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2020年7月30日16点35分,在电科院等专家的评定和见证下,湖南高创新能源有限公司自主研发的“高创孤岛微电网系统”在褒忠山风场内搭建成功,首台风电机组顺利并入“高创孤岛微电网”发电,向升压站自供清洁电能,试验获得成功,开启了风场建设安装、并网测试双线并行的新模式,成为国际首创的陆地风力发电孤岛微电网系统。 高创孤岛微电网系统是高创新能源在微电网网源协调、分布式电源稳定供电以及风电场黑启动等技术方面所取得的一项重大突破。一直以来,风电场建设的设备调试工作需要在电网并网验收通过和外电网接入后才能开展机组并网测试,整个并网测试周期一般需要2个月时间。高创新能源人秉承“行业领先、区域一流”的企业使命,为确保燕子山尽早完成机组并网测试工作,大胆提出构建风电场孤岛微电网的新设想,即以独立于主电网外的孤岛微电网提前开展风电机组并网测试工作。 2019年12月25日,公司迅速组建技术攻关团队开展“高创新能源孤岛微电网技术研究”,经夜以继日的系统设计、建模分析,于2019年12月29日在燕子山风电场内搭建了第一个微电网。该系统在首次运行过程中电能质量略低于国家标准要求,系统的稳定性较弱,但完成了机组短时间并网测试,确保燕子山首回路8台风机同时并网发电。高创新能源敢为人先,首次实现了风力机组在并网前完成并网测试工作,同时申请了多项国家专利。 2020年,高创新能源技术攻关团队通过深入研究、改进和不懈努力,将“高创新能源孤岛微电网技术研究”再次应用于褒忠山风电场并网调试工作。经过半年多的研究开发,成功搭建了褒忠山风电场内部微电网系统,该系统谐波质量和系统稳定性达到预期目标,这标志着褒忠山风场成为国内乃至国际第一家风力发电机组并入自建孤岛微电网稳定发电的风场,该成果也顺利通过电科院等专家的现场评定。经测算,该系统将能为企业带来可观规模效益,以5万千瓦装机规模的建设风场应用预计缩短并网后调试时间产生经济效益约500万元。 下一步,高创新能源将以“高创新能源孤岛微电网技术研究”进行深度应用开发,将孤岛微电网技术实现标准化和产业化推广,开创新能源风电行业机组安装与并网测试交叉同步进行的全新模式,更好服务于智慧新能源系统结构的优化和运行安全。  ...
7月31日,在中国实验快堆主控室,随着当值值长按下“手动紧急停堆按钮”,反应堆按既定程序安全停堆,中国实验快堆“100%功率手动紧急停堆试验”圆满完成。这标志着中国实验快堆功率试验阶段调试试验全部结束,验证了反应堆在稳定工况和预期的瞬态运行工况下,其性能符合设计要求,也标志着中国实验快堆第一个堆芯循环周期试运行任务顺利完成,为后续调试阶段转入运行阶段奠定了坚实基础。 快中子增殖堆,简称“快堆”,具有良好的增殖和嬗变特性,基于快堆的先进燃料循环系统可以使铀资源的利用率提高到60%-70%。我国快堆发展实行“三步走”战略,即实验快堆——示范快堆——商业快堆。作为我国第一座快堆,中国实验快堆为我国大型快堆电站的研究开发打下坚实基础。 作为我国第一座快堆,中国实验快堆全部调试工作包括预运行试验阶段,装料、初始临界和低功率试验阶段,以及功率试验阶段。今年6月19日,中国实验快堆重新启动进行高功率运行。在40天的运行中,原子能院堆工部团队先后完成了“汽轮机DEH控制系统动态试验”“75%功率汽轮机甩负荷试验”“冷启动功率-流量测量试验”等多项试验,并于7月31日完成“100%功率手动紧急停堆试验”。团队后续将在完成首次换料和相关维修保障工作后,重新启动运行开展计划中的试验研究工作。 据悉,中国实验快堆于2010年首次实现临界,2014年实现满功率运行72小时的设计目标。此后在完成了首次大修并进行相关调试试验等工作后,于2019年进行了1320小时的低功率运行试验研究。...
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。  ...
有机太阳电池具有材料来源广泛、价格低廉、重量轻等优点,最关键的是其具有优异的机械柔韧性,拥有比传统硬基底太阳电池更加广阔的应用前景(如各类不规则几何形状的可穿戴设备、柔性电子设备),成为光伏技术领域研究的热点之一。尤其在当下,各类室内的物联网电子设备蓬勃发展,亟需开发出能够高效将室内光源高效转化为电力的有机光伏器件。 由香港科技大学He Yan教授带领的研究团队设计制备了目前具有最高的占据分子轨道(HOMO)水平的窄禁带电子传输层(ETL)应用于非富勒烯有机太阳电池,有效地减少了器件的漏电流和载流子复合,从而显著提升电池性能,在室内光源辐照下获得了高达31%的转换效率。研究人员首先制备了在400到700纳米之间具备良好光吸收特性的体异质结块体共混物活性层;上述光谱恰好是室内LED光源发射光谱的主要区间。接着研究人员制备了具有不同HOMO的两种不同带隙宽度的ETL材料,分别为PDI-NO和PFN,前者的HOMO为-6.21 eV,后者的HOMO为-5.61 eV,即PDI-NO具有更深的HOMO。随后分别以上述两种ETL组装两种有机光伏器件并测试电压电流性能。实验发现,在1个标准的模拟太阳光辐照下,两种电池器件的转换效率基本一样,都在16%左右。接着将上述两种器件移至室内并辅以LED光源照射(光强度在1000-1750勒克斯,为市面销售LED灯光强度范围),实验结果显示,在1650勒克斯的光强度下基于PDI-NO的ETL电池器件的转换效率突破了30%,达到了惊人的31%;相反,采用PFN的ETL电池器件转换效率仅为22.5%。上述结果与在标准模拟光源下的实验结果具备了强烈的反差,为此研究人员进一步采用暗电流和阻抗谱等表征手段研究出现上述实验现象的潜在原因。实验发现,在室内LED光源辐照下,基于PFN的电池器件具备了更高的暗电流密度和更低的并联阻抗,意味该电池器件存在显著的漏电流;相反,PDI-NO器件的漏电流等到了显著抑制。上述差别在1个标准模拟太阳光辐照下,不会对器件性能引起显著影响,因为入射光强度远远强于这种负面的漏电流作用(光电流通常是漏电流的1000倍以上)。然而在室内LED辐照下,由于入射光强度显著下降,产生的光生载流子数量随之出现指数级下降(即光生电流出现指数级下降),此时漏电流的影响变得显著。此外,阻抗谱表征结果显示,PDI-NO器件载流子的复合显著少于PFN的电池器件。得益上述两个方面的改善,从而使得室内光照环境下基于PDI-NO电池器件性能得到了有效改善。 图 1 基于新型PDI-NO电子传输层有机光伏在不同室内光强度辐照下测试曲线 该项研究设计开发了新型的电子传输层,应用用于有机太阳电池,有效地抑制了电池漏电流和载流子复合,进而提升了电池性能,使得电池器件在室内光源辐照下获得了超过30%的性能,为日益增长的物联网电子设备市场高性能电源设计开发提供了全新的路径。相关研究成果发表在《Joule》[1]。 [1] Lik-Kuen Ma, Jie Zhang, Zhen Li, et al. High-Efficiency Indoor Organic Photovoltaics with a Band-Aligned Interlayer. Joule, 2020. DOI:10.1016/j.joule.2020.05.010  ...
当下全球电动汽车快速发展使得高能量密度的电池需求日益强烈。有鉴于此,世界主要发达国家,如美国、日本均设定了开发出能量密度高达500 Wh/kg的二次锂电池发展目标。经典的基于三元正极材料体系锂电池的工作原理是基于过渡金属(TM)相关的阳离子氧化还原反应,但受限于阳离子活性容量,该类电池容量难以达到500 Wh/kg,而氧元素有关的阴离子氧化还原活性则有望大幅提升电池能量密度,成为了目前二次电池体系研究的热点前沿。 南京大学Haoshen Zhou教授研究团队设计开发了一种稳定的、大容量基于阴离子氧化还原活性的正极材料体系,应用于锂金属(Li)软包全电池,通过氧化锂(Li2O)与过氧化锂(Li2O2)之间的可逆转化,显著提升了电池器件的性能,首次获得了超越500 Wh/kg的能量密度,且电池稳定循环100余次后仍可获得大于400 Wh/kg的能量密度,更为关键的是该电池镍金属的含量仅为1.59%(质量分数),远低于传统的高镍三元正极,成本更低更适于规模化生产,对电池产业和电动汽车发展具有重要推动作用。相关的研究表明,在Li金属电池正极材料的设计过程中,不局限于传统过渡金属氧化还原提供容量,利用Li2O与Li2O2之间的可逆转化,能够为正极体系提供很高的能量密度。理论计算得知,Li2O/Li2O2转化的理论能量密度高达2565 Wh/kg。为此研究人员利用湿化学法制备了Li2O基正极材料,同时为了提升无氧气析出的“安全”充电深度,研究人员同时制备了匹配的镍基碳合金导电催化框架(Ni-CAC)包覆Li2O形成Li2O@Ni-CAC电极体系,一方面有助于提升电池性能,另一方面有利于减少镍金属使用量降低成本。接着以Li2O@Ni-CAC和Li为正负极,醚类溶剂为电解质组装成完整的软包电池,并开展电化学性能测试。原位气相质谱和拉曼光谱实验显示,在充电过程中存在明显的Li2O向Li2O2的转化过程,且Li2O@Ni-CAC电极体系的可逆“安全”充电深度为750 mAh/g(基于Li2O活性物质质量),一旦超过这一数值就会出现不可逆的氧气析出。随后控制充电深度不超过750 mAh/g,进行充放电循环测试,发现电池可以稳定可逆循环100余次,且能量密度高达950 Wh/kg(考虑到所有电极材料质量的前提下,但不包括软包外壳);而在计入软包外壳后,电池依然获得了超越500 Wh/kg的能量密度,达到了513.5 Wh/kg,这是目前文献报道的能量密度最高的软包电池(计入整个软包电池质量后),且电池稳定循环100余次后,输出能量密度仍然高于400 Wh/kg,表现出优异的循环稳定性。 图 1 基于阴离子氧化还原活性正极材料体系锂金属(Li)软包全电池及其性能表征 该项研究设计开发了一种基于阴离子氧化还原活性的正极材料体系软包锂电池,得益于Li2O与Li2O2之间的可逆转化,电池器件的性能显著提升,首次获得了超越500 Wh/kg的能量密度,且具备良好循环稳定性,为设计开发高能量密度的锂金属电池开辟新思路。相关研究成果发表在《Joule》[1]。 [1] Yu Qiao, Han Deng, Ping He, et al. A 500 Wh/kg Lithium-Metal Cell Based on Anionic Redox. Joule, 2020, DOI: 10.1016/j.joule.2020.05.012  ...
7月26日,从中国科学技术大学获悉,该校陈涛教授、朱长飞教授团队与合作者合作,发展了水热沉积法制备硒硫化锑半导体薄膜材料,并将其应用到太阳能电池中,实现了光电转换效率10%的突破。这一成果日前发表在《自然能源》上。 硒硫化锑是近年来在光伏领域应用的一种新兴光伏材料,其带隙在1.1~1.7电子伏特范围内可调,满足最佳的太阳光谱匹配。同时,硒硫化锑具有较高的吸收系数,500纳米左右厚度的薄膜即能达到最佳吸收。因此,在超轻、便携式发电器件方面也具有潜在的应用。 鉴于硒硫化锑具有良好的稳定性和丰富元素储量,光电转换效率的进一步提升有望推进应用。这一研究成果所发展的水热沉积法在超临界的状态下水热沉积可以生成致密、平整且横向元素分布均匀的光吸收薄膜,从而有利于载流子的传输,结合光吸收、阴阳离子比例的调控以及点缺陷的控制,最终实现了光电转换效率的突破。从材料制备的角度来看,这项研究发展的水热沉积法是一种简便、低成本的薄膜制备方法。 《自然能源》审稿人给予该工作高度评价,认为这是一个里程碑式的效率,为硒硫化锑太阳能电池的发展带来新的曙光。...
关于发、用电量增长差异的分析 单葆国/国网能源研究院有限公司副总经济师 电量数据是研判宏观经济运行态势的关键实物量指标之一,被誉为国民经济的“晴雨表”和“温度计”。多年来,社会各界普遍采用中国电力企业联合会(简称中电联)的“全社会用电量”开展电力经济分析,也有个别机构选用电力调度部门的“全口径发电量”、国家统计局(简称统计局)的“发电量”指标。因为指标口径不一,分析结果难免出现不一致的现象,需要进一步厘清并有区别应用。 一、发、用电量统计口径 全口径发电量:某一区域内所有发电机组发电量之和,既包括调度管辖机组(基于发电机组机端计量电表),也包括非调管自备机组(基于计量表计或报送数据),还包括低压分布式电源,是发电视角统计的全口径电量指标,由各级电力调度机构统计。 统计局发电量:规模以上发电企业(年主营业务收入2000万元及以上,2000万元以下季度抽样调查)的发电量,与经济统计报表制度一致,并非全口径。统计局的全国发电量,由省统计局上报,与全国全口径发电量的区别是不包括规模以下发电企业,风电、太阳能发电仅为6000千瓦及以上电厂。 全社会用电量:某一区域内所有电力用户的用电量之和,包括全行业用电量和城乡居民生活用电量,是用电视角统计的全口径电量指标。全国全社会用电量数据,由电网公司上报、中电联统计、国家能源局发布。具体地,全社会用电量=售电量+线损电量+厂用电量+自备电厂自发自用电量。 全口径发电量、统计局发电量、全社会用电量数据由不同的部门来进行统计,统计方式、统计口径、数据来源均不一致,导致三者的绝对量以及增速将会出现一定偏差。 二、发、用电量增长差异分析 从年度数据看,全口径发电量与全社会用电量增速差异很小,两者均是全口径电量指标;而统计局发电量与全社会用电量增速差异波动变化较大,主要是因为统计口径存在明显差别。2010~2019年,全口径发电量与全社会用电量增速差异在-0.2~0.3个百分点,而统计局发电量与全社会用电量增速差异在-1.7~1.9个百分点。2010年,全社会用电量为41999亿千瓦时,统计局发电量为42072亿千瓦时,二者之间相差73亿千瓦时;2019年,全社会用电量为72486亿千瓦时,统计局发电量为71422亿千瓦时,二者差距扩大至1064亿千瓦时,增速差距亦呈扩大态势。全社会用电量与统计局发电量两者之间没有发用收支平衡关系,差异主要来源于分布式电源、小水电等是否被统计。此外,因客观、主观等复杂因素,个别自备电厂(如魏桥)、地方电网(如重庆)存在发电量纳入统计局统计,而用电量未纳入或少纳入电网公司统计的情况,造成一定时期(如2013~2016年)两者增速差异波动较大。 图1 2010~2019年全国年度发、用电量增速对比 从月度数据看,统计局发电量与全社会用电量增速差异明显,且通常前者低于后者。2018年以来,全国月度发、用电量增速最大差异为3.4个百分点、平均为1.4个百分点。2020年前5个月统计局发电量与全社会用电量增速趋同,平均差异降至0.4个百分点,主要原因是新冠肺炎疫情导致分布式发电、小水电增长放缓。 图2 2018年以来全国月度发、用电量增速对比 三、有关建议 全社会用电量指标能准确反映宏观经济发展态势、分产业分行业运行状况;全口径发电量指标多用于发电结构分析,难以反映分产业分行业经济运行状况;统计局发电量仅包含规模以上发电企业,范围不能覆盖全部。建议在开展通过电力看经济等工作时,主要采用全社会用电量这项指标进行分析。  ...
2020年7月16日,中国西电集团所属西电西变为吐鲁番—巴州—库车II回750千伏输变电工程研制的目前国内容量最大的750kV 140Mvar交流有级可控并联电抗器一次性通过全部试验。该试验的顺利通过,标志着中国西电集团750kV电抗器设备制造的核心技术实现了新突破,开创了750kV有级可控并联电抗器新领域,为研制1000kV有级可控并联电抗器奠定坚实的基础。 中国西电集团交流有级可控电抗器的设计制造水平一直领先于国内同行业。2005年,为山西忻州开关站成功研制了首台500kV交流有级可控并联电抗器,2010年为甘肃安西变电站成功研制了首台750kV 100Mvar交流有级可控并联电抗器,2013年为甘肃沙洲变电站和青海鱼卡变电站成功研制了首台750kV 130Mvar交流有级可控并联电抗器,经过参与多个工程产品的研制,中国西电集团积累了丰富的设计制造经验,这些产品均在现场运行情况良好。 为了攀登世界技术高峰、赢得市场先机,中国西电集团所属西电西变以550kV有级可控并联电抗器制造成功经验为依托,在关键技术与难点上进行科研攻关自主创新,开发了大量的计算程序,进行电抗器产品量化计算、分析和优化设计,研制成功了国内首台750kV 140Mvar电抗器,该产品具备结构合理、无局部过热、损耗低、噪声小、振动小、局部放电量小、绝缘安全可靠等特点。 由于交流有级可控电抗器与普通并联电抗器在原理上有着根本的区别,加之750kV 140Mvar交流有级可控并联电抗器单台容量大、电压等级高,这就意味着在漏磁场控制、消除局部过热以及在降低涡流损耗、杂散损耗、振动和噪声等方面难度大幅增加。西电西变高度重视该项目产品的研发,在接到订单第一时间就制订了专题质量、进度保证计划,把它列为劳动竞赛的主攻产品。技术人员在总结前期工程成功经验的基础上,合力攻克该工程产品的研发难点,对产品进行全方位的仿真分析和研究,确保了产品的可靠性。在各工序开工前,相关车间组织员工认真学习生产工艺和技术文件,针对制造中可能出现的问题提前制定预案,从源头上控制产品质量。在生产过程中,西电西变狠抓产品质量和生产过程工艺控制,组织职工加班倒班抢工期,精工细作保质量,最终确保产品一次性通过全部试验,巩固了中国西电集团在国内电抗器市场的领军地位和领先水平,增强了企业的市场竞争力。  ...
当前,我国经济发展与能源结构的矛盾日益突出,能源生产与消费模式转型需求日趋强烈。2014 年习近平总书记提出能源生产和消费 “四个革命、一个合作”的战略。2015年李克 强总理提出“互联网 +”行动计划,旨在推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与传统制造业结合,实现产业结构升级。2015 年发改委等三部委联合印发《关于推进“互联网+” 智慧能源发展的指导意见》( 发改能源〔2016〕392号),2016年能源局发布《关于组织实施“互联网 +”智慧能源 ( 能源互联网 ) 示范项目的通知》( 国能科技〔2016〕200 号 )。广东电网公司积极申报承担首批能源局能源互联网示范项目《支持消费革命的城市—园区双级“互联网+” 智慧能源示范项目》 (简称“广东电网示范工程” ),在城市—园区两级开展能源互联网关键技术运行机制与商业模式综合性示范研究,内容包括 :园区级柔直配网、高可靠性交流配网和多能协同,以及城市级能源信息接入与融合,新型运营机制与商业模式示范建设与应用。 1 能源互联网建设思路 能源互联网是以互联网理念构建的新型信息能源网络系统,以客户体验为中心,综合运用先进的电力电子技术、信息技术和能源管 理技术,将电力、油气、冷热等多能流的生产、 传输、消费、存储等各环节互联起来,实现多能源横向协同,“源—网—荷—储”纵向互动, 构建全新能源生产消费的产业模式和生态系统。能源互联网的主要特征:开放互联是能源互联网的基础,实现多能、多主体、数据资源的开放互联。大数据分析、人工智能应用是能源互联网重要技术支撑,实现海量多源异构数据集成挖掘与分析 ;运行机制和商业模式是能源互联网的核心,是提高综合能效、构建综合能源服务体系的关键。根据能源互联网的主要特征,结合互联网 技术架构体系,研究提出物理—信息—应用三层建设模式,见图1。物理层重点解决多种能 源互联、电网纵向智能互动 ;信息层应用大数据云平台技术,解决多源海量信息互联 ;应用层重点解决基于互联网化的新型能源生产消费、 市场与交易模式。通过信息层的数据链条连接了物理层的能源链条和应用层的业务链条,保证了各层建设内容的整体协调和有机联系。 2 能源互联网关键技术 2.1 柔直配网技术 为支撑物理能源网架实现综合能源互联互通、配网高效灵活、网络智能高效的目标,主要开展以下研究与应用工作 : 1) 电力电子器件技术 :采用第三代半导体 SiC 构成宽禁带的功率器件,具有更低的开关损耗和更低的导通压降,提升设备的转换效率 ;研发定制高性能集成门极换向晶闸管大功率半导体开关器件,具有低通态压降、高阻断电压和晶体管稳定于一体的特性,支持换流设备拓扑创新应用。 2) 柔性直流配网设备的关键技术 :首次提出共用转移支路的多端口直流断路器拓扑结构, 研制应用三端口直流断路器,大大减少电力电 子器件数量,降低体积和成本。实现交叉钳位 结构的柔直换流阀,实现故障电流自清除功能, 切断时间快、附加损耗小。 3) 柔性直流配网控制保护关键技术 :提出控制保护一体化、紧凑化设计的工程技术方案,实现多端柔性直流配电网协调控制、系统一键化启停、多种运行方式的无缝切换等功能 ;创 新提出交直流混合配网协调控制策略,实现交直流有功无功协调控制,光储充直流微网与交 直流配网协同运行,交流系统极端故障情况下, 柔直与变电站备自投协同提供紧急备用。 4) 柔性直流配网系统成套设计技术 :创新提出工程化意义的星型网络拓扑结构及一、二 次设备配置方案 ;制定过电压保护与配合规范、 电压源换流器、直流变压器、直流断路器等主 要设备的技术要求,以及控制保护系统架构、 系统运行方式、保护配置方案和控制保护系统要求等。 5) 直流微电网灵活高效接入的关键技术 :创新柔直中压配网与低压直流微网的协同运行方案 ( 包括接入方案 ) ;研究提出直流微电网运行控 制、无缝切换、高低压故障穿越等系列关键技术。 2.2 互联网信息化技术 智慧能源大数据云平台建设主要展开以下几方面研究与应用 :1) 应用大数据云平台技术建设智慧能源运营服务平台,采用ETL 工具实现与广东电网大数据平台数据交互。建立综合能源数据模型, 搭建数据集成与分析平台,为智慧能源应用提供数据集成与融合服务和大数据分析计算环境。针对能源数据的实时连续性、数据处理要求高、 短时爆发性强的特点,平台体系架构使用柔性多样化的数据集成技术和连续反应式的数据处理技术,支撑能源数据个体性的差异化处理;运用微服务、容器等弹性可扩展技术,建立云环境下微服务框架,支撑电网高级应用的快速开发和快速迭代,该方案已在广东电网 10 个地市级单位推广开展数据平台建设。 2) 扩展综合能源数据模型与实现数据集成融合 :在南方电网现有公共信息模型(common information model,CIM) 模型基础上,针对水、 电、气、冷、热、风电、光伏、储能与充电桩等 10 多种形式能源数据,进行综合能源数据模型扩展 ;通过对数据的解析,构建智慧能源上层应用的多源异构数据的融合模型,推动能源互联网综合能源数据模型标准的建立。 3)研究建立内外网平台数据安全防护策略:内网资源池、外网资源池隔离区(dimilitarized zone,DMZ) 共同为智慧能源应用提供运行环境,见图 2。内网资源池承载智慧能源应用的核心逻辑及核心业务数据,通过摆渡技术将内网用户操作的相关数据同步到外网资源池。外网资源池不存储敏感信息,主要部署与用户交互的相关逻辑和数据。外部数据源调用外网资源池的数据接入服务,通过摆渡技术导入到内网资源池,并存储在智慧能源大数据平台。 4) 探索区块链技术的应用 :创新基于区块链技术的交易平台,支持分布式新能源的绿证交易商业模式。基于区块链的“去中心化”技术,实现交易数据的可信存储。绿证交易增加了分布式新能源的额外收益,以配额代替补贴的形式促进了分布式新能源的发展。 3 运行机制与商业模式 适宜的运行机制和商业模式能够为能源企业、售电公司、用户、分布式资源所有者等各类主体提供参与能源互联网运营的实施路径, 打造开放的能源互联网生态。 1) 多能源协同运营机制 :基于价格的多能源协同运行机制,形成了城市级别跨区多能源系统优化运行方法,以及区域级别多能源系统优化运行和控制方法 ;实现了能源系统各环节运行状态的实时分析与优化运行策略的制定,有力促进了各种能源的协同和梯级利用。 2) 虚拟电厂运营机制 :基于双层规划的虚拟电厂日前调度模型,可实现特定区域内分布式新能源发电能力动态预测,将分布式新能源、 可控负荷、电动汽车及储能等灵活性资源自由组合成虚拟电厂,参与系统调控以及调峰调频、 潮流优化等辅助服务,形成虚拟电厂调度运行的优化策略与运营机制。 3) 能源互联网平台商业模式 :借鉴互联网思维模式,搭建开放的综合能源运营服务平台, 为各主体提供开展综合能源运营的数据能力和业务能力,引导各类用户共同参与能源互联网发展。支持能源企业开展多能协同运营业务;支持售电公司挖掘用户响应潜力,开展基于市场价格信号、激励机制的需求响应模式 ;支持能源服务商整合分布式资源开展虚拟电厂运营等。 4) 增值服务商业模式 :设计定制化的用户能源服务 ;设计面向工商业用户的能源账单、需量分析、能耗监控、节能建议等用能增值服务;面向下一阶段电力市场的中小用户,设置了电力零售套餐 ;为分布式资源所有者提供运行分析、运维托管和报装接入等服务设计。 5) 基于区块链的绿证交易商业模式 :将区块链技术引入绿证交易市场的设计方案,能够解决绿证在核发、交易和核查环节的组织、记录和审计问题。区块链的加入,能进一步完善现有的绿证交易市场,建立起成熟稳定的绿证交易机制。 4 示范工程建设 广东电网示范项目在国内首次系统地实践了物理—信息—应用三层能源互联网建设模式, 为能源互联网示范建设提供了样板式参考,三层建设成果具体如下 : 1) 物理层。在唐家湾建成了世界首例 ±10 kV、±375 V、±110 V 多电压等级、多 端交直流混合配电网,换流容量为40 MW, 包括唐家(20 MW)、鸡山I (10 MW)、鸡山II (10 MW) 换流站与科技园降压换流站(2 MW), 鸡山I 采用含集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristors,IGCT) 交叉钳位模块的半桥模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC) 换流阀拓扑,鸡山Ⅱ与唐家 换流站采用半桥MMC 换流阀与机械式直流断路器的接线拓扑。科技园降压换流站建设三端口直流断路器。在清华科技园建成了光储充一体化的直流微网,采用了2 MW ±10 kV/±375 V/ ±110 V 三端口直流变压器,直流微网接入了 0.2 MW 屋顶光伏、1 MW/1 MW·h 电化学储能及 1 MW 直流充电桩等灵活性资源,系统接线图见图 3。 该柔直配网具有三端联网运行、双端 联网+ 单端供电分列运行、单端静止同步补偿器 (static synonous compensator,STATCOM) 运行等 10 种运行方式 ;可根据交流电网潮流自动调节直流传输功率的大小、方向,实现与交流电网有功无功统一协调控制。N-2 极端故障 情况下为交流电网提供紧急电源支撑,实现直流微网与交直流配网的优化运行。典型方式下, 鸡山站向唐家站输送 20 MW 的有功功率,可将唐家站主变负载率由 70% 下降到 47.7%。2) 信息层。建设了面向海量灵活性资源的智慧能源大数据云平台,见图4。 平台集成了 343 个光伏逆变器、1 738 个充电枪、 2 个储能站、 70 万用户等数据 ;构建了四大类 CIM 模型,包括基于站变线关系的主网模型、基于站线变户关系的配网模型、用于风光发电的分布式资源模型及用于冷热气的综合能源模型。平台实现了内外部能源数据的集成和管理、多源异构数据的融合并提供数据资源服务。信息层的建设,形成了智慧能源大数据服务能力,加快能源数据的融合与协同操作,为能源数据资产增值与变现奠定技术基础,加速形成以综合能源数据为核心的能源生态圈。 3) 应用层。智慧能源运营管理平台集成多能源协同运营功能,支持了横琴区域电、冷、热、 气等能源在生产、转换、存储和消费各环节的运行情况展示和利用效率分析,实现了珠海全市的新能源、储能、充电桩设备的数据采集以及设备运行状况的监视 ;研发了分布式资源管理功能,可支持分布式新能源、可控负荷、电动汽车及储能等灵活性资源自由组合成虚拟电厂进行管理,支撑分布式资源交易以及分布式资源规划、建设、并网、维修和代管等拓展服务 ;研发了基于价格以及基于激励的需求响应管理功能,可支持需求响应事件发布、响应申报、过程监控、结果核算和激励发放等业务开展;建成了智慧用能服务功能,研发了支持现货交易的售电业务管理功能,组合设计了满足不同用户需求的零售套餐,实现了面向用户的用能账单、能效管理、报装咨询、节能服务等系列个性化增值服务,以及面向能源服务商的项目规划建设、设备运维管理功能。应用层的建设极大拓展了互联网综合能源服务范围,促进分布式新能源消纳,提高社会整体综合用能效率, 提升用户综合能源消费体验。 5 结论 广东电网承担的《支持消费革命的城市— 园区双级“互联网+”智慧能源示范项目》于 2019 年 3 月率先通过国家能源局组织验收,并被国家能源局发布的《能源互联网发展白皮书 2018》收录,本文依托该项目分析了能源供应模式存在的问题,研究了能源互联网建设思路、 关键技术、运行机制与商业模式,建成能源互联网工程示范区,形成一批具有推广示范意义成果 : 1) 研究并提出了有利于项目组织实施以及能源互联网标准化建设的物理—信息—应用三 层式架构及城市—园区两级系统模式,解决以珠海为代表的、以高新产业为主体的城市或园区用能需求。 2) 研究了新型配网技术形态,建设了唐家柔直配电网,提升了物理能源网架能量调度的灵活性与网络运行的可靠性,为分布式资源、 各类能源运营商等多能源主体互联互通提供了强有力的物理网架支撑。 3) 研究了海量的多形式资源信息接入与融合技术,搭建了综合能源大数据云平台,实现了各类主体能源的信息汇集与交互,打通了综合能源系统内海量运营主体的信息壁垒,为示范区域内各类能源主体的交互与协同提供信息网架支撑。 4) 研究了开放共享、互动共赢的运行机制与商业模式,构建了向社会各类主体开放的智慧能源运营管理平台 ;推动海量能源主体开展多元化交互与协作 ;利用市场化手段平衡多方能源消费需求,进而提高能源供给通道的资产利用率,降低各方能源使用成本,整体提高社会总体用能效率,为各类能源主体的高效协同提供了机制模式支撑。  ...
美国能源部(DOE)宣布资助 6500 万美元用于支持国家实验室、高校和企业联合开展核能基础研究、交叉技术开发和基础设施领域的创新核能技术研发项目,资助将通过核能大学计划、核能使能技术计划和核科学用户设施计划为核能相关研究提供支持,具体内容如下: 1.核能大学计划 通过核能大学计划(NEUP)资助5500万美元用于5个主题领域研究工作: (1)核燃料循环研究,主要内容包括:使用高能X射线技术和拉曼光谱技术在高温下获取熔融盐的结构和动力学数据,以了解其与材料作用的物理和化学性质关系,以指导研发高性能的熔盐材料;开发一种表面络合模型,可以从理论角度解释铀的吸附和还原,从而通过工程屏障系统降低与富铁环境中铀迁移率相关的不确定性;通过研究成分-属性-结构之间的关系,开发和优化高耐用度且易于处理的磷酸盐基玻璃材料;建立一个核反应热力学自洽数据库,系统描述放射性同位素在矿物/水界面的吸附作用机制,以指导核废料处置技术的研究开发;研究高温高离子强度下核反应堆辐射屏蔽材料的辐射蠕变规律;结合材料行为模型,开发一种整合线性和非线性超声波的表征技术来表征耐事故燃料包壳涂层材料的物理活性性质;用超声波喷雾法制备干式核燃料和核废料贮存罐用的柔性硬质陶瓷涂层材料;基于高通量计算平台开发预测模型用于研究含氟熔融盐的热化学和热物理性质;研究氮化铀燃料与液态铅、铝形成奥氏体合金的化学相互作用和相容性;熔融盐中相平衡和裂变产物溶解度的混合热力学第一性原理计算研究;开发氧化镓肖特基二极管探测器用于测量熔融盐锕系元素浓度;用于提高存储库性能的无机微纤维增强工程屏蔽材料的多尺度和多物理场建模;开发多功能激光加工维修技术来减轻焊接不锈钢的点蚀和应力腐蚀开裂;开发和评估各种各样的表面喷丸处理方法,以及混合表面处理方法,以减轻用于核燃料干法存储的不锈钢罐中氯引起的应力腐蚀开裂;开发用于乏燃料存储罐的新型SiOCN(H)涂层。 (2)核能基础研究,主要内容包括:利用Modelica公司开发的新型热能储存(TES)模型模拟研究多效蒸发器和联合循环燃气轮机系统的模型,研究利用核热能从盐水中生产应用水方法;对现有的反应堆试验和运行数据进行计算机仿真分析,同时对反应堆运行的瞬态温度进行监测,以评估反应堆反应速率的潜在影响因素;对由中子驱动的先进核能反应堆(如气冷堆、熔盐堆等)的热能散射数据进行采集和评估。 (3)先进核能建模与仿真,为核电厂网络风险评估设计开发一个灵活的仿真环境,以支持网络防护架构的设计;球床反应堆堆芯围筒旁流实验和数值模拟研究;球床反应堆流动与传热的计算流体动力学分析;将Modelica公司开发的新型热能储存(TES)模型与正在进行的核能-可再生能源混合能源系统(NRHES)建模工作相结合,以对比新混合能源系统与单纯的核能基荷电力优劣势。 (4)反应堆概念原型的研发和示范,主要内容包括:高温气冷堆进气事故中自然循环建立时间及影响因素分析;制定适合于人口稠密地区部署的微型反应堆的选址标准;针对小型模块化反应堆设计并建造一个紧凑型的蒸汽发生器(CSG)以提高反应堆经济性;不锈钢在模拟压水堆一回路异常水化学条件下的应力腐蚀敏感性研究;用于含氯熔盐快堆的新型镍基合金研发;评估微型堆在分布式发电应用中的机遇和挑战;轻水堆一次冷却剂水化学性质对不锈钢的腐蚀影响研究;针对小型模块化反应堆开发新型的增强自动化控制方法,提升运营效率、降低成本;开发一种基于人工智能的故障检测工具,以减少核电厂中人为因素的错误几率,改善运行和维护,降低核电厂成本。为三结构各向同性(TRISO)颗粒燃料缓冲层开发一个辐照行为预测模型。 (5)研究型反应堆设施建造和改善,主要内容包括:推进核材料和堆芯传感器的研究;吸引和培养下一代具有核能背景的高素质劳动力;对核材料进行快速、准确的热力学和动力学研究;研究在真实负荷条件下高温气冷堆材料的实时微观结构演变;建立一个新的原位、纳米尺度的结构、成分和缺陷演变检测系统,以原位表征不同应力下辐照材料微观结构变化;对爱达荷州立大学的Aerojet General Nucleonics 201型反应堆进行改进,减少失效概率,提高反应堆的整体可靠性和安全性;对麻省理工学院研究反应堆现有的应急电力电池系统进行更新;对普渡大学1号反应堆的换热器和相关水处理系统进行更新升级,以确保反应堆的安全、可靠连续运行;犹他大学TRIGA反应堆的冷却系统替换,以提高反应堆性能和效用,满足反应堆在满功率下运行更长时间,提高安全性和运行可靠性。 2.核能使能技术计划 通过核能使能技术(NEET)计划资助近500万美元用于国家实验室和大学联合开展的5个交叉研究项目,主要研究内容包括:开发和演示一种新型脉冲热断层成像技术,用于无损检测3D打印制造的核反应堆部件材料;开展一套用于传感器分配和校准的数据分析方法,以解决如何在核设施中分配传感器组的问题;整合先进的传感器和数据科学的分析技术,推动核电站的在线监测和预测性维护,并提升核电厂的性能;利用两座大学研究堆构建和测试基于光纤的伽马温度计(OFBGT),并开发相应的方法来处理由OFBGT产生的数据;集成可溶性载体、拓扑优化和微结构设计等方法,以大幅降低激光粉末3D打印制造的核电站关键组件的生产和后处理成本。 3.核科学用户设施计划 通过核科学用户设施计划(NSUF)资助660万美元用于2个国家实验室、3个大学和1个企业主导的项目,主要研究内容包括:制造非侵入式和空间分辨的传感器;动力学和微结构硬化建模、多功能光纤传感器和增材制造学科的融合基础、试验中子和离子辐射测试、核设施材料辐照后检测、同步辐射高性能新型强光源设计开发,以及通过NSUF设计和分析实验的技术援助。  ...
近日,中国科学院工程热物理所完成了首台100兆瓦先进压缩空气储能系统膨胀机的集成测试,推动我国压缩空气储能技术迈向新的台阶。 储能技术被称为能源革命的支撑技术之一,已列入国家战略性新兴产业。压缩空气储能具有规模大、成本低、效率高等优点,具有较大发展潜力。 中科院工程热物理所有关负责人介绍,该所较早开展压缩空气储能研究,经过15年努力,建立起具有完全自主知识产权的研发体系,先后突破了系统全工况设计与控制、多级高负荷压缩机和膨胀机、高效超临界蓄热换热等关键技术,分别于2013年和2016年建成了国际首个1.5兆瓦级和10兆瓦级先进压缩空气储能系统。从2017年起,该所在国际上率先开展100兆瓦级先进压缩空气储能系统研发工作。 据介绍,膨胀机是压缩空气储能系统的关键核心部件,具有负荷高、流量大、流动传热耦合复杂等技术难点。研发团队攻克多项关键技术,研制出的多级高负荷膨胀机各项测试结果全部合格。...
摘要:船舶采用岸电技术,可以有效减少环境污染,减少噪声,提高经济效益。从系统集成的角度出发,分析了岸电系统的总体分层设计。论述了岸电信息管理与监控系统的软件设计与工程实现。并结合具体的工程项目,展示了运行监视、运行控制、历史数据、报表功能、历史事件等功能模块的设计与实现。 关键词:岸电总体设计;岸电系统集成;岸电信息监控系统;岸电工程应用 1.概述 靠港船舶接用岸电技术是伴随着国家推行“绿色港口”的背景下产生的,主要指船舶泊靠码头时利用陆地电源代替船上柴油机对靠港船舶进行供电,将船舶用电改为岸上供电,不仅降低港口区污染废气的排放量,解决港口的噪声污染,还可以降低用电成本、提供供电效率,是节能减排的有效手段。 岸电系统能给靠港船舶提供可靠供电,保证船舶正常工作,大大减少船舶靠港时的各种负面影响,各国当前都在大力推广船舶岸电技术,美国的洛杉矶港口是使用岸电系统的港口。目前国外的岸电项目都是港口陆上电网向靠港船舶同频率直接供电,主要的码头类型有集装箱码头,如旧金山港、鹿特丹港,邮轮码头有温哥华港、西雅图港,另外还有渡船码头、油码头、天然气码头 。国内港口岸电技术研究处于起步阶段,但是发展迅速。2010年7月,上海港外高桥二期集装箱码头安装使用了全球首套移动式岸基船用变频变压供电系统,主要针对集装箱船舶;2010年10月,连云港港口将首套高压变频数字化船用岸电系统应用于“中韩之星”邮轮 ;2011年,蛇口港集装箱码头先后安装了低压岸电系统与高压岸电系统;目前福建港、宁波港、天津港等一 些港口 正 在 进 行船 舶岸电系统的建设和实验 ;根据《上海绿色港口三年行动计划(2015-2017 年)》,到2017年底,新建规模以上集装箱码头及油轮码头均具备岸电配置条件,黄浦江旅游船码头岸基供电设备配置率达100% 。 目前国内外针对岸电的配送研究较多,但是针对岸电供电系统的监控设计研究并不多。岸电供电系统的自动监控系统可实现船舶与港口的自监控,以及自动计费等功能,一套稳定可靠的岸电监控系统将为靠港船舶接用岸电的普及做出巨大贡献。本文借签国内外岸电研究成果和实践经验,从岸电信息管理与监控的角度,分析了岸电系统的四层框架结构及各层之间的相互关系,详细论述了船舶岸电信息管理与监控系统的设计开发过程,论文对船舶接用岸电的方案设计研究和项目应用,具有很好的参考价值。 2.系统总体设计 本文是以60Hz 移动式岸电电源为研究对象,对视频和监控系统提出了以下功能设计要求: (1)对电源装置内关键部位如变压器、变频器、低压柜等进行视频监视,每套装置监控视频点为5 点。 (2)对60Hz电源系统进行电气系统运行监控,包括对60Hz装置、变电供60Hz电源装置的10KV高压柜断路器、60Hz电源装置低压总开关和码头60Hz电箱供电开关、60Hz低压联络开关高、低压侧的电气参数及状态、60Hz电源装置环境温度等 进 行监 控 和 报表打 印等功能。 (3)监控计算机及视频主机、显示器均安装在35KV总降压站主控室,与原有装置监控、视频系统整合利用,通过光缆与变频电源装置现场网络柜连接,装置及周边其它各信号接入网络柜。 (4)增加5套信号采集装置(RTU ),采集有关变频器的所有开关量信号,并上传后台监控系统。 根据上述功能要求,信息管理与监控系统总体架构可以分为四层:上层系统(港区电力监控系统)、管理与监控层、通讯与就地监控层、设备层 ,如图1所示。其中,港区电力监控系统实现对整个港区用电信息的监视和控制。管理与监控层是根据港口电力监控的业务流程对岸电设备所采集到的数据进行整合,实现远程的信息管理、运行监视、控制、数据存储、视频监控与历史数据的查询、报表生成、打印和 web发布功能,并提供给相应数据到各个业务部门。通讯与就地监控层主要是完成岸电系统各电气设备的信息集成和运行控制管理,各电气设备与通讯管理机之间通过工业数据总线连接,各设备相互配合共同完成岸电信息管理与监控的任务。设备层有岸电电源的主要设备,实现电网10KV/50Hz到船上用电460V/60Hz的变换。   图 1 岸电信息管理与监控系统总体框架 2.1设备层 设备层主要由高压进线柜、变压器柜、变频器柜、低压断路器柜、岸电接线箱和数据采集控制设备组成 。数据采集控制设备主要包括智能仪表、PLC控制器、数字I/O设备、摄像头、温湿度传感器、互感器等 ,实现对电压、电流、温度、湿度、开关状态、断路器的监视和控制。系统的主回路由12 脉波干式隔离整流变压器、ACS800变频器、干式滤波三绕组升降压变压器、460V/50Hz低压接线箱等部分组成。其系统配置原理如图2所示,船舶接用岸电工程应用中,主要的设备安装在一个集装箱内(外部尺寸为17.5x3.5x3米),实物图和内部主要的设备如图3、图4、图5所示。   图2 岸电系统配置原理图   图3 岸电设备整体外观   图4 高压进线柜和变频器柜   图5 变压器柜 2.2通讯与就地监控层 通讯与就地监控层通过现场工业通讯总线(有工业以太网、 RS485 、 RS232 、CAN)把数据采集、控制设备连接到通讯管理机,通过通讯管理机把不同通讯接口和不同通讯协议(如 CDT规约、Modbus规约、CAN2.0B规约)的设备信息采集、处理并转发,转化为IEC104规约格式,并可以根据需要,被配置成不同的传输协议发送到有关数据库或数据中转站,在上层业务应用系统提出需求后,分发传送到指定的应用系统服务器。转换成一种接口和通讯协议后,就地监控系统和上层的通讯前置机就可以通过标准的以太网接口与IEC104通讯协议,实现与设备层的信息交互。就地的信息管理和监控系统可以在当地实现对运行设备的信息采集和运行监控,方便检修人员对设备状态的了解,同时当与远程的信息管理和监控系统出现通讯故障时,可以就地保存记录历史数据和事件,保证系统的不间断数据采集和监控。 2.3管理与监控层 靠港船舶接用岸电信息管理与监控的目的是完成各种业务应用,各业务应用的内容以模块化的方式进行独立开发,并共同使用共享的数据接口,从而简化系统开发工作量,提高系统开发效率和可靠度,并增加系统管理的便捷性。该层包括通讯前置机、信息管理工作站、监控工作站、视频监控、数据库服务器和打印、 Web服务器6个功能单元,各功能单元的作用为: (1)通讯前置机:接收与就地监控层中通讯管理机的数据,并转发信息给管理工作站监控工作站和上层的港区电力监控系统。 (2)信息管理工作站:可以实现对所监控设备的通道、虚拟信息点、遥测点、遥信点、遥控点、事件点的维护和管理,查看设备在线情况。 (3)监控工作站:可以配置画面为电力系统模拟运行图,直观显示系统各设备的运行状态,采用不同的颜色表示线路和各开关的运行、停运状态,显示其工作位置及分闸、合闸状态,重要参数(如频率、电流、电压、功率、变压器及60Hz电源装置内部温度、环境温度、湿度及网络通讯状态等)。当设备发生遥信变位时,系统会有画面报警显示和音响报警提示。可以控制60Hz变频电源装置的启动、停止、复位等操作。 (4)视频监控:通过安装在远程的摄像头,可以实时监视设备的运行情况,保存视频记录信息。 (5)数据库服务器:可以查询岸电系统中所有接入设备的运行状态信息、遥信变位事件,包括从岸电接入一开始的操作,直到断电以后整个操作及运行过程中各种接入设备的运行状态信息。 (6)打印、Web服务器:信息管理与监控系统具有网络发布功能,除直接转发数据到港区电力监控系统,港口内网可以通过Web方式,查询岸电电源运行情况。 2.4 港区电力监控系统 港区电力监控系统是港口监控管理的中央监控系统,接收岸电管理监控系统以及各业务系统的信息,由港区管理层统一指挥调度。 3.软件设计 靠港船舶接用岸电信息管理与监控系统采用模块化设计,使软件的整体结构更加清晰,功能明确,方便系统开发人员的分工协作,系统的测试和维护也比较简单,信息管理及监控系统采用可扩展的软件框架,以实现良好的跨平台性、互操作性和可扩展性,保证模块之间信息数据的有效互通,并为将来的系统升级、功能扩展以及与其他系统的互联共享提供无缝连接。如图6所示,图中列出了系统的部分功能模块及各模块的间层次关系。   图 6 信息管理与监控系统功能模块图 3.1对外接口 信息管理与监控系统的对外接口遵循国际标准或行业标准,满足开放性的要求,软件采用开放式的体系结构,具有良好的扩展能力,在实际工程应用中,采用标准的以太网通讯接口以及IEC104通讯协议,可以与主流的SCADA(监控与数据采集)软件系统实现信息交互的无缝对接,这有利于与其他系统的连接与广泛集成。 基于Web服务接口,使用用户可以通过浏览器完成图形监控、事项报警、数据报表等人机交互功能,实现与就地监控的同等效果,远程用户可以对现场的设备进行实时监控 。 3.2应用功能 应用功能包括实时监测、运行控制和视频监控。实时监测是通过电力系统模拟运行图,显示高压柜、变频电源、变压器、低压电器柜的电压、电流、功率、频率、电度量、温度、湿度、开关状态等,并可监测上述设备的报警信息,如过流、过压、速断、欠压、过(欠)频率、过温、跳闸、故障、烟雾报警等遥测信息。运行控制是通过设备通讯协议的遥控命令或是RTU、PLC等控制器,控制断路器的分闸/合闸,变频器的启动、停止、复位,排风机的启动、停止。视频监控可以通过软件客户端或浏览器远程查看安装在现场的监控摄像头,了解设备的实际运行情况。 3.3公共服务 公共服务包括图形平台、事件服务、设备管理、安装管理等。岸电信息管理与监控系统提供非富的图形控件,包括接线图、曲线图、棒图、趋势图、各种开关、按钮等,可以根据现场设备情况,快速绘制用户与系统之间的交互图,并将整个监控界面文件以文件格式保存。事件服务提供对测量值的范围、限值、变化率、异常等报警,用于生成、保存、查询报警事件,通过弹出报警窗、发出声响、发送短信或邮件方式,通知用户 。调节和控制是指监控系统可以发出调节现场终端设备的参数和控制现场设备的命令。时钟同步是指由全球定位时钟提供标准时间,同时向系统发送对时命令,包括监控系统的各个节点机器、RTU等。设备管理是以图形或文字方式显示全系统的运行情况,包括测控设备实时监视、通讯系统运行情况、系统各节点CPU与内存使用情况,在网络故障时自动切换至备用网络运行。安全管理是对每一个用户都有操作权限的定义,对每一个重要操作形成操作日志记录,有完备的安全管理制度,以保证系统的安全运行。数据采集是采集监测设备的模拟量如电压、电流、温度、湿度等,数字量如开关的开与关、指示灯的亮与灭等,数据处理的主要数据类型有模拟量、脉冲计数和计算量,计算量也称为派生量,是由几个已知的数据经过运算后生成的一个新的值 。 3.4支撑服务 支撑服务包括数据库访问服务、分布式控制服务、数据传输服务、数据报表等。数据库访问服务提供系统平台与数据库之间的接口服务,实现系统对运行数据的存储、修改、查询以及对数据库和表的备份、恢复、修改、删除等操作。分布式控制服务是计算机之间的控制信息交换,既包括本地计算机之间的控制信息交换,也包括本地与远程计算机之间的控制信息交换,该服务可根据用户要求读实时数据库和历史数据库,并组合成通讯数据集,按规定的通信协议与指定的远方计算机进行通信。数据报表是提取存储在数据库中的各种基本数据和统计信息,以统一规范格式显示测控点在某一时间段的数据记录以及报警等事项,可以对数据进行比较、统计等计算,并将分析结果转存和打印。数据传输服务提供与监测设备的数据传输的时间间隔、差错控制、数据格式、中断重连的机制等。网络支撑平台为系统内各节点终端和设备提供信息交换的平台 。 3.5系统平台 靠港船舶接用岸电信息管理与监控系统是多平台的监控软件,可以运行在主流的 Windows和Linux操作系统平台上,部分功能模块可以运行在嵌入式系统平台,并可根据现场和用户需求,提供灵活的系统配置方案。 4.软件开发 4.1运行监视 信息管理与监控系统的监视画面如图7 所示,监视画面显示了两套岸电系统的运行情况,直观显示岸电系统各设备的运行状态 。   图 7 系统模拟运行图 4.2运行控制 通过岸电信息管理与监控系统软件,可以远程控制变频器的工作运行状态,如图 8 所示,可以启动、停止、复位变频器,通过运行指示灯显示设备的当前工作情况,并实时读取机柜内和环境温度、湿度,了解设备的工作环境,在必要的情况下,开启通风散热设备,以保证设备的正常运行。   图8 变频器运行控制 4.3历史数据、报表功能 系统运行数据通过设定的时间间隔保存在历史数据库,如图9所示,通过历史数据、报表功能模块,可以查询符合设定条件的运行数据,以图形、表格形式显示查询结果,并能导出、打印图形和报表。   图9 历史数据查询 4.4历史事件查询 系统运行中的重要操作和告警信息,除了以告警窗口和语音提示的方式显示外,还可以保存重要的事件记录到历史数据库,运行维护人员可以通过历史事件查询软件,如图10所示,查询一段时间内发生的重要历史事件。   图10 历史事件查询 4.5设备管理 运行在系统内的数据采集设备和自动化设备,可以通过设备管理这个功能模块,显示设备的在线状态、运行值、实时收发的报文,如图11所示,还可以配置采集设备的通道类型、通道参数,信息量的点号或寄存器地址等。   图11 监测设备配置管理 5.安科瑞船舶岸电收费系统选型 安科瑞Acrelcloud-9000船舶岸电收费系统通过物联网技术对接入系统的计量仪表ADW300,监测充电设备站点和各个充电箱的运行和充电过程,同时对各类故障如充电机过温保护、充电输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警;用户通过微信或支付宝小程序扫描二维码,进行支付后,系统发起充电请求,控制仪表对应的操控机构,对充电桩完成充电过程。 充电设备通过加装物联网仪表,配合加密技术和秘钥分发技术,基于TCP/IP的数据交互协议,与云端进行直连。云平台包含了充电收费和充电运营的所有功能,包括财务管理、变压器监控和运营分析等功能。 5.1系统结构 5.2平台主要功能 1)资源管理,充电站档案管理,充电桩档案管理,用户档案管理,充电桩运行监测,充电桩异常交易监测 2)用户管理,用户注册,用户登录,用户帐户管理,消息管理 3)实时监控,对平台连接的所有充电站和充电箱状态进行监视,发生异常情况时可通过APP、短信及时向运营人员发出报警信号,及时消除火灾隐患。 4)交易管理,平台为运营方提供充电价格策略管理,订单管理,账户交易记录,营收和财务相关报表。 5)充电服务,可通过软件搜索附近充电设施,查看充电桩设施,并导航至可用充电桩。可通过在线自助支付实现充电,充电结算等 6)微信小程序,支持微信或者支付宝扫码充电,充电账单支付。运营商和物业管理人员均可通过小程序管理,监测充电设施状态和充电交易情况。 7)运营分析,对订单进行数据化分析,直观展示数据 5.3硬件配置 5.3.1.推荐现场硬件配置 (1)ADW300:三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、相位角、频率测量;电压电流相角、电压电流不平衡度;电压、电流总谐波及2-31分次谐波;当月和上三月的电压、电流、功率极值记录;需量及实时需量、历史需量记录、事件记录;支持过欠压、过欠流、过欠功率、DI联动等报警输出;4时区14时段的费率设置;四象限电能,历史电能记录;支持Lora、NB、2G、4G通讯模式,有功电能精度0.5S、1级,无功电能精度2级。 2.AF-GSM400-2G/4G(如需多个设备集中上传时选配):4G远程无线数据采集设备,采用嵌入式设计,内嵌TCP/IP协议栈,同时采用了功能强大的微处理芯片,配合内置看门狗,性能可靠稳定。提供标准RS485数据接口,可以方便的连接RTU、PLC、工控机等设备,仅需一次性完成初始化配置,就可以完成对MODBUS设备的数据采集,并且与安科瑞服务器进行通讯。 注:仪表型号数量按实际的单相、三相和电流规格来选择。 5.3.2计量仪表ADW300产品介绍 5.3.2.1型号说明 5.3.2.2技术参数 6.结语 本文基于船舶靠港时岸电供给的特点分析了岸电供电监控系统的功能需求,提出了信息管理与监控系统的四层架构设计,并针对实际岸电应用开发了信息管理与监控系统。该系统可以为岸电运行维护人员提供了可视化的运行、管理与监控,为船舶提供方便、环保、平稳、有效的电力供应监控管理措施,有利于提升港口的自动化程度以及运行监管效率。  ...
近日,储能联盟理事长单位中国科学院工程热物理所在压缩空气储能系统研发方面取得重大进展,完成了国际首台100MW先进压缩空气储能系统膨胀机的集成测试。 储能技术被称为能源革命的支撑技术和国家战略性新兴产业。压缩空气储能具有规模大、成本低、效率高、环境友好等优点,是最具发展潜力的大规模储能技术之一。中科院工程热物理所是国内最早开展压缩空气储能研究的机构,通过15年的努力,建立了具有完全自主知识产权的研发体系,先后突破了系统全工况设计与控制、多级高负荷压缩机和膨胀机、高效超临界蓄热换热等关键技术。并分别于2013年和2016年建成了国际首个1.5MW级和10MW级先进压缩空气储能系统。从2017年起,在国际上率先开展了100MW级先进压缩空气储能系统研发工作。 膨胀机是压缩空气储能系统的关键核心部件,具有负荷高、流量大、流动传热耦合复杂、变工况调控难度大等技术难点。经过多年的不懈努力,研发团队先后攻克了多级膨胀机全三维设计、复杂轴系结构、变工况调节与控制等关键技术,研制出国际首台100MW级先进压缩空气储能系统多级高负荷膨胀机(图1)。该膨胀机具有集成度高、效率高及寿命长等优点。 2020年6月30日,中国科学院工程热物理所储能研发中心完成了该膨胀机的加工、集成与性能测试,各项测试结果全部合格,达到或超过设计指标。该100MW膨胀机的成功研制,是我国压缩空气储能领域的重要里程碑,推动了我国先进压缩空气储能技术迈向新的台阶。 上述相关工作得到了国家自然科学基金委、中科院战略性先导专项(A类)、中科院前沿科学重点研究项目、国家可再生能源示范区产业创新发展专项和国家重点研发计划项目等的支持。 国际首台100MW先进压缩空气储能系统膨胀机  ...
2020年7月9日,世界首台160千伏超导直流限流器在广东汕头南澳多端柔直示范工程启动并带电成功,标志着这个超级工程正式进入了“临床试验”的关键阶段,将在真实运行环境中完成各项调试,以确保下一步整体试运行顺利。 “该超导直流限流器可大幅度降低短路电流水平,提升柔直输电系统的可靠性和安全性。”广东电网能源技术公司项目技术负责人宋萌介绍,该项目是国家重点研发计划研究成果,由广东电网公司牵头,联合国内多家科研机构、高等院校、制造厂商共同研发,也将是首台“走出实验室”,实现示范运行的超导直流限流器,填补超导直流限流器在电力实际运用领域的空白。 超导直流限流器是限制电网故障电流的一种装置,当柔性直流输电系统发生故障时,通过降低短路电流,让隔离故障的断路器能够更容易、更及时地断开故障。 “柔性直流输电系统的短路故障特性与交流系统完全不同,国际上也没有高压超导直流限流器的先例可循,意味着160千伏超导直流限流器从设计到开发都只能通过自主创新来实现。”该项目课题负责人、示范工程系统调试现场总指挥盛超表示,超导直流限流器设计面临的首要问题就是柔性直流输电系统的故障电流模拟困难,而超导直流限流器的设计参数又与故障电流密切相关。为此,项目组攻坚克难,耗时一年建立起了一套基于热等效分析的超导直流限流器多场耦合设计方法,并耗时半年多开发了多套用于柔直系统故障模拟、脉冲功率放电模拟等试验装置,为限流器的设计获得了大量宝贵的数据。 使用什么样的超导材料是超导直流限流器设计的核心课题之一。研发团队全力开展自主研发,进行了数千次样品实验,从上百道工序中反复摸索超导材料的工艺、成分、参数,对不同的超导材料开展缺陷分析,在2018年底成功研制出电阻型超导限流器用高性能高温超导带材(YBCO超导带材),并实现批量化自主生产,打破了国外技术与产品垄断,解决了高温超导电工应用面临的材料“卡脖子”问题。 该超导直流限流器实现100%自主研发,推动了国内高温超导电工技术的发展。研发团队围绕应用需求,在国内首次采用双超导层结构,提高单根带材临界电流,使得体积更小,更加可靠。同时,通过内置光纤实现了线圈温度实时监测,系世界首次。 该项目的安全运行维护职责由广东电网公司汕头供电局柔直巡维中心承担,这是继南澳多端柔性直流示范工程、160千伏机械式高压直流断路器项目以来,该运维中心承担的第三项“世界首个”项目运维任务。 据悉,该项目将在7月底完成系统联调、人工短路电流等试验,开展为期6个月的挂网试运行。  ...
2020年7月12日21时25分,国内首台10兆瓦海上风电机组在三峡集团福建福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电。这是目前我国自主研发的单机容量亚太地区最大、全球第二大的海上风电机组,刷新了我国海上风电单机容量新纪录。 它的并网发电 ★标志着我国具备10兆瓦大容量海上风机自主设计、研发、制造、安装、调试、运行能力。 ★标志着我国风电开发能力实现历史性跨越,跻身世界第一方阵,是实现海上重大装备国产化,打造海上风电大国重器的重要成果。 集中连片规模化开发海上风电,引领海上风电发展是党中央、国务院赋予三峡集团的重要使命。作为全球最大的水电开发运营企业和我国最大的清洁能源集团,2015年,三峡集团与福建省签署战略合作协议,在福建省委省政府的大力支持下,将海上风电资源禀赋优异的福建作为集中连片规模开发海上风电的重点实践区域。“三峡集团把福建作为海上风电装备制造实现产业化、大型化、高端化的集中突破区域,组织各方积极探索自主创新、协同创新模式,推动海上风电装备制造全产业链布局,力争把海上风电技术及其关联产业培育成带动我国清洁能源转型升级的新增长点。”中国三峡集团党组副书记、总经理王琳表示。 为推动海上风电产业落地,三峡集团与福建省福州市政府合作建设国内首个海上风电国际产业园。五年来,福建省各级政府、部门陆续出台鼓励海上风电产业发展的优惠政策。福建省发改委出台文件,明确通过统筹海上风电资源开发利用推进海上风电装备制造产业发展。福州市政府也出台支持海上风电装备产业园加快发展的具体措施。相关部门也纷纷通过人才引进、技术改造、投资奖励、市场开拓、基础设施配套、首台套政策等方面予以大力扶持,有利促进了福建省海上风电装备产业培育、壮大。同时,三峡集团也充分发挥资金、技术、品牌、人才优势,不断深化与国内外一流风机设备制造企业合作,加快推进福建海上风电全产业链一体化发展,致力于建设世界一流海上风电场和一流海上风电产业园。“此次10兆瓦大容量机组并网发电是政企、企企、企校等资源整合、良性互动、深化合作的重要体现,是推动实现海上重大装备国产化、打造海上风电大国重器的重要成果,是实现由中国制造向中国创造的关键一步。”三峡新能源负责人说。 研制与推广使用具有世界先进水平的大功率清洁高效风电机组,是三峡集团贯彻落实习近平总书记“真正的大国重器一定要掌握在自己手里”“坚持新发展理念,勇攀科技新高峰,努力打造精品工程,更好造福人民”等一系列重要讲话指示批示的实际举措。“三峡集团坚决贯彻落实习总书记6.29对金沙江乌东德水电站首批机组投产发电重要指示要求,将推进科技创新作为企业必须承担的政治责任,加快构建有利于自主创新的体制机制,瞄准重点领域开展关键技术攻关,在海上风电开发中,实施‘海上风电引领者’战略,通过技术创新、产业创新,加快推进大容量海上风电机组研发应用,努力把中国海上风电做大做强做优。”中国三峡集团党组书记、董事长雷鸣山表示。 本次并网的10兆瓦机组是具有完全自主知识产权最新一代大容量海上风电机组,由三峡集团与东方电气集团联合研发,在福建三峡海上风电国际产业园下线。该型机组针对福建、广东等海域I类风区设计,机组环境适应性、设备可靠性、风能利用率得到极大提高,具备超强抗台风能力。 机组轮毂中心高度距海平面约115米,相当于40层居民楼的高度,风机叶轮直径185米,相当于3台波音747并排的宽度,风轮扫风面积相当于3.7个标准足球场。 在年平均10米/秒的风速条件下,单台机组每年可以输送出4000万度清洁电能,可以减少燃煤消耗12800吨,二氧化碳排放33500吨,可满足20000个三口之家的家庭正常用电需求。 该机组的推广使用可大幅降低基础、征海、安装、海缆及后期运维成本,促进海上风电度电成本降低,也有利于减少风电场用海面积,提高海洋利用率,促进海上风电高质量发展。 该机组在兴化湾二期项目通过试运行后将进行批量化生产,并逐步在福建百万千瓦级风电场以及国内外更大范围的海上风电场中推广应用,助力三峡集团开展12兆瓦以上大容量海上风电机组联合研制工作,以实际行动参与到国家能源变革,发展先进制造业,振兴实体经济,实现绿色发展,为提升我国海上风电研发创新水平、推进新能源高质量发展作出新的更大贡献!  ...
2020年7月6日,《人民日报》刊发信息,国家电网公司区块链技术实验室正式成立。实验室将以全方位服务国家电网数字新基建为出发点,将区块链纳入能源互联网技术框架,围绕区块链核心技术自主创新、多元业务创新应用、行业标准体系建设、知识产权海内外布局等重点建设内容,打造面向全行业、全领域、全社会赋能的开放型、共享型、创新型区块链技术实验室。 区块链技术基本概念 从科技层面来看,区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看,区块链是一个分布式的共享账本和数据库,具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”,为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景,基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题,实现多个主体之间的协作信任与一致行动。 区块链技术在电力行业的应用探索 1.泛在电力物联网建设 区块链的技术形态与国家电网公司的泛在电力物联网建设高度契合,能够推动上下游产业互信,实现数据高效共享,提升风险防范能力,有效解决泛在电力物联网建设过程中面临的数据融通、网络安全、多主体协同等问题。 2.电力支付结算系统 在电力行业,电子支付系统主要是依托互联网将电费账务、电商销售等数据与各金融机构及第三方进行共享 。国家电网公司作为一家为社会公众提供能源服务的大型企业,电子支付是核心环节,是实现安全稳定交易的基础。无论是国网自有支付平台“电 e 宝”或者支付宝这类传统支付体系,其价值转移都需要依托清算中心进行银行间的数据交互,运营成本较高,区块链支付使交易双方直接进行数据交互,不涉及中介机构,极大地降低了中心化支付方式的系统风险,突破了互联网价值转移的局限。 3.涉密安全身份认证 传统的身份认证依靠中心化机构来确认身份,所有身份信息都存到中心数据库中,很容易受到攻击和篡改。国家电网公司目前承担运维的信息系统 200 余个,各个系统运维标准、管理模式、重要性都不同,部分系统还包含较为敏感的用户信息和业务数据,身份认证体系一旦受到黑客攻击将造成严重后果。因此,若能运用区块链技术构建数字身份认证体系,借助其不可篡改的特点,会让信息验证变得更加便捷和可靠,基本解决了现阶段经常出现的信息泄露、网络诈骗等行为。 4.微电网建设 微电网由局部的电源和负载组成,通常与传统的广域电⽹(巨型电网)连接并同步,但也可以断开与广域电网的连接,形成「孤岛模式」,根据物理或经济条件⾃主运行。微电网真正的价值在于实现点对点电力传输和交易,以此实现分布式终端的物理价值(通过实时数据传输辅助⽤电供需策略)和经济价值。 5.全球能源互联网配置 全球能源互联网是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台。其突出的功能是可将风能、太阳能等各种一次能源转化为电能在电网中传输,可以连接各类电源和用户,实现电源资源和用电资源的优化配置。未来的全球能源互联网中存在大量智能发、输、配、用及储能设备,系统的复杂性和不确定性剧增。参与主体之间各自独立且没有信任沟通机制,无法保证能源系统的供给和交易等行为自动执行,而区块链技术的出现,使能源互联网在技术层面的实现成为可能,大量发电和用电设备的数据可以全网收集、保存并持续追踪更新,同步实现全网资源的统筹调配和优化配置。 区块链技术在电力其他领域的应用展望 区块链技术除了能使日常交电费变得智能高效以外,也能为电动汽车车主带来巨大便利。 将区块链技术应用于电动车充电系统,将极大地提高传统电动汽车的充电效率,车主的资金安全也将得到保障。区块链系统除了具备可即时结算充电费用、交易数据无法被篡改的特点外,还能给消费者提供一套稳定、安全又兼具规模的能源管理系统。 应用区块链技术后,全社会不仅可以实现共享充电桩,还可以促进共建充电桩。除了公共充电桩不同运营商之间的互联互通外,私人充电桩也可以接入区块链平台,共享给其他电动汽车车主使用。私人可以按平台建议的电价收费,也可以自己定价。此外,当业务场景需求足够大的时候,会有更多合作伙伴加入平台,共建充电桩行业生态。 在电网业务跨境汇款转账、电网物资供应链金融方面,区块链技术也将带来巨大便利,减少业务运营的时间成本和消耗。 对于电力行业来说,区块链是一把双刃剑,面对区块链优劣势需要做的是扬长避短,用其所能,尤其是在这个技术经验和第三方的一些手段还不是特别成熟的时候,区域链子在小范围分布式能源、微电网领域内进行应用,在这个领域里进行的交易、透明化并不会带来全网的系统安全的风险,可以从这个初级阶段学习经验,随着逐步发展、逐步改革、逐步推进区块链的应用再陆陆续续可以再逐步扩大。但是值得肯定的是,区块链的相关技术在电网中的应用是值得期待的。  ...
近日,由“改革先锋”“时代楷模”张黎明牵头研发的第四代人工智能配网带电作业机器人,在天津市滨海新区完成首次作业后投入使用。目前,已成功完成双臂自主、单臂人机协同、单臂辅助自主3种人工智能配网带电作业机器人研发,并全面投入配网运行工作,有效防范作业中人身安全风险,有力保障电网安全稳定运行。 人工智能配网带电作业机器人研发是公司落实习近平总书记重要指示精神的一项重点工作。2019年1月17日,习近平总书记在天津滨海——中关村协同创新展示中心,仔细观看了正在研发的第二代人工智能配网带电作业机器人的操作演示,勉励张黎明和在场的企业研发人员“实践出真知”“心无旁骛投入创新事业中”。遵照总书记嘱托,公司集成国网产业部、设备部、科技部和天津电力、南瑞集团等部门单位的技术资源优势,联合开展人工智能配网带电作业机器人系列产品研发工作。 经过持续攻关,人工智能配网带电作业机器人经历了四代产品研发,运用了三维环境重建、视觉识别、运动控制等核心科技,首创应用于线缆识别定位的多传感器融合技术,首次提出基于深度学习的双臂机器人带电接引流线作业的路径规划算法,自主研发出适用于带电作业机器人的末端执行工具,实现机器人自主识别引线位置、抓取引线,完成剥线、穿线和搭火等工作,有效杜绝传统人工带电作业的人身安全风险,大幅降低劳动强度,提升作业质量。 第四代人工智能配网带电作业机器人采用模块化设计,相比上一代体积缩小三分之二,重量减轻三分之一,取得了轻量化、小型化等重大突破,充分满足复杂地形和狭小空间带电作业需求,进一步扩大配网带电作业机器人的使用范围,实现更广泛应用。 目前,配网带电作业机器人系列研发已申请36项专利,其中6项实用新型专利已获得授权。机器人在天津市区、郊区、山区等多种环境下成功完成操作80余次,正推广至多省市开展现场应用。坐落于天津的机器人产业化基地已具备200台年产能力,实现配网带电作业机器人研发、制造、销售、服务全产业链条贯通。 按照“研发一批、试点一批、推广一批、储备一批”的思路,国网天津电力将进一步加大研发、推广、产业化工作力度,持续深化人工智能技术在能源领域的创新应用,提升电网运维智能化水平,为建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业添精彩。  ...
2020年7月7日,明阳智慧能源集团在外部媒体平台率先公布了目前为止国内最大单机容量最大同时也是全球最大的半直驱海上风电机组——MySE11-203。该机型计划2021年安装试验风机,并于2022年正式推向市场。 目前国内发布和安装的最大容量海上风电机组是东方电气的10MW,该机组上月已在国内福建完成样机吊装。本次明阳发布的新机型额定功率11MW,叶轮直径203米,采用99米长碳纤维混合叶片,扫风面积32365平方米,将比上一代发布的8MW机型年发电量提升31%。据称,这款和德国Aerodyn联合开发的半直驱风机结合了直驱风机和双馈齿轮箱风机的性能优势和尺寸优势。 据明阳称,该机型较短和更加结实的结构可以传动链载荷,从而减少了易疲劳部件的使用;中速齿轮箱类似于航空工业中的高可靠性齿轮性;更紧凑的设计可确保机舱与外部更好的隔离,防止盐雾侵蚀;并且润滑系统具有5微米高精度过滤功能,确保轴承和齿轮传动系统的高可靠性和更长的使用寿命。 明阳早前在三峡兴化湾试验风场安装了2台MySE5.5-15型号试验风机。4月中旬,明阳凭借MySE6.25-180 风机中标中广核400MW惠州港口海上风电场项目。6月初,三峡产业园智能微网项目选用了一台明阳MySE 8.0-180试验风机。 明阳此举发布11MW不仅是为争夺国内高风速区域海上风电市场份额,其更大的野心是想进军成熟的欧洲海上风电市场。目前,全球发布的最大海上风电机型是西门子歌美飒14MW,其次是GE发布和试验的12MW。明阳心里很明白,要想进入欧洲市场显然需要有拿的出手的牌,本次11MW率先在外媒发布,其刚刚在汉堡设立的明阳欧洲商务&工程中心(Ming Yang European Business & Engineering Center)也在招兵买马,彰显其进军“欧洲北海”的战略意图。 明阳也表示,愿意通过欧洲当地强大产业链支撑,为欧洲海上风电市场提供有竞争力的解决方案。...
美国能源部(DOE)日前宣布资助3000万美元支持“小型固体氧化物燃料电池(SOFC)系统和复合能源系统”主题的研发项目,致力于开发先进技术,利用固体氧化物电解电池(SOEC)技术,进一步改善小规模SOFC发电系统技术发电效率和成本效益,使其达到商业化应用水平。本次资助将聚焦三大技术主题,包括:(1)小型分布式SOFC发电系统;(2)用于生产氢气和电力的复合系统开发和验证;(3)用作SOFC燃料的煤制合成气净化技术开发。具体内容如下: 1.小型分布式SOFC发电系统 主要研究内容包括:开发、设计和建造一个容量在5-25kW之间的SOFC原型系统,并开展现场的性能验证工作,在不同的条件下完成5000小时的连续测试,评估发电系统的性能(燃料利用率、发电效率、寿命等)和经济性(资本成本、运行和维护成本等),以进一步提升系统性能、降低成本,使其在无补贴的情况下具备良好的经济竞争力,实现1000美元/千瓦的成本目标。 2.用于生产氢气和电力的复合系统开发和验证 SOFC如果以天然气为燃料且以燃料电池模式工作,它可以产生电、水和二氧化碳;此外它还可以以电解槽模式工作,电解水生产氢气,这种系统称为固体氧化物电解池(SOEC),是反向运行的固体氧化物燃料电池。本主题研究工作主要包括:开发一个集成了SOFC和SOEC两种工作模式的复合系统原型,使得系统同时具备了发电和产氢功能,并开展相关现场测试,评估技术经济性,通过新材料、新架构研发设计持续优化系统成本,使其走向商业化。 3.用作SOFC燃料的煤制合成气净化处理技术开发 SOFC技术是极具前景的小型、模块化发电技术,将它与燃煤电厂结合,有望使燃煤电厂在配备CCS情况下实现超过50%的发电效率,这种技术被称为整体煤气化-固体氧化物燃料电池(IGSOFC)发电系统,它能够以煤气化炉产生的合成气作为燃料产生电能。但煤本身含有各种各样的污染物,通过煤气化过程产生的合成气中有一些污染物以蒸汽或细颗粒物(PM)的形式存在,这些污染物会降低SOFC的性能和耐久性。因此,有必要开展合成气净化处理技术。本研究主题主要开展研究包括:系统研究分析煤制合成气中的污染物对IGSOFC系统性能的影响;利用现有设备和/或重新设计一套新的煤制合成气清洁系统;将清洁系统集成到IGSOFC发电系统开展现场测试,确保使合成气中的污染物含量降低到SOFC系统降解速率可以接受的水平,同时又不能过高的提升系统成本,使其具备良好的技术经济性。  ...
近日,国家电投集团旗下中电智慧综合能源有限公司投建的北京宝之谷国际会议中心零碳综合智慧能源示范项目投产运行。 该项目以零碳、经济、安全、智慧为建设目标,供能方式综合光伏发电、风力发电、电储能、太阳能热水、热泵、斜温层水储能等多种元素。 水蓄热系统 其中,电能供应采取新建分布式光伏、分散式风电、电储能系统;空调热水供应取消燃气锅炉,新建污水源热泵、空气源热泵、冷热双蓄水罐,利用电锅炉在谷电时段提温蓄热;空调冷水供应利用冷热双蓄水罐,提高谷电供冷比例。 据悉,项目每年可实现储电量75万千瓦时,供热1.9万吉焦,供冷1.1万吉焦,供生活热水1.4万吨。每年可减少燃烧天然气80万立方米,减排二氧化碳1520吨,减排氮氧化物400千克。通过“以电代气、谷电储能”,实现年节能收益200余万元,经济效益、环保效益和社会效益显著。 项目应用的斜温层水储能技术为国家电投自主研发技术,还采用了国家电投具有自主知识产权的综合智慧能源优化调度系统,实现了整个能源系统的智能化监控、协同优化调度和集成化管理。 宝之谷国际会议中心位于北京市昌平区十三陵镇,占地面积154亩,建筑面积4.2万平方米,项目由山东电力工程咨询院有限公司总承包建设,以隐蔽布置、融入自然为原则,在不影响院区、楼宇外观前提下进行智慧能源改造。  ...
2020年7月6日,随着国家高压电器产品质量监督检验中心(河南)最后一项型式试验通过,由平高集团与西安交通大学联合自主设计开发的国内首台具有应用价值真正意义上的“绿色”产品——126kV无氟环保型气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称“126kV无氟环保型GIS”)宣告研制成功,标志着我国在输电等级环保型开关产品研发方面取得重大突破。 图 126kV无氟环保型GIS产品 一、无氟环保电力设备开发的意义 以SF6为代表的含氟气体及其混合气体广泛应用于电力系统的开关设备中,受温室效应导致全球气候变暖的影响,研究人员先后推出温室效应系数比较低的含氟气体及其混合气体,但含氟气体仍存在温室效应系数过高或者气体液化温度过高的问题,仍然没有从根本上实现“绿色”开关设备。因此,探索无氟环保电力设备开发,既能严格限制含氟气体的使用,对于我国达成减排目标意义重大,影响深远,同时也是电气工程领域重要的研究方向和迫切需要解决的热点问题。 二、平高集团与西安交大联合自主研制126kV无氟环保型GIS 为了助推电气设备绿色环保化,响应习近平总书记在国际气候大会上的承诺。2015年,在前期研究基础上,平高集团与西安交大合作,立项研发126kV无氟环保型GIS,依托平高-西安交大联合研究院,由平高集团钟建英总工负责,联合西安交大荣命哲、王小华教授团队和王建华、耿英三教授团队,历经5年多的努力,先后对多项关键技术和难题进行了大量理论和实验研究。产品研发过程中,累计申请发明专利16项,发表论文20余篇,其中SCI收录15篇、EI收录5篇,终于开发出真正意义上的“绿色”环保GIS设备。 平高集团与西安交大建立联合攻关团队,采用自主研制的126kV单断口真空灭弧室作为开断单元,CO2作为GIS整体绝缘与隔离、接地开关的单一开断介质,提出了环保型GIS整体设计方案。通过建模与仿真分析,对126kV环保型GIS的电场、温度场和力学特性进行了优化设计;计算了CO2与Cu金属相互作用的等离子体物性参数,基于此仿真与实验研究了CO2气体的绝缘与开断特性,突破了隔离/接地开关开断感性小电流难题,最终完成了126kV无氟环保型GIS样机的研制。CO2气体的GWP值(全球变暖潜能指标)不到SF6气体的万分之一,每台设备的二氧化碳当量缩减99.99%以上,产品液化温度低,适用范围可达-40℃环境,能够应用到高寒高海拔地区,完全摆脱对SF6气体的依赖,实现了真正意义上的绿色环保。 126kV无氟环保型GIS额定电流2500A,额定频率50Hz,额定短路开断电流40kA,额定短路开断电流次数不低于20次,机械寿命10000次,技术水平达到国际相关产品领先水平。产品包括断路器、三工位隔离-接地组合开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器、电缆连接装置、进出线套管、氧化锌避雷器、母线筒和间隔汇控柜等基本元件,可按用户要求组合成所需的主接线方式。该产品采用铝合金壳体,具有重量轻、防腐性能好等优点,可有效提高材料的利用率和降低加工制造成本。 三、126kV无氟环保型GIS的意义 作为承担该项目的研发团队,平高-西安交大电力装备联合技术研究院是平高集团有限公司与西安交通大学共同成立的校企联合研究机构,双方自2013年牵手合作以来,致力于国民经济主战场,积极面向国家重大需求和科技前沿,助推电气设备绿色环保化,已解决多项电力行业发展中的 “短板”和“卡脖子”关键性技术问题。在最新成功开发出国内首台126kV无氟环保型GIS产品的同时,也在加快研制252kV等更高参数、更高电压等级无氟环保型GIS产品,为我国履行国际公约、占领环保型GIS技术国际制高点提供支撑。 无氟环境友好型开关设备符合国家可持续发展要求,有利于开拓国际市场。该系列化产品的研发和生产,打破了国外在关键技术上的封锁和制约,引领了我国电力设备行业的发展,提升我国电力行业的整体技术装备水平,带动电力装备产业系统升级换代,增强我国电力设备领域的核心竞争力,将带来可观的经济效益和十分显著的社会、环境效益。  ...
一、移动式储能的概况 近年,全球新能源发电一直保持着高速增长的趋势,全球能源体系正在向分布式移动能源逐步演进。储能系统作为分布式移动能源的重要组成部分,在实现可再生能源大规模并网、扩大分布式能源及微电网应用中意义重大。 储能系统所采用的技术种类繁多,其中电化学储能系统是最为广泛应用的一种。电化学储能系统可分为固定式储能系统和移动式储能系统。固定式储能系统建设周期长、地理位置不灵活、建设所需基础设施较多,且通常容量较大。相对于固定式系统,移动式电化学储能系统容量较小,将储能电池、电池管理系统(BMS)、功率转换系统(PCS)等以集装箱/仓的形式集成,通过能量管理系统(EMS)实现对储能系统的调度控制。其优势在于灵活性强、可靠性高、响应时间短、可移动性好、便于系统的运输和安装使用,且能够长途运输。适合于一些基础施工难度大、场地面积要求严格、环境相对恶劣的地区使用。目前,移动式储能在许多微电网和智能电网工程中都得到了应用。 移动式储能系统内部结构 二、移动储能系统的背景 电化学储能系统可分为三种形式,分别为小型移动储能系统、中型电力储能系统和大型电力储能系统。 1.小型移动储能系统 小型储能系统一般指家用储能系统,主要应用在居民住宅或者企业园区内,与风能、光能等可再生能源发电设备以及家用储热设备等配套运行。家用储能系统可保证供电可靠性,有效进行电费管理、控制用电成本。 2.中型电力储能系统 中型电力储能系统就好比一个移动充电设备,一个中型可移动式“充电宝”。可应用在写字楼、大型会议、电动车、充电桩等临时需要用电设备充电的相关领域,有效解决电力增容和应急负荷等问题。 3.大型电力储能系统 大型电力储能系统可应用在重点设施短时间内保障供电、季节性负荷侧曲线调整等方面,采用移动式电力储能系统可保障用电需求,有效缓解季节性电力负荷,提高配电网的供电能力。大型电力储能系统在支撑电网可靠运行方面,可起到削峰填谷、调整负载曲线、参于电网调频、改善大电网的供电水平、提高配电网设备与线路的利用效率等作用。大规模移动储能系统采用一体式集装箱设计方案,将电池、监控系统及能量转换装置等集成在标准的集装箱内,响应时间短、即插即用的优点,有利于电网的支撑及区域性临时供电支撑。 三、移动式储能的优势&应用 1.保障电力系统稳定 复杂的大电网通常会受到扰动,移动式储能系统能有效地控制其充放电、抑制系统振荡,从而保障电力系统的稳定性。 2.电网调压调频 电网短时间内大幅增加负荷会引起电网侧电压跌落,此时如电网末端接入含移动式储能系统的分布式电源,可满足电力系统中有功功率平衡、无功功率平衡。使其快速响应,按需求对电网进行调压调频。 3.配合新能源接入 地理环境的复杂使得风能和太阳能具有间歇性,单单利用风能、太阳能发电不易于输出稳定的电能。相比之下,移动式储能系统的地理环境适应能力较强,将其组配接入新能源发电站,能够有效地稳定电站的输出功率,平滑输出电能。这样既提高了新能源的利用率,又保证了电网的稳定性。 4.应急电源 在日常生活生产中有很多重要的负荷不能断电,这时往往需要应急电源来保障供电。与UPS和固定式储能相比较,移动式储能电站容量大于UPS,具有可移动性和及时响应性,能有效地解决重要负荷的断电问题。虽然移动式储能系统的容量较小,不能像大容量储能系统那样对电力系统进行均衡负荷、削峰填谷,但是由于其灵活性强,能够快速响应,所以作为应急电源,稳定电网的优势较大。 5.用户能量管理 移动式储能可对电网工业用户进行削峰填谷。在用电高峰期,利用移动式储能电站作为补充,能有效降低电网的需求峰值,减少生产成本;在用电低谷期,利用电网富余的电能对移动式电站进行充电,能有效对能源进行整合。 四、助力发展,推动革新 移动式储能系统以其特有的优点已广泛应用于电力系统输发配送等领域,在大大小小的项目中,为新能源发电贡献出自身的力量。在各应用中起到平滑出力&调节电能品质、增强电网稳定性、减轻电网负荷负担&降低运营成本、资源优化配置的作用。 部分相关项目 2018年,国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会联合发布了《移动式电化学储能系统技术要求》(标准号:GB/T 36545-2018),该标准对移动式电化学储能系统术语和定义、系统结构和基本要求、系统性能、试验、标志、存储、运输以及运行维护做出规范。此项国家标准的发布,为移动储能技术提供了规范化指导,为后续移动储能市场的健康、长远化发展奠定了基础。 移动式储能系统作为储能系统的一个重要分支,未来应用前景十分广阔。据预测,2020年移动能源产品市场规模将达到4.7万亿人民币。移动能源产品市场包含可移动分布式发电技术的通用产品,这必将会为移动式储能带来“大展宏图”的空间。再者,近几年国家大力发展各经济特区,移动式储能定能顺应发展之需,为经济发展中所需的电力供应“保驾护航”。此外,随着“新基建”的推广、深化,移动式储能也将更广地应用到5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩等国家大力推广发展的领域。 移动式储能系统作为一种新兴技术,虽然现阶段的发展仍然面临着一些问题,但相信随着自身技术的不断提升,应用领域的不断扩展,移动式电化学储能系统定会朝着一个健康、长远化的方向发展。在推动能源革新的势态下,为我国新能源产业持续发展注入“洪荒之力”。  ...
近日,在甘肃省武威市古浪县土门镇,国家电网公司员工运用超(特)高压带电作业工法——无人机结合电动升降装置进出等电位作业方法,成功开展±1100千伏吉泉线带电作业消除缺陷,刷新世界特高压输电线路带电作业技术创新纪录,创造国内高海拔地区带电作业消缺最高电压等级记录。 此次带电作业的缺陷点处于吉泉线2824号铁塔位置,前期,电力巡视人员在无人机精益化巡检中,发现该塔一处引流板螺栓脱落,如不及时消除隐患,将对整条线路运行造成严重安全隐患。 此次采用的工法是国网甘肃电力公司在国内首创,也是世界范围内在±1100千伏特高压输电线路上的首次应用。 “±1100千伏特高压直流吉泉输电工程向华东地区输电,输送功率高达每小时600—800万千瓦,如果进行停电检修,至少需要停电12小时方能完成缺陷消除,直接影响目前正处于夏季用电高峰的华东地区正常供电,造成巨大经济损失。”国网甘肃检修公司带电作业技术中心专工王伟介绍。 今天具体实施作业任务的是国网甘肃省电力公司带电专业的领军人物,国内进入750千伏带电作业第一人,曾经在750千伏带电线路上成功运用无人机结合电动升降装置新型工法开展消缺的南江。   高海拔1100千伏特高压带电作业第一人南江 看到抛绳成功,南江便开始穿戴专门为±1100千伏电压等级特制的屏蔽服,把自己包裹的如机器人一般,他设置好电动装置,随着电动开关的启动,他像乘坐着电梯一般,短短3分钟,就被提升至高空缺陷所在位置,顺利进入强电场展开工作。 “与传统工法相比,这一工法只需要1名检修人员,且不需要攀爬塔体,更加精确快速到达指定作业点,实现了带电作业由‘人力’到‘机械’的转变,为我国乃至世界特高压带电作业积累了宝贵经验。”国网甘肃检修公司带电作业技术中心主任成保说。 50分钟后,南江安全返回地面,“今天是党的生日,在这个特殊的日子里再次刷新自己的带电作业记录真是意义非凡。” 据了解,甘肃是我国电力输送大通道,境内750千伏及以上的超特高压输电线路达52条,总里程10541公里,是全国超特高压输电线路过境里程最长、数量最多的省份,在我国“西电东送”方面具有重要地位。 此次带电作业的吉泉线是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程,线路全长3300多公里,甘肃段达1279.6公里,占线路总长近40%。  ...
2020年7月1日,阿特斯阳光电力集团在中国、北美、拉美、欧洲、澳大利亚、日本等全球多个国家和地区市场,通过线上发布会的形式,重磅发布阿特斯最新一代超高功率5&6系列组件新品,进一步壮大阿特斯单面HiKu/双面BiHiKu/叠瓦HiDM产品线,引领光伏行业迈入500W+组件新时代! 作为阿特斯2020年高功率系列的旗舰产品,5&6系列组件在产品功率、年发电量、可靠性、度电成本等各项指标上均实现了历史突破,拥有更高的品质、更高的功率、更高的可靠性以及更低的度电成本优势。 通过多项先进技术的叠加运用,阿特斯新系列组件产品功率高达590W,转换效率达21.3%。搭载阿特斯三次打破世界纪录的颠覆性创新电池组件技术,实现新产品迭代,同时供应单面和双面组件产品,满足客户不同应用需求。 这些组件将在大型地面电站、屋顶工商业、住宅应用中显著提升光伏系统发电量,有效降低光伏电站BOS成本和初始投资,从而降低光伏电站度电成本LCOE,为全产业链客户贡献价值,进一步提升光伏电力在能源行业中的竞争力,推动全球光伏产业平价上网! 阿特斯5系列新品—HiKu5&双面BiHiKu5 阿特斯HiKu5&双面BiHiKu5组件最高功率达500瓦,叠加了阿特斯自主开发的拥有自主知识产权的LeTID(光照和高温诱导衰减)控制技术,相较于业内常规水平可降低50%以上的衰减量。 同时在多项阿特斯尖端组件技术的加持下,该系列产品拥有更加卓越的发电性能、更高的可靠性、更低的衰减,由此带来系统成本的下降,可为投资者最大程度降低度电成本。阿特斯双面霹雳波5(BiHiKu5)组件LCOE度电成本较业内水平降低11.5%,能够为客户带来更高的投资回报率。 阿特斯6系列新品—HiKu6&双面BiHiKu6 阿特斯HiKu6&双面BiHiKu6组件最高功率达590瓦,转换效率高达21.3%,通过搭载阿特斯三次打破世界纪录的颠覆性创新电池和组件技术的应用,阿特斯6系列新品与常规405 瓦单晶组件相比,双面霹雳波6(BiHiKu6)组件在产品生命周期内发电量增加超过29.5%,系统BOS成本可降低5.2%,阿特斯双面霹雳波6(BiHiKu6)组件LCOE度电成本较业内水平降低12.3%,尤其能够为大型地面电站强劲赋能,为客户带来更高的投资回报率。 阿特斯阳光电力集团创始人、董事长兼首席执行官瞿晓铧博士表示:坚持技术创新打造高端品质,是阿特斯持续20年获得市场认可的关键。本次阿特斯面向全球发布的最新高功率系列新品,是阿特斯过去20年持续技术积累和创新,我期待阿特斯新一代HiKu、BiHiKu、HiDM高功率组件的发布,能为行业发展带来新的突破,引领产业迈入高质量发展的500W+新时代,为全球光伏产业平价上网强劲赋能,为全球能源转型作出贡献。  ...
2020年6月29日,安徽省科学技术奖励大会在合肥隆重召开。安徽省省委书记李锦斌,省委副书记、省长李国英等领导出席大会并为获奖代表颁奖。清华四川能源互联网研究院参与完成的“压缩空气储能发电关键技术及应用”项目荣获安徽省科学技术进步奖一等奖。 该项目创造性地提出了基于压缩热回馈的非补燃压缩空气储能技术,在系统方案评估和总体设计、多能耦合建模与效率分析、关键设备参数优化、储-网协同一体化调控等方面取得了原创性的成果,为显著提升新能源消纳水平、减少电网建设投资、保障电网安全经济运行开辟了全新的视野和途径。 清华四川能源互联网研究院作为项目主要完成单位之一,对项目的理论研究和方案设计做出了实质贡献,优化了非补燃压缩空气储能系统的综合评估、耦合建模和设备参数设计等流程,提出了面向多能联供的压缩空气储能发电调控策略,为压缩空气储能系统的高效可靠运行提供了有力支撑。 目前,项目成果已在安徽、青海、江苏等地区得到示范应用,首次建成了安徽芜湖500kW非补燃压缩空气储能工业试验电站、青海西宁100kW复合式压缩空气储能工业试验电站,有力地支撑了江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站国家示范项目,电-电储能效率达到国际领先水平。...
工程慨况 1.设备技术参数 主机型号为:2JK-3/11.5E 卷筒尺寸:3000mm×1200mm 提升速度:0-6.88m/s 卷筒数量:2个 钢丝绳最大直径:Φ36mm 钢丝绳最大静压力差:90kN 盘型闸最大压力:6.3MPa 盘型闸工作压力:5MPa 减速机型号:ZZDP900A-Ⅲ 传动比:11.257 电机型号:YB630-12 额定功率:710kW 额定电压:6kV 额定电流:86.4A 功率因数:0.829 额定转速:496r/min 变频器型号:HIVERT-YVF06/096 额定容量:1000kVA 额定输入电压:6kV+10%-15% 额定输入频率:50Hz±10% 输出电压:0-6kV 输出电流0-96A 过载倍数:200%额定转矩1分钟 控制方式:有速度传感器的矢量控制 变频器形式:单元串联多电平电压源型 运行象限:四象限 制动方式:再生制动 2.一次回路和控制系统 一次回路采用变频一用一备的方式提高整个系统的可靠性。一次回路系统图如图所示。 一次回路图 控制系统包括制动系统,即液压站和盘型闸;井底井口信号系统;自动装卸载系统和传动系统。系统之间的相互关系如图3所示。控制系统中的装卸载系统、井底井口信号系统及液压站系统和所有的绞车控制系统中使用的区别不大,主要是传动系统和传统的转子串电阻方式有很大的区别。 3.变频调速和转子串电阻调速的比较 1)变频调速和转子串电阻调速的比较 目前国内交流调速的主流,还是转子串电阻调速,变频调速占比重较小, 而且主要还是同步机的交交变频调速,国内的四象限交直交高压变频器调速技术是在2005年后发展起来的新技术,并且产品迅速成熟,很快成为未来提升机调速的发展趋势,表1是转子串电阻调速和变频调速的比较。 转子串电阻和变频调速的比较 由以上的比较我们可以看出,在煤矿提升机上应用变频器,必然是发展的大趋势。 2)变频器 传动系统采用具有国际先进技术的带编码器的矢量控制、四象限运行、再生制动的交直交高压变频器。该变频器具有低频下启动力矩大,适合恒转矩重载启动型负载。而主井的提升机正是这种负载。电机采用变频鼠笼电机,电机具有独立供电的散热风机,使得电机的散热不受电机转速的影响,散热风机受电控系统控制,电机启动的同时启动散热风机。 HIVERT-YVF系列高压变频器采用的是和通用高压变频器基本一致的拓扑结构,为移相整流单元串联多电平PWM电压源电流控制型高压变频器。 HIVERT-YVF采用转子带速度反馈的矢量控制技术。在转子磁场定位坐标下电机定子电流分解成励磁电流与转矩电流。维持励磁电流不变,控制转矩电流也就控制电机转矩。电机转速采用闭环控制。实际运行中给定转速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流IT。经过矢量变换将IT、IM变换为电机三相给定电流Ia*、Ib*、Ic*,它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。 HIVERT-YVF系列变频器采用的是有速度传感器的矢量控制。因为采用了速度和输出电流双闭环控制,所以电机的调速特性非常硬,并且具备额定功率的能量回馈能力,实现变频器拖动电机的急起急停,功率单元是一个输入侧由滤波环节、快熔和缓冲环节组成,这些环节为功率单元的整流、充电和有源逆变提供了保证。输入滤波环节,滤除了IGBT开关产生的高次谐波,减小对电网的污染。缓冲环节限制了IGBT电流突变,保证IGBT不受冲击电流的影响。快熔则是如果单元内部出现故障,电流过大,快熔则会保护单元,使单元内部电源断掉,不至于造成更大的损害。同步整流和有源逆变部分的六个IGBT负责在拖动电机的时候做同步整流,在制动电机的时候做有源逆变。同步整流控制器实时检测单元输入电压,利用锁相控制技术得到输入电压相位和幅值,控制整流逆变开关管所构成的相位与输入电压的相位差,便可控制电能在电网与功率单元之间的流向。逆变相位超前,功率单元将电能回馈给电网,反之电能由电网注入功率单元。电功率大小与相位差成正比。电能的大小及流向由单元电压决定,就同步整流而言,整流侧相当于一个稳压电源,与电功率大小及方向相对应的电网与逆变相位差由单元电压与单元整定值之间的偏差通过PID调节生成。直流环节用电解电容来滤波。单元输出用四个IGBT组成H桥,逆变输出,串联后驱动电机。下图是功率单元的整流和有源逆变状态的电压和电流波形。 在电机处于加速或者匀速时,变频器拖动电机运转,为正力输出,所以电流和电压为同频同相,变频器处于整流--逆变状态,此时电机为电动机状态,电能通过变频器转换后送给电机转化成机械能;当电机处于减速或者负力下放时,变频器制动电机运行,为负力输出,此时电机处于发电状态,变频器处于逆变--有源逆变状态,变频器的输入电压电流波形为同频反向,机械能通过电机转化成电能,电能通过变频器的有源逆变回送到电网上去。 二、系统运行效果 河南神火煤电股份有限公司葛店煤矿主井提升系统自2008年10月份调试运行成功至今,运行稳定。现场操作人员采用每周切换一次变频器的方式,轮流使用两台变频器,以保持两台变频器状态一致。 葛店矿井深261.9m,系统调试运行后,运行一个循环为61s,加速段13s,等速段25s,减速段11s,爬行段12s。等速段的速度为6.88m/s,爬行段的速度为1.13m/s。运行的速度图和力图如图8所示。 采用变频器调速方式后,运行一个循环的时间准确,不随负载变化和操作人员的操作不同而变化。变频器在使用过程中,维护简单,只需要定期清理过滤网,保持变频器的清洁。变频器的运行效率高达96%,所以运行过程中发热量非常小,电气室内温升小。 系统运行速度图和力图 三、总结 随着高压变频器技术的进一步成熟,产品稳定性和可靠性的进一步提高,成本的降低,变频器在煤矿提升机中的应用,迅速推广和发展起来。 针对目前国内交流变阻调速提升机存在的速度控制性能差、能耗大,不易操作的现状,研制成功矿井提升机大功率变频器,满足了提升机的各种运行方式,具有调速性能好、安全可靠、运行平稳、操作简单、低频转矩大、节电效果显著、功率因数高、谐波含量低,符合国家对电网要求的国家标准等优点。 尤其是采用了再生制动方式的变频器,使提升机在减速段或重物下放操作时变频器能自动转入发电反馈状态,使制动更平稳,操作更简单;有速度传感器的矢量控制的应用,使得变频器具有低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、操作简单的特点;HIVERT-YVF系列变频器运用了通用高压变频器的成熟技术,使得运行安全稳定、故障率低、基本免维护,技术先进、保护齐全,操作方便,节能效果显著(与原电阻调速系统相比,可节电10%-30%以上)。  ...
一、数据中心目前主要采用阀控式密封铅酸蓄电池 数据中心对供电可靠性要求非常高,配备了大量的应急后备电源系统如UPS电源、EPS电源、高压直流电源、电力直流操作电源和-48V通信电源。目前绝大多数后备电源系统都采用阀控式密封铅酸蓄电池作为应急储能设备。锂电池在后备电源系统中应用还处于尝试阶段,还有很多技术问题需要解决,尤其是BMS技术方面还需要很大的提高和完善。 二、数据中心蓄电池在线监测的必要性 蓄电池组作为数据中心供电安全的最后一道防线,确保其安全可靠运行意义重大,阀控式密封铅酸蓄电池是电能和化学能的转化装置,危险化学品,对使用环境的温度、充放电电压、电流、时间、频率、电池组的一致性及安装和存放等都有严格的要求,实际使用中很容易发生电池故障。包括:硫化、干涸、爬酸、漏液、鼓胀变形、内部短路、开路、连接松动、热失控等。最终导致电池容量下降,寿命缩短。严重时还可能引起火灾和爆炸。 后备电源中蓄电池一般都是串联结构成组使用,并采用长期在线浮充方式运行,其中任何一节电池发生故障轻则会逐步拖垮整组电池,严重时会使电池组提前退出运行而导致失电事故,甚至还可能导致火灾和爆炸事故。为了确保关键设备的供电安全,必须针对后备电源中的蓄电池组进行严格的日常检测和维护。由于蓄电池是非智能哑设备,必须加装蓄电池在线监测系统才能进行远程统一监控和智能维护管理。 三、数据中心蓄电池管理维护现状 早期建设的数据中心蓄电池组没有配置蓄电池在线监测系统,需要大量的人工巡检和维护,由于人工巡检的及时性和准确性无法保证,存在严重的安全隐患。随着《GB50174-2008电子信息机房设计规范》推行和蓄电池监测行业的快速发展,近期新建的数据中心基本都配置了蓄电池在线监测系统。由于蓄电池监测系统相对电源系统占比非常小,甲方没有引起足够的重视,对电池监测产品只做了很简单的功能要求,并且在数据中心建设中蓄电池监测产品往往都是由电源供应商或动力环境供应商提供。使得数据中心蓄电池监测产品正在向低性价比方向发展。很多电池组虽然安装了电池监测系统但监测的指标不全面,检测精度不符合要求,监测数据实时性差,设备的安全性和稳定性差、误告警多,无法及时准确发现故障电池,安全隐患风险高,也给蓄电池维护和管理工作造成很大的误导麻烦。由于电池故障而引发的供电安全事故在逐年增多。 因此数据中心应该对蓄电池监测产品提出更高的技术要求和严格的验收标准,积极推动蓄电池在线监测产品向更准确、更智能、更实用的方向发展。 四、数据中心蓄电池监测产品实用性评估 数据中心蓄电池监测主要是为了实现后备电源蓄电池组的统一智能管理,及时发现电池故障,掌控安全风险,简化日常检测和维护,减少电池故障,延长电池寿命。是保障数据中心供电安全的重要手段,也是机房维护的主要工具。对其实用性非常高。应该从以下几个方面对其实用性进行科学评估。 1.全面性:监测指标至少应该包括电池组充放电状态、总电压、充放电电流、环境温度、各单体电池电压、内阻、极柱温度、极柱漏液、剩余容量(SOC)、放电可持续时间(SOH)、电池均衡度(电压、内阻、温度)。 2.准确性:数据中心蓄电池组长期处于浮充状态,主要依靠监测电池内阻来判断故障电池,电池内阻属于微小参数,需要高精密测量技术才能准确测量,普通测量方法是无法测试电池内阻的。精密测量对普通用户难以理解,但可以对监测结果进行科学验证,一般采用标准表如FLUKE或HIOKI内阻仪进行结果验证;精确的还可以采用标准电阻(可以采用小于1mΩ的分流器)进行测试验证。电池内阻测试不准,电池监测如同虚设。 3.及时性:电池组单体节数较多,需要采用高速集中采集技术,确保监测数据的实时刷新(一般不允许超过7S),否则会产生延迟告警现象,尤其是在充放电时由于数据采集不同步,无法进行有效的数据分析。数据中心UPS备用时长只有十几分钟至半小时,在电池节数较多时很多电池监测实际数据刷新时间都超过十分钟甚至半小时,几乎起不到任何作用。 4. 稳定性:电池监测都会受到后备电源的纹波干扰,需要很强的抗干扰能力,否则会影响监测数据的准确性和监测设备运行的稳定性,产生误告警。 5.安全性:电池监测设备本身需要做过压、过流、过温、反接、短路等保护,否则容易引起火灾事故。 6.方便性:蓄电池监测设备需要加装在蓄电池上,所以接线要简单,方便安装和后期维护,单体监测模块应该能自动编号。 7.先进性:增加电池漏液监测,预防电池漏液引起火灾;实现在线自动均衡维护,在浮充状态下对电池组进行在线自动均衡维护,对欠充电池自动进行限压小电流补偿充电,使每节电池始终处于最佳活性状态,保持电池组电压均衡,防止电池长期欠充硫化或长期过充失水。从而减少电池故障,延长电池寿命。 8.外接供电:电池监测设备应该采用外接不间断电源独立供电方式,采用被测电池供电会导致电池一致性变差,使电池加速劣化。同时存在长期小电流将电池放报废的风险(电池组长时间不充电时)。 9.现场监控:目前大多数数据中心蓄电池监测现场只配置传感器和采集器,监测数据接入动环系统进行简单展示和告警,往往缺乏专业的蓄电池数据的分析功能,应该配置大屏幕现场监控主机,方便设备安装和后期电池维护人员进行现场查询、设置、测试、调试。现场监控主机还应该具备数据传输、存储和分析功能,现场声光告警功能。 五、蓄电池监测是技术性非常高的产品,需要专业厂商提供。  ...
2020年6月29日,隆基正式发布最新一代超高功率组件产品Hi-MO5,量产功率高达540W。该产品基于业内刚刚联合发布的M10标准硅片打造,转换效率超过21%。该产品是隆基为迎接全球平价时代到来,为超大型公共事业型电站打造的,堪称史上最优度电成本产品。 当天,隆基还发布Hi-MO5超高功率组件产品《技术说明书》,深入阐释技术创新升级,全面赋能光伏平价上网。 ...
结合新基建发展背景,本文进行储能技术的典型应用调研与分析,重点介绍电化学、飞轮、超级电容等储能技术在 5G 基站、数据中心、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩5 种产业发展中所起的作用以及典型的应用实例。由于各类储能技术的特点及适用范围各不相同,应用时需结合具体产业发展要求、环境特点等进行考虑。最后,文章将对未来各类产业配置储能提出建议,以期为我国储能产业在各种应用场景的发展提供借鉴。 新基建背景下储能技术的发展契机 1.1 国家政策 2020 年两会政府报告中提到:增强新型基础设施建设,发展新一代信息网络,拓展 5G 应用,建设充电桩,推广新能源汽车,激发新消费需求、助力产业升级。 1.2 地方规划 新型基础设施主要包括信息基础设施、融合基础设施以及创新基础设施。伴随着技术革命与产业变革,新型基础设施的内涵与外延将不断发生变化。自中央提及新基建以来,国家和地方政府对新 基建的政策支持力度不断加大,全国各地的新基建规划与政策相继出台,如表 1 所示。   5G 基建背景下的储能技术 截至 2019 年 6 月,我国通信基站数量如图 1 所示。   2.1 通信铁塔 通信铁塔是移动通信基站的组成部分,具有架高通信天线的作用,是通信信号发射、接收和传输设备的主要载体,是移动通信网完成信号覆盖的重要基础设施。在输电铁塔上搭载通信基站所形成的共享铁塔是一种使电力基础设施获得再利用、节约基站建设成本的新型通信铁塔类型。 2.2 5G 基站 5G 微基站分布较广,电力系统难以满足其要求,所以很多基站开始使用储能系统保证持续稳定的电能输送。例如,2017 年就有某通讯公司使用退役梯次电池建设 5G 一体化电源,蓄电池在供电系统正常供电时改善电能质量,在供电发生故障时作为备用电源为负荷持续供电,保证设备持续正常的运行。 智能储能系统融合了通信技术、电力电子技术、传感技术、高密技术、高效散热技术、AI 技术、云技术以及锂电池技术。华为基于对 5G 的理解, 推出了 5G Power 智能储能系统,如图 2 所示。   特高压建设背景下的储能技术 3.1 特高压输电建设现状 “十三五”规划提出,到 2020 年,国家电网有限公司(国家电网)将建成“五纵五横”特高压交流骨干网架和 27 条特高压直流输电工程,形成 4.5 亿 kW 的跨区跨省输送能力,建成以“三华”电网为核心的统一坚强智能电网。 3.2 特高压输电问题解决方法 从目前研究来看,特高压输电技术中存在的问题影响因素较多且解决方法较少,急需配置储能系统,为解决输电问题提供一种新的思路和方法。 城际轨道交通和高速铁路建设背景下的储能技术 由于具有安全、环保、节约能源、占地较少等特点,轨道交通逐渐成为人们出行的主要交通模式,近几年发展较快。储能技术在轨道交通行业的发展中也占有一席之地,列车可以通过储能技术储存电能,在无接触网或紧急情况下释放电能,以保证正常行驶。地铁和城际高铁应用较为广泛。 4.1 地铁 地铁能量回收是一种大功率、高频次的应用场景,目前应用较为广泛的是再生制动能量吸收利用。当制动能量不能被本车吸收时,牵引网电压上升,上升到一定程度后,牵引变电所中再生制动能量吸收装置投入工作,吸收再生电流,使车辆再生电流稳定,如图 3 所示。目前,再生能量吸收装置可分为电阻消耗型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型,各类型装置对比如表 3 所示。目前电容储能型和飞轮储能型较为常用。   4.1.1 飞轮储能 地铁列车进站回收的电能通过电阻放热方式消耗,存在资源浪费,飞轮储能具有响应快、频次高、可靠性高、寿命长的优点,可以很好地解决这些问题。   4.1.2 超级电容储能 超级电容储能具有高功率、长寿命的特点,也可回收制动能量,实现制动能量再利用。 4.2 城际高铁 城际高铁储能系统的主要作用是降低能耗、牵引列车、制动能量回收、降低峰值功率等。铁路行业的储能系统主要分为地面储能系统和车载储能系统,其中车载储能系统主要安装在列车内,用于存储列车内部的回收能量,所需功率小于地面储能系统。   新能源汽车充电桩建设背景下的储能技术 作为新型城市交通基础设施,充电桩是电动汽车推广应用的基本保障。我国充电基础设施已经形成了规模化快速发展态势,相关行业政策、标准体系也已基本建立,但充电基础设施行业尚未明确,新能源汽车充电桩建设为我国新能源汽车能源供给保障明确了主基调。储能技术应用于充电桩可以保证充电桩电能的稳定性,避免因电网波动导致的充电桩失灵,降低充电站配电线路成本,产生良好的社会经济效益。 5.1 光伏储能充电桩 我国国内电动汽车充电行业在近几年也得到了快速发展。图 6 为松山湖太鲁阁光储充一体化充电站,该充电站通过核心系统“光储充一体式能源微网系统”与“能源互联共享平台”的对接,信息通过 5G 通道上送。   5.2 电动汽车储能充电站 将传统储能技术与电动汽车充电站相结合,既可以实现电网的削峰填谷,保证供电的稳定性,还能够降低大规模汽车充电时对电网造成的冲击,延长使用寿命。 青岛薛家岛和上海嘉定区安亭镇电动汽车充换放储一体化示范电站(图 7)为目前已经投运的充放储一体化电动汽车充电站。   大数据中心建设背景下的储能技术 现代生活中所需的数据大多存储在数据中心, 伴随着新基建的发展,数据中心的重要性逐渐显 现,其电力供应也显得格外重要,而不间断电源系统(uninterruptible power system,UPS)的普遍使用可以保证数据中心电力供应不会出现故障。因此, UPS 储能技术的发展至关重要,影响到 UPS 的体积、寿命和成本。 6.1 UPS 储能技术在数据中心的应用 6.1.1 UPS+电化学储能技术 UPS 作为备用电源,一般后备时间要求不低于 15 min,最初 UPS 内部通常采用铅酸电池。谷歌 (Google)是进行服务器自主研发定制的互联网公司,早期采用铅酸电池供电;脸书(Facebook)自建数据中心的供电系统采用DC48V 离线备用系统, 为每 6 个 9 kW 的机柜配置 1 个铅酸蓄电池柜;中国移动数据中心采用 DC48V 输出系统,并配置储能电池柜,系统拓扑图如图 8 所示。   6.1.2 UPS+飞轮储能技术 电力设备的体积、能耗以及确保关键任务应用的最高电能质量和可靠性是数据中心建设所面临的挑战,飞轮储能可以完美地解决这一难题。飞轮储能 UPS 和传统储能 UPS 技术对比如表 4 所示。   6.2 其他储能技术在数据中心的应用 我国的数据中心建设将更多地采用储能材料和蓄冷技术。2019 年,《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》出台,要求到 2022 年,数据中心平均能耗基本达到国际先进水平。在该意见指导下,工业和信息化部于 2019 年 11 月正式发布了《绿色数据中心先进适用技术产品目录(2019 年版)》,其中无机相变储能材料蓄冷技术和水蓄冷技术入列。 新基建背景下储能技术展望 1)积极部署储能在 5G 技术、轨道交通、工业能源互联、军民融合、国家应急保障体系等领域的试点工程,全方位验证储能在新基建工程中的枢纽作用。 2)积极部署新型、颠覆性技术对现有储能体系的有益补充,鼓励高安全、长寿命、高效率、低成本、易回收的电池体系战略推进,进行试点示范及比对研究,实现新旧技术的交替,完成我国储能产业从简单跟跑到领跑的角色转换。 3)选取代表性的、具备可推广性的重大国家战略意义的试点工程,在国家级开放区域、我国可再生能源富集基地、跨省区域外送通道薄弱环节、能源片区之间部署 GW 级大型储能重大试点工程,并逐步在全国范围推广。 结论与建议 储能技术可广泛应用于融合新能源、城市应急供电、5G 基站后备电源以及边防哨所、军民融合等诸多方面,是新基建不可或缺的重要保障。目前我国储能技术仍面临诸多挑战,如储能电池技术尚处于跟跑、借鉴水平,急需实现突破,挖掘新的电池体系;政策法规较少,有效执行的保障少;缺乏长久、有效的商业模式等。对此,建议: 1)国家各部委政策应统一协调,顶层设计,成体系推进,避免出现重复制定甚至互相冲突的条款。 2)应进一步探索合作机制和商业模式,加快实现跨行业、跨领域的应用数据资源融通带动大、中、 小、微企业融合发展;推动制造业与服务业深度融合和资源共享的扁平化、系统化、标准化、规范化平台建设,以激发市场活力。 3)各省应结合具体情况,出台相应的配套实施细则,确保实操性,政策应具有持续性、连贯性, 确保产业链中的各环节持续、稳定发展。    ...
2020年6月19日,新一代电动汽车充电技术中日联合发布会在线举行。发布会上,国家电网有限公司与日本CHAdeMO协议会(日本电动汽车快速充电器协会)围绕新一代电动汽车充电技术,分别发布《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》和CHAdeMO3.0标准,中国电力企业联合会与CHAdeMO协议会共同启动ChaoJi产业化发展路线研究工作,标志着ChaoJi充电技术基本成熟,迈入标准制定与产业应用新阶段。 新一代ChaoJi充电技术是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案,针对国际上现有充电系统存在的问题,在充电安全、充电功率、结构设计、向前兼容性及未来应用等方面进行了全面提升。目前实车测试结果显示,ChaoJi充电技术最大充电电流达360安培,未来充电功率可达900千瓦,电动汽车充电5分钟即可行驶400公里。该技术具有广泛的应用前景,可在覆盖主流乘用车领域的同时,满足重载车辆等车型的特殊需求。 此次发布的《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》系统梳理了新一代充电技术的研究背景和现状,重点对新一代ChaoJi充电系统、通信协议及连接组件技术方案进行阐述,并提出技术标准计划和产业规划。中日双方专家认为,白皮书的发布为世界提供了完整快捷、安全兼容、低成本的充电系统解决方案,将有力促进ChaoJi充电技术的加快成熟和国际化,降低电动汽车研发制造成本,扩大普及范围,提升用户便利度。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示,ChaoJi充电技术将在解决电动汽车充电安全及耐久性问题上发挥积极作用。 2016年3月,国家电网公司会同中国电力企业联合会,开启我国大功率充电技术的预研工作。2019年7月召开的第一届新型充电接口项目国际会议正式将中国提出的新一代充电接口技术方案命名为“ChaoJi”,获得美、欧、日等国家和地区专家的广泛认可。日本基于同一技术路线,同步编制了新一代充电标准CHAdeMO3.0。 关于电动汽车传导充电系统两项中国国家标准的制修订工作在发布会上同时启动。中日相关政府部门及行业代表表示,将进一步深化务实合作,携手为ChaoJi充电技术营造良好的产业生态环境,促进充电技术升级和标准国际化,共同推动ChaoJi充电技术成为具有全球兼容性的通用标准。 新一代的ChaoJi充电技术路线发端于电动汽车大功率充电需求,是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案,解决了国际上现有充电系统存在的一系列缺陷和问题,在充电安全、充电功率、结构设计、向前兼容性及面向未来应用方面进行了全面提升。ChaoJi充电技术的诞生为世界提供了一个统一的、安全的、可靠的、低成本充电系统解决方案。 目前的实车测试结果显示,ChaoJi充电技术的最大充电电流可达360A,未来目标是充电功率可高达900kW,仅需充电5分钟就能行驶400km,电动汽车充电将变得更加方便快捷。同时,由于ChaoJi紧凑的设计以及可扩展性,可以使之运用于中小功率的应用场景,覆盖主流乘用车领域的同时,还兼顾了重载车辆以及轻型车辆等特殊要求,大大扩展了其应用范围。 随着ChaoJi充电技术的普及和发展,电动汽车车主的用车体验将大幅提升,不敢开电动汽车出远门、特殊电动车辆需特殊对待等诸多问题将逐步迎刃而解。未来,与给燃油汽车加个油的时间相比,使用ChaoJi充电技术的电动汽车同样可以在相同时间内加足电力、整装待发。 下一步,中日将积极携手营造ChaoJi充电技术的产业生态环境,联合国内外的汽车制造厂家,同步进行充电技术的升级和标准的国际化。通过国际合作,推动新一代ChaoJi充电系统纳入国际标准,使ChaoJi成为具有全球兼容性的通用标准。 ChaoJi是什么? 随着我国新能源汽车产业规模化发展,新能源汽车安全、充电体验等产业发展瓶颈不断凸显,成为制约产业健康持续发展的重要因素。目前,充电体验差是新能源汽车用户反映的主要问题,表现在充电时间长、充电互联互通差,为充电耗费的时间过长,降低了对新能源汽车的接受程度。电动汽车和充电设施从现在的百万级向千万级发展来看,需要提前研究、提前布局未来的充电技术发展方向。 一、 ChaoJi技术方案概述 电动汽车新一代的ChaoJi充电技术路线发端于电动汽车大功率充电需求,是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案,解决了国际上现有充电系统存在的一系列缺陷和问题,在充电安全、充电功率、结构设计、向前兼容性及面向未来应用方面进行了全面提升。ChaoJi充电技术的诞生为世界提供了一个统一的、安全的、可靠的、低成本充电系统解决方案。ChaoJi寓意更快捷、更安全、更兼容。 二、 ChaoJi技术方案的发展历程 2016年3月,能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会启动了大功率充电的探索工作; 2017年5月,充电设施标委会大功率充电技术与标准预研工作组成立,提出了大功率充电接口设计思路、启动大功率充电示范项目建设; 2018年,中国电力企业联合会与日本电动汽车快速充电器协会(CHAdeMO协议会)签署了技术和标准合作协议,共同推动大功率充电领域技术研究与国际标准制定; 2019年,北京、南京、济南、许昌、深圳和常州等地建成大功率充电示范站,示范项目采用ChaoJi技术的大功率充电设备及液冷充电枪,对北汽、一汽、奥迪、戴姆勒等不同车型开展了实车测试;2019年7月,在日本东京举办的第一届新型充电接口项目国际会议正式将中国提出的新一代充电技术命名为ChaoJi,寓意更快捷、更安全、更兼容。来自中国、日本、德国、荷兰、意大利、澳大利亚等国的专家成立联合工作组,共同推进ChaoJi项目的技术研究、验证和国际化;2019年10月,在中国上海举办电动汽车大功率充电技术与标准预研工作总结会,全面展示研究成果,获得日、美、欧等国专家的广泛认可; 2020年3月,国家电网有限公司组织编制ChaoJi充电技术白皮书,全面阐述了ChaoJi充电系统、通信协议、连接器等技术方案、未来标准和产业规划等。日本基于同一解决方案同步编制了新一代充电标准CHAdeMO3.0。 三、 ChaoJi技术应用场景 ChaoJi的最大充电功率可以达到900kW,最高可以实现充电5分钟行驶400公里的目标。同时由于ChaoJi紧凑的设计以及可扩展性,可以使之运用于中小功率的应用场景。不但覆盖了主流的乘用车领域同时也兼顾了重载车辆以及轻型车辆等特殊要求,大大扩展了其应用范围。 四、 ChaoJi技术特点 ChaoJi充电技术是基于国际三种主流直流充电系统和充电接口技术研发的面向下一代的全球统一的充电接口技术,在完全向前兼容原有系统的基础上,考虑了未来技术的发展趋势,实现了传导充电技术路线的升级。 1) 解决现有问题。ChaoJi充电系统解决了现有2015版接口设计上的固有缺陷,如公差配合,IPXXB安全设计、电子锁可靠性以及PE断针和人体PE的问题。在机械安全、电气安全、电击防护、防火及热安全设计上有了大幅度的改进,提升了充电安全性和可靠性。 2) 引入新的应用。ChaoJi充电系统已经率先在大功率充电中得到应用,最大充电功率可提升到900kW,解决了一直以来存在的续航里程短,充电时间长的问题;同时为慢充提供了新的解决方案,加速了小功率直流充电技术的发展。 3) 适应未来发展。ChaoJi充电系统也为今后的技术升级做了充分的考虑,包括具有超大功率的适应能力、支持V2X、信息加密、安全认证等新技术应用,支持未来通信接口从CAN向以太网升级,为千安以上超大功率充电预留了升级空间。 4) 兼容性好,不改变现有车桩产品。采用适配器方式解决了新车到老桩充电问题,避免了对原有设备和产业改造的难题,可以实现技术平稳升级。 5) 与国际接轨,引领发展。ChaoJi充电系统在研究过程中,就充电连接器接口、控制导引电路、通讯协议、向前向后的兼容方案以及国际标准化等方面与日本、德国、荷兰等专家开展了深入的合作,进行了充分讨论与信息交换,为ChaoJi充电方案成为广泛接受的国际标准奠定了基础。 ChaoJi的推广与应用 中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示,Chaoji充电技术的特点主要体现着在便捷性和兼容性。 便捷性体现在快充,我们现在的目标应该是充电五分钟续航200公里,对于轿车来讲是可以解决客户的需求的。当然快充需要我们关注安全性和耐久性,快充会导致电池负极的电位急剧的下降,从而产生析锂,不仅会带来寿命的问题,也会带来安全问题,所以我们必须发展无析锂的快充技术,要发展新的热管理技术来保持无论多快,我们电池的温升不要超过45摄氏度,同时,还要考虑冬天低温下充电,需要用新的快充技术,来满足我们既便捷又安全,电池寿命还长的目标。Chaoji充电技术的兼容性体现在和现有设备的兼容方面,我们将来总的功率并不变,但是我们将现行并行的慢速直流充电,发展成串行的快速充电,只是改变了我们充电的模式,这样就有很好的兼容性。 ChaoJi技术是多国进行讨论的结果,是国际合作的结果。我深信电动汽车的发展,标准也需要国际化,因为只有这样才能在公平的市场环境中,进行公平的竞争,来促进电动汽车的普及,在这中间充电设施起到了一个至关重要的作用,通过国际标准化来带动我们电动汽车的快速普及。 充电技术能把电动汽车跟能源连接起来,通过大规模的普及,我们的电动汽车就能作为一个储能的装置,解决我们大规模可再生能源的引入,最后带动我们能源转型和可再生能源的革命,实现人类低碳可持续发展。 国网电动汽车服务有限公司副总经理阙诗丰谈到大功率充电与电网协同时表示,ChaoJi技术的推广和应用对于提高我们充电的快捷性和安全性,推动国际标准的统一接口,提升用户的充电体验,加快电动汽车的推广应用具有重要的意义。大功率充电一定会给电网带来一些负荷的冲击,但是这个问题我们已经考虑到了,所以在整体方案和未来部署的时候,我们会做一些优化和调整,我们会考虑到每个区域电网和配网负荷的需求特性,然后去考虑配置大功率的充电设备。我们也会加强车和网之间的互动,提高我们电网系统的调峰能力。我们还会采用一些光充储技术。在某些需要电源而又没有电源的地方,提供一些额外的配网能量,形成和我们电网良性互动的良好局面。 在整个ChaoJi充电技术的应用方面,我们始终着重要构建一个完善的产业生态环境,我们会和主机厂联合开展一些技术的应用,包括下一步的升级和国际化的工作,新老接口的兼容,让主机厂在整个汽车生产,不会形成太大的压力,实现用技术来引领整个充电标准提升的平稳过渡,这样可以保证它的经济性,也能保证它的安全性。 东京电力公司首席专家,经营战略研究院院长长崎桃子祝贺ChaoJi白皮书和Chademo 3.0技术文件的发布。她认为,电动汽车充电系统的统一不仅是电动汽车推广者和电动汽车基础设施行业的夙愿,因为它可以实现统一,并且不会浪费任何现有的充电基础设施,也是电动汽车行业认同的最合理的解决方案。CHAdeMO标准是唯一能够使量产的电动汽车具有双向充电功能的技术文件,很高兴通过ChaoJi项目实现充电标准的统一。 宁德时代乘用车解决方案部副总裁王升威表示,要实现新能源汽车对传统燃油车的全面超越,需要在两大领域形成快速的突破,其中第一个领域是续航里程带来的里程焦虑,目前随着新能源电池的快速发展,整车的续航里程已经得到快速提升,可以说目前续航里程,带来的里程焦虑,已经不是当前的主要矛盾,第2个问题是以充电时间为代表的使用便利性,仍是行业的一大短板,是阻碍新能源汽车快速推广和普及的主要障碍。要实现大功率充电的应用,需要车、电、充电桩、网各领域协同合作,也需要中日两个新能源大国的密切配合,共同推动技术产品标准基础设施等方面的研究制定和实施。 作为一个电池生产公司,宁德时代在快充锂离子电池方面,有着快充电芯的开发和应用经验,先后开发了“快离子环”, “超电子网”等核心技术,极大的提升了锂离子电池的快充能力,目前已经可以实现充电15分钟续航400公里这样一个目标。CATL在快充锂离子电池的研究,目前可以支撑多种场景的应用需求,从低速电动车的慢充,到私家车的40分钟以内,运营车的30分钟以内的快充,还有高端车豪华车,超级跑车15分钟之内的超级快充,都可以满足这些需求。可以说目前,就锂离子快充电池而言,已经不是大功率充电的瓶颈,它完全可以支撑我们项目的推广和应用。 IEC SC23H 主席Gacomo Scainelli评价道,ChaoJi在近年所有模拟测试中的表现,让我认为ChaoJi 是当前最好的连接器技术,它代表了电动汽车充电连接组件的技术水平,ChaoJi可能是未来统一的直流充电连接器的雏形。作为IEC SC23H主席,我希望这个项目能尽快进入IEC以便所有的国际社会都能使用。  ...
日前,良信电器联合北京智芯微电子科技有限公司(以下简称“智芯公司”)成功研发出“智慧开关”,将国产自主芯片融合到断路器产品中,实现了真正的一二次融合,集多功能保护、高精度测量、边缘计算、多种通讯方式于一体,为低压配电系统提供全系列智慧型开关元器件。 该系列产品是良信电器与智芯公司强强联合,推出的首款搭载“智芯公司核心板”的智慧开关。区别于传统的智能开关漏电保护、通信等基本功能,双方联合研发的智慧开关采用与台区智能终端同源技术路线,基于高集成度、低功耗SCM402主控芯片的轻量型核心板及操作系统、专用计量芯片、通信芯片等智芯公司芯片产品,打造的一款具备一次线路保护、高精度测量、边缘计算、智能运维、寿命管理等功能,满足智能数字化配电系统迭代的智慧开关产品。 全面的智能数字化配电系统解决方案 应用该系列智慧开关,良信电器以提升客户价值为出发点,设计出极简而全面的智能数字化配电系统解决方案,方案由融合终端、智慧框架断路器、智慧塑壳断路器、智慧微断共四部分组成,实现了电网系统全节点的数字化、智能化。 该方案有效减少了配电节点数,增强了可靠性,安装更便捷、维护更智能、大幅度降低综合使用成本,使得低压配网系统真正实现了模块化、智能化,解决智能配电的种种难题,助力电力物联网迭代建设。 良信电力物联网系统解决方案图示 智慧开关研发中瞄准客户痛点,致力提升客户价值。例如,针对低压台区设备数量多、故障无法精准定位等痛点,内置了智能拓扑识别功能,实现故障快速定位,快速抢修等功能,大大提升了客户的满意度。 低压智能拓扑图示 再例如,内置边缘计算功能对系统的状态做出趋势性预测,并判断开关设备运行的状态,提前进行故障维护,进一步实现了主动维护功能。 良信电器与智芯公司联合研发的智慧开关成功问世,是双方在研发、试验、生产全链条深度合作、相互认可的有力证明,这对低压电器产品创新、能源互联网建设、国家用电安全来说都极具开创性价值。 芯片,为什么如此重要? 随着科技水平不断提升,各行业智慧化发展已成为趋势,芯片则无疑是智慧业态的“大脑”。在电力系统中,智能化电网加速发展,对数据的采集、处理要求大大增加,芯片的重要性可见一斑。建设能源互联网、数字南网、打造新一代电力系统,自主可控的芯片是其中的核心。而断路器作为保护电路安全、可靠运行必不可少的基础元件,必将承担起电力物联网迭代的使命。 良信电器与智芯公司联合研发的智慧开关是双方结合多年的技术积累,研发的完全拥有自主知识产权的“中国制造”的精品,对于电网安全、数据安全及国家智能电网建设都具有战略性的意义。  ...
2020年6月21日,由中车四方股份公司承担研制的时速600公里高速磁浮试验样车在上海同济大学磁浮试验线上成功试跑,这标志着我国高速磁浮研发取得重要新突破。   时速600公里磁浮是一种什么交通方式?其技术原理是什么? 作为一种新兴高速交通模式,高速磁浮具有高速快捷、安全可靠、运输力强、舒适准点、绿色环保、维护成本低等优点。它既可用于长途运输,又适用于中短途客运。 “时速600公里高速磁浮列车是一种速度更快的高速轨道交通制式。”中车四方股份公司副总工程师吴冬华介绍,这种交通制式的基本原理是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁浮原理,以磁铁对抗地心引力,让车辆悬浮起来,然后利用电磁力引导,推动列车前行,具有快捷舒适、载客量大、编组灵活、快速起停、安全可靠、维护量少等技术特点。 对比高铁、磁浮和航空三大远程公共交通方式,三者时速分别为400公里以下、400-600公里和800-1000公里。“高速磁浮填补了高铁和航空运输之间的速度空白,可形成航空、高铁、高速磁浮和城市交通速度多维交通架构,让交通方式更合理、高效、灵活便捷,满足不同人群出行需求。”吴冬华说。 时速600公里磁浮算超级高铁吗? 在吴冬华看来,超级高铁概念起源于美国,是利用管道营造低真空环境,降低高速运行产生的气动阻力和噪声,同样采用磁悬浮技术牵引,希望实现1000+的更高速度。低真空管道交通是一个全新的领域,许多理论问题、全系统工程化方案,以及系统散热、生命保持、救援逃生、应急保障等一系列的关键问题尚待研究解决。吴冬华说,高速磁浮交通系统是目前可实现的、速度最快的大型地面公共交通工具,是当前世界轨道交通技术的一大“制高点”。 磁浮技术概念源于上世纪初。1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔从列车最大阻力来自列车车轮与轮轨摩擦受到启发,如果列车悬浮于轨道之上,没有磨擦,不就跑得更快吗?1934年,赫尔曼获得世界第一项有关磁浮技术的专利。此后,德国、日本、美国等多个发达国家开始开发高速磁浮技术。其中,德国高速磁浮最高试验速度达到时速550公里,并在我国上海建成了时速430公里商业运营线。日本的高速磁浮实现了时速603公里的试验速度,目前正在建设的中央新干线运营速度将达505公里/小时,计划2027年开通东京至名古屋段运营。“我国正在研发的时速600公里高速磁浮列车,与日本正在试验考核的JR磁浮列车,同属于当今技术最先进的新一代高速轨道交通。”吴冬华说。 我国高速磁浮关键核心技术获得突破 时速600公里高速磁浮交通系统包括哪些?关键核心技术是什么?攻克难点是什么?“高速磁浮交通系统主要包括系统集成、车辆、悬浮导向、牵引供电及运控通讯等核心关键技术。重点攻克时速600公里高速下的安全防护、精确控制、舒适度提升以及运维保障等技术难题。”吴冬华说。 2016年7月,我国启动了时速600公里高速磁浮交通系统的研制,关键技术被列入国家“十三五”交通领域科技创新专项规划,是科技部国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项课题。该项目由中国中车组织,中车四方股份公司技术负责,汇集国内高铁、磁浮领域优势资源,联合30余家企业、高校、科研院所共同攻关,目的是攻克高速磁浮核心技术,研制具有自主知识产权的时速600公里高速磁浮工程化系统,形成我国高速磁浮产业化能力。据介绍,自2016年7月项目启动以来,历经近四年的科技攻关,项目团队突破了以下高速磁浮系列关键核心技术。 车辆方面,自主攻克磁浮列车核心技术,成功研制时速600公里高速磁浮试验样车。 牵引系统方面,自主研发世界首套基于ANPC技术的24MVA大功率牵引变流系统,以及高速多分区牵引控制系统。 运控通信方面,建立适合于长大干线、追踪运行的全自动控制系统,并创新研发基于LTE架构、融合低时延技术的新型通信系统。 线路轨道方面,研究提出了线路参数、轨道精度等级及轨道梁刚度等核心技术指标,融合高铁桥梁技术研发新型轨道梁,解决加工、安装、调整、救援逃生及跨江过河、穿山入城等方面的问题。 “6月21日成功试跑的样车,解决了超高速工况下车体轻量化、强度、刚度、噪声等系列难题,开发出轻质高强度的新一代车体;突破超高速条件下流固耦合复杂作用的制约,解决气动阻力、升力等问题,气动性能达到国际先进水平;研制出高精度的悬浮导向、测速定位装置和控制系统,性能指标国际领先。”吴冬华说。 据高速磁浮课题负责人、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁透露,目前高速磁浮项目研发进展顺利,试验样车成功试跑的同时,5辆编组工程样车的研制也在稳步推进中。按照计划,时速600公里高速磁浮工程样机系统预计在2020年底下线,将形成高速磁浮全套技术和工程化能力。未来,通过高速磁浮示范工程建设,进行时速600公里线路运行等相关工作,可以推动该技术的持续创新和产业化落地,拉动我国高端装备制造升级和战略新兴产业发展。 时速600公里高速磁浮填补了高铁和航空运输间的速度空白,可满足不同人群出行需求。2019年,高速磁浮作为前沿关键科技被列入国家《交通强国建设纲要》。时速600公里高速磁浮交通系统的研制,将成为我国高速交通的重要补充,对实现我国轨道交通技术的持续领跑具有重大而深远的意义。  ...
  1.储能技术及应用发展趋势 储能在能源体系变革及能源互联网建设中占据重要地位,是未来提升电力系统灵活性、经济性和安全性,解决新能源消纳的重要手段,也是促进能源生产消费开放共享、灵活交易,实现多能协同的核心要素。 储能技术形式多种多样,按照电能存储介质的不同大致可以分为电化学储能(锂离子、铅蓄电池、钠硫、液流、储氢等)、机械储能(抽水蓄能、压缩空气、飞轮等)、电磁储能(超导、超级电容等)等。其中抽水蓄能技术相对成熟并广泛应用,截至2019年底,全球储能累计装机1.85亿千瓦,其中抽水蓄能累计装机规模为1.71亿千瓦,占比92.6%。但抽水蓄能受气象地理条件限制,因而近年来世界主要国家都高度重视其他的新型储能技术,积极开展技术研究和应用探索,其中电化学储能发展最为突出,累计装机规模为952.1万千瓦,近五年年均增长率为63%,电化学储能中锂离子电池储能应用占到88.8%,是当前阶段最受关注的储能技术。不过,不同的储能技术具有不同的特点,液流电池、压缩空气、储氢等储能技术也被寄予厚望。 研究和应用的驱动,近年来储能技术得到快速发展。电化学储能的循环寿命、能量密度、效率等关键技术指标得到大幅度提升,特别是锂离子电池储能应用成本快速下降,等效度电成本已达0.50元/千瓦时·次,突破盈亏平衡点,实现了百兆瓦级储能电站系统集成,在提升新能源并网友好性、电网调频调峰、分布式储能提升微电网运行可靠性等电力系统各个领域都得到广泛应用;压缩空气储能、飞轮储能实现了十兆瓦级示范应用,引发了行业关注;储氢技术研究也不断取得突破。 以电化学为主,我国储能产业也实现飞速发展,除了电动汽车动力电池厂家积极布局储能产业外,储能电池管理系统、变流器、能量管理系统等也出现众多专业厂家,已初步形成电化学储能装备产业链,我国电化学储能装备已经具备较强的国际竞争力,大量锂离子电池、铅炭电池等储能系统出口到国外市场。 我国储能特别是锂离子电池储能经历2018年应用爆发的一年后,受到多重因素影响,储能应用趋于平缓。总体而言,我国储能应用还处于功能实证以及商业模式探索阶段,支持储能发展的政策和机制需要进一步完善,同时储能的性能、安全等也需要进一步提升、成本进一步降低。技术标准在促进储能发展中起着至关重要的作用。 2.国内外标准现状 2.1 国内储能标准现状 我国从2010年开始开展电力储能标准的制定。目前归口于全国电力储能标委会管理的国家和行业标准31项,包括已发布或报批的27项;管理的中电联团体标准47项,其中已发布或报批的29项。这些标准涵盖电化学电池储能、超级电容器储能、储氢、飞轮储能等多种储能形式,涉及基础通用、规划设计、设备及试验、施工及验收、并网及检测和运行维护评价等方面。 基础通用标准方面:GB/T 36558电力系统电化学储能系统通用技术条件规定了电力系统电化学储能系统、储能设备的技术要求;DL/T 1816电化学储能电站标识系统编码导则规定了电化学储能电站设备标识系统编码的要求,适用于由锂离子、铅酸、液流电池等电池储能系统组成的电化学储能电站设备的标识系统编码。 规划设计标准方面:GB/T 51048-2014电化学储能电站设计规范规定了储能电站设计时站址选择、站区规划和总布置、储能系统、电气一次、系统及电气二次、土建、采暖通风与空气调节、给排水、消防、环境保护和水土保持、劳动安全和职业卫生等要求;能源20180680电化学储能电站接入电网设计规范、能源20180682分布式储能接入电网设计规范对两种形式的储能接入电网提出了设计要求。 设备及试验标准方面:GB/T 36276电力储能用锂离子电池、GB/T 36280电力储能用铅炭电池、GB/T 34131电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范、GB/T 34120电化学储能系统储能变流器技术规范分别规定了储能用电池、管理系统、变流器的规格、技术要求和实验规则等内容;能源20180683电力储能用超级电容器、能源20180684电力储能用超级电容器试验规程对储能用超级电容器技术要求、试验规则进行了规定。 并网及检测标准方面:GB/T 36547电化学储能系统接入电网技术规定对电化学储能系统接入电网的电能质量、功率控制、电网适应性、保护与安全自动装置、通信与自动化、电能计量、接地与安全标识、接入电网测试等提出了要求;GB/T 36548电化学储能系统接入电网测试规范规定了电化学储能系统接入电网的测试条件、测试设备、测试项目及方法等;NB/T 33014电化学储能系统接入配电网运行控制规范规定了以电化学形式存储电能的储能系统接入配电网运行控制应遵循的技术要求。 运行维护评价标准方面:GB/T 36549电化学储能电站运行指标及评价规定了电化学储能电站运行评价指标和评价方法;DL/T 1815电化学储能电站设备可靠性评价规程规定了电化学储能电站设备可靠性的统计及评价方法。 这些标准工作的开展,填补了我国储能标准的空白,对于保障储能装置的制造、招投标、监造、验收、接入试验与调试、设备交接以及运行维护等工作有序开展,保证储能系统在电力系统的安全稳定运行起到了重要作用。 2.2 国外储能标准现状 IEC在2012年成立了电能存储系统技术委员会TC120,负责储能系统接入电网相关标准的制定。该技术委员会成立了术语、单位参数和测试方法、规划和安装、环境问题、安全考虑5个工作组开展相关标准制定工作。目前制定和发布的标准见表1。 表1 IEC TC 120制定的标准   除IEC TC 120外,其他TC也制定了储能相关标准,比如IEC 62909-1双向并网换流器 第1部分:一般要求、IEC 62619工业用二次锂电池和电池组、IEC 61427-1 可再生能源储能用蓄电池和蓄电池组 第1部分:光伏离网应用、IEC 61427-2 可再生能源储能用蓄电池和蓄电池组 第2部分:并网应用等。 IEEE关注储能与大规模电网之间的互联,以及对各种储能技术的系统要求,目的是为电网提供庞大的可用潜在资源。IEEE P2030.2“与电力基础设施整合的储能系统互操作性指南”旨在帮助人们理解储能系统,为系统技术特点的界定提供指导性意见,以及指导实施如何将离散系统或混合系统与电力基础设施进行整合,实现兼容使用。IEEE P2030.3“储能设备和系统接入电网测试标准”旨在设立标准化测试流程,确保所有储能技术和应用都符合互联要求。 3.储能标委会工作情况 适应储能在电力系统的应用需求形势以及对口IEC TC120,2014年5月,国家标准化管理委员会批复成立全国电力储能标准化技术委员会(简称储能标委会),由中国电力企业联合会指导,秘书处挂靠中国电力科学研究院。除抽水蓄能的相关技术标准之外,储能标委会归口管理包括其他所有类型的储能包括电化学储能,压缩空气、飞轮等机械储能,超导、超级电容等电磁储能的技术标准工作。2019年11月标委会成功换届,第二届储能标委会委员由制造企业、电网企业、科研院所、检测认证机构、高等院校、行业协会等有关方面选派的在职专家43人组成,成员单位具备广泛代表性。储能标委会本着促进行业应用、促进产业发展的目标,在标准体系建设和标准编制实施中充分发扬集体智慧,管理由秘书处统一协调,工作由全体委员共商共建,成果由全行业全社会共享。 持续完善储能标准体系。第二届标委会一成立,全体委员就重点讨论调整了储能标准体系,将标准体系由基础通用、规划设计、设备及试验、施工及验收、并网及检测、运行与维护这6个系列调整为8个系列,调整后的标准体系框图如图1所示。第一层为标准系列层,主要分为基础通用、规划设计、施工及验收、运行与维护、检修、设备及试验、安全环保、技术管理等八类。第二层为储能形式层,包含电化学储能、机械储能、电磁储能等不同的形式。  图1 电力储能标准体系结构图 协同开展标准制修订。标委会对外积极与各个电池标委会、电网运行与控制标委会等与储能应用存在交叉的组织协调相关储能技术标准的界面和一致性,对内针对性的发挥委员及其所在单位的特长和优势,最广泛的调动相关领域相关单位参与标准编制工作,确保代表行业最高水平、符合行业实际需求。目前,全国电力储能标委会归口管理国家标准13项,其中11项发布、2项正在报批,涉及规划设计、设备及试验、施工及验收、并网及检测、运行与维护、评价等方面,构成了储能标准体系的核心部分;归口管理储能领域能源行业标准18项,其中9项发布、5项正在报批、4项正在编制;归口管理中国电力企业联合会储能相关团体标准47项,其中15项发布、14项正在报批、18项正在编制,内容涉及铅酸电池二次利用、锂离子电池性能测试、储能监控、分布式储能等方面,储能类型涉及电化学储能、氢储能、飞轮储能等多种类型。《电力储能用锂离子电池》、《电化学储能系统接入电网技术规定》等核心国家技术标准的发布,有力支撑了我国储能系统的集成设计、产品制造、并网检测和交接试验、电化学储能电站的示范工程和商业化项目建设,引导了国产储能装备技术创新,促进了我国储能设备技术升级,提升了国产装备质量和国际竞争力,并成功打入国际市场。目前,国产储能电池、储能变流器、电池管理系统和监控系统均达到了国际先进水平,成功出口美国、英国、德国、澳洲和东南亚等国际市场。 积极组织参与国际标准工作。2014年主持编写出版IEC技术白皮书《Grid integration of large-capacity Renewable Energy sources and use of large-capacity Electrical Energy Storage 》;主持完成IEEE P2030.3™《电力系统应用的电力储备设备和系统的测试流程标准》并于2016年发布;参与编写IEC 61427-2 《用于新能源存储的蓄电池与蓄电池组 –测试方法和通用要求 - 第二部分:并网应用》并于2016年发布。此外,选派10名中国专家加入IEC TC120工作组,参与4个工作组标准编制,并在TC120中提案立项新标准2项,担任team-leader和co-leader各一个,同时被提名为TC120 与TC8A和8B的联络员。   图2 中国专家主持完成的储能国际标准化成果 建设高质量的标准检测能力。标委会秘书处单位中国电力科学研究院已建成储能电池材料、电池单体、电池模块、电池簇、电池管理系统以及储能变流器、储能系统并网的全体系试验检测与认证综合试验评价能力,全面满足GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》、GB/T 34133-2017《储能变流器检测技术规程》、GB/T 36548-2018《电化学储能系统接入电网测试规范》等标准验证要求。   图3 标委会秘书处具备的检测资质 大力推动标准应用。一是组织开展标准宣贯,2017~2019年分别在合肥、北京、上海组织了宣贯专项会议,针对发布国家标准和行业标准进行解读和宣贯,参会人数400余人;先后利用各类全国性储能论坛平台,就电力储能相关标准进行解读,提升标委会的影响力。二是切实推动标准应用提升行业应用水平,针对部分应用需求方对储能技术标准不熟悉、采信电动汽车动力电池标准造成部分储能工程质量和安全问题,积极主动提供服务,例如支撑浙江电力储能工程全面采信储能技术标准,并在工程建设前期的产品质量检验测试中发现大量问题,有力的提升了储能工程应用的质量和安全,得到业主的充分肯定同时也引起了各方对储能技术标准的进一步重视。三是切实推动标准应用提升产品性能与质量,在开展储能产品的型式试验和认证评价时,根据储能标准应用过程中积累的数据和经验,协助厂家进行产品技术性能调整,助力亿纬锂能、江苏海基等企业产品实现从动力电池到储能电池的全面转变,储能应用条件下的循环寿命、热失控安全性能等核心指标提升一个台阶。   图4 标准宣贯现场 4.面临的形势与下一步工作 近年来,我国储能应用呈现多种新态势: (1)电力储能系统装机容量大幅度提升。在储能形式上,以锂离子电池和铅炭电池储能成为主力。在设备形态上,所安装的预制舱式储能装置数量超过厂房式储能装置。 (2)电网侧储能发展迅速,国调和多个省调部门对储能系统尤为关注,并尝试将储能系统纳入到为可调度元件,从而对储能系统(电站)的接入试验、监控、调度等标准提出新要求。 (3)储能电站安全问题频出,国内外锂离子电池储能系统(电站)发生多起火灾事故,引发各界对储能系统安全问题的重视。 (4)新型储能技术迅速发展,“十三五”期间,已经完成立项的包括新型储能器件、100MWh新型锂离子电池、压缩空气储能系统、全钒液流电池系统、MW级飞轮以及动力电池规模化梯次利用等多个项目重点研发计划。国际方面,氢储能和储热技术相关研究投入力度加强。储能应用新态势,需要围绕新态势做出标准体系的调整,以适应并反过来推动储能技术的发展。 储能标准建设与推广面临以下挑战: (1)原有的技术标准难以满足新形势下的应用需求。技术指标不断提升;发电侧、电网侧及客户侧等储能应用模式和要求存在较大差异;储能安全性能及管控得到越来越多的关注;储能全寿命周期内后程阶段的应用管控标准缺失;新型储能技术不断发展。 (2)涉及储能标准核心内容及关键参数的编制难度大。可参照的国外标准或其他领域的标准越来越少;储能装备技术迭代和技术升级速度,而编制标准需要一定周期;技术储备不足,需要深入开展专项研究;需要科学凝练应用实践;需要深入开展技术实证。 (3)标准应用推广面临困难。标准应用组织体系和要求不够有力,例如电化学储能应用方对储能和电动汽车应用的技术要求区别认识不足;储能工程实施周期短,而产品的检测和认证周期长。 结合储能技术发展和实际应用,下一步开展以下工作: (1)加强与主管单位、相关标委会的沟通协调。接受国标委、能源局、中电联等主管单位指导,积极与全国电网运行与控制标委会以及各类电池标委会沟通协调,厘清标准编制界面,减少标准交叉重复,同时保障关键技术指标协调一致。 (2)持续完善电力储能标准体系。根据储能技术的发展和新形势下的应用需求,滚动修订电力储能标准体系,指导储能领域标准制修订工作。 (3)加强重点领域标准编制。在储能电站安全方面,开展《电化学储能电站安全技术导则》《电化学储能电站应急预案编制导则》等标准的编制;在梯次利用方面,继续开展《电力储能用梯次利用锂离子电池系统技术导则》《电力储能用锂离子梯次利用动力电池再退役技术条件》等标准的编制;在预制舱式储能领域,开展《预制舱式电化学储能系统技术规范》《预制舱式储能系统接入电网测试规程》等标准的编制;完善储能并网测试类标准,开展《电化学储能电站建模导则》《电化学储能电站并网性能评价方法》《用户侧储能系统接入电网技术规定》等标准的编制;兼顾其他形式储能技术发展,开展《压缩空气储能电站设计规范》《电力系统用飞轮储能系统》《电力储能用氢储能系统》等标准的制定。 (4)加快推进储能标准应用。持续推进标准宣贯,更多应用方和厂家都认识到采信储能技术标准的必要和好处。建设国家级的储能检测实验基地,完善的试验检测资质,开展储能系统设备以及并网的全体系试验检测与认证综合试验评价。 (5)积极参与储能标准国际化工作。加强IEC TC120中国专家力量,加强国际标准化人才的培养力度,为国际标准化工作的顺利开展提供人才支撑;积极开展牵头及参与标准的专题研究,有力支撑标准的制修订工作;发挥中国专家的核心作用,提高国际影响力和话语权。 (6)加强标准制定的基础研究工作。结合国家、地方、企业相关科研项目,深入开展储能系统全寿命周期性能演变规律、储能载体安全与消防等基础问题研究。  ...
全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)开发出“1200V 第4代SiC MOSFET※1”,非常适用于包括主机逆变器在内的车载动力总成系统和工业设备的电源。 对于功率半导体来说,当导通电阻降低时短路耐受时间就会缩短,两者之间存在着矛盾权衡关系,因此在降低SiC MOSFET的导通电阻时,如何兼顾短路耐受时间一直是一个挑战。此次开发的新产品,通过进一步改进ROHM独有的双沟槽结构,改善了二者之间的矛盾权衡关系,与以往产品相比,在不牺牲短路耐受时间的前提下成功地将单位面积的导通电阻降低了约40%。而且,通过大幅减少寄生电容(开关过程中的课题),与以往产品相比,成功地将开关损耗降低了约50%。 因此,采用低导通电阻和高速开关性能兼具的第4代 SiC MOSFET,将非常有助于显著缩小车载逆变器和各种开关电源等众多应用的体积并进一步降低其功耗。本产品已于2020年6月份开始以裸芯片的形式依次提供样品,未来计划以分立封装的形式提供样品。 近年来,新一代电动汽车(xEV)的进一步普及,促进了更高效、更小型、更轻量的电动系统的开发。特别是在驱动中发挥核心作用的主机逆变器系统,其小型高效化已成为重要课题之一,这就要求进一步改进功率元器件。另外,在电动汽车(EV)领域,为延长续航里程,车载电池的容量呈日益增加趋势。与此同时,要求缩短充电时间,并且电池的电压也越来越高(800V)。为了解决这些课题,能够实现高耐压和低损耗的SiC功率元器件被寄予厚望。 在这种背景下,ROHM于2010年在全球率先开始了SiC MOSFET的量产。ROHM很早就开始加强符合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q101的产品阵容,并在车载充电器(On Board Charger:OBC)等领域拥有很高的市场份额。此次,导通电阻和短路耐受时间之间取得更好权衡的第4代 SiC MOSFET的推出,除现有市场之外,还将加速在以主机逆变器为主的市场中的应用。 未来,ROHM将会不断壮大SiC功率元器件的产品阵容,并结合充分发挥元器件性能的控制IC等外围元器件和模块化技术优势,继续为下一代汽车技术创新贡献力量。另外,ROHM还会继续为客户提供包括削减应用开发工时和有助于预防评估问题的在线仿真工具在内的多样化解决方案,帮助客户解决问题。 <特点> 1.通过改善沟槽结构,实现业界极低的导通电阻 ROHM通过采用独有结构,于2015年全球首家成功实现沟槽结构SiC MOSFET的量产。其后,一直致力于进一步提高元器件的性能,但在降低低导通电阻方面,如何兼顾存在矛盾权衡关系的短路耐受时间一直是一个挑战。 此次,通过进一步改善ROHM独有的双沟槽结构,在不牺牲短路耐受时间的前提下,成功地使导通电阻比以往产品降低约40%。 2.通过大幅降低寄生电容,实现更低开关损耗 通常,MOSFET的各种寄生电容具有随着导通电阻的降低和电流的提高而增加的趋势,因而存在无法充分发挥SiC原有的高速开关特性的课题。 此次,通过大幅降低栅漏电容(Cgd),成功地使开关损耗比以往产品降低约50%。 <术语解说> 1.MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor的缩写) 金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是FET中最常用的结构。用作开关元件。 2.短路耐受时间 MOSFET短路(Short)时达到损坏程度所需的时间。通常,当发生短路时,会流过超出设计值的大电流,并因异常发热引起热失控,最后导致损坏。提高短路耐受能力涉及到与包括导通电阻在内的性能之间的权衡。 3.双沟槽结构 ROHM独有的沟槽结构。在SiC MOSFET中采用沟槽结构可有效降低导通电阻,这一点早已引起关注,但是需要缓和栅极沟槽部分产生的电场,以确保元器件的长期可靠性。 ROHM通过采用可以缓和这种电场集中问题的独有双沟槽结构,成功攻克了该课题,并于2015年全球首家实现了沟槽结构SiC MOSFET的量产。 4.寄生电容 电子元器件内部的物理结构引起的寄生电容。对于MOSFET来说,有栅源电容(Cgs)、栅漏电容(Cgd)和漏源电容(Cds)。栅源电容和栅漏电容取决于栅极氧化膜的电容。漏源电容是寄生二极管的结电容。 5.沟槽结构 沟槽(Trench)意为凹槽。是在芯片表面形成凹槽,并在其侧壁形成MOSFET栅极的结构。不存在平面型MOSFET在结构上存在的JFET电阻,比平面结构更容易实现微细化,有望实现接近SiC材料原本性能的导通电阻。  ...
2020年6月18日上午11时许至12时30分,在河北邯郸市±800千伏昭沂线1500号塔作业现场,国网通用航空有限公司联合国网河北省电力有限公司利用Bell429双发直升机自主实施吊篮法飞行作业,圆满完成±800千伏特高压输电线路直升机带电作业,创造了多个国际首次:直升机参与输电线路综合检修的联合作业模式首次应用;在运特高压输电线路直升机带电检修飞行作业首次开展;自主研发外载荷作业吊篮等工器具首次应用,填补了±800千伏特高压输电线路直升机带电检修作业国际范围内的技术空白,继续实现国际领跑。 上午10时许,作业人员进入工作场地,进行各项准备工作。11时许,随着地面指挥一声令下:“可以起飞”!直升机平稳提升高度,到达起吊点1.5米高度上空悬停,作业人员在其他地面人员的配合下进行挂机腹钩,并随着直升机高度的提升逐渐离开地面。11:12,直升机将2名吊挂人员投放至塔位作业点。11:30,检修人员开始进入等电位,开展维修工作。11:50,线上作业人员完成检修工作,使用无线电通知地面控制人员。直升机再次飞往作业点,吊挂作业人员返回地面,圆满完成本次作业任务。 河北境内±800千伏昭沂线是国网河北电力运行维护的重要线路,也是迎峰度夏期间电网大负荷运行的重要通道,对确保京津冀地区夏季用电可靠性具有重要意义。为提升特高压输电线路带电作业水平,协助解决特殊地形、特殊时期、特殊作业问题,国网通用航空有限公司协同国网河北省电力有限公司利用Bell429直升机,开展直升机吊篮法等电位维修1500号塔大号侧左导线第四个间隔棒及清除导线异物作业任务。此次直升机带电作业累计飞行时间1小时30分,飞行2个架次,作业人员6个吊次。参与作业人员27人,均为国家电网公司自有员工,其中包括2名飞行员和5名电力作业人员,标志着公司直升机外载荷作业能力建设工作由实训化转到实战化迈出了坚实而成功的一步。 此次作业线路为特高压直流大截面导线、子导线,分裂间距长,同时面临现场地形复杂、各等级电力线路密集、气象条件多变等不利环境,飞行条件极为复杂。正式实施作业任务前,国网通航公司联合河北省电力公司成立专项工作领导小组,精心编制作业方案并通过专家评审,对此次作业进行安全风险管控分析并制定风险控制措施,组织开展了为期30天的技术培训与协同演练,确保飞行作业安全可靠。在带电作业现场,作业机组根据当地实际作业条件,安排应对措施,采用起吊点挂钩起吊,避开了下方各类线路、民居、公路等安全隐患点,同时应用40米长度的绝缘绳索及外吊挂设备,平稳、精准、快速地将作业人员投放至导线等电位作业指定位置,安全高效的完成了飞行任务。 近年来,国网通用航空公司不断推进输电线路带电作业领域的探索研究,特别是加强直升机外载荷作业技术攻关,先后攻克超、特高压带电运行线路直升机吊索法、吊篮法作业关键技术,持续巩固输电领域带电作业的国际领先地位。 通过本次作业项目的成功实施,国网通航公司为今后输电线路综合检修工程中应用直升机参与作业的创新模式创造了有利条件,对加快直升机全面参与保障大电网运行安全稳定奠定了基础,同时为疫情防控和复工复产提供了强大的供电支撑,也为即将到来的夏季用电高峰提供了可靠保障。  ...
近日,全国电力行业内首款5G智能摄像头在深圳侨香路亮相。据了解,这是南方电网深圳供电局与华为公司联合打造的智慧监控成果,它以深圳多功能智能杆为载体,融合5G、AI人工智能、4K技术,对高压电缆通道沿线及周边施工情况进行智能监控,犹如“智慧之眼”般实现高压电缆通道360度全息感知,全方位保障电缆线路安全运行。 工作人员介绍,高压电缆是城市地下电能输送的“主动脉”,随着电缆快速增加和运行环境日趋复杂,防外力破坏形势愈加严峻,深圳供电局人均防电缆外力破坏的工作量已增至10年前的3倍。近年,深圳供电局积极探索利用智能技术提升电缆运维效率,但高压电缆通道智能巡视所用的摄像头受限于立杆、取电及信号稳定性等因素,智能化转型异常艰难。2019年,深圳市发布《多功能智能杆系统设计与工程建设规范》,为高压电缆运维智能化转型带来了宝贵契机。 据了解,多功能智能杆具备5G基站、智能取电等功能,是深圳市推动智慧城市建设的重要组成部分,为5G摄像头的运用提供了平台。与普通摄像头不同,5G摄像头可与5G基站直连,充分发挥5G技术低时延、高可靠、大宽带和海量接入的优势,将电缆通道现场情况以4K高清画质在后台系统实时呈现。同时,5G摄像头还搭载了AI智能算法,可以识别电缆盖板开合、工程围栏、大型车辆、机械施工、远距离顶管机作业等现场情况,帮助运维人员及时发现并有效管控突发性、隐蔽性和临时性的安全隐患,实现科学高效的智能巡视和安全管理。 巡检情况实时在后台呈现 深圳供电局表示,下一步将以市政杆资源开放共享为契机,在重要电缆线路沿线借助多功能智能杆加强5G摄像头的应用。随着5G网络在全市的逐步覆盖,深圳供电局还将通过关键电缆线路通道旁立杆、固定安全隐患点加装移动式杆等方式,积极运用5G摄像头,为电缆防外力破坏工作提供有效的智能管控手段,保障电缆设备安全稳定运行和可靠供电。...
2020年6月17日,广州白云电器设备股份有限公司(以下简称“白云电器”)牵头承担的2018年国家工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目——“基于全生命周期管理的配电设备智能制造新模式应用”项目,顺利通过了广东省工业和信息化厅组织的正式验收。 项目验收现场 验收会议由广东省工业和信息化厅装备工业处调研员周芳艳主持,来自全国各地的技术、财务共9名专家共同组成了验收评审专家组。广州市工业和信息化局装备工业处调研员黄志勇、广州市白云区科工商信局副局长苏新德等领导参加了验收会,项目负责人、白云电器董事长胡德兆、总裁胡明聪、以及项目联合体各企业主要负责人向专家组汇报了项目的实施情况。 “基于全生命周期管理的配电设备智能制造新模式应用”项目由白云电器牵头,联合国机智能技术研究院有限公司、江苏森蓝智能系统有限公司、浙江大学、上海永乾机电有限公司、广州华喜信息科技有限公司、华为技术有限公司共7家单位共同承担。该项目主要是针对电力装备制造行业“订单小批量、交货周期短、非标程度高、运营维护复杂”的典型离散型制造特点,综合运用钣金柔性加工、立体仓储、先进的物流输送、工业机器人、AGV/RGV专用小车及物流调度系统、数据采集、数字孪生、能源管理、智能综合监控系统、城市轨道交通供电系统全生命周期管理等技术,建设了基于物料拉动的库线协同的部装和总装装配线,以及库线一体化铜母线自动加工线、钣金柔性加工生产线、二次线束自动加工线等。 同时,针对数字化工厂生产组织特点,该项目还建成基于集团架构的MES生产制造执行系统和智能仓储物流管理系统,打造基于全生命周期管理的配电设备智能制造基地,使公司从“产品驱动企业高速发展”向“数据驱动企业高质量发展”转变,实现了智能中低压成套设备的柔性制造、全自动化物流、智能运维,以及从产品设计、生产计划到制造执行的数字化,形成了以柔性制造为特征的配电设备智能制造模式示范、以全生命周期管理为特征的配电设备维修保障示范。 该项目建设期为2016年8月-2020年6月,建筑面积达5.8万平方米,2018年12月已提前开始试投产,经过一年多的试运行,已实现了工厂的全数据驱动,具备年产5万面智能电网、轨道交通用中、低压成套智能配电设备的能力,已被认定为广东省智能制造试点示范两项(离散制造试点示范、智能服务和管理试点示范),获得工业和信息化部智能制造专项立项。 验收专家组对项目验收材料进行了分组审核后,对项目现场进行了详细技术的审查和设备、系统核查。经过充分质询和讨论,专家组认为该项目符合建设要求、运行良好且取得了较为显著的阶段性成果,达到验收标准,一致同意通过验收。  ...
摘 要:企业能耗在线监测系统是应用信息化技术建设数字化能源管控系统,实现能耗在线监测,实时、准确地掌握行业、企业及关键工序的能源消耗情况。文中详细介绍了企业能耗在线监测系统的建设背景、建设需求、建设原则和目标、主要建设内容,以及产生的经济和社会效益等。 关键词:能耗;节能管理;用能权;碳排放;在线监测 0 引言 工业是能源消耗的主要领域,工业能耗占全社会能耗比重超过70%。随着我国工业化、城镇化进程的加快,“十三五”期间工业节能减排任务更重、压力更大。应用信息化技术建设数字化能源管控系统、实现能耗在线监测,实时、准确地把握行业、企业及关键工序的能耗,不仅是企业实现精细化节能管理、促进节能降耗的必然要求,也是各级工业和信息化主管部门把握能源消费趋势、加强能耗预测预警、科学制定产业政策的前提和基础,更是推动工业转型升级和绿色发展、构建资源节约型和环境友好型工业体系的内在要求。 1 建设背景 为了强化重点用能企业单位的节能管理,2011年底,国家发改委、教育部、工信部、财政部、住建部、交通运输部、商务部、国资委、质检总局、统计局、银监会、能源局等12个部委联合发布的《万家企业节能低碳行动实施方案》,推动在全国开展万家企业节能低碳行动。万家企业能源消费量占全国能源消费总量的60%以上,是节能工作的对象。方案中提出要推动建立万家企业能源利用状况在线监测系统。 2013年2月,国家发展改革委办公厅印发了《关于开展重点用能单位能耗在线监测试点工作的通知》,正式启动重点用能单位能耗在线监测系统建设工作。国家节能中心为试点项目建设单位,负责试点工作的具体组织实施。2014年底,试点建设完成,搭建了包括国家、河南、北京、陕西的能耗在线监测平台,实时接人三个试点地区电力、钢铁、石油石化行业部分重点用能单位能源消费相关数据。初步实现地区行业用能监测、能源消费趋势分析、行业能效对标、碳排放趋势分析、企业服务、公众服务等功能。 2 建设需求分析 2.1总体需求分析 (1)动态掌握重点用能单位能源消费情况,进行地区能源消费结构、能源利用效率等分析;通过数据采集和分析,辅助制定能源发展战略,促进经济结构调整。 (2)预测节能目标完成情况,动态追踪节能政策的实施效果,及时做出政策调整,增强调控的主动性。 (3)利用在线监测数据,开展国内外能效水平比较,以及行业内能效水平对标。 (4)利用在线监测的相对真实、准确的能源消耗数据,及时得出企业用能情况,为企业用能权交易做支撑。 (5)为节能执法工作提供线索和支持,增强节能执法的科学性和权威性。协助节能执法部门及时发现耗能超标的企业,开展节能执法。 (6)推动企业提高能源利用效率,实现能源精细化管理。 (7)提高节能主管部门行政工作效率,通过在线监测系统,整合部门主要工作职责,通过提高办公信息化水平,提高基层节能管理力量,规范各级节能主管部门的工作程序。 2.2系统功能需求分析 重点用能单位能耗在线监测平台应包括能源消费监测、节能监察、节能培训、节能目标责任考核、用能权管理、碳排放管理、节能知识库、节能报表、节能网站及运维管理等十大功能。 (1)能源在线监测:提供多维度能源消费情况分析,帮助能源管理者了解能源消费结构,制定节能政策的量化考核指标,为节能技术推广提供全面、精细化的数据支撑。 (2)节能监察:对从事能源生产、使用、经营等相关活动的单位执行节能法律、法规、规章和标准的情况进行监督检查,保障节能法律、法规和节能标准的有效实施。 (3)节能培训:实现对培训需求、培训计划、培训资源、培训课程、培训人员的全过程信息化支撑,实现对培训效果的分析。 (4)节能目标责任考核:实现各级管理部门完成节能量(碳减排量)的目标分解,明确工作任务,同时确定考核办法,对区域、重点用能单位完成目标责任考核。 (5)碳排放管理:支撑国家、地方、企业三级温室气体排放核算工作,支持重点企业直接报送温室气体排放和能源消费数据制度的实施,实现碳排放部分基础数据的在线监测和统一采集。 (6)用能权管理:确定区域能源消费总量控制目标,通过科学的初始用能权确权方法,合理确定初始用能权。实现对第三方审核机构的管理,及用能单位履约情况的管理,支持用能权交易。 (7)节能知识库:提供多种渠道,有条不紊地存储知识(节能标准、节能技术、节能经验等),提供知识分享和传播渠道,方便查找知识,提供知识清理渠道。 (8)报表管理:生成重点用能单位的能源利用状况报告,包括基本情况表、能源消费结构表、能源消费结构附表、单位产品综合能耗情况表、进度节能量目标完成情况表、节能改造项目情况表等,并可根据需求自定义报表。 (9)节能网站:向公众展示先进的节能技术、新的节能惠民产品、节能宣传活动、相关节能政策等信息,并提供节能一体化服务(节能技术提供商申请、准人、试点、推广)。 (10)运维管理:为重点用能单位能耗在线监测系统提供运维辅助,包括能耗监测端设备管理、数据质量管理、系统平台管理等功能。 3 建设原则和目标 3.1建设原则 (1)统筹规划,分步实施 重点用能单位能耗在线监测试点项目的建设涉及到政府节能监督管理部门和重点用能单位,涉及范围广,系统建设包括省级平台和企业端设备,项目实施周期长,因此要进行统筹规划,制定总体技术方案,按照统一的部署和要求,分步骤进行建设 (2)统一标准,统一规范 在建立省级重点用能单位能耗在线监测系统时,要按照统一的国家规范进行规划和设计,遵循通信、采集等国家标准、规范。要建立和完善能耗在线监测系统业务流程、术语标识和数据共享等标准化体系,以保证重点用能单位能耗在线监测平台与重点用能单位端设备系统的互联互通。 (3)技术先进,适应发展 要充分考虑节能监督管理部门的业务特点,从网络和系统的整体性出发,选择先进且成熟的技术和管理措施,既要满足当前使用,又要适应未来技术和应用的发展。系统采用开放式的架构,以利于今后业务的扩展。 (4)安全可靠运行 按照国家网络和信息安全的规定,建立完善的安全管理机制、安全防护和容灾备份体系,确保系统稳定、安全、可靠、高效地运行。 3.2建设目标 (1)提供三个层次的服务:为地方节能管理等相关部门提供直观、简明、快捷的数据信息查询和决策支持服务;为省市级节能监察机构提供能耗在线监测和节能监察辅助服务;为用能单位提供能源消耗情况的动态数据和信息共享服务。 (2)通过与政府办公网络平台的对接,实现信息快速传递、共享、管理和应用。 (3)利用数学模型、数据仓库和数据挖掘等理论方法和技术对有关数据进行深人的加工处理及分析,挖掘系统应用功能,以提高监测数据的应用水平。 4 具体建设内容 重点用能单位能耗在线监测系统建设主要包括系统平台建设和企业端系统建设。 4.1省级系统平台建设 (1)机房建设 按照中华人民共和国国家标准《电子信息系统机房设计规范》GB50174一2008中的规定和其他相关的国家规范进行机房的设计和建设,机房按规范中要求的B级机房实施。 (2)硬件环境建设 根据系统需求,配置服务器、网络设备、存储设备、安全设备、终端外设等。 (3)软件环境建设 根据系统需求,配置系统软件、安全软件、基础软件等。 (4)网络环境建设根据系统需求,建设内外网。 (5)能耗数据中心(ECDC)建设 建设统一的能耗数据中心(ECDC),收集、整理能耗相关的所有数据,统一存储、统一格式、统一校验保障质量、统一对外交互,最终实现对数据的快速分析、使用。 (6)应用软件开发 项目建设单位组织开发重点用能单位能耗在线监测核心应用软件,开发参照国家节能中心发布的项目建设规范和各省节能管理相关需求,开发的功能模块主要包含能源消费监测、节能监察、节能培训、节能目标责任考核、用能权管理、碳交易管理、节能知识库、报表管理、节能网站和运维管理等功能,每个功能模块下又分为多个子模块。 (7)监控中心建设 监控中心是能耗在线监测的基础设施平台,根据能耗在线监测和展示需求,配置大屏幕、一体化工作席(操作台、指挥席、参观席、会议套装等)、智能中控系统、数字音频系统等,集信息处理、信息交换、设备联动和运行监控等多项功能于一体。 4.2能耗监测企业端系统建设 能耗监测企业端系统是国家重点用能单位能耗在线监测项目的核心系统,是采集重点用能单位能耗综合数据系统。重点用能单位的能耗在线监测系统建设主要参照国家发布的《能耗监测端设备与平台通讯规范》、《能耗监测端设备功能规范》《基础数据定义规范》以及各行业的数据采集技术指南。   图 能耗监测企业端系统功能架构图 (1)硬件系统 能耗监测企业端系统是一个高度集成、多通道、多接口的智能系统,具备将现场仪表数据或现场系统数据镜像、数据存储、数据处理、多通道接人网关等功能,是专为各用能单位异构网络应用设计的产品,用于解决各用能单位能耗信息实时在线监测的现场网络安全接人问题;实现了用能单位控制网和信息网的隔离功能,它阻断控制网同信息网的直接连接,完成能耗数据的交换。能耗监测企业端系统作为系统的现场终端,主要起到了能源信息采集、能源数据校验、信息安全传输、辅助能源管理等作用。能耗监测企业端系统功能架构图如图1所示,自下而上依次实现数据采集、数据汇聚、安全隔离和业务处理功能。 (2)软件系统 按照《能耗监测端设备功能》规范要求,能耗监测企业端系统软件应包括以下功能: a.数据采集模块:实现企业现场级(如传感器)、控制级(如PLC)等数据采集接入,具有接口及协议的归一化、模块的动态扩展和裁剪能力; b.数据汇聚模块:实现监控级(如SCADA)、管理级(如SIS)和数据采集层等的数据汇聚接人,具备数据的统计汇总能力、智能分组能力等,实现底层数据向高层数据的转换,具备数据的暂存和断点续传能力; c.安全隔离模块:具有标准的三区模型,通过摆渡的方式实现TCP的物理单向隔离,数据吞吐率能够达到20,000点及其以上; d.业务处理模块:具备数据的加密传输和单/双向认证功能,能够对多种主流数据库系统的安全访问;具备数据的本地管理功能,支持数据手工填报和接人端软件通信,具有友好的图形操作界面,实现了企业能耗分析数据的展现;可进行能源数据整理校验,具备行业能耗模型,对企业计量数据进行校验;支持JSON格式上传至数据中心进行数据交换;具有权限设置功能,对主机设置开机密码、操作系统密码和数据库密码、不同用户设置不同的密码,进行身份标识和鉴别;具有数据短期备份和导出功能,历史数据存储容量不少于6个月,历史数据可以方便地导出。 5 经济与社会效益 5.1经济效益 重点用能单位能耗在线监测系统项目的实施,可以有效提高各级节能主管部门的能耗监测效率,减少监管、行政管理成本,同时,通过开展数据分析,发现企业节能潜力,再进一步采取措施,促进经济效益。其主要表现在以下几方面: (1)降低监测投资,形成整合效益; (2)有效支撑用能权和碳排放权交易; (3)促进资金合理使用,减少重复投资; (4)带动产业发展,提高增值效益; (5)引导企业投资,带来经济效益; (6)节省人力和降低行政经费支出; 5.2社会效益 (1)有利于为各级节能主管部门的正确决策提供科学依据 重点用能单位能耗在线监测系统建设将有助于节能工作部署,尤其是省级能源消费量监测、分析等水平的提高,推动节能工作的科学化和规范化。还具有节能监察辅助管理和节能量审核等功能,进一步提高地方节能管理工作的信息化程度和科学化水平。 (2)有利于服务经济社会发展 节能网站的建设,能够有效的服务相关行业、企业、公众,为行业降低能源消耗水平、企业提高能源利用效率、公众提高节能意识提供有力的保障。还可以面向社会公众发布能源和节能相关数据、政策和信息,在增加政府节能工作透明度的同时,让公众及时了解各地区、各行业的节能形势,增强公众的节能意识。  ...
运用研究背景 随着技术的发展,越来越多的先进手段被应用到输电线路巡视中,包括无人机,视频监测设备,直升机等。但这些手段由于种种原因并没有被广泛推广,大部分电网公司对输电线路巡视仍以人工巡视为主,目前采用的巡视方式存在如下问题: 1. 输电线路规模快速增加,线路巡视班组缺员严重。同时,巡线员普遍年龄偏大,面临退休,而年轻人愿意进入该行业的不多。在此情况下,输电线路巡视的劳动强度越来越大,而所管辖线路运维环境差,地理环境恶劣,巡视人员野外作业,不安全因素较大; 2. 人工巡视效果有限,巡视效率低。目前的巡线方式对人员依赖较强,巡线人员技能水平直接影响巡视的效果;人工巡视由于受到观察角度的限制,巡视全面性不足,人员工作效率较低; 3. 线路在线监测设备利用率较低,维护成本较高。尽管电网每年都在投入资金用于视频监测系统的建设,以及通过提升输电线路智能化水平,来提高输电线路巡视效率。但由于视频监测市场竞争激烈,同质化严重,设备质量得不到保障,设备上线率低; 4. 缺乏统一管理平台,无法实现数据的综合利用。无论是人工巡视、视频在线监测、无人机巡视,这些巡视方式所采集的数据都对输电线路意义重大。但由于没有统一的系统管理平台,数据的利用率低,信息反馈不及时。 为了解决这些线路巡视问题,减少物资采购的资金压力,实现输电线路的高效巡检,卡普数据提出了以技术服务采购开展的输电线路大数据智慧巡视服务模式,以综合部署、综合管理的形式,进行输电线路的科学高效巡视。 01丨输电线路大数据智慧巡视服务模式 基于目前的输电线路巡视技术运用,该种输电线路大数据智慧巡视服务模式结合太阳能高清摄像头、传感器、无人机、自组微网、自研系统等配套设备、软件,运用大数据算法、图像识别、物联网等技术,对输电线路进行高效巡视。 相比于传统单独采购各类设备、系统平台、维修维护,输电线路大数据智慧巡视服务将根据输电线路实际线路情况及效益分析,考虑搭配运用在线可视化监测、无人机、线下人工监测等巡视手段,特色化定制输电线路大数据智慧巡视方案,完成线路数据的采集、分析、处理,及时告警线路缺陷信息,7*24小时维护线路运行状态,形成输电线路运行报告,高效完成线路巡视任务,保障输电线路的安全运行。 通过部署自研输电线路智慧巡视平台系统系列软件,结合自研大数据、图像识别、物联网技术,建设输电线路大数据服务中心进行线路运行数据的监控。该服务模式可实现线路数据的智能审核,人工二次审核验证并发布线路告警信息,及时联系检修班组处理线路缺陷,消缺处理后二次确认缺陷,实现线路检修闭环。 该服务模式采用支付技术服务厂家年技术服务费的商业模式,每年对服务成果进行严格验收,保证线路可视化覆盖率、线路数据量、线路运行状态达到合格水平。 图1 某供电公司输电线路智慧巡视大数据中心 02丨智慧巡视服务类型 全塔可视化巡视服务 输电线路全塔可视化服务是数据采集最多、巡视范围最广的输电线路智能巡视服务。其主要利用高清摄像头进行数据采集、输电线路智慧巡视系统进行统一调度,采用分布式存储、图像识别、流媒体等技术,达到安全高效巡视、线路检修闭环的效果。 运用输电线路全塔可视化服务,每个杆塔年数据采集量可达4000张,对线路杆塔绝缘子、通道、金具等部位设立预置位进行图片采集,运用图像识别与特定算法分析对可能造成线路威胁的信息进行告警,每月按时编写线路巡视大数据报告。经过对比测算,运用输电线路全塔可视化服务是传统人工巡视效率的312倍。 针对位于无信号区域、周围环境恶劣的线路,采用自组微网技术对线路数据进行传输管理;采用低功耗设备与高效太阳能供能,保证数据在无信号区域按时采集;采用GPS与轨迹记录技术,对输电线路位置路线进行标注。 图2 智慧巡视系统界面 图3 自组微网组网方案 无人机巡视服务 可提供输电线路无人机精细化巡检(可见光、红外等)、通道巡检、三维激光及可见光树障巡检服务。 通过旋翼和固定翼无人机联合线路巡检,即可完成对输电线路杆塔本体和走廊的大范围快速普查,可高效获取高清晰度线路设备照片,清晰分辨出常见输电线路的缺陷,完成无人机的可见光数据的采集。 利用无人机搭载的激光雷达设备在输电线路通道上方边飞行边采集数据,最后形成输电线路通道点云数据,建立通道三维点云模型,可进行交跨距离测量、弧垂测量、导线风偏计算等分析,能够大幅提升输电线路巡视精确度。 图4 无人机精细化飞巡实时界面 图5 无人机树障巡检效果图 山火、覆冰预测服务 基于气象数据、遥感数据、地理数据、历史数据和线路常规采集数据,通过建立山火、覆冰预测模型,进行数据预处理、模型学习、分层融合等系列深度学习流程,实现系统可呈现的线路山火、覆冰预测概率等级分布。在此基础上,利用设备“智能排班”技术进行设备调用,提高监测频率,完成输电线路特殊时期的高效巡视。 图6 智慧巡视系统中山火预测概率图界面 图7 系统及时发现并监控覆冰情况 外破巡视服务 对线路进行实地勘察后,确定外破点,完成专业外破监测设备部署,定期采集现场数据,利用图像识别技术对采集图像进行实时分析,若识别到异常图像,系统会及时通知大数据中心巡视人员,由巡视人员远程二次识别后,通过警示设备驱散外破人员、车辆等,高效保护线路安全运行。 微气象服务 微气象服务主要融合了中国天气预报预警中心、中国地震台网、微气象传感器等多源气象数据,对线路每个杆塔进行实时气象数据展示,历史气象数据变化趋势、未来气象预告信息展示,并根据预设的告警阈值,实现对异常天气的及时预警。 图8 智慧巡视系统线路微气象数据展示界面 接地电阻检测服务 在服务结构中,除了在线上进行远程智慧巡视,还有线下组织巡检人员对线路进行实地接地电阻检测。利用移动端“智能巡视”APP,进行野外线路的导航和轨迹记录,完成打卡确认及数据输入,实现数据综合管理和人员调度。 移动端服务 该模式平台端下不仅利用输电线路智慧巡视平台系统进行线路管控、信息获取,还特别开发了移动端服务,有移动端“智能巡视”APP和微信小程序两种移动端服务。通过手机即可随时了解线路数据,异常信息,气象告警信息,实现线路运行情况随时可查。 图9 小程序首页 图10 异常图像界面 03丨图像识别技术运用 现目前自研图像识别分为外力破坏图像识别、山火图像识别、缺陷识别、微气象识别。外力破坏系统的具体识别对象分别有工程车辆、运输车辆、挖掘机、吊车、塔下行人。对于山火识别的具体识别对象分别由烟雾、明火。 在研发初始,通过对大量训练数据的观察发现,识别系统在基于对一般目标实现精准定位和识别的基础上还需要对小目标实现准确的检测,现目前自研图像识别所用技术是基于卷积神经网络来实现的,该算法的优势的对小目标识别更为准确相比于其他端到端的识别算法。 图11 缺陷、山火、外破图像识别 04丨设备智能排班调度运用 随着山火、覆冰、缺陷、外破等相关智能感知监测设备的使用和预测预警技术的提升,输电线路巡检作业的种类愈发繁杂。设备“智能排班”技术以数据驱动巡检作业开展,形成更加科学合理的作业任务的分配和计划的生成,并最终形成完整的“闭环的数据驱动巡检作业”。 该技术运用概率矩阵模型算法、空间近邻匹配算法、多元回归模型算法等大数据分析技术,实现针对设备的综合管理与调度,提高巡检效率。 图12 “智能排班”技术架构图 05丨实例运用效益分析 输电线路大数据智慧巡视服务模式自15年提出,经过多次丰富完善,在17年成功落地并开展服务。到目前,已成功在多地国网公司进行沟通推广,取得了各位行业专家、领导的高度评价。经过实际运用效果对比,输电线路智慧巡视模式与传统人工巡视的效率有显著提高,具体表现在: 注:基于现在项目数据采集情况平均值进行对比,具体数据情况以项目实际开展为主 基于目前的运维成果经验,输电线路大数据智慧巡视服务具有以下效益: 1. 覆盖全范围输电线路,特色布局运维难度大的区域线路。 2. 实现输电线路巡视模式转型,符合国家电网数字建设号召。 3. 优化班组结构,弥补巡检人员缺口,实现高效率线路巡视。 4. 提高线路数据利用率,创造线路数据高效益。 5. 提高线路运行安全性,降低线路跳闸事故发生概率。  ...
随着我国电网建设与改造、高铁带动城市新城扩大、老城改造、城市美观等工程持续推进,尤其是2018年加速启动架空线入地工程,相关供电公司将架空线入地与建设国际一流电网相结合,与建设智能电网结合。城市输电网络中电缆输电里程持续增长。目前,我国一线城市的核心城区的电缆化率已达到90%以上,较多二线城市的电缆化率也超过70%。 电力电缆具有美化城市、节省空间、安全性高、故障概率低等优点;但是如果发生故障,其恢复速度低于架空输电线路,由于城市电力电缆网络一般敷设在地下,多位于城市核心地段,尤其老城区电缆故障定位难度大、加上近年较多城市地下电缆敷设时不留电缆维修余量,加大了故障恢复的难度,维修的费用远大于架空输电线路。高压电力电缆网络故障原因较多,一般有外力破坏、电缆本体、电缆附件本体、电缆敷设、电缆附件安装等原因。 我国高压电力电缆输电网络电缆回路长度的90%以上属于国家电网和南方电网。其中国家电网110(66)kV及以上电压输电电缆回路长度2014年(17554公里)、2015年(19365公里)、2016年(22567公里)、2017年(24845公里)、2018年(约27000公里)年均增长10%;2018年上半年初步统计电缆附件本体质量发生运行故障占输电电缆故障的18%①。 其中南方电网 110kV及以上电压输电电缆线路回数截至 2016年底已超2000回,电缆长度超过 5000公里。南方电网电科院对2006—2016年间发生的 231起故障案例统计,发现电缆本体故障 75起,接头故障90起,终端故障60起,外力破坏导致的故障58起。不考虑外力破坏的故障时电缆附件故障占比高达 85%,电缆附件故障中,84%以上是由于产品质量和施工安装不当引起②。 上海电力公司与上海交通大学相关研究:导致电力电缆运行故障的原因可划分为外力破坏、电缆附件制造质量、电缆敷设安装质量和电缆本体制造质量四大类型,各自所占比重分别为 58%、27%、12 %和 3%。不计外力破坏引发的故障,电缆附件的故障占到电缆运行故障的一半以上③。 天津电科院与天津大学相关文献:法国电力公司(EDF)曾经对工作15年的XLPE电缆线路进行故障统计调研,得出的数据:因第三方外力造成的电缆本体事故率达50%,附件发生的事故率为45%④。 不同文献资料介绍电力电缆故障中因为电缆附件引起的故障比例有些差别,但是共同点是电缆附件产品本体制造及安装的故障率比较高,认为电缆附件是高压电缆线路的薄弱环节。电缆附件产品发生故障以后,电缆中间接头故障排查、维护难度,恢复成本又远高于电缆终端。所以在设计建设电力电缆输电线路时能够不采用中间接头时就尽可能不采用,但是由于制造、运输,敷设等多方面客观条件限制,电缆中间接头无法取消,一般陆缆长度为400米左右,长距离电缆输电必须要使用中间接头;海缆可以按照实际距离定制,如海南联网500kV海底电缆线路工程,设计为3根长度为31KM的单芯自容式充油纸绝缘电缆,设计不允许有中间接头,但因工艺控制及意外原因第 1、2 根海缆还是产生了接头。(第1根有4个接头;第2根1个接头;第3根没有接头)⑤。 比较典型的高压中间接头故障举例: 1.在杭州220 kV某线路安装的日本某电缆附件公司采用乙丙橡胶制造的预制式电缆中间接头,运行时间不长即发生击穿故障,根据故障中间接头的三元乙丙橡胶绝缘件开裂的外表现象和解剖后的放电痕迹分析,该中间接头在运行过程中绝缘件突然开裂是引起放电击穿的主要原因,后在故障抢修过程中,在对一备品中间接头进行现场预扩张时,该中间接头又发生整体开裂⑥(如下图)。   乙丙橡胶中间接头备品在进行预扩张时发生开裂 2.四川成都某220kV甲、乙电缆线路,甲线3号电缆接头井B相在线路新投时发生绝缘击穿故障。修复后的电缆线路进行1.7U0(216 kV)耐压试验时,甲线5号接头c相(非抢修接头)在升压至151 kV 时发生绝缘击穿;乙线5号接头A相(非抢修接头)在升压至189 kV时发生绝缘击穿。对故障接头解体后发现原计划安装硅橡胶中间接头但是现场实际为乙丙橡胶中间接头,基于放电通道均起始于导体接续管外的半导电带边缘处、均存在沿面放电等特征,认为变更产品安装扩张施工工艺(将硅橡胶中间接头扩张工艺用于乙丙橡胶接头扩张),是造成本次事故的主要原因⑦。 3.某220kV电缆中间接头投运一年发生故障,解剖分析发现预制绝缘件中含有杂质,导致电缆绝缘击穿;同时指出制造橡胶接头的模具、工艺如果不合理也会在产品上面留下缺陷,运行中将引起故障⑧。 4.华南理工大学和广州供电局中试所相关文献指出:研究了高压电缆接头主绝缘上含有杂质时高压静电场的分布和数值大小,采用有限元法,计算加载110kV恒定电压于电力电缆上时,电缆接头的静电场分布与数值。结果表明,电缆接头含有杂质将引起接头部分电场的畸变现象,当超过其击穿场强时绝缘部分将会被击穿⑨。 因为高压电缆输电线路故障(尤其是电缆中间接头故障)排查,恢复困难,损失较大,故降低高压电缆输电线路的故障率非常重要。一般要从提高电缆输电线路的设计、建设、施工质量;提高电缆本体产品质量,提高电缆敷设质量;提高电缆附件本体制造质量、提高电缆附件安装质量这些途径来降低电缆线路故障;另外对加强对高压电缆的管理,对运行电缆线路的运行状态和性能进行在线监测也是保障电缆线路安全可靠性,降低故障率的重要途径。 如北京供电公司在投入了高压电力电缆状态在线监测系统以后就实现了电缆金属护层电流、电缆接头温度和电缆内部的局部放电的实时监测;可及时发现电缆绝缘缺陷和潜在地故障隐患,动态安排设备检修;通过故障定位系统可锁定故障点,减短了故障定位排查时间,可减少故障损失。 作为电缆附件制造商,我们觉得提高高压电缆附件制造质量,尤其是提高中间接头制造质量是最重要的降低电缆输电线路故障的途径。 高压中间接头的产品种类比较多,一般有绕包式、模塑式、组合预制式、橡胶整体预制式;经过电力系统多年选择、使用、比较,目前得到广泛推广应用的是橡胶整体预制式。 橡胶整体预制式中间接头相比其它结构中间接头产品质量及安装质量和运行质量均有较大幅度的提升。所有得到广泛应用(近年国家电网110kV电缆附件招标的中间接头99%以上是橡胶整体预制式)。 橡胶整体预制式中间接头可采取两种橡胶材料制造,一种是乙丙橡胶,另外一种是硅橡胶,国家电网2013-2018年110kV电缆附件招投标中间接头实际供货中间接头产品中,硅橡胶材料制造的中间接头产品占75%以上。 为什么硅橡胶制造的中间接头产品实际供货多?有几个方面的原因: 1.从两种橡胶材料的基本性能特点比较中可以看出硅橡胶材料用于电缆附件优于乙丙橡胶。   2.从国网相关电缆附件用绝缘橡胶材料和半导电橡胶材料的性能要求比较中可以看出硅橡胶综合性能优于乙丙橡胶。   3.从电缆附件应用乙丙橡胶与硅橡胶实际情况来比较可以看出采用透明绝缘硅橡胶材料制造的中间接头明显优于乙丙橡胶中间接头。   4.透明绝缘硅橡胶制造高压电缆附件(中间接头)产品的优点:   电缆附件及终端用透明硅橡胶和三元乙丙橡胶透光率结果 由上图可以看出,在波长为300-1000nm的范围内,电缆附件及终端用透明硅橡胶均有良好的透光性,而电缆附件及终端用三元乙丙橡胶由于为深色,透光率为0。人肉眼可见的自然光波长范围为390-780nm,在这个范围内,我们选取的两款透明硅橡胶的透光率为42%-75%,三元乙丙橡胶的透光率为0。 乙丙橡胶中间接头与硅橡胶中间接头实物照片   透明绝缘硅橡胶中间接头外观(采用Wacker POWERSIL 745 TRANS CN 制造)   乙丙橡胶中间接头外观 由以上两张图片及4.1透光率的分析,我们可以清晰地看见透明绝缘硅橡胶加工产品的内部质量状况;而乙丙橡胶加工产品的内部质量情况的是无法观察的。 透明绝缘硅橡胶制造高压电缆附件产品的具体优点 ①高压电缆中间接头及终端应力锥绝缘橡胶里面如果有气泡或有导电异物将会影响产品的使用寿命;高压电缆附件预期寿命为30年。气泡及异物处在不同的位置对产品运行寿命的影响时间是有差别的;采用有限元分析方法对预制中间接头进行电场分析,有限元法分析电场的基本原理是将所处理的对象划分成有限个单元 ,再根据标量电势求解一定边界和初始条件下每个单元节点处的电势 ,并求解其它相关参数 ,用有限元法分析接头电场,可直观地了解中间接头内部每个点的电场分布情况。 以下通过下图了解正常(合格)中间接头有限元计算过程及结果;   建立电缆接头计算模型   正常电缆接头电位云图   正常电缆接头合成电场云图   正常(合格)中间接头场强分析图 当中间接头绝缘橡胶里面含有气泡或者导电杂质时,有限元计算法可以将气泡或杂质对接头产生的不良影响结果显示出来。如下图。   接头屏蔽管与应力锥之间有气泡   接头屏蔽管上端有气泡   屏蔽管与应力锥之间有气泡场强分析图   屏蔽管上端有气泡 ②制造橡胶中间接头过程中橡胶材料在经过机械设备金属管道输送、活塞注压过程中,可能有异物产生、透明硅橡胶可以非常清晰的看见微小的异物。 ③制造橡胶中间接头过程中橡胶材料在加工过程中可能因为温度、流道、压力等因素在电缆附件产品里面留下气泡;透明硅橡胶可以直观发现气泡,排除不良品。 ④根据我们多年制造中间接头的经验:X光检测设备对不透明橡胶材料检查的效果不理想;透明橡胶材料目测检查的效果明显优于X光检测仪。  ...
变频器在调试与使用过程中经常会遇到各种各样的问题,其中过电压现象最为常见。过电压产生后,变频器为了防止内部电路损坏,其过电压保护功能将动作,使变频器停止运行,导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压,防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同,产生过电压的原因也不相同,所以应根据具体情况采取相应的对策。 一、变频器过电压的产生与再生制动 所谓变频器的过电压,是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压,集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时,变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时,直流母线上的储能电容将被充电,当电压上升至700V左右时,(因机型而异)变频器过电压保护动作。 造成变频器过电压的原因主要有两种:电源过电压和再生过电压。电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V,因此,电源引起的过电压极为少见。 本文主要讨论的问题是再生过电压。产生再生过电压主要有以下原因:当大GD2(飞轮力矩)负载减速时变频器减速时间设定过短;电机受外力影响(风机、牵伸机)或位能负载(电梯、起重机)下放。由于这些原因,使电机实际转速高于变频器的指令转速,也就是说,电机转子转速超过了同步转速,这时电机的转差率为负,转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反,其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态,负载的动能被"再生"成为电能。再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电,使直流母线电压上升,这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反,为制动转矩,因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。 换句话说,消除了再生能量,也就提高了制动转矩。如果再生能量不大,因变频器与电机本身具有20的再生制动能力,这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量超过了变频器与电机的消耗能力,直流回路的电容将被过充电,变频器的过电压保护功能动作,使运行停止。为避免这种情况的发生,必须将这部分能量及时的处理掉,同时也提高了制动转矩,这就是再生制动的目的。 二、防止变频器过电压的措施 由于过电压产生的原因不同,因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象,如果对停车时间或位置无特殊要求,那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开,让电机自由滑行停止。 如果对停车时间或停车位置有一定的要求,那么可以采用直流制动(DC制动)功能。 直流制动功能是将电机减速到一定频率后,在电机定子绕组中通入直流电,形成一个静止的磁场。 电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩,使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中,因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60,制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热,所以制动时间不宜过长。 而且直流制动开始频率,制动时间及制动电压的大小均为人工设定,不能根据再生电压的高低自动调节,因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压,只能用于停车时的制动。 对于减速(从高速转为低速,但不停车)时因负载的GD2(飞轮转矩)过大而产生的过电压,可以采取适当延长减速时间的方法来解决。其实这种方法也是利用再生制动原理,延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度,使变频器本身的20的再生制动能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用(包括位能下放)而使电机处于再生状态的负载,因其正常运行于制动状态,再生能量过高无法由变频器本身消耗掉,因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。 再生制动与直流制动相比,具有较高的制动转矩,而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩(即再生能量的高低)由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动最适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。 三、变频再生制动的方法 1.能量消耗型 这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。在直流母线电压上升至700V左右时,功率管导通,将再生能量通入电阻,以热能的形式消耗掉,从而防止直流电压的上升。由于再生能量没能得到利用,因此属于能量消耗型。同为能量消耗型,它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上,电机不会过热,因而可以较频繁的工作。 2.并联直流母线吸收型 适用于多电机传动系统(如牵伸机),在这个系统中,每台电机均需一台变频器,多台变频器共用一个网侧变流器,所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态,处于制动状态的电机被其它电动机拖动,产生再生能量,这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。在不能完全吸收的情况下,则通过共用的制动电阻消耗掉。这里的再生能量部分被吸收利用,但没有回馈到电网中。 3.能量回馈型 能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时,可逆变流器将再生能量回馈给电网,使再生能量得到完全利用。但这种方法对电源的稳定性要求较高,一旦突然停电,将发生逆变颠覆。  ...
近日,中科院大连化物所储能技术研究部李先锋研究员和张华民研究员团队成功开发出新一代30nkW级低成本全钒液流电池电堆。该电堆采用研究团队自主研发的可焊接多孔离子传导膜(成本<100 RMB/m2)。相对于传统的电池组装技术,膜材料实际使用面积减少30%。在新一代电堆的组装工艺中,研究团队打破了传统的组装方式,首次将激光焊接技术应用于电堆组装工艺中,大大提高了电堆的可靠性,同时也提高了电堆装配的自动化程度,减少了密封材料的使用,电堆总成本降低了40%。该电堆在30kW恒功率运行时,其能量效率超过81%,100个循环容量无衰减。新一代电堆的成功研发,将大幅度降低全钒液流电池系统的成本,推动全钒液流电池的产业化应用。 该研究团队提出了不含离子交换基团的离子筛分传导机理,将多孔离子传导膜引入电池(Energy Environ. Sci.,4(2011),1676)。在此基础上,该研究团队对多孔离子传导膜构效关系、传输机理进行了深入研究,并优化了结构与性能(Energy Environ. Sci.,5(2012),6299;Energy Environ. Sci.,6(2013),776;Energy Environ. Sci.,9(2016),441;Energy Environ. Sci.,9(2016),2319;Angew. Chem. Int. Ed.,55(2016),3058;Nat. Commun.,11(2020),13),实现了工程化放大和批量化生产。该研究团队还通过构建可控的无机导电网络与有机增韧网络,开发出高导电性、高机械性能双极板关键技术;并以此为基础,结合电堆结构设计、优化,开发出新一代高功率密度、低成本电堆。以上关键技术的成功研发也是基于该研究团队基础研究与应用开发融合发展的结果。 该所多年来一直坚持“产、学、研、用”的创新开发模式,结合国家对储能技术的重大需求,在液流电池高性能、低成本关键材料,电堆技术及批量化生产,大规模储能系统设计集成等方面取得了一系列技术突破,并与大连融科储能技术发展有限公司合作完成了多项商业化示范工程,其中200 MW/800 MWh全钒液流电池储能系统正在建设中。 以上工作得到了中科院战略性先导科技专项“变革性洁净能源关键技术与示范”、国家自然科学基金等项目的支持。  ...
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。...
2020年6月10日,宁德时代正式宣布推出新型长寿命电池。该款电池采用自修复长寿命技术,可实现16年超长寿命或200万公里行驶里程,成本较现有电池增加不到10%。对于这一重塑行业标杆的产品,汽车行业专家评价不一。 行驶里程可达200万公里 2020年6月9日,宁德时代董事长兼创始人曾毓群曾透露,未来宁德时代新电池可持续运行16年,并且可使电动汽车持续行驶124万英里(约合200万公里)。2020年6月10日,宁德时代正式宣布将推出新型长寿命电池。 据公司介绍,宁德时代自修复长寿命电池技术的核心在于减缓容量衰减速度,即控制活性锂消耗速度。容量衰减跟正极、负极、电解液均有关系。在正极,新技术通过自休眠钝化膜技术降低存储过程活性,使用时再激活,从而极大地减少了正极材料在循环和存储过程中的副反应。在负极,新技术通过低锂耗技术显著增强了负极材料的表面稳定性和体相稳定性,大幅减少电芯使用过程中的活性锂消耗,达成超长寿命的性能需求。同时,仿生电解液技术能够根据电芯的不同生命周期内成膜的需求,展现出自适应的保护特性,提升电芯的循环和存储性能。 宁德时代方面的专家表示,上述这套技术“组合拳”有效抑制了副反应,从而延长电池使用寿命。另外,该技术通用于三元材料和磷酸铁锂材料,已经具备量产能力,能够缓解用户里程衰减的痛点,大幅降低电池使用成本,提升电动汽车相对于燃油车的经济性。 有业内人士分析认为,这种电池很有可能会供应特斯拉在华生产的新车。2020年2月,特斯拉和宁德时代签署了一份为期两年(从2020年7月至2022年6月)的合同。根据合同,宁德时代将为特斯拉上海工厂生产的Model 3供应电池。 据市场调研机构SNE Research发布的动力电池调查显示,2020年第一季度,LG化学以27.1%的市场份额击败松下和宁德时代,成为全球市场占有率第一的动力电池企业。松下和宁德时代分别以25.7%和17.4%的市场占有率位列第二和第三。 竞相提升动力电池寿命 不同于传统汽油车的核心部件是发动机,对电动车来说,电池可谓是决定其性能的最核心部件之一。目前全球多个动力电池生产商都在研究更长寿命的动力电池,如长城汽车投资的国内电池公司蜂巢能源曾在5月展示了其研发的寿命达百万公里的电池,又如美国通用汽车宣布将推出寿命超过160万公里的动力电池。 目前动力电池的保修期大约为8年或24万公里,超级电池是不是真的要来了? “百万公里续航意味着充一次电如果能跑500公里,那么可以充两千次。”资深汽车行业分析师张翔很看好宁德时代的百万公里续航电池。 动力电池专家、罗兰贝格总监时帅则表示,百万公里续航电池是技术的进步,但字面上叫百万公里续航,其实是延长电池的寿命。普通的电池在退役之前能支持几十万公里,用一些技术改良手段把电池寿命增加,是比较常规的电池革新动作。 “电动汽车是未来的主赛道,特斯拉和宁德时代供应链相关上市公司会有此起彼伏的机会。”天风证券汽车行业首席分析师邓学称。...
社会经济的发展带来了电网规模的不断增长,输电设备的巡检要求也越来越高,无人机巡检作为一种新型的智能巡检方式已成为电网巡检利器,相比传统人工巡检,无人机巡检具有高质量、高效率、高效益和高安全性等优势,显著提高了电网运检的精细化管理水平。 杆塔精细化巡检即采用无人机搭载可见光相机对输电线路杆塔本体设备进行拍照或录像,按照电网相关标准查找出杆塔本体设备缺陷隐患,为电网运维部门的消缺提供详实依据,从而保证杆塔本体设备的安全可靠运行。 输电线路杆塔精细化巡检,一直是电网运维工作的重中之重,传统精细化巡检工作,一直是采用人员现场巡视的方式。由于多旋翼无人机能接近巡检目标进行拍摄,作业效率高,人员劳动强度相对较低的特点,因此近年来,多旋翼无人机在精细化巡检工作中的应用越来越广泛。 然而,新的巡检作业方式,同样会产生新的问题。操控多旋翼无人机进行输电线路精细化巡检,对运维班组人员提出了很高的要求,由于人员水平的参差不齐,作业效率和影像的拍摄效果都难以保证。与人工操控无人机进行精细化巡检的方式相比,无人机自动巡检技术可实现航线自动生成、无人机自动飞行、自动定点精准拍摄,提高了架空线路精细化巡检作业效率和智能化水平,降低人员参与度,能极大程度的解决决结构性缺员、人员素质水平参差不齐、巡检影像效果不佳等问题。 基于此,EPTC电力协作平台联合北京数字绿土科技有限公司,深入挖掘并孵化一批智能化特色应用,为提升输电线路巡检的智能化水平提供技术支撑。 LiAir V无人机激光雷达系统 一、技术简介 为保障试点项目的成功,数字绿土技术团队在2019年7月份便启动了自主精细化巡检技术研究,通过调研国内电网自主精细化巡检的现状,根据电网现状,在实施单位院内培训线路进行技术验证测试,经过不断总结调试,制定了自主精细化巡检试点项目实施方案和措施。 使用LiAir V无人机激光雷达设备采集线路激光点云数据 使用LiPowerline自主精细化巡检模块进行小型旋翼无人机自主精细化巡检航线规划   LiAir V无人机激光雷达系统 二、系统特点/优势   三、实施过程 1.激光雷达数据采集及解算 采用LiAir V激光雷达吊舱设备,采集28基杆塔的激光点云数据,数据解算与采集同步完成,28基杆塔在1天内即完成了全部点云采集及解算工作。   2.基于LiPowerline的无人机自主巡检航线规划 采用LiPowerline激光雷达点云数据处理软件所包含的无人机自主精细化巡检航线规划功能,进行了全部28基塔的航线规划,耗时1天。 3.自主巡检航线执行 采用LiCloud云服务平台,将航线上传至云端,使用飞行控制APP下载航线文件,并执行精细化巡检任务。   四、数据成果展示 1.电力线点云展示   2.自主精细化巡检航线展示   3.自主精细化巡检拍摄成果展示   五、技术展望 基于激光雷达的自动巡检方法,适用于大部分常见塔型,且适用于地形崎岖,人员难以靠近杆塔的环境,而对于换位塔、分歧塔、终端塔等特殊塔型及复杂线路形式,基于复飞的方案则更为适用,同时,基于复飞的方案更有利于实时发现和解决拍摄遮挡问题。因此,未来自动巡检技术在内蒙电网的应用,应该是基于点云的方案和基于复飞的方案相辅成,优势互补的格局,以基于点云的自动巡检技术为主,覆盖大面积常见线路及复杂地形,提高巡检效率,以基于复飞的自动巡检技术为辅,针对较为少见的小区域特殊线路,弥补基于点云的方法航线规划困难的问题。 输电线路精细化巡检的另一大难题是巡检影像判读缺陷识别,在这个领域,国内目前都还停留在人工判读和标注缺陷,人工进行影像重命名的阶段,作业效率低,劳动强度大。国内大量的电网科研单位、高校、企业开展了输电线路缺陷智能识别技术的研究,而收获的成果,大多数还停留在识别巡检目标,识别绝缘子自爆、鸟巢等简单隐患的阶段,且识别率并不理想。未来,输电线路自动巡检技术,将为输电线路缺陷智能识别提供强有力的支持,由于影像获取的效率大幅提升,同一拍摄目标点的多期巡检影像,其拍摄角度和位置基本相同,缺陷智能识别的难度将大大降低,且拍摄流程的规范化和统一化,会使影像自动重命名变得容易实现。 随着科技的发展,各行各业都步入了自动化的进程,许多行业都会向着人工智能取代人工的方向发展,输电线路精细化巡检也不例外。目前的输电线路自动巡检技术仍然存在很多技术难关需要攻克,在不久的将来,如果这些难关被一一突破,电网运维工作将迎来全面高效化、自动化、智能化的时代。  ...
摘要:海上石油平台的封闭式中高压配电盘在平台电力系统起着十分重要的作用,通过统计其配电盘的大部分故障为前期的热效应引起,由于配电盘内部空间封闭狭小,所以无法进行人工巡查测温,这给油田的供电系统埋下了一定的潜在隐患。因此,基于油田利用ZigBee 无线传感技术进行实时检测时配电盘内重要节点的温度变化,可提前发现隐患并采取有效的措施进行预防维护,从而减少损失。 关键词:ZigBee;配电盘;无线测温;石油平台 引言 随着国际油价的上下起伏,海上石油平台的产量任务压力日益增加,所以,对海上石油平台电网的稳定性要求越来越高,而海上石油平台的中高压配电盘大部分采用全封闭式结构,全封闭式的高压配电盘长期处于高负荷的运行状态,散热效果差,易造成热量集结加剧,温升直接损害电气设备的电气绝缘能力,常出现电气接头表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动、触点和母线排连接处老化等问题,埋下了较大的安全隐患。因此,如果能有效监控中高压配电盘母排、电缆接头,则可以杜绝因配电盘内部过热而导致的火灾,防止出现大面积停电事故,保证油田的安全、稳定运行。同时,随着社会经济和科学技术的发展,物联网技术实现了飞快发展,为电力无线测温系统的实现提供了可能。 优越性探讨 无线测温采用了温度数据无线传输的方式,利用无线联网的方式,一点对应多点,避免了施工周期长、施工复杂、效率低等问题,特别是针对海上石油平台交通不便、空间狭小、空气潮湿环境的应用,不仅降低了成本,而且使测温系统结构简单明了,同时,其测温模块具有良好的绝缘性,不会影响高压开关柜高、中压室本身的绝缘性能,保证了配电盘的正常运行。无线传感器因其体积小,可以方便地安装在中高压配电盘触头或母排表面,尤其是安装在设备上容易发热故障的区域,同时,无线传感器能较为准确地反映设备运行时的温度信息,并使测量到的温度数据具有很强的实时性,无线测温系统也具备抗电磁干扰措施,保证此测温系统的可靠性。 特点和组成 通过对无线通信蓝牙、WiFi、ZigBee、UWB、FM 等的比较,结合海上石油平台自身环境的特点,油田采用iSTM400智能无线测温装置系统,其装置系统是专门开发于高压带电体的运行温度实时监测,采用接触式数字式温度传感器,ZigBee技术无线数据传输,低功耗设计、采用取能线圈供电等技术,实现了在线、实时、智能决策的无线温度监测,且系统具有高压隔离、多种告警远传手段、监测数据后台智能处理等特点。 iSTM400智能无线测温装置由iSTM400-M总控主机、iSTM-T3接收分机、iSTM-S3温度采集模块构成,1台iSTM400-M总控主机可监测15台开关柜。 2.1 iSTM400-M 总控主机 接收iSTM-T3接收分机发出的信号,并将接收的信号进行转换,并显示在LED的显示屏上,直观显示断路器触头、设备和母线温度的具体位置及名称,实时、连续的温度监测具有报警输出功能和报警音响,具备记录32个事件的SOE功能,可以在线查询超温报警的时间、日期并保存历史数据,数据可作为运行经验的积累和事故分析的依据。此外,还具有温度和温升2种显示模式,方便用户查阅和管理。 2.2 iSTM-T3 接收分机 iSTM-T3接收分机专门应用于iSTM400,其接收对应开关柜相应的无线测温采集模块(测温传感器)的实时温度数据,并转发至iSTM400-M总控主机。 2.3 无线温度采集模块iSTM-S3 无线传感器内部经过特殊工艺处理,温度采集模块由CT电流互感器、滤波整流保护电路、稳压电路、温度测量、通讯电路等组成,应用于测量开关柜断路器静触头接点的温度,采用 ZigBee无线传输方式,传感器采用高压侧自具电源,在一次电流≥50A 时均可正常运作,无需外加电源,具体如图 1 所示。   图 1 无线温度采集模块(测温传感器) iSTM-S3 安装示意图 海上石油平台无线测温系统的应用 海上石油平台某油田应用了iSTM400智能无线测温装置系统,在停产检修期间进行施工,总共对VCB101~104、VCB108~110、VCB112~114、高压 PT 柜、1#PT 柜、2#PT柜等共13面进行了无线测温采集模块的安装,在VCB105和VCB108内的控制室安装完成iSTM-T3 接收分机,在主开间上位机机柜内安装完成iSTM400-M总控主机,成功搭建起了覆盖中高压母排和触头的无线测温系统,对上下触点和母排进行温度的实时监测显示及告警。某油田无线测温装置系统拓扑图如图 2 所示。   图 2 某油田无线测温装置系统拓扑图 通过系统的成功搭建,iSTM400-M总控主机显示屏每5s切换1个测温盘柜,并循环显示,同时,操作人员也可以设定报警温度,一旦测量温度超过报警温度,显示屏会立即发出报警信号,并锁定报警盘柜及温度显示,确保运行人员了解报警盘柜的温度,采取有效措施防止故障进一步扩大,同时,在测温方面通过现场实际测温与系统显示温度比对,其误差在±1 ℃,满足现场的使用需求。iSTM400-M总控主机显示屏显示数据如图 3 所示。   图 3 iSTM400-M 总控主机显示屏显示数据 安科瑞ARTM电气接点在线测温产品介绍及选型 4.1温度传感器 a.电池供电型无线温度传感器 安装于发热部位,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。目前安科瑞无线温度传感器有三款: b. CT 感应取电无线温度传感器 安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。目前无线温度传感器有两款: 4.2接收/显示单元 a.接收单元 b.显示单元 4.3方案配置 a.高低压柜内电气接点无线测温 b.高压柜内电气接点无线测温带操显功能(单柜就地显示) c.高低压柜内电气接点无线测温(不需要就地显示) d.高低压柜内电气接点无线测温(集中就地显示) e.配电室集中监测 结束语 海上石油平台封闭式中高压配电盘无线测温系统有效地解决了现有开关柜传统测温技术存在的缺陷,实现了封闭式开关柜发热的接点部位和母排整体情况的实时在线监测,避免了因负荷变化而引起的设备过热,进而造成设备损坏的情况,达到了在线监测的目的。同时,无线测温系统的安装和应用保证了运行人员对封闭式中高压配电盘运行状态的掌握,实现了检修人员从计划检修到预防性检修的转变,大大降低了非计划性关停发生的概率,保证了海上石油平台电力系统的安全性、可靠性。  ...
近日,中国华电山东章丘公司成果“燃煤机组全时段脱硝耦合深度稳燃关键技术与应用”正式通过全国科学技术成果鉴定,标志着国内首个燃煤机组“全时段脱硝”项目正式投运。 “燃煤机组全时段脱硝耦合深度稳燃关键技术与应用”成果来源于中国华电重点科技项目“300MW燃煤火电机组全时段脱硝技术研究与示范”,由华电山东公司、章丘公司与华电电科院共同承担。该项目创新开发一套工艺系统,采用间接补燃、梯级提温的烟气提温方式,突破依靠机组内部热量转移的烟气提温限制,使机组在省煤器出口烟温最大提升幅度达150度以上,实现了燃煤机组全时段(含启停机阶段)脱硝的目标,安全性和经济性较好,具有较大的前瞻意义和实用价值。与此同时,华电章丘公司同步开发锅炉低负荷稳燃技术,使机组运行时无需额外补充外在辅助能量,仅靠原煤粉即可自身实现稳燃,实现机组长周期深度调峰,具有良好节能效果。此外,该技术也减少机组调峰期间的爬坡时间,使调峰速率大幅提升。 项目实施过程中,该公司采取技术调研、现场试验及实验室实验相结合、燃料比选、热力计算、数值解析优化等研究方法,开发了烟气间接补燃全时段脱硝技术、锅炉启停阶段尾部烟道安全性检测技术,同时自主设计机组深度调峰组合稳燃燃烧器,有力保证了科技项目的进行。 目前,“全时段脱硝”项目已在华电章丘公司4号机组试运行一年,不仅实现了机组全时段脱硝的需求,满足机组全时段污染物排放达标的苛刻要求,还增加了机组的调峰能力,使机组最低稳燃负荷将由原来的165兆瓦降至83兆瓦,每年可带来收益633万元。经全国科学技术专家鉴定,一致认为此项目成果整体水平达到国际先进,其中“间接补燃、梯级提温”技术水平达到国际领先。...
2020年6月8日上午11点08分,广东汕头临港海上风电产业园区,上海电气汕头智慧能源基地,国内首台8MW海上风机“黑启动”成功,发出第一度电。这次是世界上首次实现8MW级别风机的黑启动。这不仅是中国海上风电领域的一个里程碑,也是中国新能源史上的又一个里程碑,上海电气再次创造了奇迹。 上海电气汕头智慧能源示范项目是广东省内最大、上海电气首个工业园区级的集风、光、储一体的“能源互联网+”示范项目。项目包括1台8MW海上风机和1台4MW海上风机,2.42MW的屋顶光伏、2MW/2MWh储能、充电车桩设备、智能楼宇监控、“5G+”工厂IOT系统、微网控制系统、能量调度管理平台等。该项目探索在高比例可再生能源渗透条件下,通过“网-源-荷-储”动态控制管理技术,在保证严苛的供电可靠性和高品质电能质量同时,实现能源的自组织、自平衡、自优化。项目在设计上考虑可以在并/离网状态下无缝切换,利用储能电池作为支撑电源,黑启动电源设备进入孤岛运行模式,为内部重要负荷提供持续电能。 2020年年初,上海电气8MW海上风机首台样机在汕头完成吊装。受疫情等因素影响,上海电气汕头智慧能源示范项目送出线路工程建设进度、整体项目正式并网投运受到了一定影响。为了实现8MW风机的早日调试发电,上海电气项目团队大胆尝试、小心求证,在系统建模仿真基础上,制定详细的控制策略,攻克多电压等级转换、电网潮流多变、电压无功控制、功率平衡等多项世界级难题,采用孤网运行模式成功将8MW风机启动发电。   孤岛运行模式下电气拓扑简图 本次黑启动过程中,上海电气项目团队首先利用锂电池作为支撑电源,储能PCS进入V/F模式零起升压,实现10KV母线电压、频率环境构建,将光伏黑启动成功,为储能充电。而后,再次零起升压,给35/10.5KV和66/37KV变压器升压至额定电压,给风机供电。完成风机首次启动的既定程序后,8MW风机进入空转状态,达到切入风速后,正式启动发电。得益于8MW风机优异电网友好性,整个过程实现了并网零冲击;借助于微网控制器的精准调控和储能系统的优良性能,实现了整个系统的稳定运行。 8MW-167海上风机是上海电气DD直驱平台升级推出的第三款大容量产品。该机型提升机组单机容量和发电量的同时,继承了直驱平台已验证的成熟技术、延续了其极佳的可靠性。故该机组不但具有可观的年等效满发小时数,而且具有稳定可靠的运行表现。单机大容量降低了业主的建设成本,而高可靠性将极大的保证机组的发电量,降低运维成本。该机型双管齐下很好地保证业主收益,是我国中高风速区域海上风电开发的利器。 今年3月,福建长乐外海海上风电场C区200MW项目招标结果出炉,上海电气风机斩获了国内首个8MW海上风机批量订单。此次8MW-167海上风机的成功发电调试,为海上大兆瓦批量时代提供了必要、及时的先决条件。 作为国内最大的海上风电整机商,上海电气不断探索、科研攻关,持续引领中国海上风电又好又快发展。后续,上海电气将以汕头基地为据点,不断加强“海上风电+储能”“海上风电+制氢”“5G+智慧风场”等方面的科研攻关,为市场提供更先进更可靠的整体解决方案。  ...