电线路,电缆型号为HYJQ41,电容0.166 5 μF/km,线路电压等级为35 kV,经计算每公里充电功率为0.064 076 7。对于海缆来说,需要录入数据库中“每公里充电功率”一项,对于110 kV及以下电压等级的架空线和电缆,则不需要录入此列。根据上述方法可以计算出电网35 kV、110 kV各条线路参数。 3 问题与结论 PAS在发现问题遥信遥测、预测有功潮流变化方面取得成效,在大港油田电网实际运行工作中发挥了一定作用。但是,在实践过程中仍然存在诸多问题。 3.1存在问题与原因分析 存在的主要问题有: 1)潮流计算结果中,无功功率计算不准确。无功在实际运行中数值一般较小,技术人员将计算结果与实际进行比对,发现无功误差较大,分析认为误差的产生可能与线路电抗参数不准或电网模型不完整有关。 2)对合环电流预测不够准确。环流计算值与实际值有出入,部分数据误差超过30%。经过比对认为,误差的产生可能与合环瞬间负荷分配与实际不一致有关,或与无功潮流计算不准、电网模型不完整有关。 3)潮流软件本身存在的问题较多,应用过程不够顺畅。目前应用的软件存在数据库不同步、填库出现前景丢失以及母联电流不能自动参与计算等问题,这些都有待生产厂家进行改进。由于在基础参数管理、软件系统等方面存在这样一些问题,使调度员潮流功能不能充分发挥应有的作用,需要继续努力,推动潮流软件的应用。 4)损耗计算数据不够理想,实际损耗与计算值误差较大。从目前所做的工作来看,有可能“铭牌值输入”方式不能满足线损计算要求,可以考虑采用其他输入方式,如有名值输入(即实测参数),这就需要加大资金投入和合理安排线路停电时间。 5)线路参数不准确、电网模型不完整影响计算结果。这是影响潮流计算、损耗计算的一个重要问题。当线路的阻抗参数缺少或不正确时,线路的阻抗计算值和实际值相差较大,造成潮流计算数据误差。此外,参数不准确还会影响状态估计对不合格遥测的判断,由于参数不对,状态估计计算出的遥测量必然与实测遥测有较大出入,这时PAS就会报出错误的可疑遥测。油区一些变电站不是综合自动化站也是造成电网模型不完整的原因,因此无法采集遥信、遥测信号,而被设置排除计算。 3.2 经验小结 几年来,在状态估计的应用过程中,虽然存在很多问题,但电网遥测数据的准确性得到了提高,检查遥测遥信的方法也得到了改进。 调度员潮流功能虽然没能在调度实际工作中运用起来,但是在对这项功能进行实际应用方面做了大量工作,这些工作为大港油田未来开展调控一体化和智能电网建设起到一定推动作用,是探索先进技术在油田落地的有益尝试。 下面将近几年摸索出的经验进行总结,希望能给同行业技术人员提供一定参考: 1)PAS使用的前提是调度自动化系统采集厂站数据较为齐全,电网模型完整准确。使用PAS最好的条件是:电网建设各变电站均为综合自动化站,电网结构和建模完整准确,这样计算结果比较接近实际值。这种要求在调度员潮流的使用上显得尤其重要。缺少某些变电站远动数据,可以通过软件设置“厂站排除”,令该厂站不参与计算,这样做不会影响状态估计功能对错误遥测遥信的判断。但是,排除厂站过多,会使电网模型不完整,对潮流计算结果的准确性有很大影响。 2)基础参数要完整准确。Rtnet参数库必须录入正确的设备参数,才能保证计算结果的可用性。要求管理部门必须具备完整准确、及时更新的设备参数档案,充分应用生产管理系统对设备参数进行动态管理。同时要求技术人员要针对电网一次设备变化对参数库和电网模型进行及时更新。 3)制定管理制度,规范工作流程。应建立相应管理制度,规范参数变更、提交、审核、录入和缺陷处理等各环节相关岗位职责,建立行之有效的工作闭环。 4 结束语 使调度自动化系统PAS在大港油田电网实际运行工作中发挥作用,仍需要我们继续努力,在生产管理、调度运行、软件改进、参数管理和计算工作等方面继续做大量工作,从而使这一技术能充分发挥作用,更加有效地服务于油田的生产生活。本文只是作者对PAS部分功能实际运用的一些经验之谈,受个人水平所限,难免有误,恳请读者批评指正。            ...
近日,中国西电集团绿色新能源充电系统成功送电并投入试运行,标志着集团多能互补微网系统解决方案及示范工程应用项目取得实际运行成果,成为了集团公司建设世界一流智慧电气系统解决方案服务,推动“主业突出、相关多元”,“装备制造+智能化+互联网”转型发展的又一成功实践。 该示范项目位于集团所属西电宝鸡电气园区内,项目由光热、光电、风电等分布式能源、储能装置、能量变换装置和负载调配及监控、保护装置等构成的微电网系统,该系统将不同类型的分布式能源聚集在一个区域,既可以与外部电网并行运行,也可以离网独立运行,通过能量管理系统实现功率平衡、运行优化、故障检测与自动保护、电能质量控制等智能控制。 智慧多能互补微网系统倡导多种清洁能源综合利用的理念,实现工业园区“供、储、配、用、管”五个环节的智慧用能解决方案。 在能源供给端:融合了屋顶光伏发电系统、太阳能集热系统、风力发电系统,配合市电系统,实现了多种能源的综合供给、兼容互补,并通过多种清洁能源的利用,降低园区的用能成本,实现节能减排的目的。 在能源储存端:融合蓄电池储电、固体储热两种方式,实现对电能、热能的存储后再利用,提升能源利用效率,弥补清洁能源间歇性、波动性的不足,稳定园区电网运行。同时,通过谷电储能、峰电用能、白昼储热、夜间用热的灵活用能方式,降低园区的整体运营成本。 在能源配送端:通过电力电子双向变换装置,实现交、直流配电网的互通互联,形成了柔性交直流混合配电微电网,以更好地接纳清洁能源,协调控制各种分布式电源,有效保证关键负荷的可靠性,提升微电网系统运行的可靠性。 在能源使用端:在园区常规用电负荷基础上,增加新能源汽车智能充电系统,以及职工宿舍楼用热系统,充分利用清洁能源替代传统能源,实现经济、环保的能源消费方式。 在能源管理端:采用智慧能源管理平台,通过“互联网+”的手段涵盖能源的供给端、储存端、配送端和消费端,对各环节进行综合管理,根据负荷需求情况和气象情况、储能情况等因素,合理调配、综合调度各环节工况,使整个系统处于最经济运行状态。 该项目充分运用绿色节能理念,致力于提升园区内综合能源系统的智能化管理水平。项目建成后,不仅将为整个园区提供冷、热、电等多种能源的供应,以实现多种能源互补应用、能源梯次和循环利用,提高能源利用效率,还能有效降低对环境影响,实现清洁能源多能互补高效利用。项目预计5月底前全部完工并投入运行。     中国西电集团将以此示范工程为契机,首先致力于在宝鸡地区打造多能互补示范基地,加快建设世界一流智慧电气系统解决方案服务商,努力为国家绿色能源建设和地方经济社会发展作出新的更大贡献。...
能源互联网是互联网和能源生产、传输、存储、消费及能源市场深度融合的能源发展新业态,强化网络互联互通和先进信息、通信、控制技术应用,致力于构建具有清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放等特征的智慧能源系统。用户处于能源消费端,可调节负荷互动是能源互联网在需求侧的重要应用场景,也是能源互联网建设的重要目标;为推动国家电网公司“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标在需求侧落地实施,总结了可调节负荷的内涵、技术应用场景和未来发展方向,有利于推动能源互联互通与共享互济,支撑国家能源技术革命、消费革命战略实施。 可调节负荷是什么? 可调节负荷是指能够根据电价、激励或者交易信息,实现启停、调整运行状态或调整运行时段的需求侧用电设备、电源设备及储能设备。包括工业企业生产负荷、生产辅助负荷、楼宇负荷、居民电器负荷及分散式储能、电动汽车等。 可调节负荷应用场景 参与电网调峰调频 夏季电网尖峰负荷持续攀高但持续时间很短,据统计三华地区仅为5-81个小时,峰谷差居高不下,给电网稳定、经济运行带来很大挑战;同时在天津、山东、江苏、上海等地出现节假日电网负备用容量不足等问题。在迎峰度夏(冬)期间,通过价格、激励、交易等机制利用可调节负荷有偿参与电网调峰,缓解时段性供需矛盾,为系统运行提供惯量支撑资源和调节能力,保障大电网稳定高效运行。 促进清洁能源消纳 我国将逐步构建清洁低碳、安全高效的能源体系,新能源装机容量2030年预计达到13亿千瓦、2050年预计40亿千瓦,新能源发电的随机性、波动性和反调峰特性,给电力系统的功率平衡带来巨大压力。利用市场化手段,在弃风、弃光、弃水时段,调动电制热储热、电制冷储冷、客户侧储能、电动汽车等可调节负荷资源参与深度调峰,提升电网用电负荷,促进清洁能源消纳利用。 促进客户能效提升 当前大量电力客户由于节能技术短缺、采集监测不足、缺乏优化调节手段,综合能效水平偏低。客户诉求已经从保障基本用能向满足安全低碳、优质价廉的能源供应与多元化服务需求转变,期待电网企业围绕可调节负荷提供差异化、定制化、一体化用能优化服务方案并付诸实践。利用可调节负荷的互动响应特性,结合人工智能、大数据算法,能够引导用户实施技术节能、管理节能策略,提升用能效率。 可调节负荷发展概况 政策支持方面 国外陆续出台多项需求响应扶持性政策,将需求侧资源等同发电资源参与市场竞争,充分保障了可调节负荷的市场主体地位。其中美国联邦能源管理委员会第719号令和755号令都明确需求响应资源替代发电资源参与市场竞价;欧盟发布《能源效率指令》中规定各成员国应确保需求侧资源参与到批发和零售市场;澳大利亚能源市场委员会2019年7月颁布了《National Energy Retail Amendment》,该草案允许第三方需求响应提供商直接参与市场交易,并获得需求响应收益。 我国目前发布多项国家政策,鼓励发展电力需求响应,完善尖峰电价或季节电价机制。2017出台的《电力需求侧管理办法》中明确提出支持、激励各类电力市场参与方开发和利用需求响应资源,提供有偿调峰、调频服务,逐步形成占年度最大用电负荷3%左右的需求侧机动调峰能力。 市场机制方面 国外已建立政府监管,电网、负荷聚合商、电力客户积极参与的市场化模式,并实施资金补贴、辅助服务市场交易、需求侧竞价、实时电价等机制。其中,国外实施需求响应的资金主要来源于电价加收、管制电费划拨、政府财政、电网节省投资等,资金规模大并且可持续。美国在近5年可调节负荷互动响应支出54.94亿美元,是国内的300多倍。 我国目前主要实施激励型需求响应,可调节负荷试点应用依靠政府、电网公司补贴。需求侧资源参与市场化运行的机制还不完善。未来亟需进一步明确可调节负荷在电力系统热备用、调峰、调频、新能源消纳等场景下的应用模式,扩大第三方独立主体参与电力调峰辅助服务市场试点范围,建立可持续发展的商业模式,支撑可调节负荷应用常态化、规模化发展。 负荷控制方面 国外主要采用直接负荷控制和用户自主控制方式。澳大利亚政府发布并实施空调、热水器、水泵等需求响应接口强制性标准,为实现负荷调控提供了设备保障。美国LEED绿色建筑评价体系将建筑物需求响应能力及可调节负荷容量规模作为两项评价指标,鼓励楼宇积极参与负荷调控。 我国目前主要以用户自主控制为主。可调节负荷涉及设备品牌、型号众多,通信接口及协议不统一。同时设备范围覆盖广,存在通讯网络覆盖不全、通信延时较大等难题,从而导致可调节负荷信息监测共享、控制能力建设方面长期存在互联互通、网络延时障碍,限制了可调节负荷的应用场景和应用规模。 可调节负荷实施路径 推动可调节负荷调控关键技术攻关 开展可调节负荷实时感知与精准调控技术体系架构设计;研究负荷资源分层分区聚合优化的调节方法;推动建立面向工业、楼宇、居民、储能等用户的全网可调节负荷模型库与实时仿真平台;建成完善的可调节负荷与电网实时互动的技术支撑体系。 支持可调节负荷互动响应核心设备及系统平台研发 研制基于5G、国网芯的可调节负荷互动响应终端,统一负荷接入方式,提升数据采集处理效率;开发可调节负荷资源普查APP,现场录入用户设备信息并实时计算响应能力,解决传统普查工作中管控环节多、人力投入大等问题;研发基于互联网思维的可调节负荷互动运营平台,能够支撑大规模可调节负荷的高效接入,实现可调节负荷的可观可测和高效调控。 建立可调节负荷技术标准体系和试验检测体系 研究建立涵盖数据模型、运行调控、安全稳定、仿真评估的可调节负荷并网运行与控制技术标准体系;建立需求响应主站、互动响应终端、互操作、产品检验等测试规范;建成可调节负荷互联互通的试验验证环境,能够支持智能家电云平台、车联网平台、设备制造商云平台等统一交互,实现各类负荷资源的便捷聚合。 开展可调节负荷示范工程实践 我国因地制宜开展了多场景下可调节负荷试点应用。“三华”地区利用可调节负荷开展削峰需求响应,在政策引导下,目前“三华”地区可实现调峰能力达611万千瓦;同时华北地区已开展第三方独立主体参与电力调峰辅助服务市场试点,2020年一季度负荷侧参与调峰电量552万千瓦时,发放调峰补偿资金76万元,并在国内首次实现车网互动充电桩资源参与辅助服务的资金结算。西北和东北地区组织可调节负荷在新能源大发满发时,提升用电负荷,减少“弃风弃光”。 未来,在国家电网公司“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标引领下,大量由分布式能量采集装置、储能装置和各种类型负载构成的能源节点将实现互联互通,可调节负荷在电网调峰、促进新能源消纳、提升客户能效等方面的价值将被进一步挖掘,各方主体共同参与的可调节负荷“互联网+”市场化交易模式日渐成熟,最终实现可调节负荷广泛连接、精准感知、实时在线、互动交易、智能调节、可上可下,打造开放共享的能源互联网生态体系。  ...
基于无线对等式通信的智能分布式电网自愈技术 1.项目背景 国内各地市供电公司现阶段主要采用集中式或就地重合器式馈线自动化模式,已取得较好成效。部分运行单位也在积极的探索优化方案,其中就地重合器式模式在电压时间型的基础上通过上设置分支级差,分段开关投入后加速功能,实现分支故障通过分支开关直接隔离,主干线故障通过首级开关跳闸,靠一次重合闸隔离故障区段并快速恢复供电,有效提高了配电网供电可靠性,提高了电网运行效率。 在实际运行中,就地重合器式的自愈方案故障处理需要首级开关跳闸、一次重合闸及线路开关得电合闸等逻辑动作,这样势必会造成:一是隔离过程中会扩大停电范围,故障点前的非故障区域用户会感受到一次几十秒的短暂停电,且开关分合次数多;二是部分用户低压侧安装有低压脱扣装置(失压脱扣)在失压超过一定时间后脱扣,造成低压侧在配电网恢复供电后依旧处于脱扣状态,需要人工前往现场手动恢复供电,由此原因造成部分用户的实际供电可靠性并未提高;三是联络开关靠单侧失去压及延时判断是否转供,对于PT断线及转供后线路是否过载无法有效判断,造成大多数联络开关功能实际未投入。 通过现场实际问题,结合现场已有设备、通信情况。采用基于无线通信的智能分布式故障处理模式可做到故障停电范围最小,故障处理时间最快,达到选择性及速度性的最优解决方案。 2.实施方案 考虑目前5G覆盖不足问题,在现有一二次融合成套柱上开关上增加4G无线路由器,实现馈线终端之间的对等通信,实现智能分布式缓动型故障处理模式。智能分布式馈线自动化应用于配电线路分段开关,配电终端与同一供电环路内相邻配电终端实现信息交互,当配电线路上发生故障,在变电站出口断路器保护动作后,实现故障定位、故障隔离和非故障区域的恢复供电。本次通过测试当地4G对等通信延时,可保持在40~500ms之间,设定终端之间信息交互等待延时1s。考虑到无线通信不稳定的因素,以就地重合器式故障处理模式作为通信失效后的后备方案,可自动化切换及恢复。 3.技术优势 1)在架空线路中,采用智能分布式馈线自动化模式能有效降低故障处理时间,减少了重合闸次数,减少对系统的冲击,相较于就地重合器式优势明显;配置较为简单,可复制推广性强。 2)智能分布式动作定值参数按照保护动作限值一致性原则设定,避免了定值配合的问题。 3)在现有一二次融合成套柱上开关上进行升级,增加无线4G路由模块使配电终端具备对等通信通道,同时升级配电终端程序,可支持智能分布式馈线自动化功能,投资增加较少,取得提升明显。 4)在5G无线网络近几年无法对配电线路全覆盖的情况下,采用成熟的4G网络也能很好的实现缓动型智能分布式功能。在将来5G逐步覆盖后,可以逐步转换为速动型处理方案。 4.总结与展望 北京科锐以科技为本,锐意创新,持续推动电力技术进步的愿景多年来致力于配电系统的技术进步,崇尚技术创新,曾率先推出多种新型配电设备和工程技术方案,并在多年技术研发的基础上,形成了配电自动化、中低压开关设备、节能配电变压器、无功补偿、充电装置、光伏发电等系列产品。北京科锐多项创新技术获突破,源于对技术的尊重和创新的坚持,在未来的征程里,将以国家电网公司电力物联网建设全面提速、南方电网公司数字电网转型的推进发展新契机,科锐人将继续秉承心系客户,升华自我,回报股东,立业兴国的企业宗旨,不忘初心,砥砺前行!  ...
在当前这个特殊时期,人员减少、交通不便等诸多困难接踵而至,特变电工新能源却将诸多“不可能”变成现实,在电站运维过程中坚持“智能”、“高效”特色之路,并走出了自己的“道”——ANYWHERE ANYTIME,让每个运维动作都有数据支撑。特变电工新能源相信数据是最有力的话语者。 冲破时间、空间桎梏  智能替代人工 2012年欧美双反之后,随着系列积极政策的出台,国内光伏产业获得快速发展,截至2019年末存量光伏电站规模突破200GW。随着光伏电站大幅增加,数字化、规模化成为国内光伏电站真实写照,其也对电站运维提出更高诉求——光伏电站不仅要正常运转,而且要高效运转。 “传统的运维方式、监控方式甚至不能满足电站正常运转这一基本诉求。”特变电工新能源技术人员说到。 由于多方面原因,传统光伏电站存在诸多痛点,却难以得到有效解决——例如电站运维成本高、设备故障率高、电站发电效率低、信息化管理水平低、决策支持水平低……诸多现实因素都影响着光伏电站的正常运转。如果这些掣肘能够提前预知,尽早解决,那一切将变得更好。 “这些困难,必然要求有更好的方式来解决。”特变电工新能源技术人员强调。 正是基于此,特变电工推出了“光伏·伙伴”光伏电站数据服务一体化解决方案(“Solar Partner ”  Solar Plant Data Service Integraeted Solution)。 据了解,该解决方案包括 “TB-eCloud智能光伏运维云平台”和“TB-eCloud智能光伏监控及分析系统”及“TB-eCloud智能风光功率预测系统”。前者充分实现了设备状态远程监视、远程巡视、远程故障处理和远程智能诊断等运维业务。后者则利用各种大数据分析手段,优化场站运维工作,帮助电站减少浪费、增加收益,实现运维工作的精益化、智能化。功率预测系统针对电网考核,每年电网考核减少15-20%。 “Solar Partner全面打破时间、空间限制,以智脑代替人脑,以科学代替力学。”该技术人员说到。 如果说TB-eCloud打破了电站运维和监控的时间和空间限制,那么无人机智能检测系统的投入使用,则让这一切变得立体起来。  “无人机光伏电站智能巡检系统”成功攻克了光伏电站巡检业务中公认的技术难题——电站组件级故障点识别、定位,可完全适用于平地、丘陵、山地、水面、农光互补和牧光互补等全类型光伏电站的巡检。 同时,特变电工新能源通过专业分析发现:在光伏电站中,汇流箱故障占比达56.12%,组件、逆变器、斜单轴支架及连接器故障占比分别为33.50%、2.54%、3.40%、3.72%……光伏区恰是光伏电站故障高发区,而传统的将监控重点放在升压站的做法无法有效解决这一痛点。 特变电工新能源对症下药,将智能系统与智能无人机系统两者完美结合,为光伏电站打造了超时空、立体的智能呵护。 摆脱人力、物力局限  高效淘汰低能 如果说智能是特变电工新能源一大利器,那么高效则是特变电工新能源的另外一把钢刀。电站高效运转,如行云流水。“电站停一天就损失一天,损失的电量无法弥补,所以要想有更多的盈利,就需要电站有更多的发电量。”特变电工新能源技术人员深有感慨。TB-eCloud智能光伏运维云平台打破了传统的必须依靠人工进行现场监视、巡视、故障处理等困境。 以20MW光伏电站为例,在电站运维的过程中,人工电站巡检,需逐方阵排查、检查4480条支路,花费60小时;一名工程师查找、记录异常电流支路耗时需两小时,而如果是320MW的光伏电站, 1名工程师查找、记录异常电流支路,耗时大约为4天,时间直线上升。而此时间的计算却是建立在执行者为业务纯熟的工作人员基础上,且无天气等方面影响下的理想状态。如果有其他因素影响,耗时无疑需进一步增加。 TB-eCloud智能光伏监控及分析系统,更高效地解决了传统监控及分析系统的痼疾。相较于传统系统,该系统具有高效、清晰的特点,相关人员可以在短时间内迅速捕捉到重要信息。 例如,光伏区监控系统与升压站监控分离开来,做到重点区域重点关注,关键设备清晰展示,同时对告警进行分区、分类、分级,做到急事先办,小事清晰。 应用实践表明,光伏电站智能运维云平台的应用提高了光伏电站设备及系统缺陷预警、故障定位的自动化程度,减少了设备现场巡检次数,降低了运维成本。而该系统的使用,光伏电站较之以前,其发电量提升3%、收益提升1%。 智能无人机系统更是大大提高了电站运维效率。7WM@单排-15WM@双排/架次60min的作业能力,进一步保证电站长期稳定运行,有效地增加电站发电量及电站盈利能力。  以特变电工新能源雅满苏光伏电站为例,智能无人机在采集实际用时41小时的情况下,完成了对该园区第三地块的150MWp巡检。期间,起飞41架次,完成31个区31条航线,检测组件427426块,检测组串23169串(22块一串2596串、18块一串20573串),并提出有效消缺及整改建议。相较于人工检测及归纳,无疑大幅提升了工作效率,这是人工完全所无法企及的。 窥一斑而知全貌。在光伏业务板块,特变电工新能源坚实前行,在风电板块也不乏亮点,不需赘述。 在中长期战略目标中,特变电工新能源表示将依托主营业务优势,产品设计紧密结合工程、发电运营、装备制造等板块业务需求,提供全套软件产品和数据服务方案。探索未来清洁能源相关的软件及服务新模式,成为全球领先的清洁能源数据服务商。 现今,当“智能”、“高效”几乎成为整个新能源领域中诸多企业的追求和标签时,特变电工新能源以一种西北人惯有的踏实、低调阐述了智能、高效的含义。 ...
  01  2020“平价公式” 2019年以来,电站开发更关注LCOE,也就是全生命周期的度电成本,高效设备组合带来发电量提升的同时,也往往增加系统的BOS成本。2020年平价已至,平价项目对系统的设计、设备的选型、产品的性能和智能运维都提出了更高的要求,项目成功与否,需要以LCOE为目标进行整个系统的综合评估。 特变电工新能源全资子公司特变电工西安电气科技有限公司(下称“西科公司”)总工程师周洪伟指出:从电站的系统角度来看,逆变器的技术发展路径与系统LCOE的目标是一致的。无论是集中式还是组串式逆变器方案,都在追求更高电压、更大单机功率、更高容配比、更强输出过载能力和主动安全的技术趋势,核心目标都是为了降低LOCE。 他指出,2020年光伏电站降低LCOE的有效方案是:“1500V+大硅片双面组件+大功率逆变器+大子阵+跟踪支架+智能运维”。 02  平价四策 针对平价时代系统技术发展的特点,西科公司推出了基于1500V全新一代大功率组串式逆变器的系统解决方案,通过更高电压、更大功率、更高容配比、更大子阵与主动安全等方面技术应用,整体降低LCOE达到7%以上。此次全新一代大功率组串式逆变器,功率等级228kW,是业内高等级组串逆变器机型之一,可谓是平价的“利器”。该机型构成的系统结构更加的简洁,省掉了交流汇流箱,也减少了交流电缆的规格和成本。该款逆变器具有高容配比、电网接入友好、安全可靠、智能运维等突出的技术特点。 周洪伟将降低LCOE的策略进行了详细分解: 1、当前光伏组件功率越来越高,尤其是最近的210mm硅片、结合双面组件技术,使得组件输出功率提升的同时也带来了更高的工作电流。“该款产品最多可以支持接入36串光伏组串、12路MPPT,降低组串并联失配所带来的发电损失;最大转换效率≥99.02%,容配比1.5倍以上,1.1倍输出过载能力,可以满足全球市场的需求。基于该产品的系统方案LCOE可降低2~3%。”周洪伟说。 2、通过特变电工自主研发的TB-eCloud平台,应用大数据、云计算和人工智能实现智能运维,发电量提升超过2%, LCOE降低4%以上。 3、光伏电站常常位于电网结构比较薄弱的一些地区,形成末端弱电网的局面。这款产品在极弱的电网环境(SCR在1.5~3之间),通过创新的高可靠同步技术和阻抗重构技术以及宽频带阻尼调节技术等保障,实现逆变器在弱电网环境下的可靠控制,保障了并网的运行稳定。可根据电网背景谐波实现主动谐波抑制功能,降低变流器与电网谐波交互影响,提升并网电流质量,支撑平价时代高比例的光伏应用场景。 4、整机防护等级达到IP66,防腐等级C5,可全面适应盐雾、高湿度、高风沙等恶劣环境,延长设备使用寿命;具备I-V曲线智能监测与直流电弧监测功能,LCOE可降低1%。 03  平价的未来  在3月20日特变电工新能源举行的“风光无限,平价定乾坤”云端研讨会中,王斯成、秦海岩等多位专家认为,即使在实现平价之后,光伏、风电产业仍然面临诸如与传统能源竞争、高渗透率带来的电网稳定性等诸多挑战。作为光伏企业的代表,特变电工新能源是如何适应电网、打造生态链的? “我们对此早有准备。在平价时代,我们将聚焦能源的结构变化:风光等高渗透率接入电网,存在一些难预测、难调度、低惯量的一些问题;全球能源的利用也在向低碳化、数字化和去中心化的转变。分布式能源局域自治带来了新的一个实现方式,就是微电网系统。”周洪伟说,“基于此,特变电工新能源推出了‘一核、两驱、多场景’的微电网全生态链的解决方案,以多端口电能路由器为一个核心,以能量管理系统EMS和储能系统作为两个驱动,适用于海岛、工商业园区、数据中心、无电地区等应用环境;提供交流、直流、交直流混合微电网解决方案等多技术场景;具备需求响应、调度响应、孤岛运行、低碳运行等多种运行模式。我们能够为客户提供多场景、多产品定制服务的全生态链解决方案。微电网系统的核心产品是电能路由器,转换效率达到98.2%以上,居于国际领先水平。” 周洪伟认为,电能路由器可应用于新能源中压并网发电、储能电站、电动汽车充电站、数据中心供配电等新基建领域。西科公司实现了多应用场景的全景感知、精准预测,基于多算法的自校正多时间尺度的混合模型预测,业内领先。 他指出,随着智能电网和全球能源互联网的快速的发展,电力系统的电子化趋势也越来越明显,特变电工新能源具有先进的“发-输-配-用”的电网接口型的电力电子产品,包含新能源发电、柔性直流输电、智能微电网配用电、能源管理等一揽子核心产品和技术解决方案。 ...
当前,新一轮科技革命和产业变革深入融合、蓬勃发展,尤其是以人工智能、物联网、区块链、大数据为代表的新一代信息技术加速突破应用,深刻改变着能源电力和经济社会发展。 党的十九届四中全会将数据作为“生产要素”纳入分配制度,明确了数据要素按贡献决定报酬,把大数据的知识产权化和商业化使用提升到了新的高度。《工业大数据发展指导意见》中提出,到2025年,工业大数据资源体系、融合体系、产业体系和治理体系基本建成,形成从数据集聚共享、数据技术产品、数据融合应用到数据治理的闭环发展格局,工业大数据价值潜力大幅激发,成为支持工业高质量发展的关键要素和创新引擎。 1.南方电网数字化转型思路 南方电网公司董事长、党组书记孟振平表示,要推动公司向智能电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型,在第四次工业革命和行业变革中赢得主动。要坚定不移推进公司数字化转型,促进公司战略落地,推动公司发展质量、效率、动力变革,做强做优做大国有资本,建设具有全球竞争力的企业。 南方电网公司发布的《数字化转型和数字南网建设行动方案(2019年版)》提出通过实施“4321”建设方案,即建设电网管理平台、客户服务平台、调度运行平台、且业绩运营管控平台四大业务平台,建设南网云平台、数字电网和物联网三大基础平台,实现与国家工业互联网、数字政府及粤港澳大湾区利益相关方的两个对接,建设完善公司统一的数据中心,最终实现“电网状态全感知、企业管理全在线、运营数据库全管控、客户服务全新体验、能源发展合作共赢”的数字南网。 2.安科瑞为南方电网数字化转型提供解决方案 安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年,已逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系,同时积极参与泛在电力物联网建设,为国家电网建设“三型两网”提供解决方案,使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互,产生共享数据,从而为电网、发电、供应商、用户提供数据资源服务,贯彻数字化转型以数据资源为生产要数。 2.1 变电所运维云平台 据南方电网提出的“4321建设方案”,其分别需建设电网管理平台、客户服务平台、调度运行平台、业绩运营管控平台四大业务平台,建设南网云平台、数字电网和物联网三大基础平台,安科瑞已在用户侧变电所运维提供解决方案多年,经验丰富,Acrelcloud-1000变电所运维云平台亦可在支持南网云平台的建设需求中发挥重要作用。 AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术,通过智能网关采集现场数据并存储在本地,再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据,包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息,有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上,并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环,提高运维效率,即时发现运行缺陷并做消缺处理。 变电所运维云平台功能一览 2.2 能源管理云平台 在南方电网向智能电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型过程中,安科瑞可提供Acrelcloud-5000能源管理云平台解决方案,为南方电网的数字化转型及延伸提供帮助。 Acrelcloud-5000能耗管理云平台可适用于各个行业,如政府办公建筑、工厂、教育建筑、医疗建筑、商业综合体等,可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。 平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据,对用能数据进行分析,按照区域、部门、用电设备类型进行细分,提供同比、环比分析比较和用能数据追溯,同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表,帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。 2.3 数据中心动环监控平台 近年来伴随着大数据分析、区块链技术、人工智能的飞速发展,全国数据中心规模亦在不断扩大,相关业务量飞速增长,对数据中心的运维管理也变的越来越重要。一旦基础设施系统出现问题,而没有及时地得到妥善解决,常常会给企、事业造成很大的损失。 在南方电网实时“4321”建设方案的过程中,数据最终都将围绕“1”来执行,一个安全、可靠、稳定运行的数据中心显得至关重要,Acrel-8000数据中心动环监控系统可为南方电网建设统一数据中心,打造运营数据库全管控数字化提供解决方案。 Acrel-8000动环监控系统是在分析了国内数据中心管理现状和需求研发而成。秉承以客户为中心、流程为导向的理念,实现对基础设施资源的管理,整合了人员、技术和流程三大要素,帮助用户以较低的成本提供稳定的服务,共同实现基础设施服务的目标。 平台同时可为电网变电站的动环监控提供集中化管理的解决方案,实时监测变电站环境参数,包括温湿度、漏水、视频、安防、消防等方面的功能需求。 2.4 边缘计算智能网关 安科瑞针对物联网应用开发了多款智能网关,采用嵌入式系统和边缘计算技术,现场采集和存储终端设备数据,并根据云平台的需要,采用不同的协议和云平台对接。所有数据采集、计算、异常报警触发逻辑均在网关就地设置,网络故障时数据存储在本地,网络恢复后补传数据,断点续传,提高数据可靠性。 2.5 适用于电网数字化转型的终端设备 针对泛在电力物联网的建设,安科瑞陆续推出多款物联网仪表,应用在不同场合以满足不同需求,包括有线/无线各类终端设备。 3.安科瑞解决方案数字转化的应用 电网企业数字化转型条件已经成熟,目前区块链、边缘计算、物联网、5G通讯等先进技术的综合运用,对大规模、低成本的数据开放共享和交易提供了解决方案。 区块链技术解决了数据容易被非法复制导致数据泄露的困难,充分保证了数据安全;边缘计算技术解决了数据传输过程中难以实现价值融合的难题,做到让数据“不出户”,又能确保数据融合;互联网和5G通讯解决了可以用低成本、低时延、低功耗、高吞吐量的方式稳定传输大数据的问题。 近两年来,安科瑞已经陆续参与江苏省部分县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设,提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品,各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套,并且根据用户需求不断完善产品功能,上述项目是已有数字转化转型的一部分,安科瑞各云平台及解决方案将在未来继续为生产提供数据资源 。  ...
标准是推动智慧城市以及工业4.0时代的助推器,电气电子产品在全球贸易占比最大,全球设备有19.8%为电气电子设备,因此电气电子设备的标准化问题对于全球的智能化进程来说意义重大,这也是IEC长期耕耘的事业。国际电工委员会(IEC)成立于1906年,至今已有超过100年的历史。它是世界上成立最早的国际性电工标准化机构,负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。 IEC全球大使,新加坡IEC标准委员会主任,正泰集团大使,正泰Sunlight公司技术总监林世梁 IEC的宗旨是促进电气、电子工程领域中标准化及有关问题的国际合作,增进国际间的相互了解。因此在制定标准时,会一步步地进行标准的协调和协同,确保标准的可靠性。IEC是一个全球化的知识平台,目前在全球有超过2万名来自各个领域的不同国籍的专家。IEC在全球有200多个技术委员会和子委员会,推出的标准超过1万项,针对产品发放证书100万张。目前全球有171个国家致力于通用标准的建立,这些标准覆盖了全球发电领域99%的份额。 智慧城市电力先行 随着人类社会的不断发展,未来城市将承载越来越多的人口。为解决城市发展难题,实现可持续发展,建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。智慧城市建设必然以信息技术应用为主线,实现城市智慧式管理和运行。这将是一个复杂的、相互作用的庞大系统,但毋庸置疑的是,无论是城市服务还是工商业活动,无论是生活还是生产,都离不开电力的全方位保障。因此智慧城市,电力必须先行,智能配电也将成为实现智慧城市的关键环节。 智慧城市的能量分布将变得更加复杂,所以要求电力应用具备几大特点:首先表现为配电更为复杂,需要分级保护;其次,电力要实现持续供给,而且要更加稳定,具备高可靠性;另外,能源的使用效率是关键,与环境保护和社会的可持续发展密不可分;最后,就是如何实现高效的检测和维护,这要求系统本身可以进行自我诊断和维护,快速解决问题,这与物联网的发展有着千丝万缕的联系。 配电柜的演变 物联网加速智能化实现 工业是物联网应用的重要领林世梁IEC全球大使,新加坡IEC标准委员会主任,正泰集团大使,正泰Sunlight公司技术总监32|电气时代·2019年第11期特别策划SPECIAL REPORTS智能电器域。具有环境感知能力的各类终端、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗。以物联网融合创新为特征的新型网络化智能生产方式,正塑造未来制造业的核心竞争力。谈及工业物联网,应用场景是其中非常重要的一个部分,导入物联网的智能工厂,可以实现生产过程透明化、可控化,可以精确计算产能等。 其中,AR和VR的应用是物联网出现后一个比较典型的应用,给企业带来了实实在在的好处,让企业能够深入了解设备状况、产品模型以及其他方面的信息,改善运营和工艺过程效率,提高产品质量,并缩短产品的上市时间。VR可以在设计环节帮助企业改善对于原材料的使用,在保证产品质量的同时,让原材料的使用率达到最高,减少企业支出的成本。而且在培训方面也帮助企业获得了极大改善。 我们已经迈入了5G时代,5G的到来极大地促进了物联网技术的发展。依托5G网络大带宽、低时延、高可靠的特性以及每平方公里上百万的连接数量,可有效支撑智慧城市中各种智能设备的即时海量连接,这也是物联网下一步发展的重要节点。5G是机遇亦是挑战,来自5G的两个主要挑战,一是安全性,因为更多的电磁频率会进入,对于人的安全将产生哪些影响需要进行测试;另一个挑战是5G时代的标准确立,各类产品或者事物时间的互操作性还不明朗,比如如何实现不同领域的交叉连接和沟通。应对这些挑战,IEC发布了放射对人体影响的安全测试标准文件,但至今还没有一个公用的平台,能够在5G环境中涵盖所有的工业单元。而且现在市场上的5G公司数量并不多,这也意味着互操作性并不是很好,这是未来对于IEC及全球行业来说最大的挑战。 不同的系统被相互连接并进行交流 安全是一切发展的前提 当万物互联的时候,城市和生产制造随着“工业4.0”的到来会变得越来越智能,云计算和互联网的发展,让很多门户打开了,因此安全就变得越来越重要,这对于IEC来说也是一个关键问题。我们需要保护数据信息以及通信网络,这是一个非常大的挑战。 另外,在机器自动运行时,我们还要确保机器是安全可靠的。比如机器人,传统的机器人因为自动化程度很高受到了人们的追捧,人们可以编程来控制这些机器人,机器人按照指令完成工作。但是今天的机器人已经完全不同了,现在它们可以与人进行协同工作,机器人可以进行反馈、交流,甚至是思考和判断。当这种互动更加频繁,人的安全也是IEC考虑的重点。 传感器与开关的智能化 在智慧城市中,我们需要各种连接,不只是电,还有比如水服务、照明等等。所有这一切必须连接在一起,当提到连接,就不得不提到传感器。智能制造的实现离不开传感器,传感器是实现“工业4.0”的重要基础。 在工业应用中,通过传感器我们可以实现很多智能化的功能。拿开关柜产品来说,将传感器嵌入到断路器,可以测量电流的大小,将传感器嵌入到母线里,可以测量温度。如果温度升高但是电流没有上升,那一定就属于异常情况,需要我们做出及时的响应,进行预警。 作为一家35年来致力于断路器和配电柜研发和生产的企业来说,正泰有着丰富的经验,这些经验就是大量的数据积累,是正泰发展的基石。工业互联网的出现,帮助我们以全新的方式进行设备的维护和管理。最初人们对于维护的理解是出现问题才来解决,后来逐渐发展成为定期对问题进行排查,但两种方式都无法对突发事故进行处理,也浪费了大量的人力物力。但现在情况完全不同,在传感器的帮助下,设备能够进行自我诊断,可以对事故进行预判,进行及时的维护,不再依赖于经验管理,而是实时进行需求的管理。 Sunlight公司是一家新加坡企业,隶属于正泰集团。正泰集团在新加坡投资建立了研发设计中心,致力于高端电气柜产品的研发,智能传感器也是Sunlight目前的研发重点。开关柜的发展,一定会向着安全、能效和智慧的方向,智能功能是基础,然后是互联和交流,最高级的是自主决策,Sunlight也正致力于此。 PaaS作为一种云计算服务的示例 能源效率与智能化 能源效率并不是一个新的话题,大概在十几年前就开始推行,但在中国市场受到重视还是近些年的事情。谈到“工业4.0”,其中很重要的一部分内容就是能效管理。而反映在工厂中,能效管理的意义也是多层次的。 比如在很多发达国家,电气柜都会有一个绿色标志,是关于环保的认证。市场上也有很多相关认证,如IECQ认证、EPD认证、RoHS认证和WEEE认证等等。这是关注产品本身的能效管理。另外,在生产过程中,当制造变得更加智能,比如无人化生产线、无人化工厂的诞生,无人作业意味着可以关掉照明、关掉空调等,工厂可以通过这些做法降低运营成本,也是提高能效的一种体现。 技术的革命让智慧城市成为可能,未来我们会有基于SaaS的公民服务、应用和管理工具,可以进行孤立系统和跨城市的集成,可以对城市系统进行实时分析和控制,通过低成本通信实现节点连接。而这一切都要归功于我们对智能化、交互性和网络化这些技术革新的不断追求。在5G时代中,技术革命还在如火如荼的进行中,还有很多挑战在等着我们去攻克,但与此同时,机遇也接踵而至。所以,做好准备,行动起来,一定可以拥抱美好的未来。...
     泛在电力物联网,是充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。这一系统将会使电网变得更“聪明”,也能够带动更多相关产业产生协同效应,改变我们的生产生活——   泛在电力物联网建设开始提速。10月14日,国家电网公司发布《泛在电力物联网白皮书2019》,提出泛在电力物联网建设分为两个阶段。第一个阶段,到2021年初步建成泛在电力物联网。第二个阶段,到2024年建成泛在电力物联网。今年重点围绕着力构建能源生态、迭代打造企业中台、协同推进智慧物联、同步推进管理优化4条主线,明确了57项建设任务和25项综合示范。   从“用好电”到“用好能”   在2009年提出“坚强智能电网发展战略”并高速建设发展10年之后,国家电网公司在2019年1月份召开的工作会议上提出建设“三型两网”,其中的“两网”,即坚强智能电网和泛在电力物联网。在3月份的专项部署会上,国家电网有限公司董事长寇伟强调“当前公司最紧迫、最重要的任务就是加快推进泛在电力物联网建设”。   对于泛在电力物联网这个新概念,国家电网公司给出的解释是,围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。   简单说,泛在电力物联网本质上就是一个物联网。电力物联网,就是把电力系统里的各种设备、电力企业、用户相联,形成一个网,所谓的泛在就是无处不在的意思。   其实,在泛在电力物联网概念提出前,它已经在人们生活中广泛应用了。比如,人们可以方便地利用手机交电费,就是因为物联网将手机和家中的智能电表相连了。当然,这只是泛在电力物联网在用电侧的应用。事实上,泛在电力物联网将覆盖生产、生活的方方面面。   “泛在电力物联网,就是用数字技术为传统电网赋能,不断提升电网的感知能力、互动水平和运行效率,有力支撑各种能源接入和综合利用,实现由‘用好电’向‘用好能’转变。”国家电网互联网部副主任汪峰说。   电网运行更加灵便   从年初提出泛在电力物联网建设以来,国家电网公司已经在部分地区和部分电力环节,尝试应用移动互联、人工智能等技术,让电网变得更“聪明”。   停电次数不断减少,停电时间不断缩短。如今,在中国的广大城市和乡村,人们都能感受到用电质量大幅提升,这得益于泛在电力物联网建设。汪峰表示,通过推动电网数字化转型,全面提升电网的感知能力、互动水平、运行效率和自愈能力,使得供电质量更优质,电网运行更安全。   在促进清洁能源消纳方面,通过推动清洁能源发电全息感知、智能分析、精准预测,有力支撑各类清洁能源接入,提升清洁能源消纳水平。今年1月份至8月份,国家电网公司经营区域已累计消纳新能源电量3944亿千瓦时,同比增长15.9%。   此外,“充电难”一直是我国电动汽车推广的重要问题。“目前,我国电动汽车保有量已突破360万辆,占全球比重超过50%,居民区建桩、充电需求日益增加,我们依托泛在电力物联网建设,创造性地提出了智能有序充电的解决方案。”国家电网公司营销部副主任刘继东透露,经过试点验证,80%的电动汽车充电量被优化调整到负荷低谷时段,用户充电需求得到有效保障。按照计划,到2021年将推广居住区智能有序充电桩3万个。   在提高能源综合利用效率方面,依托泛在电力物联网建设,大力推进各类能源设施与电网广泛互联和深度感知,可以促进能源高效转换利用,降低企业用能成本。刘继东表示,通过聚焦工业企业、园区用能特征,构建可调负荷及用能优化模型,可为用户提供智慧用能服务。南京南钢集团、无锡红豆工业园区示范项目每年可为用户节约用能费用300万元,减少碳排放5000吨。计划到2021年完成2000家工业企业、100个园区的推广应用。   产业协同加大投入   近年来,“平台”“共享”是国家电网公司,尤其是涉及泛在电力物联网建设时频繁提及的两大关键词。   早在去年,国家电网公司与中国铁塔股份有限公司签署战略合作协议,双方将开启“共享铁塔”全新合作模式,标志着电力、通信两大行业间资源共享取得突破性进展。“推进泛在电力物联网建设,将促进电网更加开放共享。”汪峰说,要通过开放电网基础资源、实验室研究资源等,与政府、社会及相关行业实现共享,激活、引导和连接各类社会资源,支撑设备、数据、服务的互联互通,推动各方共享共赢。   具体来看,在综合能源产业方面,国家电网联合南方电网、华能集团、大唐集团等20余家单位,发起成立了中国综合能源服务产业创新发展联盟。“下一步,将加大与外部企业合作,合力推进综合能源服务技术研究、科研成果转化和服务产品开发,共同做大综合能效服务‘朋友圈’。”刘继东说。   在电动汽车产业方面,国家电网依托车联网平台和广域覆盖充电网络,广泛接入各类社会充电桩,聚合电动汽车企业、城市出行、车辆维保、金融保险等资源,构建起“充电+产品”一站式服务运营体系,累计接入充电桩31万个,服务客户超过193万。计划到2021年,接入充电桩120万个、用户500万户。   毫无疑问,泛在电力物联网将是国家电网未来5年建设的重点。从各方迹象来看,行业已经逐渐迈入建设加速期。资料显示,国家电网近30家省公司对泛在电力物联网建设已设立了计划目标:国网北京市电力公司制定的《关于泛在电力物联网建设工作行动计划》已经出炉;国网湖北省电力有限公司则围绕泛在电力物联网建设第一阶段目标,初步确定了20个示范项目和11个研究创新课题,迭代推进泛在电力物联网建设与应用;国网上海市电力公司与上海交通大学合作建设了泛在电力物联网智能感知实验室。   据机构测算,国家电网公司年均泛在电力物联网范围内的资本开支有望从100亿元至200亿元上升到400亿元至600亿元,包含云平台、终端采集、信息安全等方面的电力信息通信相关行业。...
在能源舞台上,分布式能源系统正以其高效用能、稳定供能和绿色节能等显著优势,构建出与传统集中式供能方式相得益彰的产能及用能联动模式。分布式能源系统以天然气、生物质能、太阳能、风能和其他清洁能源为一次能源,因地制宜地布置在用户侧,向用户提供本地电力及制冷或供暖服务。 早在清朝时期,分布式能源的理念就已经在中国得到实践。1879年初,西门子向清政府提供了一台10马力(约7 355 W)的蒸汽发电机,专门用于上海港的照明。百年间,能源供应与消费模式历经嬗变,西门子始终致力于能源技术创新,助力构建能源体系新格局。 “通过不断的摸索、拓展和深化,我们积累了分布式能源系统丰富的应用经验。”西门子(中国)有限公司智能基础设施集团分布式能源业务部总经理卢嘉为表示:“西门子分布式能源系统解决方案覆盖了分布式光伏、冷热电三联供、高效储能、智能微电网四大领域,能为工商业楼宇及园区提供强有力的分布式能源技术支撑。” 直流关断及优化装置 星罗棋布,谁最闪耀? 太阳能资源取之不尽、用之不竭。分布式光伏发电系统以其安全可靠、环境友好、运维成本低的优势成为分布式能源家族中的佼佼者。在深耕燃气分布式发电领域多年后,西门子顺势聚焦在中国备受青睐的光伏市场,发力分布式光伏业务。 “基于我们强大的技术创新和资源整合能力,我们的优势在于能够向客户提供综合能源解决方案。”西门子(中国)有限公司智能基础设施集团光伏业务部负责人周金表示:“西门子并不盲目地追求装机容量,而是致力于通过安全、高效与智能的数字化分布式光伏解决方案,满足客户定制化的需求,达成节能减排的目标。” 安全为先 上海西门子开关有限公司(SSLS)工厂的屋顶光伏项目,是目前西门子在中国单体装机容量最大的屋顶光伏项目。在光伏发电高峰季节,光伏发电系统每月的发电量高达20万kV·A。与大型集中式地面电站相比,分布式光伏电站更贴近于用户端,对系统安全性有着更高的要求。 “西门子时刻将安全放在首位,‘零伤害’是公司文化的核心价值之一。”SSLS总经理Christian Schwengels强调,“在SSLS的屋顶光伏项目中,系统性能及项目运维的安全得到了充分的保证。” 首先,光伏电站组件采用的A级防火背板可有效减少火灾隐患;其次,所有光伏组件均配有直流关断及优化装置。在电网故障等情况下,直流关断装置可自动断开光伏组串的连接,切断直流侧高电压,杜绝触电事故的发生。另外,项目团队在工厂屋顶布置了运维通道及生命线,全面保障了施工及运维过程中的人身安全。 Siemens DSOP 高效是第一生产力 有着“东方威尼斯”之称的文化名城苏州市,近年来一直在倡导清洁能源的创新发展与应用,使城市焕发出新的活力。对于西门子中国光伏业务团队来说,座落在苏州高新区的苏州西门子电器有限公司(SEAL),是他们创新性地开拓数字化光伏系统的“试验田”。 在共计3 860片高效的多晶硅组件中,项目团队首次在220片组件上配备了智控关断装置。该装置可将每一块光伏板的运行数据实时传到监控平台,实现精准的组件级监控,从而保障系统整体高效、稳定的运行。项目自正式投运以来,光伏发电系统能够实现约81.3%的平均发电效率,每年向工厂提供约110万kV·A电,在系统使用寿命周期25年内预计共减少约21 050 t碳排放。在阳光充沛的季节,光伏系统的发电量可以满足工厂约50%的电力需求,为工厂带来巨大效益。 “西门子提供的交钥匙工程涵盖了设计规划、政府审批、设备采购、项目施工和运行维护的分布式光伏电站全生命周期管理。”SEAL总经理Christian Grosch满意地说,“我们做了正确的选择,全面达成目标!” 打开光伏市场的钥匙 在分布式光伏市场精耕细作数年后,卢嘉为认为,能够向客户提供数字化、定制化的解决方案是打开国内光伏市场的关键所在。西门子中心(北京)的屋顶光伏项目,是西门子中国在自有办公楼宇中的首个屋顶分布式光伏项目。项目业主西门子房地资产管理集团从安全、高效和智能三个方面对系统提出了更高的要求。 在该项目上应用的西门子基于云的数字化光伏运维平台DSOP,具有创新的光伏组件级监控和诊断功能。“物联网的应用让每一片组件都实现数字化,随之产生的数据量是国内同等装机量项目的十倍。”周金解释道,“庞大的数据库使组件级的故障智能诊断、衰减预测和预防性检修成为可能,甚至可以在整个电站的资产评估中发挥作用。” 此外,根据项目整体规划,西门子中心(北京)将于2020年内完成园区级能源管理平台的部署。西门子基于云端和物联网技术的园区级综合能源管理平台EnergyIP DEOP,可将园区内光伏、照明与楼控等子系统的数据交互接入,以实现统一的能源平台展示及管理的功能,大大降低运营成本。 SCS三联供系统 分布式能源的智慧管家 对于在电力、供暖与制冷方面有较大需求的商业楼宇用户,分布式能源家族中的“全能型选手”冷热电三联供解决方案,让能源“物尽其用”。为了更好地服务园区的多种能源需求,西门子中心(上海)创新性地在屋顶打造出“小而美”的能源生态系统。内燃机、吸收式溴化锂机以及脱硝系统紧凑地集成在两个集装箱内,配以冷却塔构建出完整的冷热电三联供体系。 “这个项目最大的亮点是整体的项目实施在屋顶完成,对园区现有工作环境没有任何影响。”西门子房地资产管理集团中国区负责人Anil Singh Shikarwar表示,“据我所知,此类项目实施方案属杨浦区域首例。”这个全新的分布式能源系统每年可为园区节省20%的电能成本,减少碳排放约500 t。 西门子的微网管理系统作为“大脑”,可以实现多种能源和负荷的协调优化和互补运营。在西门子中心(上海)项目中,微网管理系统不仅可以实时监控负荷端的用能数据,协调管理新增的三联供系统和原有的电网供能系统,还能够灵活调度即将接入的储能等本地供能系统。此外,微网管理系统的预测算法还可以根据天气情况和历史数据对能源生产、存储及消耗情况进行预测,制定未来能源运营计划。 上海、苏州、北京,三座城市承载着同一个梦想。西门子中国的光伏业务团队期待着能够与客户携手“点亮”更多屋顶,以星星之“光”形成燎原之势,赋能一个更加绿色、可持续的未来。...
随着能源互联网的兴起,世界能源形势正呈现低碳化、数字化和去中心化趋势,分布式能源系统如光伏、风电受地理条件、天气环境和设备特性等诸多随机性因素的影响,其发电功率及发电量难以预测,从而使得电力系统调节能力不断下降、抗扰能力不断减弱且稳定风险不断增加。由此,分布式能源的系统级解决方案——“智慧微网”应运而生。 在智能微网领域,特变电工以系列化多端口电能路由器为技术引领核心,以能量管理系统、模块化储能系统两大关键产品为新业态市场驱动,针对工商业园区、数据中心、海岛和无电地区等多应用场景,提供交流、直流和交直流混合等多技术场景以及需求响应、调度响应、孤岛运行和低碳运行等多运行场景解决方案,形成了全生态链的智能微网解决方案。 图1 智慧型微网四维度目标 特变电工智慧微网解决方案是基于能量转换设备、监控保护装置,由智能的能量管理系统通过优化协调分布式电源系统、储能系统和需求侧等促进可再生能源就近消纳,实现系统最优、局域自治的系统级解决方案。如图1所示,智慧微网可实现“经济、技术、能源、环境”4个维度的多目标优化,处理系统运行成本优化与不同利益体之间的经济冲突及“源─网─荷─储”的能量流优化与功率协调,并且可处理一次能源的协调配置、二次能源的优化运行以及能源与环境矛盾冲突,实现能源与环境之间的优化协调。 智慧微网关键设备 1. 微网能管系统TEMSμ 特变电工秉承“微电网即服务”的理念,自主研发模块化、定制化能量管理系统TEMSμ(如图2所示),满足不同客户需求。 图2  TEMSμ主界面图 TEMSμ具备如下特点: 1)全景感知,精准预知。①实时采集与在线监视(分辨率1 s);②多算法自校正、混合模型多时间尺度发用电预测(24 h/4 h/15 min,准确度>80%)。 2)智能管理,精确控制。①多时间尺度智能调度(24 h/5 min);②多目标在线实时寻优(节能>5%);③多模式频率电压自适应调节(调频误差≤±0.05 Hz,调压误差≤3%)。 3)模块软件,定制服务。①需求响应、调度响应、孤岛及低碳多运行模式定制;②分时电价管理、需量电费管理、辅助服务奖励以及柴油替代多盈利模式服务。 TEMSμ集成了“两大智能化软件+两大数字化平台”,即功率预测软件、优化调度软件、SCADA系统以及云平台。TEMSμ功率预测软件使用粒子群优化SVM建立功率预测模型,支持微网中光伏发电、负荷功率预测。采用未来0~24 h短期预测与未来0~4 h滚动超短期预测相结合的预测技术,提升功率预测精度。时间分辨率15 min,预测精度>80%。光伏、负荷预测及其实时监测曲线如图3所示。 图3 光伏、负荷预测及其实时监测曲线 TEMSμ优化调度软件按照“应用─决策─执行”的架构模块化、定制化设计,如图4所示。优化调度划分为日前及实时优化调度,其中日前优化调度应用分段线性化的处理方法,使用混合整数线性规划模型求解,提高计算的准确性和快速性。实时优化调度启发式算法,基于包络线原理对储能进行模糊控制,快速完成调度计划的控制实现。优化调度结合源荷功率预测,进行多时间尺度源荷储能量管理与优化调度,从而实现经济优化运行,提升微电网经济效益。并且TEMSμ具备安全校核功能,可实现实时调度方案的潮流校验等功能,保证微电网的安全性。 图4 优化调度架构设计 TEMSμSCADA软件平台具备数据图表和报表分析功能,可直观地让客户了解系统运行情况,提升客户满意度。它集成了云平台以及手机APP的大数据分析和跨平台智能运维功能。云端智慧能源管理平台通过物联网、云计算及人工智能算法等实现以下功能: 1) 集团化运维:支持集团、区域和电站的多级运维管理,实现资源共享、优势互补,从而节约成本、提高效率。 2) 全生态链管理:将电站涉及到的所有建设单位、设计单位、施工单位、设备生产商、设备供应商和运营单位纳入管理体系,客观公正地评价其产品和服务,促进各参与方的产品改进和服务提升。 3) 全生命周期管理:关注电站的整个生命周期,从规划阶段、建设阶段再到运营阶段,提供全方位的管理服务。 2. 电能路由器路由 电能路由器是交直流混合微电网的核心设备,以先进电能变换装置为核心,集成了现代通信技术、电力电子变换技术、现代控制技术以及人工智能等技术,实现局域电网的能量智能路由、分布式能源的高效利用的一二次融合电力设备。其主要特点有:重量轻、体积小且无污染;实现多种形式电能变换与接口匹配——交/直流适配,高/低压适配;实现电能质量隔离与补偿——一二次侧无功、谐波独立且动态可调,输出电压稳定可控且与负载独立;实现潮流多向,具备快速保护功能。 图5  特变电工电能路由器成套设备 特变电工电能路由器产品通过了科技成果鉴定,获得“居于国际领先水平”的最高评价,图5所示为特变电工研制的10 kV/1 MV·A电能路由器产品,整机采用6 m标准集装箱式设计,最高效率高达98.2%,交流侧可实现10 kV中压直接并网,低压侧可构造800 V直流母线。 特变电工经过不断研究和开发,突破了很多世界级技术难题,其中一项关键技术为模块化低压侧并联高压侧串联拓扑结构及其均压均流技术。电能路由器整机采用模块化级联技术,该方案具备模块化、标准化设计,容量易扩展,方便维护等优点;同时系统采用高压侧模块化串联技术,具备多电平波形输出能力,谐波含量低,无需大量滤波装置,可节约成本和体积。另一方面,通过模块的在线智能冗余技术可保证系统在不停机的状态下,故障模块自动在线切除,大大提高了系统的可靠性。 另一项关键技术是双有源桥电路移相控制+占空比调制的多自由度软开关技术。从根本上解决了双有源桥电路轻载效率较低、峰值电流大及控制性能较差等技术难题。实现整机最大效率高达98.2%,轻载效率高于96%,中国效率达到97.4%,从而可以大大提高系统效率,减少微电网的投资回报周期。 此外,电能路由器采用特变电工自主研发的通用控制器,采用双DSP+FPGA多核处理器、分层分级控制架构、多环多自由度协调控制策略、快速准确故障检测方法以及友好人机交互界面,进而实现电能路由器的智能优化控制。 3. 储能系统 电力系统储能的本质是解决电源与负荷的功率/电量不平衡问题,主要有以下三种盈利模式: 1)发电侧储能:主要有“火电机组+储能”联合调频和“光伏+储能”两种商业模式,其盈利点主要来自于提升火电机组Kp值获得补偿收益、解决弃光获得电价收益。 2)用户侧储能:工商业园区储能、孤岛及偏远地区储能两种商业模式,其盈利点主要来自于峰谷电价差套利、需量电费管理、动态扩容、需求响应、提高新能源自用率以及替代柴油发电机等。 3)电网侧储能:电网调峰调频。 特变电工提供“储能电池+三级架构BMS+虚拟同步机PCS+集装箱=整套集装箱式储能系统柔性解决方案”,如图6所示。该解决方案可提供稳定性及经济性两方面的需求,稳定性方面可提供调频支撑、惯量响应,提高高渗透率光伏系统稳定性,具备离并网稳定切换功能,提高供电可靠性,降低停电成本;经济性方面,采用“削峰填谷+需求响应”技术赚取峰谷电价差、削减尖峰功率降低微网系统基准容量进而节省电度电费及容量电费,提升系统经济性。 图6 特变电工储能系统解决方案 其中,PCS采用特变电工自主研发的具备虚拟同步机技术的储能变流器,具备一次调频、惯量响应等特性,可多机并联,实现离/并网无缝切换,最大转换效率≥98.5%,集成多种充放电模式,适配多种主流电池系统。 智慧微网解决方案 特变电工秉承“微网即服务”的理念,提供“规划─设计─产品─施工─运维”的全生命周期微网服务。 规划设计方面,特变电工提供资源评估、负荷测评、容量配置、网架设计、稳定性分析和经济测算等多维度、多指标及多闭环的整套方案,真切地为客户多角度规避投资风险、全方位提升经济效益,规划设计基本流程如图7所示。 图7 规划设计流程 通过快速安装部署无线数据采集装置,建立项目数据库,进行项目源荷数据透视化,从而对项目所在点进行能耗分析、负荷评测和资源评估。通过多时间尺度、多平台仿真工具进行微网运行策略设计,多种能源、多种储能的容量优化配置,实现技术型闭环规划设计。通过主设备选型设计与经济模型搭建,进行经济指标等测算与可靠性指标等综合指标评价,实现经济型闭环规划设计。 图7规划设计流程图8工业园区交流微电网解决方案基于以上规划设计及服务,特变电工提供“1+2+X”的全生态链解决方案,为客户提供多场景、多产品定制化服务。其中“1”核——系列化多端口电能路由器TEER;“2”驱——能量管理系统TEMSμ、储能系统TBESS;“X”场景——工商业园区、数据中心、海岛和无电地区等多应用场景;交流、直流和交直流混合等多技术场景;需求响应、调度响应、孤岛运行和低碳运行的多运行场景。 图8 工业园区交流微电网解决方案 1.工业园区交流微电网解决方案 特变电工提供三层、双端微网能量管理系统(TEMSμ)交流微网解决方案,如图8所示。通过经济优化调度实现“基础+电度”双重降费,经济绿色双赢,降低园区综合用电成本;通过智能控制实现离并网稳定切换,提高供电可靠性,降低停电成本。同时,该解决方案可为电网提供调峰、调频等辅助服务,提升系统收益。 2. 交直流混合微电网解决方案 “网─源─荷─储”由电能路由器统一接入,替代传统逆变器、储能变流器、网关接口柜和中央控制器,采用交直流双路供电,具备并离网切换功能,供电可靠性高。如图9所示,此外该解决方案中电能路由器高度集成了一、二次设图9交直流混合微电网解决方案备,减少电能变换环节,降低损耗(最大降低5.0%,平均2.5%),提升系统效率;提高设备利用率,减少电缆使用,降低初期投资成本。由于系统高度集成,可大大缩短施工周期。据有效数据测算,该交直流混合微电网解决方案相对于传统交流微网解决方案IRR可提升1%。 图9  交直流混合微电网解决方案 智慧微网解决方案工程应用 特变电工西安电气科技有限公司是特变电工旗下专注于光伏发电、电能质量治理和智能微电网等核心装备研制及提供核心技术解决方案的高新技术企业,主要产品有光伏逆变器、高压静止无功发生器、智能微网产品及智慧能源管理平台,并以电力电子技术为支撑,致力于清洁能源发电、智能配电和灵活用电全生态链的能源互联网技术探索,加快引领能源行业技术进步,驱动能源技术革新。 特变电工以自己的智能微网关键设备为基础,为客户提供多场景、多产品定制化服务,并成功在实际项目中应用。 1. 特变电工西安产业园微网示范工程 该示范工程依托于国家高技术研究发展计划(863计划)“光伏微电网双向变流器研制及关键技术研究”项目,建设2 MW源网荷储协调的微电网工程。其中,光伏组件配置2 MWp,储能配置1 MW/1 MW·h锂电池,充电桩配置960 kW,采用工业园区交流微电网解决方案,已于2018年底正式投入运行。 该示范工程盈利模式主要有三种:①降低系统容量,减少基本电费;②提升光伏自发自用电量,减少园区电度电费;降低光伏余电上网电量,提升光伏发电收益;③削峰填谷,减少园区电度电费。据统计,该微网可使得园区综合用电成本下降30%,其中降低基础容量图10特变电工西安产业园微网示范工程功率分配电价/元优化后负荷/kW光伏出力/kW储能原负荷/kW广义负荷/kW 10%,减少基础电费6%,由于峰谷电价差减少电度电费6.5%,由于提升光伏自发自用比例12%而节约电费15%,用能精细化管理方面节约电费2.5%。图10所示为园区微网实际采集的用电功率曲线。 图10 特变电工西安产业园微网示范工程功率分配 2. 珠海直流微网 该工程是能源局“互联网+”智慧能源重点项目,全世界规模最大的多端交直流混合柔性配网工程,利用直流变压器承接±10kV电网,构建低压±110 V和±375 V直流网络。珠海直流微网工程如图11所示。 图11  珠海直流微网工程 3. 东莞交直流混合微电网 该工程依托国家重点研发计划,旨在实现更高效的智能微电网构架,实现可再生能源的有效消纳。四个端口覆盖高低压,交直流,可以实现不同形式能量的高效传递,可广泛应用于工业园区、校园和数据中心等应用场景。 结束语 在产品及运维方面,特变电工基于自主开发的微网能量管理系统、中央控制器及运维云平台等核心产品,构建全生态链微网能量管理及运维系统。该系统基于机器学习、人工智能等技术,采用多时间尺度功率预测和多目标优化调度算法,基于大数据、云计算等技术,构建开放性、分布式和人性化的软件平台,可提供需求响应、调度响应、孤岛运行和低碳运行等多种运行模式,满足不同客户个性化需求,保障微电网安全、稳定和经济运行。...
创新,有时不仅是一种改变,更是一种对传统的颠覆。当数字化大潮席卷而来,电气化世界也必将迎来变革,更分散化的资产设施分布,更复杂化的运维管理需求,更严苛化的安全可靠要求,更专业化的行业场景应用,对配电系统而言,从设计到使用的全生命周期各环节都将面临更大的挑战,数字化创新将成为实现突破的重要途径。 近日,全球能源管理与自动化领域数字化转型的专家施耐德电气于线上举办了2020年创新峰会,并在智能配电峰会期间,重磅发布了新一代预智低压成套设备BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列及新一代ComPacT NSX塑壳断路器,再次以数字化创新引领配电领域发展,赋能行业转型升级。对此,施耐德电气执行副总裁,合作伙伴事业部负责人Nadege Petit对此表示:“施耐德电气正继续以创新加速数字化与电气化的融合,并不断创造具有更丰富强大功能且使用更简单便捷的产品,从而为产业链各个环节的合作伙伴创造更加安全可靠、绿色高效的价值,并带来卓越数字化体验,最终携手创造电气新世界。” 新一代预智低压成套设备——自带数字基因 尽享数字未来 此次发布的新一代预智低压成套设备包括BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列,可实现标准网关、无线连接、测温等多种功能的预制化搭载,打造出厂即自带数字化基因的新型智能成套设备,以更低投入且“轻量化”的方式为设计院、盘厂等合作伙伴及最终用户带来无与伦比的数字化体验。结合多款数字化软件,可随时监测设备运行状态,并能够实现现场及云端的高效管理,从而全面优化配电资产从设计、建造到部署、营维的全生命周期数字化管理,提高用电可靠性,提升供配电系统的运维效率。 新一代预智低压成套设备 BlokSeT 新一代预智低压成套设备Okken 新一代预智低压成套设备PrismaSeT 预制互联,灵活高效:可配置全能型云网关Panel Server Box、以太网网关Panel Server Hub、轻量级云网关Panel Server Cloud等多种标准网关,实现设备出厂即拥有更安全、高效、灵活的互联互通性;通过柜体独有的数字化面板及智联二维码,可就地显示网关连接信息、失压报警信息、防伪信息及成套设备内部的关键资产信息,实现对电气资产的高效管理。 多重测量,精准监测:预置Thermal Tag无线温度传感器,可实时对关键点温度进行监测,预知健康风险;独有的V-loss测量装置,可捕获盘柜失压状况;可扩展的PowerTag MTZ/NSX无线电能测量模块及NSX OFSD无线辅助触点,实现电能的精准测量及开关状态的轻松捕捉,全面掌握柜内电气资产状态。 至简数字体验:结合施耐德电气EcoStruxure Facility Expert千里眼运维专家及智联二维码,可实现更高效的资产管理和预防式维护;应用Ecoreal软件和调试工具,更可提升上图、报价、设计效率和协同体验;易可调微信小程序,可轻松实现配置、升级、信息同步和网关切换等操作,带来更卓越的数字体验。 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器——数字模块尽享智能体验 丰富产品带来专业保障 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器在模块化设计和产品系列拓展方面再次创新,不但可实现无线通讯、电能质量及电气状态监测等更多数字化功能的快速扩展升级,同时不断提升产品性能,丰富产品功能,以满足不同细分行业和使用场景的个性化需求,从而助力客户不断提高配电可靠性及能效和成本优化,创造更安全、智能、高效、灵活且专业的价值和体验。 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器(交流) 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器(直流) 模块设计、无限智能:通过搭载包括OFSD无线辅助触点、升级款PowerTag NSX无线电能测量模块,可持续丰富或升级断路器智能化功能,强化断路器与配电系统的通讯能力,持续提升配电可靠性和电能质量。 产品创新、专业赋能:将陆续推出1500V直流断路器、1000V交流断路器等,全面满足新能源、数据中心等新兴行业及楼宇、工业等传统行业的个性化需求。 提升体验、安全加倍:漏电保护一体化、漏电报警不跳闸等产品设计,再次提升对配电安全的全面保护和操作体验,降低操作失误风险,更好地保障人身及资产安全。 灵活高效、外观升级:全新的电动操作机构和更丰富的热磁可调断路器,为客户提供更灵活更丰富的产品及方案选择和配置,并有效优化成本。此外,全系列产品外观统一焕新,不但更具辨识度,清晰可见数字化模块的安装和运行状态,获取、读取相关信息更快速、清晰,还通过更符合人力工学的设计,让操作更加省力和安全。 作为施耐德电气赋能配电领域转型升级的有力实践,此次发布的两系列数字化创新产品不但各具价值,且新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器还可集成于新一代BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列预智低压成套设备中,并可与新一代预智低压成套设备搭载的更多组件无缝兼容,通过这一组合应用,将实现数字化功能与价值的“无限”叠加,进而产生更大的“化学反应”,带来更佳的数字化体验,从而在施耐德电气创造电气新世界的过程中发挥重要作用。 对于重量级产品的发布,施耐德电气能效管理低压业务,市场部副总裁张帆表示:“能源新世界正加速而至,加强数字化与电气化的融合,并继续立足客户需求,是施耐德电气创新的方向。此次发布的两款全新产品是我们坚持创新的又一最佳实践,希望以此为基础,继续携手更多合作伙伴,一同创建数字配电新生态,引领新时代的变革。  ...
数据中心的用电量极大,尤其是冷却数据中心的IT设备。  通过在冷却系统中使用变频器和节能电机可以大量减少能耗。关于这一点,我们采访了ABB运动控制事业部的HVACR全球产品营销经理Maria Fedorovicheva。   数据中心冷却过程中的效率提升为何如此重要? 作为现代计算基础设施的一个组成部分,数据中心的用电量占全世界总发电量的大约百分之一。在确保数据中心的持续可靠性和可用性方面,冷却系统发挥着关键作用,但它的用电量通常约占数据中心总用电量的40%。另一个耗电设备是IT设备本身。这些数据表明,能效提升应该从构成数据中心冷却系统核心的风机、泵和压缩机开始。   是否有监管参数来控制数据中心的用电量? 作为行业联盟,绿色网格提出了最常见的能效指标之一:电源使用效率,即进入数据中心的总电量除以IT设备用电量所得比值。在理想状态下,数据中心的PUE应为1。 根据Uptime Institute开展的一项研究,多年来,数据中心的PUE水平一直呈下降趋势,从2006年的2.6左右下降到2019年的1.7,尽管自2013年以来的近期趋势是平缓的。要使PUE进一步降低,需要采取措施在数据中心运行周期内提高效率,并在新项目中采用尖端技术。在冷却系统中使用变频器和高效电机有助于大幅度降低电源使用效率。   为什么选择变频器? 变频器已被证明是一种高效节能的冷却解决方案。变频器可以使冷却系统中的电机转速得到精确控制,使冷却系统在任何时候都能够提供人们所需的温度,从而实现约高达35%的节能。这与电机全速运转,通过节流限制输出的情况完全不同。电机转速与能耗之间的关系意味着,即使只是适度降低转速,也可以显著提高能效。 虽然数据中心冷却系统的规模足以应对极端情况下(包括夏季高温和部件故障)的峰值负载,但它们很少在其设计的负载状态下运行。相反,它们大多在轻载状态下运行。变频器提高了电机的灵活性,使冷却系统能够适应不断变化的负载情况,因此即使在部分负载下也能保持系统的高效运行。   电机技术是否也很重要? 当然。不同的电机技术会根据负载表现出不同的性能。当负载为25%时,电机技术之间的效率差异很容易超过10%。因此,根据电机在多数时间的运行负载范围来选择电机是可取的。在大多数情况下,这个范围不是额定负载,而远低于额定负载。   关于冷却过程的效率,是否还有其它考虑? 事实上,整个系统的效率很重要——我们可以使用损耗尽可能低的高效电机来拖动泵、风机或压缩机等设备,并利用变频器使电机转速符合需求,从而实现节能。但如果风机设计,使它产生巨大的空气动力损耗,整个系统的能效或电能转化空气动能效率可能会受到影响。这就意味着,在考虑数据项目的能源效率时,必须评估整个冷却系统的能效,而不仅要逐一考虑每一个元器件。 随着数据中心中服务器密度不断增加,其热负荷也随之增大。面向未来的数据中心冷却系统必须具有可扩展性,以满足未来的需求。关于可扩展性,是指在数据中心规模扩大时,冷却系统可根据不断变化的负载加以改变。同样,专门为供暖、通风和空调应用而开发的变频器以及高效电机(不仅可以以额定速度运行,还可以在部分负载下运行)带来一个很重要的优势,因为它们的设计具有灵活性和可扩展性。            ...
在低压配电网中,配电分支节点的智能低压断路器除了保护功能外,还实现了测量、通信和控制功能。一二次融合技术在低压断路器上的实现,简化了低压配电网络的设备种类和通信接线。大全集团凯帆开关采用该思路设计了一种新型智能塑壳断路器方案,融合了高精度测量及宽带电力载波通信的功能。 作为低压配电网中的关键设备,低压断路器起着保护和能量分配的作用。按照保护装置类型分为热磁式和电子式断路器,根据保护功能分有电流保护断路器和漏电及电流保护断路器。其现状与存在的问题如下: 1)热磁式断路器仅具有两段式保护,保护参数难以准确设置,需要级差保护的场合不能方便设置。故障发生时,容易越级跳闸,停电范围扩大。 2)热磁式断路器在线路出现过载故障保护后,需要经过时间冷却后才能重新合闸,在环境温度较高的场合,无法快速恢复供电。 3)电子式断路器目前还无法满足低压配电网络节点的要求,通信功能受制于现场条件大部分没有实际使用。 4)低压断路器的测量功能不足,对于电压、电流、电量以及温度不能精确测量。外置式互感器及二次设备在现场大量使用,增加了台区建设成本和维护成本。 5)低压断路器通信接口及通信规约不统一,设备布线调试周期长,通信不可靠。 6)由于市场竞争激烈,一味低价促销导致目前的低压断路器产品质量参差不齐,低档化严重。 智能低压断路器的定义 目前,无论是电网还是工矿企业、医院和数据中心等都对配电智能化提出了更高的要求。同时,节能增效、自动化运维、精准故障定位和诊断等配电智能化的方案更是对低压断路器提出了更高的智能化要求。大全集团自主断路器品牌凯帆开关认为,智能断路器应该保护更可靠、感知更全面、组网更便捷以及功能更集成。图1示为凯帆开关研制的智能低压断路器。 图1 凯帆开关的智能低压断路器 1.更可靠的保护才是智能化的基石 万能式断路器已全面使用电子脱扣器,但其中占比较大的还是以电流过载保护、短路保护为主的经济型电子脱扣器。塑壳断路器中正在大量使用的还是机械式的热磁脱扣器,由于热元件、磁性材料的一致性较差,断路器对于故障电流的保护只能在一定的宽范围内,很难做到精准保护。同时,由于无法实现短路电流延时动作,传统断路器很难做到选择性保护。随着电子脱扣器应用占比的逐年上升,塑壳断路器的电子脱扣器已经较热磁脱扣器在保护的多样性上有所提升,但是和万能式断路器一样,还是仅限于以电流过载保护、短路保护为主的经济型电子脱扣器。 稍微高级一些的电子脱扣器为实现更多保护功能,一般还会引入电压测量,从而实现以电压为基础的保护,如过压、欠压和缺相等。大多数的故障可以由电流、电压的异常来判断,但是还有一部分隐患没有表现在上述两个参量上,这就需要借助其他参量,例如母线温度。为此,凯帆开关通过集成于断路器内部的温度传感器采集母线温度,用母线温度单独或者结合母线电流、电压判断用电系统故障,形成报警或者脱扣。 除了保护以外,凯帆开关最新的智能电子脱扣器还对自身进行自检以及附件进行实时状态的监测,如分励脱扣器、合闸线圈、欠压脱扣器和储能电机等线圈的断线监测,以主控芯片为核心的通信检测、内存检测、磁通断线检测和主控芯片超温等一系列内部自检。为了避免主控芯片的实效风险,保护断路器本体还加入了基于硬件电路的接通电流脱扣器(MCR)功能和高设定值瞬动短路保护(HSISC)。 2.更全面的感知才是智能化的数据基础 测量电流、电压可以用来保护和提高精度,还可以实现等同于多功能表的功能。低压断路器本身内部结构紧凑,剩余空间不规则等因素限制了测量互感器的内置,但是随着新材料的发展以及加工工艺水平的提升,使得测量互感器内置成为可能。高精度测量互感器加上精密采样电阻以及信号处理电路,让智能断路器可以实现0.2s级的电能测量。同时还可以计算出有功功率、无功功率、总功率、需用功率、功率因数、频率、电量和电压,电流2~32次谐波、电流谐波总畸变率、电压2~32次谐波以及电压谐波总畸变率等。 凯帆开关除了上述参量的高精度测量功能,还具备断路器状态检测,实现了分闸、合闸及脱扣三状态全面感知。在保护中提及的母线测温功能,可在20~150℃范围内误差做到±1℃。 3.更便捷的组网才是智能化快速发展的催化剂 组网的便捷体现在两个方面,一是免接或者少接通信线,即便捷安装;二是免调试或者少调试,即便捷调试。 免接或者少接通信线会用到微功率无线通信,或者电力线载波通信方式。几种通信方式有着各自的优势和特点:电力线载波适合长距离通信,有网随电通的特点,同时,依靠通信网络和电力网络共用的特点,还可以在一定程度上理顺电力拓扑结构;微功率无线通信作为电力载波通信的补充,在电力线上干扰信号对载波信号影响严重的场合下,电压设备通过无线通信。在该局域网内增加边缘计算器,可实现边缘控制。 如果通信地址唯一,数据模型明确,那么便可实现系统集成商或者电力成套公司的通信免调试工作。万物互联的时代已经开启,借助于IPv6技术,可以给电力物联网的每个节点划分一个唯一地址,而数据模型各断路器厂商又是明确的,因此随着电力物联网的发展,通信调试工作必然越来越方便。 智能低压断路器的设计原理 凯帆开关的新型高精度测量智能塑壳断路器采用了一二次融合思路,保护和测量独立设计。如图2所示,新型智能塑壳断路器由断路器本体、保护模块、保护互感器、测量模块、电流测量互感器、电压调理模块和电流调理模块构成。保护模块负责完成与保护相关的数据采集,实时计算和监测断路器状态。测量模块负责电压、电流采集计算,以及电量、谐波、功率和功率因数等电参量的实时计算。 图2 断路器结构图 参量的实时计算。保护电流互感器磁芯采用了硅钢叠压的处理。由于电流保护的范围较大,一般到5倍左右,电流互感器产生了部分饱和现象。反应出来的一二次电流曲线为非线性的特点,需要根据保护互感器的二次电流输出特性,采用二次曲线拟合方式对保护互感器进行校正。具体公式如下 Y=aX2 +bX+c 其中,X为一次侧电流值,Y为修正后的二次侧电流值,a、b和c为二次曲线参数。曲线拟合法可以对被测电流信号进行较为精确地修正,扩大保护的范围,为电力线路的保护提供可靠的检测信号。 由于塑壳断路器内部空间有限,电流测量互感器设计受到严格的结构尺寸限制,在互感器磁芯材料选择上选择饱和磁感强度大、磁导率高的铁基纳米晶材料缩小互感器的尺寸。纳米晶材料为一种新型软磁材料,具有饱和磁感应强度高、量程宽、精度高、工作温度范围宽及频率特性稳定的特点。 独立的测量电流互感器加上高集成度的测量电路使得塑壳断路器这类线路保护设备在保持原有产品尺寸的前提下,具备了测量能力。测量及显示通信电路具有独立于保护电路的电源供电回路,使塑壳断路器的可靠性得到提升。 智能低压断路器的通信方式 作为低压配电网络的重要设备,低压断路器的通信方式比较单一,以RS485通信为主。这种通信方式的优点是通信稳定可靠,通信成功率较高。但其缺点也很明显,部署调试以及运行维护的成本较高。新一代智能断路器的通信功能为实现数据交互的实时性、准确性和安全性等特点,通信功能必须具备高效率、高带宽、高可靠和低功耗等性能特点。 1)高效率:低压断路器在现场数量多,一个低压台区低压断路器之间的距离最大可达500m。快速高效的组网是首要考虑因素。 2)高带宽:由于配电台区终端低压设备数量多,智能配变终端与低压设备交互频繁,传输的数据量将是非常庞大的,对通信传输有较高的要求,在高速传输的同时有着高带宽的需求。 3)高可靠:通信电路集成于低压断路器内部应具有耐高温、耐湿和防尘;通信电路还应能抵抗噪声、电磁和雷电等干扰,保持稳定运行以及数据的不间断性和准确性;在低压断路器发生跳闸时,应能抵抗事故所产生的瞬间强电磁干扰。 4)低功耗:支撑低压断路器停电上报业务需求,满足停电期间告警信息上报。 5)低压电力线宽带载波(LVPLC)通信是利用低压电力配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行数据传输的一种特殊通信方式。 ①低压电力线宽带载波路由合理,通道建设投资相对较低。 ②低压电力线宽带载波通道带宽较宽,传输速率较高,比窄带载波性能更优良。 ③传输频段不受限,带宽范围内频段自适应。 ④受外界电力网络干扰小,低压电力线载波干扰频段限制在1MHz以下,而低压电力线宽带载波是建立在1MHz以上带宽的,低压宽带电力载波的基本频带为1~20MHz,扩展频带为3~100MHz,即可有效避免对外界的干扰。 ⑤不需要重新架设网络,只要有电线就能进行数据传递,运用维护应用成本低。 智能低压断路器集成宽带电力载波通信技术,只需要按照常规方式安装,即可实现通信链路的建立。低压断路器作为保护器件,分断后应保持通信链路的畅通,以防止下游设备的重要信息丢失。 低压电力线宽带载波耦合器利用信号变压器和电容耦合网络,并在断路器的断点之间,在断路器分断后,对于50Hz的交流电起到完全的隔离作用。断点之间的耐压值达到8kV,符合低压断路器的隔离要求。 如图3所示,利用信号变压器及电容网络搭建起对2~12MHz的一个高通信号通道,经过试验验证HPLC载波信号通过4级耦合网络,通信仍可以正常传输,解决了断路器多级连跳,近故障侧断路器数据不能上传的问题。 图3 电力线载波耦合模块 应用及结论 凯帆开关研制的高精度智能塑壳断路器已经在多个台区进行了验证(如图4所示)。现场验证显示,该产品的优势主要体现在以下几方面: 图4 智能低压断路器应用现场 1)传统低压柜内外置CT占用了抽屉柜巨大的空间,同时配合电能表测量低压柜出线电压、电流,接线复杂,柜门表显示数据较为单一。智能低压断路器配备柜门显示单元使该方案得到简化,接线方便,无外置电流互感器。同时,柜门显示单元除了显示电压、电流和电能外还可以显示断路器状态、断路器故障信息、事件记录和谐波等。 2)台区拓扑是台区管理的基础,线路损耗、窃电和故障定位等应用前提是有一个清晰明确地台区拓扑图。智能低压断路器依靠自身高精度的测量功能和实时通信能力,对于负载的特征可以进行有效的辨识。台区分路关系根据负载的特征通过配变终端的算法可以得到理清。对于台区的层级关系根据施工时的地址设定配变终端可以有效辨识。这种实施方案可以有效减少拓扑识别的模块施加,减少台区建设成本和施工、调试及维护成本。同时由于依靠负载侧用电特征,无需额外注入特征信号,保障台区用电安全,防止漏电保护动作。 3)智能断路器强化了线路故障研判能力。全面感知的智能断路器对于线路故障具有强大的研判能力,可对线路的电流短路、过载、漏电、电压失压、过压、缺相、闪变、接线超温、谐波、人为分闸、手动脱扣、远程分闸和试验跳闸等诸多故障进线研判。通过拓扑关系,快速定位故障点,缩短了故障抢修时间。 4)智能断路器强化了设备自身管理能力。全面感知的智能断路器加强了自诊断能力。对于断路器的线路板温度、电子元件故障、断路器本体寿命以及自身运行时间实时统计,这些信息通过配变终端进行采集。经过主站计算可以得到资产净值和资产折损率,精确评估当前设备的状态、设备健康情况,形成体系,提前有序制定设备维护、更换计划。 5)智能断路器强化了线路异常的监测能力。具有精确测量能力的断路器通过对配电网络分支节点的电压、电流和电量的实时监测,通过边侧配变终端的计算,实现了线路拓扑对异常变动的实时感知能力。低压台区拓扑的变更、窃电行为的实施,破坏了之前拓扑结构中的能量守恒,形成异常事件。线路异常事件精确定位并实时上报主站,形成派工单,进行线路异常点的排查。 由此可以看出,智能断路器在台区的实施具有明显的提质增效的作用。在提高台区管理效益的同时,减少了分路检测单元、温度传感器、柜门计量表、外置式CT、拓扑识别仪和末端感知终端等二次设备的使用,具有较高的实用价值和较好的经济性。      ...
2020年6月2日,ABB正式在华发布单相UPS不间断电源新品Powervalue 11T/RT系列,为关键用电设备在断电的情况下提供超长的后备时间供电保障,在使用过程中还可以净化输入电源,避免市电波动、暂升、暂降、谐波干扰对用电设备的影响,大大提高关键设备的可靠性。     PowerValue 11T 1-2-3-6-10kVA主机正面 ABB PowerValue 11T/RT系列是一款专门针对中国用户应用场景度身定制的单相在线式双转换不间断电源 (UPS),容量范围从1kVA到10kVA。 该系列产品广泛适用于各种小型通信机房、金融网点、小型数据机房、过程控制室、工业设备、广告展示屏、闸机、实验室设备、运输信号系统、安保设备、ATM、自动售货机等场合。 ABB单相UPS不间断电源新品包含两个子系列,塔式结构的Powervalue 11T系列以及塔式/机架式兼容的Powervaule 11RT。每一个子系列还提供内含电池的标准机和可以外接电池组的长机,丰富的产品组合能够为用户的应用提供更多选择。 PowerValue 11RT主机+电池包底座正面 Powervalue 11T/RT 系列产品的设计遵循全球产品设计标准。高可靠性的产品设计理念,严苛的可靠性测试,确保了产品的高可靠品质。 产品页面: PowerValue 11T TLC单相UPS不间断电源 https://new.abb.com/ups/zh/systems/single-phase-ups/powervalue-11t-tlc/?utm_source=news&utm_medium=referral&utm_campaign=case PowerValue 11 RT G2 TLC单相UPS不间断电源 https://new.abb.com/ups/zh/systems/single-phase-ups/powervalue-11-rt/?utm_source=news&utm_medium=referral&utm_campaign=case Read More...
做系统集成和安防系统的经常配置机房设备,而机房中UPS作为后备电源系统在大型项目中屡屡应用,面对市面上如此众多的品牌的ups我们又该如何选择,选择的标准又是什么,在选择中又应该注意哪些事项呢?配备了ups电池又该如何配置呢? 首先第一步要先确定功率段:简而言之,首先就是要确认我们希望UPS带载的设备的功率,然后就可以确认好UPS的功率。一般来说,我们建议负载功率占到UPS功率的30%~80%。如果负载太大的话,如同时启动时可能会造成UPS电源过载,负载太小时,不但造成了浪费,对电池的性能来说也不好。 第二步要落实UPS工作方式:目前市场上多见的工作方式有后备式、在线互动式、在线双变换(线纯在线)这三种,具体如下: (1)后备式的UPS,又称离线式UPS,在市电正常时由市电经过稳压滤波后给负载供电,蓄电池处于充电状态,逆变器处于非工作状态。当市电异常时,逆变器开始工作,将蓄电池组内的直流电逆变成交流电输出给负载使用。不带稳压,市电与电池转换时有转换时间,一般用于个人电脑保护,或对UPS电源性能要求不高的情况下使用,此类型的UPS功率段一般较小; (2)在线互动式,是介于后备式和在线式双变换式之间的一种UPS设备。当市电正常时,由市电直接向负载供电;当市电电压偏低或偏高时,由稳压电路稳压后向负载供电;当市电异常时,由蓄电池逆变后向负载供电,在线互动式UPS切换时间一般小于4ms。市电与电池转换时有转换时间,但有调压功能,一般用于配线间或微型机房,保护服务器及网络设备等,此类型的UPS功率段一般在5KVA以下。 (3)在线双变换UPS,无论市电是否正常,其逆变器一直处于工作状态,因此不存在切换时间的问题,能够达到输出电压零中断的要求。市电与电池转换时无转换时间,无切换时间一般也是用于保护服务器或网络设备以及机房里的其他设备,此类型的UPS功率段从小到大都有,跨度比较大1KVA~1000KVA,目前市场上较为多见。 (4)在三相大功率UPS中还有采用双逆变电压补偿在线技术(又称Delta逆变技术),即采用2个逆变器,减少了UPS电源对电网的污染,提高了能量的利用率,特别适用于感性负载(如电动机)或对电源质量要求不是非常高的负载。但是此类技术对电网的适应能力尚有待进一步提高。 以上几种UPS电源的性能从高到低依次为:在线双变换、在线互动式、后备式。价格一般与性能成正比。那是不是我们一定要选择贵的UPS呢? 答案是否定的。正如我们的标题,我们要选择适合自己的UPS。如果是给个人电脑用,那么您选择后备式的UPS就可以,如果是给服务器用,则应该在在线互动式与在线双变换中来选择,选择应该按以下条件来进行: 1、设备要求看您的设备是否需要很高精度的供电,可查看负载设备的铭牌上的标识或询问设备厂家。如需高精度的供电,则需要选择在线双变换的UPS。其次是看负载类型,有的负载是不允许供电有闪断,如:继电器类的设备或开关信号的设备,若您为这种类型的设备配备在线互动式的UPS,那么就有可能在UPS市电与电池切换时,负载有断电或误动作,因此对于这类的设备应该选择在线双变换UPS。如果您的设备没有以上两个要求,则可以继续下面步骤。 2、当地电网如果当地电网质量相对较好,也就是说平时电压波动较小,这个时候就可以考虑选择在线互动式的UPS。但是如果当地电网质量较差,电压波动较大,那么我们建议使用在线双变换的UPS,这是由于这类型的UPS对市电的适应能力要好于在线互动式。 3、UPS转电池后续航时间如果您要求较长时间延时,可以考虑选择标长两用的机器或买不带内置电池的UPS,这两种UPS电源都可以外配原装电池或第三方电池,以达到较长时间延时的目的。 4、安装方式一般来说,UPS电源有两种安装方式,一种是塔式安装,一种是机架式安装,可根据您的机房环境或现场环境来选择,而且还需要注意,不是所有的UPS电源都同时支持这两种安装方式,大多数情况下,机架式的UPS也可以做塔式安装,但塔式的UPS不一定能做机架式安装,因为塔式的UPS可能没办法安装导轨。因此,确认好UPS功率段及工作方式后一定要确认一下UPS电源是否可以满足您的安装要求。 第三步简单了解UPS不同种类电池的优点和缺点 一:UPS 常用电池的种类,影响电池寿命的因素,不同种类电池的优点和缺点: 在UPS应用中的电池共有三种:包括开放型液体铅酸电池,免维护电池,镍铬电池。现UPS厂家所配的电池一般为免维护电池,下面以免维护电池为主介绍三种电池的特点: 1:开放型液体铅酸电池:此类电池按结构可分为8-10年,15-20年寿命两种。由于此电池硫酸电解会产生腐蚀性气体,此类电池必须安装在通风并远离精密电子设备的房间,且电池房应铺设防腐蚀瓷砖。由于蒸发的原因,开放电池需定期测量比重,加酸加水。此电池可忍受高温高压和深放电。电池房应禁烟并用开放型电池架。此电池充电后不能运输,因而必须在现场安装后充电初充电一般需55-90小时。正常每节电压为2V,初充电电压为2.6-2.7v。 2:免维护电池:又名阀控式密封铅酸蓄电池,在使用和维护中需遵循下列原则: 密封电池可允许的运行范围为15度-50度 ,但5度-35度之内使用可延长电池寿命。在零下15度以下电池化学成分将发生变化而不能充电。在20度到25度范围内使用将获得最高寿命.电池在低温运行将获得长寿命但较低容量,在高温运行将获得较高容量但短寿命。 电池寿命和温度的关系可参考如下规则,温度超过摄氏25度后,每高8.3度电池寿命将减一半。 免维护电池的设计浮充电压为2.3V /节。12V的电池为13.8V。CSB公司建议每节2.25-2.3V。在120节电池串联的情况下,温度高于摄氏25度后,温度每升高一度浮充电压应下调3MV。同样温度每升高一度为避免充电不足电压应上调3MV。放电终止电压在满负荷(<30分钟)情况下为1.67V每节。在低放电率情况下(小电流长时间放电)要升高至1.7V-1.8V每节,APC SYMMETRA可根据负载量调节充电电压。 放电结束后电池若在72小时内没有再次充电。硫酸盐将附着在极板上绝缘充电,而损坏电池。 电池在浮充或均充时,电池内部产生的气体在负极板电解成水,从而保持电池的容量且不必外加水。但电池极板的腐蚀将减低电池容量。 电池隔板寿命在环境温度为30-40度时仅为5-6个月。长时间存放的电池每6个月必须充电一次。电池必须存放在干燥 凉爽的环境。在20度的环境下免维护电池的自放电率为3-4%每个月,并随温度变化。 免维护电池都配有安全阀,当电池内部气压升高到一定程度时安全阀可自动排除过剩气体,在内部气压恢复时安全阀会自动恢复。 电池的周期寿命(充放电次数寿命)取决于放电率,放电深度,和恢复性充电的方式, 其中最重要的因素是放电深度。在放电率和时间一定时,放电深度越浅,电池周期寿命越长。免维护电池在25度100%深放电情况下周期寿命约为200次。 电池在到达寿命时表现为容量衰减,内部短路,外壳变形,极板腐蚀,开路电压降低。 IEEE定义电池寿命结束为容量不足标称容量AH的80%。标称容量和实际后备时间非线性关系,容量减低20%相应后备时间会减低很多。一些UPS 厂家定义电池的寿命终止为容量降至标称容量的50-60%。 最后说说如何计算UPS所配电池的数量 一、前提条件 1、快速估算机房IT 设备功率:知道机柜数量,以1 个机柜负载3~5KW计算IT 设备总功率; 2、普通PC功率约200W,苹果机约300W,服务器约300W~600W,其它请查阅设备说明书; 3、设计UPS时,计算出UPS容量后,配置UPS数量推荐采用N+1 冗余部署; 4、电池计算,最快捷的方法可以查UPS厂家的电池配置表,简单快捷;想了解具体算法请参阅本文; 二、UPS 容量快速计算方法 计算公式:UPS 容量KVA =负载功率KW ÷功率因数÷0.7 ; 1、负载功率KW:需要带载IT 设备的负载功率,一般用KW表示(如10KW) 2、UPS容量KVA:UPS容量一般用KVA表示(如10KVA,UPS容量KVA*功率因数=KW,一般情况下KVA ≧KW ,只有当功率因素为1 时, KVA=KW) 3、UPS最大带载功率KW=UPS容量KVA×功率因数(功率因数一般在0.8 ~1 之间,查UPS参数表可得,一般取0.8 ) 4、配置UPS时,建议UPS所带的负载功率( KW)约为UPS最大带载功率( KW)的70%为佳; 计算示例:以10KW负载为例,计算所需要UPS容量步骤如下: 第一步:套用公式, UPS 容量KVA =10KW ÷0.8 ÷0.7=17.85KVA ; 第二步:选用合适的UPS,根据以上结果实际可选用20KVA 的UPS 满足要求; 三、UPS 电池容量的快速计算方法 计算所需电池安时数(AH) (此方法简单快捷,一般的估算,采用此方法即可) 计算公式:电池安时数(AH)=UPS 标称功率(VA) ×功率因素×延时时长(小时数)÷逆变器 启动电压(电池组电压)÷逆变器效率; 1、功率因数一般取0.8 ; 2、逆变器效率一般取0.9 ; 3、逆变器启动电压( 电池组电压) 根据不同型号UPS而不同(查UPS参数可得) 计算示例:以3000VA UPS 延时4 小时为例,计算步骤如下: 每一步:查UPS 参数,得UPS 逆变器启动电压(电池组电压):U=96V ,选用电池额定电压:U1=12V ,得出每组电池数量:N=U ÷U1=96V ÷12=8 节/ 组;第二步:套用公式,电池安时数(AH)=3000VA ×0.8 ×4 小时÷96V ÷0.9=111AH ; 第三步:选用合适的电池, 以上结果得出需要111AH 的蓄电池才能满足4 小时的供电,但是常规蓄电池一般没有容量为111AH 的,且需要8 节/1 组,我们可以选择2 组(16节)65AH 的蓄电池并联进行配置,其延时时间为:65AH ×2÷3000VA ÷0.8 ×96V ×0.9=4.68 小时; 注:以上算出的电池安时数(AH) 也常理解为:电池放出容量;如果电池放电效率不为1,参照以下公式换算出电池标称容量,再选电池。电池放出容量= 电池标称容量×电池放电效率;电池放电效率不同型号参考值有:0.4 /0.5/0.6/0.7/0.8/0.9/1 。  ...
西门子将推出一款SITOP PSU8600单相480W主电源模块,扩展了该系列的产品线。新产品集成了4路输出,每路输出的电流为5A,且每路输出的电压均可在电源运行时手动调节,或者通过软件和控制器实行远程调节,调节范围为4V至28V,因此无需额外电源来支持5V或12V电压的设备。通过使用CNX8600扩展模块,可扩展到最大36输出,所有输出均可实现远程监控。 PSU8600可全面集成到TIA Portal工程平台,因此有助于自动化工程的快速实施。可以通过Sitop Manager软件直接用计算机进行参数设置和远程诊断。借助两个集成的以太网/Profinet 端口和OPC UA,用户可获取全面的诊断和维护信息,并在自动化系统中直接对其进行分析,从而快速定位故障,减少停机时间。 主电源模块能够单独运行,也可以搭配BUF8600 缓冲模块或UPS8600 不间断电源模块(搭配BAT8600 电池模块)来应对各类交流电网问题,PSU8600电源系统具备全面的监控和诊断功能,当发生过热、过载时会发出预警,因此可有效预防严重故障。通过集成的Web server和OPC UA server功能,完美支持远程诊断和第三方通信。可以集成到TIA Portal或Step7中,这将有利于用户进行网络集成和设备参数设置,以确保工程组态的简便高效。在Step7软件中提供了用于Simatic S7-300/-400/-1200/-1500的功能块。 对于Simatic PCS 7过程控制系统,可使用专用的Sitop库来集成,包括工程块和Simatic WinCC预制面板。每路输出的电流和电压都可单独采集,并能通过 PROFIenergy 进行所有输出的开关控制,从而实现可靠的能源管理,使用户显著获益。...
当前,机场已然成为综合能源服务市场的主战场之一。 综合智慧能源系统成机场标配 2020年5月8日,国家电投旗下江西中电投新能源发电有限公司公司与江西省机场集团公司宜春明月山分公司签订《绿色机场综合智慧能源项目》合作框架协议,将在宜春明月山机场范围内建设绿色示范区综合智慧能源项目,为机场提供热源、冷源、充电桩等服务。 2020年4月29日,厦门翔安新机场综合能源服务合作协议签约,国网综合能源服务集团有限公司、国网福建综合能源服务有限公司、厦门翔业集团有限公司与厦门电力成套设备有限公司将共同出资组建合资公司负责实施。这是首个国家电网投资的交通领域制冷能源站项目,未来可望建成国内规模最大的水蓄冷系统综合能源站项目。 2020年2月,民航局正式批复天津滨海国际机场总体规划(2019版),根据规划建设思路,天津滨海国际机场将以智能配电网为基础,建设1个综合能源智慧管控平台、2种循环利用系统、3套典型智慧应用场景和N个含可再生能源的多能互补分布式能源站。 在顶层设计上,国家民航局正在加快推进以“平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场”为核心的“四型机场”建设,其中机场的能源建设涉及绿色和智慧两大层面。 除了上述机场外,已经建成的北京大兴国际机场、长沙黄花国际机场,在建的成都天府国际机场……在数字化和智能化大趋势的背景下,智慧已经成为现代机场的关键要素,而其能源系统的智慧性则主要由综合能源服务来实现,综合智慧能源系统已成机场建设的标准化配置。 机场智慧能源管理是重中之重 在一个综合能源服务系统中,多种能源的供应可以看作是“硬件”,实现多种能源的智慧管理则可以看作是其“软件”。对于机场这一复杂的应用场景,能源管理系统的建设尤为重要,可以说是其重中之重。 机场智慧能源管理系统是指运用先进的信息化、智能化技术对机场能源系统的供能和用能进行多种能源的匹配、智慧调控,提升机场能源系统的运行水平,降低机场能源系统的运行成本。 国家民航局于2019年12月27日专门发布了《机场智慧能源管理系统建设导则》,该行业标准已于今年2月1日起正式实施,该标准的编制即是为了规范机场的智慧能源管理系统建设,促进机场的节能减排和持续发展。 以已建成的大兴国际机场为例,国家电网部署的“国际机场智慧能源服务系统”综合数据平台,集成电网、机场和客户信息,实现了客户需求智能感知、服务保障智能指挥。机场两座110千伏变电站内,国家电网安装了9大类智能采集终端,全面应用智能巡检机器人、变电在线监测、智能安防等技术,实现图像、仪表自动识别,油色谱在线监测、红外热成像等信息也都能快速传送到大兴机场供电服务中心的数据平台上。这就是机场智慧能源管理系统的一个缩影。   ▲北京大兴国际机场智慧能源服务系统实现24小时远程监测 在长沙黄花国际机场,智慧能源管理平台以人工智能和大数据为引擎,以新能源和数字技术为支撑,集智能监控、多能源管理、用供能一体化、泛能调度于一体,通过设备远程监控、数据实时采集、运营智能优化,智能调配电、气、冷、热等各类能源,将航班、旅客、天气等信息流集合优化后联动能源流,实现能源供需精准匹配、精细对接,显著提高了旅客用能舒适度,提升了长沙机场整体能效及能源服务水平。2018年和2019年,通过平台精细管控,长沙机场能耗分别下降11.7%和8%,年度节约标准煤3750吨,降低碳排放9293吨。   ▲黄花国际机场智慧能源管理平台 机场的综合智慧能源系统革新正在路上,这不仅仅限于新建机场,既有机场的智慧能源改造亦是必然。  ...
当前,在环境问题突出、可再生能源发展、电力体制改革等背景下,智慧能源、能源互联网等技术应运而生,综合能源项目伴随着技术升级得到了快速发展,特别是以园区为代表的多能互补综合能源项目。新冠疫情的爆发,让各大企业的产业园区陷入了停工停产的局面,未来园区的正常供能及用能生产管理更是需要朝着智能化方向发展。 园区多能互补是智慧园区的重要组成之一,常见的园区多能互补系统组成包含分布式发电电源、大电网电能、分布式电化学储能、充电设备等。长园深瑞园区多能互补及综合能效的整体解决方案,可提供一体化项目服务,为用户打造园区能源系统的协同供应,提高能源利用效率,提高供电可靠性,减少客户电能支出费用。同时也可为用户打造智慧能效管理系统,实现平台多人同时操作和实时监控,无需现场集中办公,满足用户远程运维,有效减少人员接触,提高智能化水平。 项目案例1:贵州铜仁BIPV的电力区域绿色仓库标准化建设项目—在建 项目概况 多能互补系统:屋顶光伏一座、磷酸铁锂电化学储能一套、并网设备一套、交直流充电设备多台; 照明系统:交直流供电照明系统一套; 综合能效管理系统:智慧能源综合能效管理系统一套。 方案介绍 本项目将电力区域仓库园区的屋顶光伏发电系统、储能系统、直流照明、电动汽车快速充电装置等四者结合起来,构成光储充用一体化系统。系统可通过光伏、电网、储能带动负载,多能互补、协同供应,满足并网及离网模式下园区的正常供电使用,提高园区用电经济性及供电可靠性。 项目创新点 提出基于BIPV的区域电力物资仓库标准化设计,既可利用区域仓库空间优势接入多类型分布式光伏电源,又可促进区域仓库向绿色化方向发展; 提出电力区域仓库光伏发电、储能设备与物流电动汽车充电站功能复用技术,以提高城市土地的利用效率; 提出电力区域仓库采用直流微电网供电技术,优化区域仓库用能模式; 提出园区一体化监控,多种能源及用能实时监控,提升园区整体智能化水平。 智慧能源综合能效管理系统可采集全系统内发电、储能、负荷数据,通过智能调度算法控制整个园区电网的功率平衡、电压稳定,从而优化园区的用能模式。同时,可以满足接入水电气热空调等系统,实现整体能源一体化管理,实现园区整体节能降耗。 项目案例2:深圳招商供电智慧能源示范项目—在建 项目概况 多能互补系统:停车棚光伏两座、磷酸铁锂电化学储能一套、并网设备一套、充电设备多台; 综合能效管理系统:智慧能源综合能效管理系统一套,集成了光储充能量管理系统、节能管理系统、空调管理系统三部分子系统。 方案介绍 系统由智能仪表(电表、水表等)、智能开关、采集设备、能耗监测平台组成,通过智慧能源综合能效管理系统实现对智能开关、智能仪表、储能、充电桩、光伏发电系统等的数据监测与控制,可对照明、空调、水、电等各种能耗进行分类监控与管理。 项目创新点 园区智慧能源能效管理系统,集成光储充一体化能量管理系统、节能管理系统、视频安防系统、环境监测系统及空调监控等系统的功能,实现园区能源整体一体化管理; 具备智能调度、全景数据分析、运维支撑、APP、WEB 发布等功能,实现移动运维。 国家能源结构、社会民生需求不断变化,长园深瑞能源布局和技术方向也跟着在不断调整。深耕电力行业二十余载,长园深瑞具备电力一次、电力二次多方面领域的交付能力,具备先进的系统研发集成能力。未来,长园深瑞将在综合能源领域保持专注和创新,为客户提供更安全、更全面、更智能的解决方案、产品及服务。  ...
随着生产自动化程度的不断提升,机械设备已经成为工业生产中的“主角”。但任何机械都存在一定风险,使用不当或安全措施不力就会酿成事故,给生命和财产带来损失。 安全继电器可在机械设备发生故障或损坏时紧急停止,从而保护生产安全。因此,在设计一套安全电路中,安全继电器及安全传感设备担任着举足轻重的作用。ABB一直致力于研发多样化的安全控制产品,默默为设备安全可靠运行保驾护航。 Sentry安全继电器                                                                 Eden安全传感器 Sentry安全继电器和Eden安全传感器是监控危险机械上的门和窗口的理想解决方案,可实现轻松安装,持续保障设备的安全运行。功能强大、易于使用,拥有从基本的扩展型到具有高级定时功能高度灵活的通用型的完整产品系列。视窗显示功能以及LED诊断功能,简化了设置和故障排除程序,更可靠地保障设备安全运行。 Eden是ABB自主研发的非接触式安全传感器,具有高安全等级,是严苛环境应用的不二之选,智能LED辅助判断安全链断裂的位置,简单直观。具备集成复位功能的Eden安全传感器,复位按钮可以直接连接到传感器,从而节省电缆长度以及配件数量。 此外,单个Sentry安全继电器可监控多达30个串联的Eden传感器,确保达到理想的安全性等级。 颜值高、能力强的Sentry安全继电器和Eden传感器,凝聚了ABB百年来在电气行业的积淀,以及当前安全控制领域最高峰的技术精华。相信有它们的坚守,会为您带来更安全、更高效的生产体验。未来,ABB将持续凭借丰富的实际应用经验,为用户提供广泛类型的创新型机械安全产品和系统,解决机械安全的后顾之忧。 Read More...
能源作为经济发展的重要引擎,堪称是国民经济的命脉。采矿业一直是能源工业的重要支柱,我国的矿业生产主要来自井下开采,环境恶劣,就以煤矿为例,煤矿井下存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾害,加上生产环境复杂,易发生恶性事故。 出于安全考虑,矿山井下低压配电系统的接地形式按规定采用的是IT系统。IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地(PE线)的系统。 IT系统的特点是发生第一次接地故障时,接地故障电流仅为非故障相对地的电容电流,其值很小,外露导电部分对地电压不超过50V,不需要立即切断故障回路,因此可以保证供电的连续性。但此时非故障相对地电压会升高1.732倍,对线路耐压要求提升;同时一旦发生二次接地,则构成危险的相间短路,所以须配置绝缘监测装置,以便在发生第一次接地时就要及时排除隐患。 而对于以煤矿为典型代表的井下环境来说,在开采过程中,由于工作场所空间小、纵深长,加上空气潮湿、多尘、巷道滴水和积水等诸多恶劣因素,很容易引起电缆和电气设备老化和绝缘电阻下降,从而导致井下设备、电缆经常发生绝缘强度降低、单相漏电或单相接地故障,不及时处理就可能进一步发展成相间短路。因此,井下作业人员比正常环境下更容易遭受电击的危险,而且还可能导致瓦斯、煤尘的爆炸。 显而易见,对矿山井下IT系统的实时绝缘监测具有更重要的意义。 1 标准规范中的相关规定 为了保证井下生产的正常开展和保护井下人员的操作安全性,国家制定了不少相关标准和规范,对IT系统安装绝缘监测装置进行了具体规定。 例如《GB 50070—2009 矿山电力设计规范》规定如下: “4.1.3 井下低压配电系统接地型式应采用IT 系统,并应符合下列规定: 1 )配电系统电源端的带电部分应不接地或经高阻抗接地,且配电系统相导体和外露可导电部分之间第一次出现阻抗可忽略的故障时,故障电流不应大于5A。 2 )配电系统不宜引出N 线。” “4.2.9 井下低压配电IT 系统应采取自动切断电源的间接接触防护措施,并应符合下列规定: 1 )低压配电IT 系统均应装设绝缘监视装置,当绝缘下降至整定值时,应由绝缘监视器发出可听和(或)可见信号。 2 )有爆炸危险环境矿井,当发生对外露导电部分或对地的单一接地故障时,防护装置应迅速切断故障线路。”  《GB 50058-2014 爆炸危险环境电力装置设计规范》中的5.5.1条款也规定了“爆炸性环境中的IT型电源系统应设置绝缘监测装置。” 此外,各种不同矿类也都有自己专门的规范和工作细则,例如《煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则》就对绝缘监测的报警定值设置等做了更具体的规定。 2 国内外绝缘监测仪在线监测现状 我国的电气设计在建国之初师从前苏联电气规范,主要是广泛的采用TN—C系统,它可以节省一根PE线,比较经济,但存在很多缺点,如中性线断裂后设备外壳对地将带220V危险接触电压,不能装用RCD防电击等等。改革开放之后我国引进了国际电工学会标准,也随着我国电气技术的不断提高,在应用中TN-S、TT、IT系统得到了一定程度的推广和应用,以IT系统为例,在医疗IT方面目前应用比较成熟,但在很多工业场合,由于对接地系统的理解和应用尚不尽深入和全面,比如煤矿井下场合比较缺乏国产绝缘监测装置就是一个证明。 目前矿用井下IT系统的绝缘监测装置以进口品牌为主,欧美等发达国家已经较广泛地在IT配电网络中应用绝缘检测技术,而且经过长期的在线运行使发达国家积累了大量监测数据和经验,这是目前国内生产厂家需要学习和追赶的。 但采用进口品牌绝缘监测装置造价昂贵,而且人机界面往往是英文,不利于现场人员的使用,在这种背景下,也不断有国内企业逐步推出了自己的工业用绝缘监测装置,其中就包括了安科瑞电气股份有限公司的AIM-T系列绝缘监测仪。 3 安科瑞工业绝缘监测仪  AIM-T系列绝缘监测仪主要应用在工业场所IT配电系统中,主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款产品,均适用于纯交流、纯直流以及交直流混合的系统。 其中AIM-T300适用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系统,AIM-T500适用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L则是相比AIM-T500增加了绝缘故障定位功能。 1)AIM –T系列产品的技术参数如下表所示:   2)AIM –T系列产品的外观尺寸如下图所示:   3)AIM –T系列产品的典型应用如下图所示: 4 小结 安科瑞AIM-T系列工业用绝缘监测仪目前已经在矿井、纸业、船舶、冶金厂等的诸多工业场合的IT系统中得到了应用,能够实时监测系统对地的绝缘状况,在系统出现绝缘下降或接地故障时,及时报警提醒相关人员排查故障,在应用中起到了很好的监控和预防效果。  ...
继2020年1月份上海轨道交通18号线一期御桥站至航头站区间铺轨完工后,经各参建单位全力推进建设,2020年4月21日上午,18004号列车正式上线开启列车首次“热滑”试验。此前,全球动力管理公司伊顿顺利交付了为18号线提供的部分Power Xpert® DX 低压开关柜。 在伊顿看来,上海地铁项目素来以对技术和产品的高标准、严要求著称,只有达到先进水平的技术和产品,才能够被应用到项目建设中。伊顿创新、前瞻性的技术和价值主张,以及对上海地铁需求的精准把握和专业细致的服务,是促成此次双方合作的坚实基础。 为上海地铁18号线提供强劲动力 上海地铁18号线作为换乘的重要补充,被视作上海南北轨道交通大动脉,采用全自动驾驶技术,实现了包括列车自动运行、自动开关门、自动折返、自动出入库、自我诊断和维护等全自动驾驶功能,多个检测系统加持,安全系数更高。作为关键基础设施,安全稳定的配电设备和良好的电能质量才能为日夜穿梭在地下和地上空间的列车提供强劲动力。 在这条科技感满满,施工技术难度高的地铁线上,伊顿Power Xpert® DX 低压开关柜凭借其持久稳定、运行安全和不受环境影响等特点,成功运用于上海18号线全线37个站点,主要负责地铁机电设备的输电、配电、电能转换,以及对电能的集中控制和分配,为车站电力系统长时间持续稳定运行保驾护航。目前,已完成了航头站至御桥站一期工程8个站点的交货、协助安装、调试等工作。 Power Xpert® DX 是伊顿公司推出的满足IEC/GB 标准的低压开关柜设备,电流范围最大可达6300A,主要由母线区、电缆连接区、设备区构成,可搭配伊顿高品质全系列低压元器件。标准的全绝缘配电母线设计可在确保安全性的同时实现免维护;柜身采取模块化设计,结构紧凑,占用空间少,十分易于升级、扩展及后续维护。 另外,Power Xpert® DX 低压开关柜还拥有包括电弧故障保护系统及自主机械连锁功能在内的独特安全特性,确保操作人员的人身安全,减少潜在的人身安全危害和设备损坏风险。产品运行安全可靠、操作维修简便、配置方案紧凑有效,结合伊顿低压应用领域的专业知识,使DX 成为配电应用的核心所在,进一步确保列车的安全运行,提高运行效率,降低系统的运维成本。 与工期赛跑,攻坚克难赶进度 在全球疫情越来越严重的情况下,中国逆势而行,冲开了一条光明之路。从18号线一期工程的第一个站点鹤立西路站正式交货,到最后一个站点航头站设备安装结束,伊顿电力设备有限公司(常州工厂)众多的一线工作人员,不畏艰难奋战在项目一线,逆行而上,全力为车站早日通车提供高质量的产品和专业服务,再一次彰显了电力因我们而不同的实力与担当。 面对工期紧、任务重等挑战,伊顿组织了专门的服务团队,及时应对因项目进度而多次临时调整的交货顺序,通常要在两三天内加班加点完成一个站点20多台低压开关柜的出厂和检验。同时,在后期的产品安装过程中,工程师全程跟踪指导并配合解决安装过程中的各项问题,保证现场施工进度。特别是在送电前期,伊顿安排了21人的服务突击队,配备专职安全员,5天内完成了800个火灾报警装置的安装和接线工作,协助客户在预定时间具备送电条件,受到了高度赞扬。  知行合一,专业与创新的坚守 上海18号线运行的是全过程无人值守的全自动驾驶列车,在技术协议中,伊顿承担了PLC 系统调试工作,通过把各配电回路的运行状态数据和电量参数数据发送至中央控制室,并执行中央控制室发来的编码控制指令,实现长期、安全、稳定的运行目标。为此,伊顿紧急成立重点项目工作组,快速响应客户需求,提供专业解决方案与定制化服务,顺利完成现场调试与送电工作。 伊顿以专业和实力支持上海地铁18号线打造全自动化轨道交通项目,也是在轨交交通行业的又一次成功实践。伴随“云计算、大数据、物联网”等新技术在轨道交通领域的深入应用,信息化、数字化、智能化已成为轨道交通发展的必然趋势。伊顿将以先进理念、技术,以及在轨交行业积累的深厚经验,不断创新数字化能力,加快产品与IoT技术的融合,为城市地铁实现智能化升级提供更多创新产品和解决方案,助力智慧交通。  ...
1 什么是单相接地故障 我国10kV中压配电网多采用中性点非有效接地方式,单相接地故障又被称为小电流接地故障,占比配电系统故障的80%以上,多发于在潮湿、阴雨天气,故障成因包括导线搭接横担、断线触地、避雷器或绝缘子的击穿/闪络、异物搭接等。由于单相接地故障一般不影响用户的正常供电,因而传统处理方法允许系统在1~2小时内带故障运行,在此期间由人工巡线找出故障位置进行处理。这种处理方式虽显著地提高了供电可靠性,但随着配网规模的逐渐扩张,单相接地故障电流不断增大,接地电弧难以自动消除,间歇性电弧引起的过电压对电气设备的危害增大,若不及时处理,极易演变为两相短路故障,使事故范围扩大,甚至在故障长时间存在的情况下,易造成周边人员伤亡,存在较大安全隐患。提升单相接地故障的快速处置能力对于保障人身、设备、系统安全具有重要意义。 2 单相接地故障有哪些危害 2.1 对变电设备的危害 10KV配电线路发生单相接地故障后,变电站10KV母线上的电压互感器监测到零序电流,在开口三角形上产生零序电压,电压互感器铁芯饱和,励磁电流增加,如果长时间运行,将会烧毁电压互感器。 单相接地故障后,也可能产生谐振过电压。几倍于正常电压的谐振过电压,危及变电设备的绝缘层,严重时使变电设备绝缘击穿,造成更大事故。 2.2 对配电设备危害 单相接地故障发生后,可能会发生间歇性弧光接地,产生几倍于正常电压的的过电压,进一步使线路上的绝缘薄弱点击穿,造成严重的短路事故,同时可能烧毁配电变压器,使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毁,也可能发生电气火灾事故。 2.3对人畜危害 对于导线落地这一类单相接地故障,如果配电线路未停运,对于行人和线路巡视人员(特别是夜间),可能会发生跨步电压引起的人身电击事故,也可能发生牲畜电击伤亡事件。 2.4对供电可靠性的影响 发生单相接地故障后,一方面进行人工选线,对未发生单相接地故障的配电线路要进行停电,中断正常供电,这就会影响供电可靠性;另一方面发生单相接地的配电线路将停运,在查找故障点和消除故障中,不能保障用户正常用电,特别是在庄稼生长期、大风、雨雪等恶劣天气条件下,不利于查找和消除故障,将造成长时间、大面积停电,对供电可靠性造成较大影响。 3 各种接地方式下单相接地故障处理的技术特点 3.1中性点不接地或经消弧线圈接地系统 中性点不接地或经消弧线圈接地系统目前主要通过暂态特征量进行故障判断。尤其是中性点经消弧线圈接地系统,受消弧线圈过补偿的影响,单相接地故障后,不同线路区段的稳态特征不明显,采用稳态量难以实现故障检测。通过暂态零模功率方向法理论上可实现故障检测,但原理相对复杂,对测控装置的技术原理、性能要求较高,目前仍属工程实践的难点,整体上该接地方案下单相接地故障判断技术实现难度较高。 3.2中性点经小电阻接地系统 中性点经小电阻接地系统单相接地故障判定主要采用零序过流法,原理较简单,技术实现难度较低,从而对于大部分单相接地故障判定准确率相对较高,但是对于瞬时性故障跳闸率明显增加,影响供电可靠性指标,且接地电流较大带来的接触电压与跨步电压触电安全风险。同时该接地方式耐过渡电阻能力较弱,据测算,在接地过流定值设置为40A时小电阻接地系统耐过渡电阻能力不到150Ω,不利于实现高阻接地故障保护,而据统计,高阻接地在架空线路单相接地故障占比为15%左右。 3.3消弧线圈并联小电阻的灵活接地系统 消弧线圈并联小电阻的灵活接地系统,采用故障发生时中性点延时投小电阻的方式,保留了谐振接地系统可抑制瞬时性故障的优点,同时也继承了中性点经小电阻接地方式下,故障特征量突出,易于检测的优点,近年来逐步推广应用。同时,一次永久性单相接地故障,在两类中性点接地方式下,可产生两种典型特征,从某种意义上,亦为采用不同的保护原理进行故障检测,提升判断准确率创造了有利条件。 4 单相接地故障灵活处理技术方案 基于对单相接地故障特征的深入研究,国网湖北电科院能源互联网技术中心结合全省配电自动化建设应用与变电站中性点接地方式改造工作,针对消弧线圈并联小电阻的灵活接地方式,提出了一种基于一二次融合成套开关实现的配电网单相接地故障就近就地隔离方法,通过对分段开关同时部署零序过流保护、暂态零模功率方向保护功能且同时投入,并设置不同的动作时间,有效提高单相接地故障快速处置的准确性与适应性。 2018年起,国网湖北电科院能源互联网技术中心联合国内主流设备制造厂商开展研发,并在实验室完成了一二次融合成套开关单体设备的性能检测与功能验证工作。2019年9月6日,该项技术在鄂州110kV红莲湖变电站10kV馈线成功通过现场测试,现场测试结果表明,该团队提出的单相接地故障处理方法全面取得预期成效,有效实现了各类接地故障的就近就地快速隔离与健全区段的转供恢复,大幅降低了故障处理时间。  ...
2020年9月15日 —— 中国国际工业博览会(CIIF)在上海盛大开幕,史陶比尔工业机器人及史陶比尔 WFT 移动机器人首次在上海工博会联袂展出,在8.1H馆A224展示了针对智能工厂提供的超灵活全方位解决方案,包括机器人、移动机器人系统、协作机器人和自动运输系统。 近年来,史陶比尔在研发方面不遗余力,并通过收购全球领先的AGV供应商WFT巩固市场地位。作为移动平台领域全球领先的供应商,史陶比尔 WFT 移动机器人提供全方位内部物流和生产物流解决方案,为灵活的产线部署和工厂物流带来模块化、可扩展的一站式高精度移动解决方案。正如史陶比尔集团工业机器人事业部总经理Gerald Vogt解释道:“我们的目标是通过增加用于内部物流自动化的先进生产系统,来扩大我们革命性机器人解决方案产品组合。我们希望成为全方位的供应商,为生产物流和内部物流提供数字化网络化的解决方案。现在,我们拥有能够革新内部物流自动化的AGV、AMR自主导航机器人和协作移动机器人。这将有助于我们实现工业4.0解决方案,从而将柔性和生产率提高到新的水平。”   史陶比尔 WFT 移动机器人提供全方位内部物流和生产物流解决方案 固定式输送技术已成为过去 全新的物流解决方案都具有共同点,即消除固定式输送系统。数十年来,装配线、叉车和手工搬运一直是内部物流的主体,而AGV自动引导车和AMR自动移动机器人等高度灵活的自动化技术正在大步向前迈进。仔细研究汽车工业生产中的超现代装配理念,就会发现运输模式已经发生转变。传统的装配线已被废除,AGV无人驾驶运输系统取而代之,载着汽车车身在工厂内穿梭。AGV带来了柔性,速度可根据路线的变换而调整。分散的产品部件通过这种方式进行装配,并安排在同一条装配线上。  史陶比尔WFT的AGV将车身在装配站之间可靠运送。 Vogt表示:“汽车行业的案例证明了这一点,我们在工业连接器制造的经验同样证明了这一点。在连接器生产中,我们使用史陶比尔移动机器人系统HelMo,不仅是一台机器人,更是灵活的多功能生产助手。柔性是王牌,趋势已经从传统固定的自动化生产线转向灵活的运输系统,将为生产带来全新的自由。”   史陶比尔WFTAutoBox在宝马德国工厂灵活转运  移动机器人和协作机器人增强柔性智能工厂中的工作站更能创造价值,这也揭示了智能工厂与传统生产场景的根本区别。无需固定的装配线,AGV和移动机器人取而代之。无论是否涉及直接的人机交互,AGV和移动机器人都可以在生产岛或生产单元间来回移动,完成焊接、紧固、装配和包装等各项工序。 得益于这些新的物流和生产理念,现代工业可以有效地应对各种挑战,例如规格不断增加、产品个性化、型号更换频繁以及批量大小的波动。移动机器人和协作机器人是实现数字化网络化生产的最佳工具。   灵活助手HelMo应用在连接器装配  同样,史陶比尔也展示了其移动机器人系统HelMo的交付能力,能应用于不同行业,助力制造商们能够比以往任何时候都更高效、更经济地实现各项应用,包括MRC人机协作应用。 灵活生产助手HelMo可以同时执行多个任务,在工作站之间进行独立操作,经过短暂的暂停校准后,可已十分之一毫米的精度内范围工作。该机器人系统既可以高速自动执行任务,也可以根据需要,协助人类开展协作。   HelMo精通标准和人机协作应用 HelMo由TX2六轴机器人和自动运输平台组成,其TX2-90L标准机器人可被TX2touch-90L协作机器人替代,变身移动式协作机器人。该机器人配备碰触敏感的皮肤和众多安全功能,主要是为了直接交互的人机协作应用而设计,但同时也可作为传统机器人使用。所有安全功能均满足严苛的SIL3/PLe级安全标准。HelMo通过三台内置的激光扫描仪进行安全导航,这些扫描仪可以持续地监测周围环境,从而确保精确的操作和对人员的安全保护。 凭借其独立和协作的双重应用场景,HelMo完美地满足了用户“随时随地实现自动化”的愿望。HelMo可以高度灵活的方式应用于几乎所有业务领域,包括采购和物流,物料搬运和装配、机加工自动化到质量控制。   HelMo符合最高安全等级SIL3-PLe,助力移动人机协作  Gerald Vogt说:“史陶比尔凭借全球独特自主移动平台、托盘运输系统、机器人机器人、协作机器人和移动机器人系统的全方位产品线,可以为全新高柔性的材料供应和生产理念提供完整的工业4.0解决方案。这标志着全新生产时代的开始,将彻底重新定义柔性的概念。”...
在物理世界与数字世界孪生的时代,传统制造业正经历着重大变革。人工智能技术在制造业领域的创新应用,让智能化的未来工厂成为现实。 成立于1994年的北京ABB低压电器有限公司,主要生产终端配电保护产品和建筑电器附件产品,是ABB全球重要的低压产品制造基地之一。如今,北京ABB低压电器有限公司将人工智能技术引入到生产运作中,通过应用由自身工程师团队开发的MCB(微型断路器)外观检测系统,集成自动化设备并结合计算机视觉技术与AI技术提高了检测水平,使得生产效率获得极大提升。 质量优先,提升客户体验 在产量不断增加的今天,单纯依靠”人眼“的检测,已经难以满足生产运作的需要。在实施AI项目之前,北京ABB低压电器有限公司虽然对产品进行了100%的人工检测,检测产品是否存在破损、赃污、印刷、零件缺失等瑕疵,但由于要识别的特征类别众多,特征差异小,对检测人员的经验、责任心、生理状态都带来了极大的挑战。 北京ABB低压电器有限公司总经理杨文广表示,如今将AI技术应用到外观检测中,通过机器学习不断优化检测模型,在提高检测稳定性、覆盖率和敏捷性的同时降低了检测人员的负荷,工厂的运营效率、产品质量都得到了大幅提升,也必将为客户提供更好的产品体验。 敏捷高效,精准反馈 MCB外观检测系统涵盖两条生产线,方案合二为一又相互独立,既同时实现两条生产线的外观检测,又互不影响。为了能够满足两条生产线高峰时段的产能需求,系统使用了5台ABB机器人。 在实时检测环节中,通过对前端图像的读取、收集与处理,打造敏捷、高效的缺陷检测能力,让所有瑕疵无处遁形。另外,系统可实时监控产品外观质量信息,运用云端大数据分析技术来精准反馈前端设备的生产运行状态,全面提升工厂整体制造水平。 深度学习,无限可能 深度学习是人工智能的核心技术。检测模型能够在深度学习框架中得到训练,进行自我修正与完善,从而提高缺陷识别能力。MCB外观检测系统提供自动打标签功能,可生成标签数据和图片,质量人员只需要复查自动打标结果,进行纠错和修正,打包成增量数据,并发送到GPU训练服务器进行迭代学习,实现逐步迭代。此外,检测的入站信息,缺陷记录,以及缺陷图片均被存储在数据库永久保存。系统采用开放的模块化开发,优秀的集成性和扩展性为实现更加柔性、多样的智能制造提供了必要条件。 ABB电气事业部智慧建筑业务单元亚太区负责人邹恩昌表示,作为新一轮全球科技革命和产业变革的核心驱动力,人工智能正在推动各领域从数字化、网络化向智能化加速转型。现在中国正在大力推进“新基建”,通过“新基建”带动新模式和新业态的发展。ABB全新的产品与完善的解决方案会有更大的市场空间。随着建筑市场不断发展以及数字化市场的逐渐成熟,需要ABB更加灵活快速地响应市场需求。ABB有信心在未来市场竞争中继续保持传统业务的领先位置,不断促进在智慧建筑领域的革新与发展。  ...
大多数机器人手臂是由长直管和驱动关节组合而成。这一点也不奇怪,因为我们的四肢都是以同样的方式建造的,这是一个聪明而高效的设计。通过增加更多的管和关节(或自由度),可以提高机械手臂的功能性,但代价是复杂性、重量和成本也会增加。 在ICRA,由Nicolas Rojas领导的伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的REDS Lab的研究人员介绍了一种机器人的设计方案,这种机器人是围绕着可延展的结构而不是刚性结构构建的,这样可以在不增加额外自由度的情况下提高手臂的多功能性。这个想法是,你不再受静态管道和关节的约束,而是可以重新配置你的机器人,使其完全按照你想要的方式设置,并在你想改变的时候轻松地改变它。 在手臂的可弯曲部分内部是一层又一层的聚酯薄膜,切成片状,叠放在另一层上,这样每个皮瓣至少由11个其他皮瓣重叠或重叠。聚酯薄膜足够滑,在大多数情况下,皮瓣可以平滑地相互移动,帮助调整手臂的形状。挡板被密封在乳胶膜之间,当空气从膜之间被抽出来时,它们互相挤压,使整个结构变得坚硬,无论你把它放在什么形状,它都会自动锁定。 这个系统的好处是它是一个软机器人和刚性机器人的结合,你可以获得一个软系统的灵活性(物理和隐喻),而不必担负其他的控制问题。它在机械上比两者都复杂(混合动力系统往往如此),但你节省了成本、尺寸和重量,并减少了所需的执行器数量,而执行器往往是容易发生故障的地方。 更多细节,我们(作者,以下简称我)通过电子邮件与第一作者Angus B. Clark进行了交流。 IEEE Spectrum:这个想法是从哪里来的? Angus Clark:可塑性机器人的概念来自于这样一个认识:大多数串联机器人手臂有6个或更多自由度(DoF)——通常是旋转关节,但通常只需要2到3个自由度即可完成任务。机器人手臂的想法,实现灵活性和适应任务,但保持简单的低自由度系统,以及快速发展的可变刚度连续体机器人的医疗应用,启发了我们发展可塑性机器人的概念。 有哪些方法可以使可延展的机器人手臂具备独特的优势?哪些潜在的应用可以利用这些优势? 可延展机器人能够完成多种传统任务,如拣放或垃圾箱拣选操作,而无需在每个任务中使用额外的关节,因为机器人手臂的灵活性是由可延展连杆提供的。这使得整体尺寸更小,包括机器人的重量和占地面积,以及更低的功率要求和成本,虽然使用了更少的关节,但却不会牺牲适应性。这使得机器人非常适合于这些因素都很关键的场景,例如在太空机器人领域,每节省一公斤的重量都是至关重要的,或者在康复机器人领域,降低成本可以帮助扩大应用。此外,柔性机器人的协作性和软机器人的特性也使得其可以在工厂中作为协作机器人与人类安全地工作。 “The idea of malleable robots came from the realization that the majority of serial robot arms have 6 or more degrees of freedom (DoF), yet are typically performing tasks that only require 2 or 3 DoF” —Angus B. Clark, Imperial College London 与传统的关节间刚性连杆相比,使用可锻连杆有哪些缺点? 目前,可锻连杆的最大刚度比等效的实心钢刚性连杆的最大刚度要小得多,这是影响运动精度和精度的关键研究领域之一。我们已经创造了现有最大的可变刚度连杆,长度约为800毫米,直径为50毫米,适用于中小型工作空间的可塑性机器人。我们目前评估这一精度的结果是好的,但是在整个可锻链环上实现均匀的刚度可能会有问题,因为在封装膜弯曲时会产生褶皱。正如我们的SCARA topology所证明的,这可能会产生轻微的结构变化,从而导致精度降低。 机器人有办法知道自己的形状吗?有可能,这个系统会以某种方式重新配置自己吗? 目前,我们使用运动跟踪来计算机器人的topology结构,并在机器人的关节上放置标记。利用距离几何学,我们可以得到机器人的正运动学和逆运动学,并以此来控制机器人的末端执行器(夹持器)。理想的情况是,在未来,我们希望开发一个不再需要使用运动跟踪摄像机的系统。 至于机器人自身的重新配置,我们称之为“固有的可延展性连接(intrinsic malleable link)”,有许多方法已经被证明可以控制连续体结构,例如使用正压力或通过钢筋束线,但是能够实时确定连接的曲率,而不仅仅是关节位置,是一个需要解决的重大障碍。然而,我们希望看到未来发展的可塑性机器人努力解决这个问题。 你下一步要做什么? 对我们来说,改进机器人的运动学,使之成为一个健壮和完整的系统,允许用户协作重塑机器人,同时仍能达到机器人系统预期的精度,这是我们目前的主要目标。可塑性机器人是我们引入的一个全新领域,因此为开发和优化提供了许多机会。在未来的几年里,我们希望看到其他研究人员与我们一起解决这些问题。  ...
国之重器,制造为本,一国的经济实力与机械制造业的发展程度关系莫大。依赖于工业化进程及机械制造业的崛起,目前中国已建立起世界上门类最全、规模最大的机械制造业体系。睿智的制造商主动布局,以求在数字化时代抢夺竞争制高点。 2020年新冠疫情爆发则将这一概念推向现实,只有率先实现“数字化”、“智能化”转型的制造商,才更具备抵抗风险的能力。 常州市乐恒自动化设备有限公司(以下简称“常州乐恒”),一直以来是一家力求创新的企业,为了实现传统集成商的角色转变,摆脱单一客户、行业的困境,常州乐恒开启了智能制造探索之路,寻求软硬件及服务的全面升级,而这一需求与威图(Rittal)及其姐妹公司易盼(EPLAN)联袂打造“软件+硬件+服务”价值链体系不谋而合。 机械行业的转型之急 转型智能生产是当前机械行业制造商发展的一次关键性升级。常州乐恒开启打造“智能化”与“数字化”的“双引擎”,作为一家专业生产电柜且产品远销海内外的传统集成商,常州乐恒时常会遇到短周期、大批量交付订单,此次升级更应聚焦设备的自动化应用以及软硬件的数据化协同。同时,作为一家生产规模位于行业前列的机械制造商,常州乐恒需保证生产过程中电气、温控等系统的稳定运行,并在此基础上尽可能节约环保,控制成本。 因此,常州乐恒亟需一家能够从工程设计、加工制造、工厂运维等各个方面提供专业化解决方案的合作伙伴。 威图价值链助力“智造”升级 在充分了解了常州乐恒的需求后,威图(Rittal)和易盼(EPLAN)为其提供了“软件+硬件+服务”的完整价值链,助其实现生产全周期的价值全面提升。 首先,易盼提供机箱机柜柜体设计软件 Pro Panel、制造商数据库Data Portal以及电气设计和管理软件 Electric P8,帮助常州乐恒在一体化及集成化程度高的数字化设计平台中进行电气控制和机柜设计,而这些设计数据还可向下游精准传达,帮助下游生产环节实现价效率、价值的全面提升。 在硬件及设备自动化方面,威图自动化系统(RAS)提供了卓有成效的解决方案组合,为常州乐恒的电气控制、开关柜制造的每一个生产环节提供了专业的智能解决方案;威图TS 8系列柜机则凭借稳定、高质量的电气性能确保了常州乐恒车间设备的运行稳定性;同时,威图BLUE E+温控解决方案以无损组件的冷却方式显著延长了机箱机柜和空调组件的使用寿命,且平均节能可达75%。威图BLUE E IoT 适配器则为常州乐恒实现了温控系统的远程运维、监测预警,充分助力数字化升级。 在整个项目的交付过程中,威图从技术环境分析着手,为常州乐恒提供了电气选型、软件配置、设备调试、指导培训等高质量服务,有效帮助常州乐恒实现从设备到环境再到技术人才的全面升级。 如今,传统机械行业的数字化改造正如火如荼,作为机柜行业的创新先锋,威图(Rittal)携手易盼(Eplan),以具有行业前瞻性的“软件+硬件+服务”的价值链体系帮助常州乐恒实现了生产全周期的智慧升级,为布局工业4.0奠定了坚实基础,也给期待实现数字化升级的机械行业同行树立了标杆。 威图德国——力量和远见! 德国威图(Rittal)自1961年成立以来,经过不断发展,成为世界领先的箱体技术和系统供应商,威图产品包括机箱机柜系统、配电组件系统、温控系统、IT基础设施和软件与服务。 威图在全球拥有19家高技术生产工厂,60余家国际性子公司、70余家代理机构、150余个销售和物流中心、10,000余名员工、1,500余项专利。威图是欧盟标准委员会 制定机柜标准的5个成员之一;并且连续5年被德国权威机构(CRF)评为“德国顶级雇主”;被全球知名的咨询机构 埃森哲(Accenture) 评为全球增长速度最快的2000家企业之一,而德国只有6家公司在这个名单中。 威图中国 1996年,威图进入中国市场;2001年,威图电子机械技术(上海)有限公司在松江正式成立;2004年3月松江工厂建成投产,它是威图在亚太地区的研发生产中心。威图在当地政府的大力支持下,得到了飞速发展。公司员工数量从2004年的100多名发展到2015年超过1000余名;自2012年至今,威图连续多年被政府评为纳税标兵企业。2016年度荣获政府颁发的区域经济贡献奖以及领军企业特别奖。 目前,威图在中国设有5个物流中心、1个中央仓库、13个销售办事处,拥有员工近1,200名。十多年的耕耘,威图产品受到了中国客户的广泛认可,并先后多次参与国家重大项目的建设,同时也被众多知名企业列为指定供应商。威图拥有受中国政府保护的专利项目1500余项,2011年威图更凭借其领先的创新技术通过了国家高新技术企业认证。 威图产品涉及机柜、温控、配电和IT基础设施等领域,其产品的丰富性和系统性,广泛地应用于各工业领域,如机床制造、汽车、化工、电力、IT以及电信等。...
· 业界领先的 ODB++ 数据交换格式现已扩展到 ODB++ 系列,可提供涵盖设计、过程和制造信息流的完整端到端数字解决方案 · 新的 ODB++Process 格式完善了整个数字线程开放格式的完整解决方案,帮助客户利用全面的机器编程数据集,快速可靠地推出新产品 · 完整的电子制造流程数字化双胞胎可帮助客户充满信心且高效地实现其最新的智能工厂或工业 4.0 计划 西门子近日宣布对其行业领先的 ODB++™ 语言智能单一数据结构进行扩展,该数据结构可利用针对整个数字线程的开放式数据格式的统一电子制造解决方案,将 PCB 设计转移到制造、组装和测试中。西门子数据交换格式在全球拥有 50000 多家 ODB++ 用户,现更名为 ODB++Design、ODB++Process、ODB++Manufacturing,并全部归于 ODB++ 之下。其中最新的数据交换格式 ODB++Process(以前称为 OPM)有助于在不同机器、软件供应商和独立流程之间实现过程工程信息的开放式交换,从而帮助加快新产品导入 (NPI) 并实现“首次即成功”的制造,目前还没有其他标准机构或解决方案提供商提供该功能的数据交换格式。 该数据交换解决方案不仅免费,并且已经得到市场验证,能够帮助用户轻松地将机器程序从一种机器类型转移到另一种机器类型,例如来自不同供应商的目标机器或位于不同平台上的机器。ODB++Process 格式提供了过程工程信息的开放式交换,可以将其转换为能在任何生产机器或工作站上立即使用的数据。 高迎检测技术有限公司(Koh Young Technology) 首席销售官 JD Shin 先生表示:“借助像 ODB++Process 这样的单一组装格式文件输出,可以在整个生产线上通过 vShapes 标准化设备封装库,帮助我们将检查设备和贴片机等机器之间的程序差异最小化。改进的编程方法可减少人为错误和差异,并显著缩短 NPI 编程周期。而且,ODB++Process与机器无关,可以在不同生产线之间轻松地转移生产组装数据和工艺要求,甚至能够在世界各地的工厂之间进行转移。” 在支持完整产品设计数据表述的 ODB++Design 和归一机器车间数据的 ODB++Manufacturing(以前称为 OML)基础之上,ODB++Process 现在让电子产品的开放式从设计到制造的数字线程形成完整闭环。每一个智能数据交换模块都是中性且开放的,支持所有 SMT 机器供应商(放置、检查、测试和焊接)和所有 EDA 软件提供商。借助完整的电子制造流程(产品、工艺和性能)数字化双胞胎,客户可以充满信心且高效地实现自己最新的智能工厂或工业 4.0 计划。 这些数据交换格式解决方案提供了完整的电子制造信息流数字化双胞胎: · ODB++Design:完整的产品设计数据表述,由设计工具创建,用于制造、加工、测试和装配分析 (DFx) 的设计,是电子装配和加工的设计数据的单一载体。 · ODB++Process:用于准备设计数据并将其转换为可在任何生产机器或工作站上使用的格式。 · ODB++Manufacturing:所有车间事件的规范,在机器之间以及机器与智能工业 4.0 软件解决方案之间都是双向的。 西门子数字化工业软件 Valor 部门总经理 Dan Hoz 表示:“西门子是 IPC 的活跃成员,我们将继续投资于自己的数据交换格式,以确保为全球社区提供出色的质量和资源。我们对多领域数字化解决方案的专注将持续为客户提供关键优势,帮助他们以极小的风险和更快的盈利时间来生产创新产品。” 西门子最新的数据交换格式 ODB++Process 有助于在不同机器、软件供应商和独立流程之间实现过程工程信息的开放式交换,从而加快新产品导入 (NPI) 并实现“首次即成功”的制造。 西门子数字化工业软件致力于推动数字化企业转型,实现满足未来需求的工程、制造和电子设计。西门子 Xcelerator 解决方案组合可帮助各类规模的企业创建并充分利用数字化双胞胎,为机构带来全新的洞察、机遇和自动化水平,促进创新。 西门子数字化工业集团(DI)是自动化和数字化领域的创新领袖。数字化工业集团与合作伙伴和客户一起,推动过程与离散行业的数字化转型。通过数字化企业业务,数字化工业集团为各类规模的企业提供可以集成在整个价值链的端到端产品、解决方案和服务,并实现数字化。针对各行业的不同需求,数字化工业集团不断优化其独特的业务组合,帮助客户提升生产效率和灵活性。数字化工业集团持续创新,将前沿科技不断融入产品系列。西门子数字化工业集团总部在德国纽伦堡,在全球拥有大约7.6万名员工。 关于西门子在中国: 西门子股份公司是全球领先的技术企业,成立170余年来,始终以卓越的工程技术、不懈的创新追求、优良的品质、出众的可靠性及广泛的国际性在业界独树一帜。西门子业务遍及全球,专注于发电和配电、服务于楼宇和分布式能源系统的智能基础设施,以及针对过程工业和制造业的自动化和数字化等领域。通过独立运营的西门子交通业务,西门子作为轨道和道路交通领域领先的智能交通解决方案供应商,正在重塑全球客运和货运服务市场。凭借在上市公司西门子医疗股份公司和西门子歌美飒可再生能源公司的多数股权,西门子在医疗技术和数字化医疗服务以及陆上和海上风力发电等领域也是全球领先的环境友好解决方案供应商。西门子自1872年进入中国,140多年来始终以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持。2019财年(2018年10月1日至2019年9月30日),西门子在中国的总营收达到84亿欧元,拥有超过3.5万名员工。截至2019财年,西门子在中国拥有超过21个研发中心,超过5000名研发和工程人员,以及大约13200项有效专利及专利申请。西门子已经发展成为中国社会和经济不可分割的一部分,并竭诚与中国携手合作,共同致力于实现可持续发展。...
“变者,天道也”。于企业而言,处于时代变革中,是被动裹挟、仓促应对,还是主动出击、积极部署,已成为企业是否能抢占先机、重塑竞争力的首要特征。 如今,全球领先的全彩LED显示应用与服务提供商——深圳艾比森光电有限公司(以下简称艾比森)在智能制造浪潮下,与三菱电机携手开启了新一轮变革的序幕:在e-F@ctory理念和技术框架下,建立为“以客户为中心”战略服务的最优体制,打破信息孤岛、延伸产业链管理、解决知识自动化难题,推进产线规划、流程再造和管理优化,赋能未来先进制造。 艾比森园区风貌 艾比森车间一角 缘来由此,面向智能制造的数字化转型 不久前,艾比森凭借数字化转型的成功探索与实践,入选了由清华大学全球产业研究院发布的“2019中国数字化转型新锐榜”,艾比森副总裁丁崇彬也荣获“2019中国数字化转型先锋人物”。付出的努力得到了业界认可,让我们走进艾比森,感受e-F@ctory带来的变革力量。 艾比森副总裁丁崇彬先生 丁崇彬先生介绍,艾比森计划在2020年,完成“以客户为中心”的流程组织构建,进入信息化2.0时代,“出于战略定位和业务需要,强化制造能力,智能制造是必由之路”。以客户为中心是重大的战略转变,意味着商业模式的改变,整体流程由客户需求出发,逆向反馈到设计、研发和生产系统,搭建高效化、流程化和数据化的运营网络,将制造业现场和信息系统进行高效协同,满足更具有竞争力的定制化需求。 2015年,艾比森惠州工业园建成投产后一年,管理层决定开始进行深入的市场调研,选择切合艾比森的智能制造模式。 市场调研,三菱电机可提供最优智能制造路径 艾比森MES项目经理王次平总监是调研组的负责人之一,他强调了调研的重要性:“董事长丁彦辉先生倡导产品实现、先进制造、资本资金、国际销售、管理基础、团队文化等六个核心竞争力。我们开始走访很多企业,思考如何提升这六个核心竞争力的水平。制造端的方案和途径很多,我们必须避免试错成本和实施风险。” 艾比森MES项目经理王次平总监 调研测评由案例可行性、品牌知名度、行业适用性、团队专业度和成本要素等方面综合打分。“三菱电机在测评中获得一致认可。首先,三菱电机是制造型企业,方案输出很多,效果也非常好。其次,三菱电机与艾比森具有行业贴近性,能更好地提供制造经验。第三,三菱电机是自建团队,专业性和敬业程度都很高。”王次平给予了三菱电机极高的评价。 企业咨询,智能制造规划设计的第一步 在走访了三菱电机大连工厂、常熟工厂和三菱电机日本多家制作所后,艾比森与三菱电机签订了合作协议,三菱电机在e-F@cotry框架下助力艾比森搭建可持续演进的智能制造系统蓝图,提供从咨询到SCADA系统,实施FA-IT和硬件导入的综合方案。 智能制造信息化建设蓝图 在智能制造项目中,咨询往往被当作服务的一部分,为咨询单独立项的情况并不多见。“从企业内部看,艾比森不断自上而下推行各个业务板块的信息化系统,从战略主航道上强化销售端的拿单能力。但是,统合这些系统需要进行周密的部署,我们希望独立的咨询能从更广的视角切入,有针对性地提出问题,而不是只为后期的产品导入做铺垫。” 丁崇彬进一步解释说,“我们希望在做产线调整和系统整合的时候,能够借鉴三菱电机制造领域的经验,导入先进的方法论和工具,进一步提升企业管理能力。” 三菱电机该项目的负责人张建已经成为这里的“常驻大使”,从生产技术咨询、业务梳理和信息化规划,到生产线布局、业务流程、工艺梳理、仓储物流、设备可视化管理等方案设计,他承担了现场勘察、汇报总结、多方沟通的职责,“三菱电机很多技术部的同事来这里一住就是好多天,日本的专家也来现场支持,我们希望能把三菱电机在生产制造和生产管理中的经验都分享出来,帮助客户解决现场课题。” 导入SCADA系统,e-F@ctory促进FA和IT融合 FA(工厂自动化)与IT(信息系统)融合,设备联网和数e-F@ctory据采集是一大难题。艾比森借助三菱电机在电子制造业行业深厚的行业知识和广泛的合作生态,有力解决了这一课题。“首先,双方确定哪些数据需要采集;然后,定义和解读设备的关键参数;接下来,增加自动读取可追溯性数据,并进行品质管控;第四步,导入MC Works,将数据进行分析后,实现可视化管理。”张建详细介绍了三菱电机SCADA系统的实施步骤。 三菱电机为艾比森建立先进的SCADA系统架构 “三菱电机在产线上增加了二维码雕刻和识别设备,为芯片添加了‘身份证’。”艾比森IT组组长刘礼健介绍,二维码包含了芯片的生产信息,通过管控点的扫描枪准确记录产品信息,实现了产品品质可追溯。“还能够实时管控各节点流程,防止人为因素导致的不良,在漏站和重复过站等异常情况下停止轨道行进。” 视觉识别二维码读取芯片信息 芯片二维码可追溯生产信息 通过对生产设备进行数据采集、分析、呈现,迅速在工厂实现了设备状态、生产情况、品质管理、故障预防和分析的可视化和实时可控,从而实现计划协同、采购协同、生产协同、销售协同等多方面目标,提升企业上下游的协同与整体决策能力。“实现了可视化、可分析、可改善的e-F@cotry智能制造。”张建自豪地介绍。 产品信息采集 生产可视化管理 深化合作,实现数字驱动的智能制造 2019年11月21日,恰是项目启动一周年,也是项目取得阶段性成果的时刻,艾比森举办了隆重的项目总结会,邀请重要客户、行业媒体、合作伙伴和公司管理层现场听取汇报,参观工厂运行效果。无疑,这些成功经验对于智能制造路径探索具有研究和借鉴意义。 艾比森董事长丁彦辉先生 合作思考一:相互信任,规范落实 在项目中,艾比森的IT部门被设为一级部门,项目也被设为优先等级。丁彦辉董事长在项目启动会上曾要求:“除非是根据艾比森的产品和行业特点做了调整,哪怕我们自己削足适履也要按照系统规范去做”。目前一期项目目标已经圆满达成,未来需要进行新的思考,解决先进制造面临的多种课题。 合作思考二:实战中培育人才团队 艾比森通过实战,已经培养起一支40多人的人才队伍。王次平在项目总结会中上说:“艾比森善于选择同一格局的合作伙伴,和优秀的企业一起,在项目实践中积累,这也是艾比森选择三菱电机的重要原因。”这与三菱电机的合作初衷相契合,三菱电机期望通过各种渠道培养行业人才,为自动化发展和智能制造实现提供坚强支持。 结语: 艾比森在十八年的发展历程中,不断鼎新革故,率先在业内突破10亿元销售额大关,出口份额占比70%以上,在美国、德国、日本、巴西、墨西哥、迪拜、俄罗斯、阿联酋等国家均设立了子公司,已成为全球领先的全彩LED显示应用与服务提供商。 三菱电机e-F@ctory基于近百年的制造经验,致力于FA和IT的深层融合,促进自动化控制技术的迭代更新,并不断导入AI技术、边缘计算、TSN技术,实现立足制造现场、贯通供应链和工程链的智能制造。现在,艾比森与三菱电机携手夯实智能制造基础,未来必将实现由数据驱动的智能制造。...
韩国智慧工厂(KOSF)是由韩国政府成立的联盟,专注于为工业机械和过程自动化领域开发解决方案。该协会的主要使命是为因财力和技术有限而难以独立开发新型智慧工厂解决方案的中小型制造商提供支持。KOSF致力于提供关键技术和解决方案,这些解决方案能够帮助中小企业提高生产力,在市场竞争中站稳脚跟。 KOSF的重点项目之一是智能工作站(smart cubes),这些单元化工作站能在自动化生产过程中执行指定的任务,比如质量检验、测试单元、机器人组装、包装处理等。智能工作站作为智慧工厂中的集成式单元,可以对整个制造过程预先进行模拟和建模,从而有效地节约成本和时间。移动式智能工作站配有轮子,能够灵活移动,连接在一起,组成完整地生产流水线。 挑战:工作站之间地自动互联 智能工作站通过远程导航实现互联,从而组建定制化生产线。因此,连接设备需要具备良好的耐用性和耐插拔性。连接器配置必须能够实现数据传输、用于人机通信(M2M)的信号传输、压缩空气连接以及电源连接等。随着智能工作站解决方案的不断发展演化,连接器还需具备模块化配置性能。  KOSF的智能工作站左右两侧板上配有两个大型导向装置和两个可连接其他单元的爪具,利用这些配置即可实现单元间的远程互联。因此,连接器除了需要具有良好的耐用性、安全性和可靠性之外,还需要能够补偿偏差。 解决方案:可配置的模块化连接系统CombiTac 模块化CombiTac连接器系统具有公差补偿功能,并且在两个智能工作站互联时能确保最高的接触稳定性。无论是流体,还是涉及数据和信号或任何其他与电源相关的组合,连接类型完全可根据需要进行配置。这种模块化连接解决方案可以作为面板安装系统集成到任意结构中。 客户应用:实现灵活的定制化生产线 史陶比尔提出的这套解决方案凭借其可靠稳定的表现,以及CombiTac在压缩空气连接模块中的坚固性,给KOSF留下了深刻的印象。该解决方案的连接高效性,也进一步印证了其出色的性能。凭借该方案,智能工作站能快速互联,并且将所有连接类型集成在一起。史陶比尔工程师随时随地提供服务,双方通力合作,开发出工作站互联的最佳工程解决方案,为KOSF移动式生产过程自动化单元的模块化概念提供了支持。智能工作站的实现,得益于史陶比尔产品所具有的可靠性、耐用性等优势以及强大的模块化CombiTac系统。  “我们非常感谢史陶比尔员工给出的个性化咨询方案,而且他们全身心地投入到我们的项目。CombiTac模块化解决方案兼具耐用性和可靠性,是我们的智能工作站实现高效互联的完美选择。”——项目经理 Chan-Hee JANG...
随着全球制造业迈入智能制造,企业以智能优化生产制造,提升企业市场竞争力,已是必然趋势。传统电子组装行业,贴片机上料防错、锡膏及湿敏元件在线使用管控、钢网使用次数统计等都是通过传统的人工作业方式,容易出错并造成品质不良,并且影响生产。此外,生产进度及库存状态无法实时掌握、设备/物料异常无法及时处理、设备参数需手动调整、信息不透明、贴片机无低位预警、焊点位置度测试/功能测试无SPC管制等问题也一直困扰电子组装业企业。 在面对少量多样的订单时代,市场的需求日益复杂,越来越多的电子组装企业发现,工厂目前的信息化水平很难满足多样化、客制化的需求,对企业精益化管理也带来极大挑战。因此,发展MES技术成为电子组装业推行信息化进程中举足轻重的一环。 台达DIAMES制造执行管理系统 以 IPO(Inputs/Process/Outputs)的方式,从前期准备(工厂建模、料卷/料枪/钢网/刮刀等条码化、物料 BOM 展开等)到执行过程监控(上料防错、治具使用寿命管理、即时数据收集、看板管理、自动化整合等),再到数据、报表的效益分析,进而管理,达到精益生产与持续改善。   台达最新解决方案:从诊断到元件管理都不用人员监管 台达为某领先精密光电薄膜元器件制造商提供了一套完整的电子组装业数字划工厂解决方案,主要通过台达 DIABCS整线自动化控制系统搜集所有设备资料与数据,上传 DIAMES 制造执行管理系统,实现制品管理、设备管理、质量管理、异常分析、预防保养等功能。方案并与 ERP、WMS 等系统整合,帮助企业整合计划、生产、仓储等环节,达到内部信息协同化与透明化。 针对表面粘着 (SMT) 制程普遍关注的重点, DIAMES的SMT模组提供相对应的解方,包含: 上料防错:通过扫描物料、料枪及料架站位条码,与系统中料站表作比对,一致则通过,不一致则警示;支持替代料的管控。 低位预警管理:实时获取贴片机耗料、抛料信息;当剩余数量低于设定的预警管控线时,触发低位预警,并通知仓库提前备料,实现 JIT (Just In Time)供料。 湿敏元件管理:设定湿敏元件等级代码及允许暴露时间;管控湿敏元件时效性,避免元件质量异常造成成本浪费。 治具管理:机种使用钢网/刮刀防错管理,提供追溯查询分析;钢网/刮刀使用次数记录,达到使用预警次数提示保养,超过上限次数,报警管控;领用、归还时提供治具量测功能,确保质量。 锡膏的全生命周期管理:计算回温时间,回温时间未到和超过进行报警或报废;开封以后开始使用,开封未用完的进行回存,并进行机种防呆校验。   全面整合工厂资源:提升效能、质量、生产力 面对全球智能制造浪潮,制造工厂转型刻不容缓。IT顾问公司 Gartner 曾分析,全球的联网物件数于“2021年将达到 250 亿”,接下来最大的技术挑战将是,面临“不同品牌设备,通讯协定各异”的数据整合难题。 台达DIAMES 成功扮演了智能制造承上启下的角色,将计划层与现场设备层无缝对接起来,执行 ERP 系统制定的生产计划,整合工厂内、外部资源,提升生产效率和管理执行能力,从设备层、控制层、管理层三层搭建智能工厂。 在实际上线使用后,台达 DIAMES制造执行管理系统的智能制造应用为客户带来以下效益: 提升生产力:低位预警,提前备料,减少待机时间;节省近半的备料周期工单完工清尾时间。 提升质量:实时的质量异常管制,掌握不良率状况,让人员持续追踪和管制不良品的处理;通过日本原厂稽核;达到0错料事故月发生率。 提升效能瓶颈:上系统后每颗镜头的检查时间缩短约50%,节省约75%的换线时间。 面对全球智能制造浪潮,制造工厂转型刻不容缓。通过信息整合与数据分析回馈,工厂能提升营运水平,达到降低成本、提高产值,同时积极与具备产业知识、实战经验的伙伴合作,根据自身工厂需求逐步转型智能制造,才是致胜的关键。  ...
在当前日趋激烈的市场竞争中,建设智能工厂成为企业实施差异化竞争、提升自身市场竞争力的重要途径之一。南自自动化在企业现有的基础上,结合多品种、小批量和离散型制造的生产特点,建立了具备自身特色的数字化、自动化、网络化和精益化制造系统,在行业内起到了标杆引领作用。   顺应新趋势,把握新需求 1. 行业发展新趋势 伴随着中国电力制造业发展步伐的不断加快,中国电网也得到迅速发展,特别是智能电网建设已成为我国电力建设的主要方向。我国计划2020年全面建成统一的坚强智能电网,初步实现建设世界一流电网的目标。作为电力行业二次设备的主要制造商,面对激烈的市场竞争格局,同时为了不断满足包括电力、工业等应用领域在内的快速发展的市场需求,迫切需要应用自动化和信息化技术对传统工厂进行升级改造。 高端、精密且技术密集、集成化的智能制造装备,有效缩短了产品研发与生产周期,大幅度提高了产量和质量,支撑了更加严格的生产安全与可追溯性要求。智能工厂是实施智能制造的基础,智能制造具有以智能工厂为载体、以关键研发与生产制造环节智能化为核心、以端到端数据流为基础和以网络互联为支撑等特征,能够有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量和降低资源能源消耗。在当前日趋激烈的市场竞争中,智能工厂的建设成为企业实施差异化竞争策略、提升自身市场竞争力的重要手段之一。 2. 企业发展新需求 由于传统制造业过多的依赖人力进行生产,因此收集完整、可靠的数据化信息非常困难,同时人为因素也造成了质量的不可有效控制和追溯,直接影响了企业的竞争力。用智能化生产系统代替人工劳作,一方面帮助企业节约了劳动力成本,另一方面则促使企业将节约的资金投入到提高全要素生产率的领域,进而推动生产管理、人力资源管理及信息化管理等的转变和创新。 作为电力设备制造商,南京国电南自自动化有限公司(以下简称“南自自动化”)在多品种、小批量和离散型智能制造行业中,面对的市场竞争格局越来越为复杂,不仅需要面对激烈的国内竞争,同时也参与到了国际竞争当中。为此,企业迫切需要应用信息化、网络化、自动化和智能化技术对传统工厂进行升级改造。 建设电力装备智能制造项目被南自自动化视为超越竞争对手、取得成功的关键。该项目是将信息技术与制造技术深度融合的对标项目,充分体现了数字化、智能化制造的行业发展方向。 电力装备智能制造解决方案 针对电力产品多品种且小批量的生产模式,南自自动化自主设计了生产工艺流程,通过校企联合开发NEW MES系统,构建了车间的数字化制造平台,实现了制造数据管理、计划排产管理、生产进度管理、库存管理、质量管理和工艺文件管理等,同时通过智能设备的互联互通,实现了全生产过程中的数据采集,有效降低了生产成本,在确保按期交货的同时,还大大提高了产品质量和服务质量。 1. 打破信息孤岛,实现系统集成 为了解决日益突出的“信息孤岛”问题,南自自动化将3套信息服务系统——ERP、MES和条码系统集成为NEW MES,如图1所示,实现数据采集和资源共享。NEW MES系统被定义为位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统,它为操作人员和管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料和客户需求等)的当前状态,目的是解决工厂生产过程中的黑匣子问题,实现生产过程的可视化、可控化。 图1 NEW MES信息流图 NEW MES系统直接指导生产一线的操作工人、生产线和库房的管理人员,通过手持PDA或条码扫描枪进行操作,数据通过覆盖整个园区的无线网络传递到NEW MES服务器,NEW MES系统将数据处理后,再传递到ERP接口,在ERP中实现物料转移和财务核算。NEW MES系统上线投入使用后,实现了对计划、生产过程、质量、工艺、库房、设备和资料等的信息共享和统一管理。 NEW MES系统体系架构如下: (1)计划管理 计划管理主要包含从ERP导出插件、装置和屏柜的生产计划,生成配料计划,制定作业计划,进行挪料管理和BOM查询等。 (2)非标管理 非标管理主要针对非标准化的生产过程,如新品、变更以及产品技术和参数更改需要完成的各种处理。非标管理中的大部分功能在现有MES系统中都已具备,新系统中将结合条码和用户的新需求,对其进行整合,以提高系统的运行效率,满足生产管理的需要。 (3)工艺管理 工艺管理是本系统中最为复杂的部分,需要跟踪到生产过程中的每个工艺流程。在这个过程中,从工单被制定了作业计划后即产生条码,条码可以定位到每一个插件、装置和屏柜,将来还可以追溯到每个元器件成品。 在生产流程控制中将条码与转序结合,在插件生产中让条码驱动转序,并且要在需要扣料的工序为ERP生成接口数据,便于ERP中实现物料扣除。 (4)条码管理 条码管理模块可以生成、打印元器件、插件、装置、工业交换机屏柜和外购设备的条码,还可以识别作废的条码和报废的插件。 (5)合格证管理 该模块对出厂产品实现合格证的电子化管理,使每一个出厂产品都有唯一的合格证ID,并且通过打印方式出具合格证,有效地避免了外部产品的仿制和假冒问题。合格证管理模块包含了生成合格证、变更合格证、打印合格证和作废合格证功能。 2. 利用信息化技术,实现生产过程自动化、智能化 通过信息化改造,建立NEW MES系统的仓储物流、计划分析和产线生产模块,可对物料进行齐套分析、信息化派工。仓储、物流和产线可通过各智能终端获取并传递生产信息,施行齐套下单、配料上线、信息化派工及生产,减少物料缺项及纸质信息传递的等待和浪费。图2所示为NEW MES生产功能流程图。 图2 NEW MES生产功能流程图 3. 自主开发智能测试系统,大幅提高生产效率 南自自动化自主开发了PCBA在线式自动测试系统(如图3所示)和IED装置的自动化测试系统(如图4所示),并集成到生产线,对产品进行在线测试,替代了原有的手工模式。通过扫描产品条码,实现了自动选择相应的测试程序,对产品进行耐压、功能和在线老化测试,同时各测试步骤间还具有防错和追溯的功能,测试效率提高200%。 图3 自主设计的IED自动测试系统 图4 自主设计的 PCBA自动测试线 整个测试系统在条码信息采集时用数据库记录并管理产品的序列号和测试信息,并定期发送到NEW MES服务器端以便工作人员查询产品的条码、测试结果和一次通过率等信息。在条码信息采集阶段,数据库将产品的各组成硬件的序列号及运行所需软件的版本号和产品自身的序列号进行关联,使得在测试过程中测试软件依据输入的产品条码信息即可判定产品的种类,选择相应的测试序列来对产品进行测试,避免了人工干预可能造成的错误。各测试环节中还加入了反查功能,即在进行当前的测试时会检索前一个测试环节的测试结果,检索不到则无法进行当前测试以保证每一台产品都经过严格测试。 自主开发的机器人智能化进料检测系统(如图5所示),测试数据实时上传NEW MES服务器。该系统由上位机主控软件系统、机器人自动入料出料机构及软件系统、仪器仪表自动测试系统、PLC自动控制及软件系统等子系统组成,综合组成了一套完整的自动测试继电器动作电压等级并完成分类筛选的智能自动化测试系统,同时具备测试特殊规格继电器的微小吸合动作时间值的功能。该系统效率比手工操作提高300%,节省人力成本每年约30万元,大大提高了检测的精度与速度。 图5 自主设计的机器人智能化进料检测系统 NEW MES系统的特点及先进性 电力装备智能制造项目的核心是建设NEW MES系统。该系统是在消化吸收国外先进技术和生产经验的基础上,结合企业自身的生产特点和需求,研制开发出的智能化系统。项目实施后,南自自动化提高了生产效率,降低了制造成本,产品质量和可靠性得到显著提升,产品上市时间得到大幅缩短。这种引进和自研、自制相结合的方法与成功经验,在电力装备制造和相关行业具有较强的示范与引领作用。 1. 提高了IED生产线的生产效率,降低了运行成本 通过NEW MES系统驱动生产,解决了企业日益突出的“信息孤岛”问题。通过信息化改造,建立NEW MES系统的仓储物流、计划分析和产线生产模块,对物料进行齐套分析、信息化派工,仓储、物流和产线可通过各智能终端获取并传递生产信息,提高了IED生产线工作效率,优化了流水作业,最终达到缩短合同齐套交货期的目的,生产线整体效率提升50%,减少非增值时间的浪费3 h/天,大大降低了运行成本,可帮助企业每年节省约110万元的制造成本。 2. 促进生产工艺流程的优化,提升了产品的质量 混线生产施行预组装工序,消除了不同型号装置生产的工序差异,优化了生产节拍;适用的装配夹具,减少了装配不良现象的出现;皮带流水作业代替了原先的搬运传递,大大降低了外观的不良;由于手工操作存在着人为操作的因素影响,开发自动化测试机柜,逐步推广至各产线,减少并减轻了员工的劳作需求,同时提高了生产效率和测试质量。经过数据对比,产品的一次通过率由原来的92%提高到接近99%,产线不良品的返工大幅减少。 3. 实现数据的可追述性 通过与NEW MES系统互联,能够实时地将生产数据保存到服务器中,避免了人工记录带来数据的误差与出错,取消了原有的纸质保存记录,实现了数据的实时可追溯性。 4. 自动化测试设备提高了检测的效率和精度 自主开发了PCBA和IED装置智能化自动测试系统,并集成到生产线中,对产品进行在线测试。通过扫描装置条码,实现了自动选择相应的测试程序,对产品进行耐压、功能和在线老化测试,同时各测试步骤间还具有防错和追溯的功能,测试效率提高200%。 做产业升级的先行者 在现有的信息化和自动化的基础上,结合当前企业产品多品种且小批量的离散型制造的生产模式,南自自动化建成了具备自身特色的数字化、自动化、网络化和精益化制造系统,形成了从上游到下游的整合型服务体系,拥有低成本制造基地,帮助企业优化供应链、缩短产品量产和面市所需时间,同时降低了资本投入和生产成本,在行业内起到了标杆引领作用。 该项目建立了设备的唯一身份认证二维码,利用微信企业号中的服务管理中的扫码功能,可追溯该设备的版本、板卡及插件更换记录,给国网、南网乃至各大电厂将来的设备运行维护提供了必要的数据支撑,对系统运维将起到非常重要的支持作用。未来,我们还可以将系统的部分功能开放给用户,通过工业互联网技术,让用户可实时了解到产品全生命周期生产的情况。同时作为设备制造商,我们也可以监测到客户终端的产品运行质量数据,真正实现了与用户的对接。接下来,我们还要继续拓展NEW MES系统中高级排产模块(APS),结合车间资源实时负荷情况和现有计划执行进度,真正实现生产的敏捷制造。...
作为汽车制造业的合作伙伴,LMT TOOLS利美特与国际知名车企保持着长期的合作关系。凭借几十年来在汽车零部件加工领域积累的丰富经验,LMT TOOLS利美特不仅可以为发动机、变速箱等复杂精密零部件提供创新、高效及可靠的专用刀具和加工方案。同时,针对电动汽车关键零部件的加工,LMT TOOLS利美特也已做好充分的准备。 精加工后的电机壳体 随着能源危机的出现,电动汽车应运而生并得到快速发展。从燃油汽车到电动汽车的转变标志着汽车工业及其零部件供应商的价值增值链在缩短,越来越多的车企开始向上游延伸。由于传统的发动机被替代了,电动汽车上机械部件数量大大减少,针对发动机缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴和连杆等零部件的专用加工刀具的市场需求量逐年递减。 与此同时,电动汽车的出现又衍生了新的金属切削项目,比如对电机轴、电机壳体、电池托架以及新增加的各类模具的金属切削加工,其大部分零部件在满足较高的生产效率下,对加工精度和质量要求也更为苛刻。此外,轻量化对于电动汽车也非常的重要。其车身轻量化主要体现在新材料的应用及其结构设计、模具设计和相应的工艺制造技术上,这给刀具和机床制造商提出了新的挑战。 凭借几十年来在汽车零部件加工领域积累的丰富经验,LMT TOOLS利美特不仅可以为发动机、变速箱等复杂精密零部件提供创新、高效及可靠的专用刀具和加工方案。同时,针对电动汽车关键零部件的加工,LMT TOOLS利美特也已做好充分的准备。 用于汽车电机壳体精加工的多刃导条式铰刀 电机壳体主孔大直径的精密加工 电机是电动汽车的关键部件之一,主要由定子组件、转子组件以及零部件端盖和壳体等组成。 作为定子和转子组件之一的载体,电机壳体的加工尤为重要。电机壳主孔的孔径大小取决于定子的大小。由于电动汽车需要足够高的能量密度,所以转子上的线圈直径需要在合理的范围内。一般电动汽车中所用电机的定子直径至少在200 mm以上,这意味着电机壳体主孔直径大小也必须在200 mm以上。对于刀具制作来说,200 mm已经是大直径刀具。另外,驱动电机系统承担着把电能转换为机械能,通过一级变速齿轮,输出电动汽车所需要的扭矩和功率。为了把能量转换过程中的损失降到最低,电机壳体、电机轴和定子等组件等之间的配合必须优化到最合理的区间。在机加工领域,对于电机壳体的加工内容,特别是主孔和轴承孔的形位公差的要求特别严格。电动汽车电机的外形尺寸要求要尽可能小,质量要尽可能轻,功率密度要最优化,因此电机壳体在满足大直径的前提下,只有控制壁厚才能让质量变轻。 LMT TOOLS利美特的PCD螺旋刃玉米铣刀 综上所述,电机壳体具有这样的特征:精度高、直径大和薄壁易于变形。为确保加工精度,LMT TOOLS利美特采用导条刀具设计理念,刀具尺寸可达到微米级调节,支撑导条起到了支撑、导向和吸振的作用,导条的设计能够抵消深孔加工中的变形。 作为汽车制造业的合作伙伴,LMT TOOLS利美特与国际知名车企保持着长期的合作关系。针对电动汽车,LMT TOOLS利美特与保时捷公司率先开展了紧密合作。保时捷公司将其一款新型电动汽车中的电机壳体加工交给LMT TOOLS利美特,由其负责整套项目工艺、加工方案和刀具设计及制造。 根据电机壳体的加工特点,同时为了满足电机壳体主孔和轴承孔非常高的圆度、直径和圆柱度要求,LMT TOOLS利美特为保时捷公司制定了半精加工和精加工方案。半精加工采用多刃的ISO镗刀,其轴向和径向尺寸可以根据精加工要求进行调整,同时安装了PCD刀片,确保高效稳定的加工。精加工刀具采用多刃导条式铰刀设计,在满足较高的直径精度和形位公差要求下,利用PCD刀片高速切削的性能,再加上Z=4的多刃设计,可以在获得较高表面质量的同时,把切削效率最大化,大大提升了客户的生产效率。LMT TOOLS利美特提供的刀具和工艺方案,以超高质量标准完成了保时捷公司对精度和表面质量的苛刻要求。 薄壁且复杂的电池包壳体加工 LMT TOOLS利美特为加工各种不同类型的电池包壳体提供了具有最佳加工策略的相应刀具。LMT TOOLS利美特采用PCD刀片材料和油雾润滑技术的铣削工艺,可减少铣削力对加工质量的影响,确保了加工的经济性。例如,在加工某些轮廓时,最佳的方式就是采用用于大切除量切削的铣刀。在这里,最合适的就是选用LMT TOOLS利美特的PCD螺旋刃玉米铣刀,该铣刀具有超大正前角和最佳布置的容屑空间,与常规铣刀相比可使切削力减少高达15%。 LMT TOOLS利美特的PCD螺旋刃玉米铣刀的加工精度很高且十分耐磨,根据最新的生产技术制造而成。通过优化调整刀刃的几何形状和切削材料,刀具寿命得到大幅提高。更为重要的是,该刀具在加工轮廓时几乎不会产生毛刺。 针对轻型材料的加工方案 对于电动汽车而言,因为净增电池质量达到了300 kg以上,因此对轻量化的需求就更加的迫切。目前,电动汽车轻量化最重要的途径就是使用轻量化材料,工程塑料和复合材料成为汽车轻量化的首选用材。 LMT TOOLS利美特拥有40多年开发工程塑料与复合材料切削技术的历史。作为切削刀具的专家,LMT TOOLS利美特致力于为客户提供适合应用和工件材料要求的刀具。秉承全球合作的传统,LMT TOOLS利美特已将旗下关于复合材料的加工进行整合,从而能够提供更为广泛的面向复合材料的加工刀具,例如面铣切削、成型切削、锯切、铰削、雕刻、钻削与精密孔加工等。为了满足被加工材料多层次的技术需求,LMT TOOLS利美特在切削刀具材料方面为用户提供了一个很大的选择范围:无涂层的整体硬质合金、PVD与金刚石涂层、PCD或MCD金刚石等。...
智能的雄克(SCHUNK)电池组机械手为锂离子电池的生产带来了效率优势。这款智能机械手在一个紧凑的模块中结合了对锂离子电池的灵活搬运、识别以及100%质量检验。几何形状、温度和电量水平方面的所有已记录过程数据和特性曲线均采用在夹持模块等级所集成的PC系统进行处理,并将处理后的信息通过以太网TCP/IP送至工厂控制器和上级数据库系统。 智能的雄克电池组机械手能够在搬运过程中测定所有与质量相关的锂离子电池的几何和电参数 锂离子电池因其较高的效率和储电能力,是实现电动出行和固定储电领域技术的重要组成部分。密集的研发活动使锂离子电池的性能得以快速提高,充电所需时间也大幅缩短。但同时,每个电池组的收益也以每年20%的速度递减。目前,受制于人工操作部分,想要以成本经济的方式大批量生产电池组依然十分困难。例如,从发出单个锂离子电池进行成组工序,到电池包的组装,整个过程仍大量由人工借助测量设备完成监测工作。这一工作耗时巨大,并且操作失误往往会带来海量的错误测量结果数据。预计未来几年行业将会出现需求的快速增长,因此,这一过程必须彻底自动化。 自主监控所有相关参数 主监控所有相关参数为达到这一目的,抓取系统和夹持技术的专家德国雄克公司已经研发出了一款高度集成的抓取系统,能够主动利用其“最靠近工件”的接触位置,自主完成搬运和质检所需的全部生产步骤:机械手轻柔地夹起菱形的锂离子电池,在搬运过程中将其移动到机械手设定的测试位置。 在这里,利用条形码或矩阵码对电池自动进行识别和几何测量。同时,还测定电池表面的温度和曲率,以及其他的重要电参数:用于确定电量水平(SOC)的开路电压,以及隔离电阻、两频率下的阻抗,以确定电容量。利用在抓取模块等级集成的PC系统,可实时将已准备好的信息通过以太网TCP/IP发送至工厂控制器以及ERP系统和上级数据库系统。之后,可自动对出错或有误差的模块的评估情况进行记录,并在必要情况下直接发送到供应商处。这些数据曲线在可视化系统中相互独立地予以显示。利用对测量数据的分析,可获得产品信息以及改进建议。当内部集成质量检验功能完成后,机械手便会将模块生产中的电池组放入正确的生产线上,或将电池组插入到制造商的分配托盘中。而不合格产品会被自动移除。 高效电池组装配:雄克抓取系统实现了电池模块的自动化捡取和堆叠,实现了快速组装过程,具有较高的过程可靠性 模块化概念简化了过程规划 雄克的电池组机械手可通过标准接口与多种类机器人或龙门系统组合,由数字I/O驱动。得益于模块化概念和自由可配置的控制回路,能够单独定义每个测试程序的类型和范围。此外,还可按要求集成额外的测量和评估。模块化的传感器概念和可配置的控制回路确保了极高的灵活实施可能性。峰值工况下,节拍时间甚至可小于2 s。 智能自动化促进高效的电池生产 智能抓取系统,例如雄克的电池组机械手,为自主生产提供了可能性,在多个方面为未来的生产做出了重要的贡献:完全集成的方案降低了整个系统的成本,不再需要额外采用测量计数,还降低了空间要求和调试需求。从每一块生产出的电池组所获得的测量报告结果,能够提供多种有价值的信息,以便能够设计出更为高效的系统,以及在早期就对生产过程中出现的误差进行干预,从而降低成本。尤其是在电池生产中,类似雄克电池组机械手的智能一体化解决方案,对于提高电池生产的工艺质量和大批量生产的效率有着十分关键的促进作用。    ...
从手动工具,到气动工具,再到有线电动工具、无线电动工具和自动装配系统的过程,从以往传统汽车的装配过程进化史中,我们看到,科技的创新不仅改变了传统燃油汽车的生产制造,也对电动汽车产生了深远的影响。现在,动力电池作为电动汽车的重要零部件,已经走在了汽车工业创新装配的最前沿。 在交通运输领域,车辆的电动化已逐渐成为一种潮流。电动汽车利用来源多样化的电能取代传统的化石能源,不但可以显著提高能源转化效率,而且有助于减少温室气体排放、改善空气质量和降低噪声污染。此外,车辆的电动化还能提高国家的能源安全性,实现可持续发展,符合多种政策的要求。作为汽车行业中最具创新性的产业集群之一,电动汽车还具备增强经济和产业竞争力的巨大潜力,提高投资吸引力。 近年来,电动汽车市场在不断扩增,国家政策对电动汽车的扶持力度和汽车产业在电动汽车业务上的扩大投入都表明:这一趋势在未来10年内不会减弱。作为纯电动汽车的“心脏”,动力电池直接决定了车辆的安全、寿命和性能。随着电动汽车的普及,不仅其应用范围和数量不断扩大,单只电池的能量也越来越高,在动力电池能量密度和性能不断提升的过程中,安全性也成为备受关注与争议的话题。 由于动力电池多为锂电池,其对温度和安全防护的要求极高。因此,锂电池的装配安全是电动汽车装配环节的重中之重。 动力电池装配的关键流程 动力电池系统是一个复杂的系统,包括电池管理系统、外壳部分和众多的电池模组。电池包由多个模组组成,每个模组又由多个动力电芯串并联组合而成。电池管理系统,对电池进行监控和管理的系统,通过对电压、电流和温度等参数的采集、计算,进而控制电池的充放电过程,实现对电池的保护,保证电池组正常且安全的工作。 动力电池包的装配主要是对多个模组进行排列、紧固,检测接线盒。在装配过程中,有很多工位都涉及到安全连接,这些装配过程直接关系到整车乘员的安全。 动力电池包的关键装配流程具体如下: 1. 高低压连接器的装配 电池包或者BMS上分布有很多高低压连接器,这些接口的装配都是安全件,需要收集数据反馈,必须使用传感器式工具;接口拧紧时通常都是单手持工件,单手持工具,因此最好采用枪式工具,握持拧紧最为方便;扭矩范围不大,易选用紧凑型的工具。 2. 高压线束的安装 电池包内有总正总负的高压线束需要连接装配,模组充上电时,这部分连接的电压高达数百伏特。通常工位地面都会做绝缘处理,为高压防护工位。除此之外,在装配上也需要做绝缘处理,这部分工位的绝缘处理不仅影响着电池的安全,更影响着操作者的生命安全。 3. 高压铜巴的连接安装 高压铜巴用于连接模组之间的导通,电流大且使用密集,装配复杂,作为电池导通的关键结构,装配安全同样至关重要,装配的疏忽很有可能导致电池发生短路。 4. 模组安装 电池包由多个电池模块组成,电池模块的装配要求松紧度适中,各结构部件具有足够的强度,防止因电池内部外力的作用而发生变形或破坏。电池模组又由多个动力电芯串并联组合而成,电池模块的装配需要将电池模块固定在铝制箱体里,一般使用长螺栓穿过模组固定到箱体底部的螺母上;也有电池包为了节约空间,采用双层模组的形式,会有安装模组支架用于固定上层模组。 5. 上盖安装 为了减重,电池包通常采用铝制壳体。电池包铝制壳体上盖和下箱体之间通过数十个螺栓连接装配,螺栓数量多且分布规则,拧紧方向都为垂直向下,在装配时需要顺序拧紧,保证上盖拧紧应力分布均匀。 动力电池的装配重难点及解决方案 从动力电池的关键装配流程可以了解到,动力电池的装配重难点主要集中在以下几方面: 1. 过流件问题 动力电池中有很多部件在装配时或者装配之后会通过电流,称之为过流件。这些过流点通常为接线端子,接线端子未锁紧,会造成端子连接处的接触不好,有较大的接触电阻,相当于在回路中串接了一个电阻。由于这个电阻的存在,在流过电流时,此处将发热;流过大电流时,接线端子上会有较大压降,此处会过热,有可能烧毁接线端子。 据此,建议使用传感器式电动工具,实时监控拧紧过程曲线,保证装配接线端子达到正确的扭矩,防止假贴合、假扭矩等情况发生。 2. 绝缘问题 电池模组在生产工厂中会进行充放电,安装和更换模组一般也都是在带电情况下进行操作。因此使用手持式有线工具就存在导电金属导通,最终形成回路的风险,电势差经由螺栓到拧紧工具,再到控制器,人手持着工具也会被串联到回路中。这种工况存在着很大的风险,因为在400~600 V下产生的短时电流就可以让人致命。而电池包的装配中存在着很多装配位置会有高达几百伏特的电压,在这些位置的螺栓装配时,绝缘的处理尤为重要。 因此在使用电动装配工具时,为了预防人员伤害,杜绝环境的危害和产品责任案件,严格遵循工具使用的绝缘要求非常重要。通过可靠且正确的方式使用装配工具能为生产提供安全、高效的装配解决方案。 图1 Desoutter电动工具 如图1所示,Desoutter电动工具给出了专业的绝缘工具解决方案,工具采用专为电池包设计的绝缘输出头:绝缘输出头完全内置集成,防止错用常规套筒;保护操作者,防止放电打火;通过国际电工委员会认证(IEC),有效绝缘电压高达1 000 V/AC和1 500 V/DC。 图1 Desoutter电动工具 3. 残余扭矩问题 在电池包的装配中,上盖工位、连接器装配工位等特别容易出现扭矩衰减的问题,主要是由于连接的位置安装有弹性材料、密封件等导致,所以在装配的时候要尤为注意螺栓拧紧的先后顺序,并需采用多段不同的螺栓装配拧紧速度,从而缓解螺栓的扭矩衰减。必要的时候还可以选用数显扭矩扳手检测螺栓的残余扭矩来进行质量的管控。 如下表所示,针对于不同的扭矩衰减产生的原因,会采用不同的方式缓解。 表 残余扭矩产生的原因及解决方法 产生原因 解决方法 被装配件的表面粗糙度:材料变形─局部嵌入 尽量避免部件的表面粗糙度过大,选择表面粗糙度较小的零部件 弹性连接材料:尤其是塑料或密封件 1. 降低最终拧紧的速度 2. 分步拧紧,如分步骤设置目标扭矩 3. 使用“拧紧+反松+最终拧紧”的方法 过快的装配速度、不合理的装配动作 1. 选用合适的工具 2. 多轴同步拧紧 3. 按照拧紧顺序来拧紧 其他:如装配过程中的温度 1. 避免不合理的摩擦 2. 避免热膨胀系数不同或相差过大 4. 拧紧顺序问题 电池包上盖等大平面的零部件拧紧装配时需要保证应力分布均匀,因此会有拧紧顺序要求。通过控制拧紧螺栓的先后顺序,保证应力分布得尽可能均匀,同时这也能从一定程度上缓解扭矩衰减的发生。 通常,工厂里常用的拧紧顺序控制是采用人机工程学的力臂通过编码器来实现对位置点的控制。这种方式比较常规,但是对于电池包上盖的螺栓定位并不是最优解,因为电池包上盖通常尺寸范围比较大,用力臂覆盖布置会很困难,人员操作也很困难,且容易有覆盖死角。在此,Desoutter专门为电池包上盖螺栓顺序拧紧定位设计的视觉定位系统能完美解决这一问题,视觉定位系统由红外摄像头实现三维坐标定位,定位精度高且稳定性好,安装操作十分方便。同时,它还能完美地与Desoutter的装配工具进行集成。 未来动力电池装配技术的展望 现在,动力电池作为电动汽车的重要零部件,已经走在了创新装配的最前沿,我们用到了很多的电动有线工具和无线工具,这些工具能很好地适应动力电池的装配工况,帮助动力电池这一关键部件实现全装配拧紧数据的可靠追溯。特别是无线电动工具(如图2所示),针对于动力电池扭矩不太大,产品操作范围较大的情况,能很好地兼顾便携灵活性与高性能的表现。 图2 无线工具智能拧紧中枢 除此之外,自动化的装配系统(如图3所示)也在动力电池的装配中得到了广泛的应用,从电池包的上盖到模组的装配,自动化的装配系统帮助客户提高了防错等级,提高了产品的装配质量,加快了生产节拍,节省了人力资源,为动力电池乃至电动汽车走向智能制造往前迈进了一大步。 图3 集成了送钉与拧紧的自动化装配系统...

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