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2020年9月15日 —— 中国国际工业博览会(CIIF)在上海盛大开幕,史陶比尔工业机器人及史陶比尔 WFT 移动机器人首次在上海工博会联袂展出,在8.1H馆A224展示了针对智能工厂提供的超灵活全方位解决方案,包括机器人、移动机器人系统、协作机器人和自动运输系统。 近年来,史陶比尔在研发方面不遗余力,并通过收购全球领先的AGV供应商WFT巩固市场地位。作为移动平台领域全球领先的供应商,史陶比尔 WFT 移动机器人提供全方位内部物流和生产物流解决方案,为灵活的产线部署和工厂物流带来模块化、可扩展的一站式高精度移动解决方案。正如史陶比尔集团工业机器人事业部总经理Gerald Vogt解释道:“我们的目标是通过增加用于内部物流自动化的先进生产系统,来扩大我们革命性机器人解决方案产品组合。我们希望成为全方位的供应商,为生产物流和内部物流提供数字化网络化的解决方案。现在,我们拥有能够革新内部物流自动化的AGV、AMR自主导航机器人和协作移动机器人。这将有助于我们实现工业4.0解决方案,从而将柔性和生产率提高到新的水平。”   史陶比尔 WFT 移动机器人提供全方位内部物流和生产物流解决方案 固定式输送技术已成为过去 全新的物流解决方案都具有共同点,即消除固定式输送系统。数十年来,装配线、叉车和手工搬运一直是内部物流的主体,而AGV自动引导车和AMR自动移动机器人等高度灵活的自动化技术正在大步向前迈进。仔细研究汽车工业生产中的超现代装配理念,就会发现运输模式已经发生转变。传统的装配线已被废除,AGV无人驾驶运输系统取而代之,载着汽车车身在工厂内穿梭。AGV带来了柔性,速度可根据路线的变换而调整。分散的产品部件通过这种方式进行装配,并安排在同一条装配线上。  史陶比尔WFT的AGV将车身在装配站之间可靠运送。 Vogt表示:“汽车行业的案例证明了这一点,我们在工业连接器制造的经验同样证明了这一点。在连接器生产中,我们使用史陶比尔移动机器人系统HelMo,不仅是一台机器人,更是灵活的多功能生产助手。柔性是王牌,趋势已经从传统固定的自动化生产线转向灵活的运输系统,将为生产带来全新的自由。”   史陶比尔WFTAutoBox在宝马德国工厂灵活转运  移动机器人和协作机器人增强柔性智能工厂中的工作站更能创造价值,这也揭示了智能工厂与传统生产场景的根本区别。无需固定的装配线,AGV和移动机器人取而代之。无论是否涉及直接的人机交互,AGV和移动机器人都可以在生产岛或生产单元间来回移动,完成焊接、紧固、装配和包装等各项工序。 得益于这些新的物流和生产理念,现代工业可以有效地应对各种挑战,例如规格不断增加、产品个性化、型号更换频繁以及批量大小的波动。移动机器人和协作机器人是实现数字化网络化生产的最佳工具。   灵活助手HelMo应用在连接器装配  同样,史陶比尔也展示了其移动机器人系统HelMo的交付能力,能应用于不同行业,助力制造商们能够比以往任何时候都更高效、更经济地实现各项应用,包括MRC人机协作应用。 灵活生产助手HelMo可以同时执行多个任务,在工作站之间进行独立操作,经过短暂的暂停校准后,可已十分之一毫米的精度内范围工作。该机器人系统既可以高速自动执行任务,也可以根据需要,协助人类开展协作。   HelMo精通标准和人机协作应用 HelMo由TX2六轴机器人和自动运输平台组成,其TX2-90L标准机器人可被TX2touch-90L协作机器人替代,变身移动式协作机器人。该机器人配备碰触敏感的皮肤和众多安全功能,主要是为了直接交互的人机协作应用而设计,但同时也可作为传统机器人使用。所有安全功能均满足严苛的SIL3/PLe级安全标准。HelMo通过三台内置的激光扫描仪进行安全导航,这些扫描仪可以持续地监测周围环境,从而确保精确的操作和对人员的安全保护。 凭借其独立和协作的双重应用场景,HelMo完美地满足了用户“随时随地实现自动化”的愿望。HelMo可以高度灵活的方式应用于几乎所有业务领域,包括采购和物流,物料搬运和装配、机加工自动化到质量控制。   HelMo符合最高安全等级SIL3-PLe,助力移动人机协作  Gerald Vogt说:“史陶比尔凭借全球独特自主移动平台、托盘运输系统、机器人机器人、协作机器人和移动机器人系统的全方位产品线,可以为全新高柔性的材料供应和生产理念提供完整的工业4.0解决方案。这标志着全新生产时代的开始,将彻底重新定义柔性的概念。”...
质子陶瓷燃料电池理论发电效率高达75%,且能够在较低的温度(350-600℃)高效运行,还拥有更优异的抗积碳和抗硫中毒特性,是极具发展前景的新一代燃料电池技术。然而由于常规的电解质质子传输效率较低,限制了质子陶瓷燃料电池性能,因此亟需开发高性能的质子传输材料。 由中国地质大学H. B. Song教授课题组牵头的国际联合研究团队设计构造半导体异质结的电解质材料,得益于半导体异质结界面电场诱导金属态,构造出了具有低迁移势垒的质子超高速传输通道,相比传统的电解质其质子传输效率大幅提升了3个数量级,进而显著提升了电池器件性能,展现出了工业化应用潜力。相关研究表明,在传统质子传导材料里,质子需要克服巨大的能垒,通过氧空位跳跃前行,这使得众多的电解质材料的质子传输效率较低限制了质子陶瓷燃料电池性能。为此,研究人员采用了不同于传统离子导体(也即电解质)掺杂改性的方法,而是构建半导体材料的异质结构,即由P型半导体钴钠复合氧化物(NaXCoO2,NCO)和N型半导体氧化铈(CeO2)构成的异质结NCO/ CeO2,旨在通过利用半导体异质界面电子态/金属态特性把质子局域于异质界面,设计和构造具有低迁移势垒的质子超高速传输通道。为了证实上述方法的可行性,研究人员首先通过第一性原理进行了理论模拟研究发现,相比单一的NCO或CeO2离子导体材料,NCO/ CeO2异质结的质子结合能显著降低,也即质子传输的能垒降低,这有助于了加速质子的传输。质子导电率测试显示,NCO/ CeO2异质结的质子迁移率达到了0.2-0.3 S/cm,相比传统掺杂的离子导体(质子迁移率一般为0.001 S/cm)提升了近3个数量级。随后研究人员利用上述的异质结离子导体材料组装成质子陶瓷燃料电池并进行电化学测试,实验结果显示在520℃工作温度下,电池开路电压为1.07 V,输出功率密度1000 mW/cm2,高于了目前报道的性能最优的掺杂改性离子导体材料器件(钇稳定二氧化锆<YSZ>,输出功率密度为890 mW/cm2);且可以在100 mA/cm2电流密度下连续稳定性运行100余小时。通过微观表征显示电池性能增强主要是归因于异质结界面局域电场,即在燃料电池中质子经电化学反应嵌入到异质材料界面,被带正电的CeO2表面排斥到NCO表面,但同时受到带正电Na+的排挤不能进入NCO内部,因而局域于两者材料的界面空间,从而实现在低势垒的层间连续快速迁移。   图 1 基于异质结NCO/ CeO2质子传导材料的燃料电池结构示意图 该项研究设计开发了全新的异质结质子导体材料,受益于异质界面的局域电场诱导的质子快速传输通道,其质子传导效率相比传统的掺杂改性工艺提升了3个数量级,从而显著提升了质子陶瓷燃料电池的性能,呈现出优异发电性能,推进了该类电池技术的商业化进程。相关研究成果发表在《Science》。  ...
近日,欧盟氢能与燃料电池联合行动计划(FCH)发布《氢动力航空:到2050年氢技术、经济和气候影响》报告,评估了氢能在促进航空脱碳方面的潜力,提出了氢动力航空的研发路线图建议。报告指出,氢能可在未来经济低碳的航空动力中发挥核心作用,但需尽快加强研发和创新以实现这一潜力。为此,报告提出了到2050年的研究创新路线图及各阶段研发重点,以助力欧洲实现气候中性航空。主要内容如下: 一、氢动力航空是实现欧洲碳中性航空的关键 氢动力航空有潜力成为未来航空技术组合的主要部分,主要体现在:①氢动力航空可显著减少对气候的影响,使用氢作为燃料可减少航空部门50%-75%的气候影响,使用燃料电池作为动力可减少75%-90%;②氢动力飞机是最适合通勤、区域、短程和中程的飞机,其所避免的碳排放所花费的成本远低于对合成燃料飞机进行碳捕集的成本;③如果将氢动力飞机部署在脱碳成本较高的领域,到2050年氢动力飞机将占所有飞机的40%,航空业的氢需求将增至4000万吨/年。 二、氢动力航空研发路线图建议 报告建议应分三个阶段进行氢动力航空技术研究和创新,包括: 第一阶段(2020-2028年):发展技术基础,使氢动力通勤飞机通过认证,试点区域和短距离氢动力飞机,并为从安全到市场激活机制等各方面法规制定路线图和基础工作体系。 第二阶段(2028-2035年):重点进行扩大组件规模的研发活动,将其应用到中程飞机,并为其投运做好准备,同时也为氢动力航空的第二波发展做好准备,包括安全和高效的机场加氢设施。 第三阶段(2035-2050年):开发中远程氢能飞机的概念和首批原型机,包括新型变革型飞机设计及大规模燃料供应和快速加氢的新技术。基于当前技术的可行性分析、关键成本驱动因素、不确定性和应用障碍,对氢动力航空的研究创新重点关注四个领域:氢动力推进关键组件开发;氢动力飞机的系统开发;解决基础设施障碍;建立监管框架。各阶段研究创新重点如下: 1、组件工程:安全可靠的液氢储存、分配和动力推进 (1)轻型安全的液氢储罐。重点关注如下研发:①将储氢罐集成到机身中,测试新型或非圆柱形或球型储氢罐,以及轻型安全储氢罐的先进材料;②确定液氢储罐的安全标准和认证流程及要求,包括对地面处理的特定蒸发要求;③开发冷却设备的可靠组件,如低温泵、阀门、管道等,以及状态监测功能的传感器。 (2)机载液氢分配组件和系统。重点关注如下研发:①轻型安全的液氢燃料组件,例如带有低温冷却器的双重绝缘燃料管、压缩机和热交换器;②可靠且优化的液氢系统布局,具有高度耐用的组件、泄漏和通风管理以及优化的汽化器。 (3)大功率、长寿命燃料电池系统,包括冷却概念。重点关注如下研发:①通过模块化、更高工作温度和轻型热交换器以扩大系统规模;②通过优化运行方式和使用轻质材料开发具有更长寿命(超过25000小时)的可靠组件;③研究飞行中水处理以最大程度减少气候影响。 (4)高效、低氮排放的氢涡轮机。重点关注如下研发:①开发针对氢气燃烧特性设计的燃烧室,其具有超低温压缩机并对燃料流入进行优化;②开发专有液氢控制系统,可调节燃料流量,并采用稀薄喷射技术减少NOx排放;③开发高温涡轮机冷却系统,通过使用冷氢气流进一步提高效率。 2、氢动力飞机系统:高效、可靠的系统架构和原型开发 (1)通勤机原型。将开发H2推进组件及安全可靠的系统集成,并在实际飞行条件下进行测试,可能采用气态氢作为燃料以加快开发和早期测试速度。 (2)区域、短程飞机原型。将使用现有机型(如Bae 146、ATR 72、空客A320)进行飞机常规组件的开发和测试,然后集成至新的优化机身中。完成示范后,将对氢动力飞机进行全面评估(包括经济因素,如效率、部件寿命等),以确保获得认证并减轻新飞机设计风险。还需验证原型飞机液氢组件应用于更大规模飞机的可扩展性,开发混合动力推进机构,并验证效率改进及其经济性。 (3)中程飞机原型。开发液氢动力飞机原型,示范高功率氢涡轮机以及将超大型液氢罐集成于客舱前后部分的可行性。 (4)下一代变革型飞机。重点关注如下研发:①变革型飞机设计,针对特定性能要求、氢动力推进的约束条件和加压客舱的集成进行量身定制和优化;②原型和飞行测试,以验模拟的空气动力学和推进效率的改进以及飞机的可控性;③为变革型新概念的大规模生产做好供应链准备。 3、加氢基础设施:加氢系统、安全和液化 (1)高效加氢系统。重点关注如下研发:①加氢管路设计,允许最大流量同时具备较低重量和最佳可操作性(尤其是当流量超过1000升/分钟);②新型更高效的管路连接系统,可确保与非常规储氢罐兼容,并通过自动闭合的快速接头确保可靠、安全的连接;③使用自主式、机械驱动的软管和/或外骨骼进行自动化实验,以用于未来流量远高于1000升/分钟的管路;④优化飞机加氢设置和处理标准,尤其应考虑使用额外软管可能会加长加注时间。 (2)安全措施和并行操作。重点关注如下研发:①检查潜在的安全问题,包括加注期间的泄漏等;②泄漏管理及应对措施,可在往返期间并行运行;③安全标准和法规,包括新的法规框架,以确保液氢的安全处理和加注;④液氢加注设备周围的无火区和安全缓冲区,以评估是否可以在往返期间并行运行。 (3)机场和飞机加氢设施。重点关注如下研发:①优化加氢车概念,包括优化管路连接系统、开发新的安全标准等;②模块化设置,包括地面运营和基础设施的最佳组织,以实现加氢系统的并行运行。 (4)大规模液化及液氢处理。重点关注如下研发:①通过改进设计、大规模制造和优化采购,提高液化效率冰降低资本支出;②通过建立气氢管网或改造旧天然气管网,以及开发现场液化设施,优化液氢供应;③评估及扩展最优的运氢解决方案(包括液氢、氨、液体有机氢载体<LOHC>),以优化氢的运输。 (5)液氢栓式加注基础设施。重点关注如下研发:①从运营和成本角度,对液氢栓式加注设施进行性能评估,确定其相比液氢加注车的优势;②低温冷却系统设计和集成,确保对现有运行的影响最小。 4、监管框架:气候影响研究和市场激励机制 (1)气候影响监测。探究氢动力推进方式及其燃料对气候的影响。①通过开发新模型、进行模拟和飞行试验以评估合成燃料及氢燃料对气候的影响,如验证合成燃料及氢燃料在涡轮机中燃烧的NOx排放变化,并与常规涡轮机进行比较;②开发燃料电池模型以模拟评估其对凝结尾迹和卷云形成的影响;③针对不同尺寸和飞行高度的飞机评估上述影响;④研究气候影响相关的其他主题,如燃料及相关技术的上游排放的生命周期分析,以及缓解气候影响的措施(如改变飞行路线和高度以减少凝结尾迹)。 (2)部署路线图和市场激励机制。开发氢动力航空路线图,明确短、中、长期目标,以促进对创新和部署的投资,为此应进行:①技术评估和比较,包括安全和认证要求,基础架构和部署方案的规划,以及对合适的支持机制和市场激活政策的研究;②对路线图进行定期更新和调整以确保部署;③随着技术成熟,需要从长期政策转向中期政策,如提供研发资助、气候友好型飞机补贴、通过政府和社会资本合作(PPP)支持基础设施开发和部署等;④制定公平、长期的监管框架。  ...
目前文献报道的钙钛矿太阳电池器件大部分都是基于多晶钙钛矿薄膜,因为多晶结构制备工艺较为简单,但多晶薄膜存在大量缺陷且结构稳定性较差。相比之下,单晶钙钛矿薄膜无晶界缺陷极少,因此具备更加优异的电荷传输性能和稳定性,但该类薄膜的制备工艺极具挑战性(薄膜成核、形貌和组分难以控制),因此在制备工艺上实现突破是单晶钙钛矿电池实现商业化应用的关键因素。 由加州大学圣地亚哥分校Sheng Xu教授课题组牵头的国际联合研究团队基于商业化的半导体平板印刷工艺开发出新的制备方法,成功在柔性衬底上制备出了厚度精确可控的大面积(0.25 cm2)柔性单晶钙钛矿薄膜,相应电池器件获得了19%的高效率,且具备了优异的机械柔韧性和长程稳定性,表现出了良好的商业化应用潜力。研究人员基于商业化的平板印刷半导体工艺开发出全新的钙钛矿薄膜制备工艺,即溶液过程的平板印刷辅助外延生长和转移法,利用该新工艺在柔性衬底上制备了钙钛矿薄膜。扫描电镜表征显示,制备的薄膜没有出现晶界,而X射线衍射测试发现薄膜结晶性质量极高,是单一相结构,也即制备的钙钛矿薄膜为单晶结构。进一步的实验发现钙钛矿前驱体组分显著影响薄膜的厚度,通过组分的调谐(即调控铅元素和锡元素的比例,MAPb0.5+XSn0.5−XI3)实现了600 nm到5 μm厚度之间的薄膜厚度精确调控制备。时间相关的光致发光谱表征结果显示,当厚度不超过2 μm时,载流子收集效率和寿命随着厚度增加而改善;而当厚度超过2 μm时,载流子的寿命则出现下降。外量子效率测试结果呈现与上述一样的随厚度增加而先增后减的变化趋势。随后研究人员制备了无Sn掺杂的钙钛矿薄膜MAPbI3和连续Sn梯度掺杂(即形成一种梯度变化的带隙有助于增强光吸收利用率和载流子的传输收集)的薄膜MAPb0.5+XSn0.5−XI3,并组装成完整的光伏器件开展电化学性能测试。在一个模拟的标准太阳光辐照下,基于无Sn掺杂的钙钛矿薄膜电池器件(面积为0.25 cm2)的平均光电转换效率约为16%,而采用连续Sn梯度掺杂MAPb0.5+XSn0.5−XI3薄膜器件电池(面积尺寸同上)效率显著增强,平均光电转换效率达到约19%,而性能最佳器件更是突破20%,达到20.04%。研究人员进一步测试了器件的机械柔韧性,对电池器件进行连续300余次的弯折后再测试其光电性能,结果显示MAPbI3薄膜器件出现了显著性能衰退,而连续Sn梯度掺杂MAPb0.5+XSn0.5−XI3薄膜电池性能基本没有衰退,表现出优异的机械柔韧性。长程稳定性测试结果呈现出与机械性能类似情况,连续Sn梯度掺杂MAPb0.5+XSn0.5−XI3薄膜电池在放置近11个月后,效率仍可维持90%初始效率,而MAPbI3薄膜器件性能基本消退殆尽。   图 基于新工艺单晶柔性钙钛矿薄膜制备流程 该项研究基于商业化的半导体平板印刷工艺开发出全新的钙钛矿薄膜制备工艺,成功实现了在柔性衬底上制备出高结晶质量的单晶钙钛矿,消除了多晶晶界和缺陷,使得钙钛矿薄膜光吸收和载流子的传输收集性能显著提升,进而提升了电池器件性能和稳定性,且具备优异的机械柔韧性表现出更加广阔的应用前景;再则新制备工艺具备了商业化生产线工艺特性,容易快速转化形成实际生产能力;将钙钛矿太阳电池的商业化应用向前推进了一大步。相关研究成果发表在《Nature》[1]。 [1] Yusheng Lei, Yimu Chen, Ruiqi Zhang, et al. A fabrication processfor flexible single-crystal perovskite devices. Nature, 2020, 583,790–795.  ...
近日,由平高集团投资兴建的世界单体容量最大的电网侧电化学储能电站——江苏昆山储能电站一次性倒送电成功。该电站整体设计技术领先,设备科技含量高,性能优良,多项高端技术填补国内电网侧空白。 昆山储能电站建设规模为110.88兆瓦/193.6兆瓦时,总占地面积31.4亩,共配置88组预制舱式储能电池,每套储能电池舱容量为1.26兆瓦/2.2兆瓦时。采用磷酸铁锂电池方案,以4回35千伏线路接入220千伏昆山变35千伏侧。 为把项目打造成优质储能工程,平高集团挑选精兵挑良将集中优势资源成立项目攻关小组,按照项目总体规划布局方案,提出了设计技术路线,将行业内的高端技术全部应用到工程项目中,并与国网江苏省电力公司强强联手,实现优势互补,重点突破消防灭火、通风等技术难题。在磷酸铁锂电池预制舱首次配置自动灭火系统、火灾报警及联动控制系统,其中,自动灭火系统创新性集成应用了七氟丙烷气体灭火系统和高压细水雾灭火系统,设置了自动控制、远程手动控制等4种控制模式,实现了系统效用最大化,将电池运行的安全系数提到最高。 另外,平高集团与国网江苏省电力公司等单位联合申报的研究课题《电网侧规模化电化学储能应用关键技术及工程示范》获得国家电网有限公司科学技术进步奖一等奖。 在施工中,平高集团严格依照《国家电网公司标准化管理手册》进行管理,采用《国网公司输变电工程标准工艺管理办法》施工工艺要求进行安全生产。 春节前,由于受新冠肺炎疫情的影响,工程迫不得已按下了暂停键,为了防控疫情,平高集团积极响应国家电网公司和属地关于疫情防控的指示精神,把疫情防控工作逐一落到实处,疫情刚刚有所缓解,他们就协同各参建单位优化施工方案,制定可行性的措施,进行复工复产。技术人员和施工人员每天加班加点,抢回因疫情延误的进度,保障了昆山储能电站建设按计划进行,该工程获得“江苏省建设厅工地标准化星级工地”荣誉。 据平高集团驻昆山储能电站项目经理杨帆介绍,昆山储能电站将纳入江苏电网“源、网、荷、储”智能友好互动系统,在电网调频、调峰和备用等方面,通过电源、电网、用户与储能的相互支撑,升级“源、网、荷、储”智能互动能力。尤其是在电网发生故障时,可实现10万千瓦负荷毫秒级响应,为大电网安全运行增添一道“防火墙”,从而确保电网安全稳定运行。  ...
国内外针对区块链技术的发展重点、部署策略和研发过程都有所不同。 国内外区块链发展几乎同时起步,从全球来看,全球区块链发展正从全面否定与全面推崇的感性认识趋于理性认识,国外内都更加专注于探索区块链潜在的应用价值和商业模式。然而,国内外针对区块链技术的发展重点、部署策略和研发过程都有所不同。 区块链典型关键技术 区块链并不是作为一项全新的技术而存在,相反,它是分布式系统、加密算法、数字签名、共识机制、智能合约等多种技术的集成体。与比特币等加密货币不同,区块链本身的创新之处在于技术融合。当前,区块链技术仍然处于高速发展阶段,技术创新不断实现,技术侧重点主要体现在以下几个方面: 1.分布式账本技术 区块链系统中的区块就像一个个电子账单,记录着所有节点的交易信息。每个区块的数据都存储在各用户的客户节点中,所有节点共同构成了一个安全可靠的分布式账本。即使其中任意节点的数据被销毁,整个系统的账本正确性都不会受到影响。整个系统具有高度的透明性和开放性,除对交易各方的私有信息进行加密外,会将可共享信息面向所有人公开,并可通过开放接口查询到公开数据。 2.点对点传输技术 点对点传输技术也称为对等网络,是TCP/IP的一种通信体系结构。采用点对点传输技术后,相互连接的节点都处于平等地位,节点可直接连接且自由进出,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据块由整个系统中的节点来共同维护。 3.密码学应用技术 区块链系统采用多种密码学原理进行数据加密及隐私保护,尤其是非对称加密算法和哈希散列算法(同电子签名的主要技术),有效实现身份认证与数据防篡改。 4.共识机制技术 共识机制又称为共识算法,是区块链系统中各个节点达成一致的策略和方法,所谓共识指,就是指分布式节点在信息传输过程中可以保持常见的有POW、POS、DPOS、PBFT、DAG等数十种算法,系统可根据不同的应用场景、系统情况来灵活选择。 5.智能合约技术 智能合约是运行在区块链数据库上的应用程序,在满足预设条件时可以自动执行。智能合约取代了法律明文,以代码的形式定义了承诺条款的合约,合约内容不能修改。合约的参与双方将达成的协议提前安装到区块链系统中。在双方约定的内容完成后,开始执行合约。其最大的优势是利用程序算法替代人为仲裁和合同执行。 区块链关键技术发展现状 虽然,世界各国都在争相布局区块链,开辟国际竞争的新赛道,抢占新一轮产业创新的制高点以提高自身国际竞争力,但无论是国内还是国外,在区块链发展道路上都是在摸索前行,从区块链底层、中间层、应用层来看: 1.底层关键技术 包括BFT共识算法、原子跨链技术、子链技术等。其中,BFT共识算法:国内未形成自主可控算法,多在开源代码上优化调整。如趣链、井通都采用RBFT算法,但策略略有不同;原子跨链技术:国内外同步探索,虽国内部分企业产品已稳定运行,但性能效率,稳定性、应用性远差于国外同行。如迅雷网欣的Relay中继技术、上海火昱的合约跨链技术;子链技术:国内企业除杭州秘猿、上海链景外,几乎无探索子链技术,国外多采用分层设计思路实,能通过部署高安全性的主链来保障子链安全性,又能用子链来提高主链的处理速度。 2.中间层关键技术 包括哈希锁定、分布式私钥控制、隐私数据授权访问等。哈希锁定:国外研究较早,也有相对成熟的产品出现;国内机构虽也有实现,但没有大规模的应用检验。分布式私钥控制:国外技术相对完善,国内安全性、可靠性稍显不足;隐私数据授权访问:国内企业研究较早,但基于国密的隐私数据授权访问还未在区块链上大规模推广应用。 3.应用层关键技术 包括分布式应用、智能合约等。智能合约:以Solidity、JavaScript、Wasm、Move等为主,都为国外主导的智能合约语言,国内未形成自主智能合约语言。分布式应用:国内DApp、DeFi技术相对成熟,类型远比国外丰富,已关注到电子发票、电子存证、保险、司法等领域。如腾讯科技、东港股份的电子发票、蚂蚁金服的杭州互联网法院等。 区块链关键技术发展总结 综合来说,国内外对区块链的研究、探索和应用几乎同时起步,国外侧重于BFT共识算法、原子跨链、子链等底层关键技术。国际巨头将区块链作为核心战略进行布局,不断提供人财物力,集聚全球资源打造开源社区,输出原创技术和开源产品,影响和主导行业发展方向和路径。国内侧重于哈希锁定、分布式私钥控制、隐私数据授权访问等中间层关键技术,以及分布式应用、智能合约等应用层关键技术。 然而,国内在区块链创新上缺少动力,又欠缺资金投入,且高度依赖国外开源软件产品,虽应用探索多于国外同行,但对于行业影响力不足。区块链涉及的各类关键技术,严重依赖国外开源软件项目,国内虽借鉴并有所创新,但无法影响其技术路线,未形成自主可控算法和技术,且性能效率,安全性、稳定性远差于国外同行,存在较大的安全隐患。  ...
近日,美国能源部(DOE)发布《“储能大挑战”路线图草案》,提出了加速储能技术创新以实现“储能大挑战”计划目标的战略路线。DOE于2020年1月启动了“储能大挑战”计划,旨在加速下一代储能技术的开发和商业化应用。路线图草案提出了“储能大挑战”计划五个领域的重要行动(技术开发、制造和供应链、技术转化、政策与评估、劳动力开发),并提出了6个与社区、商业和区域能源和基础设施目标相关的应用场景设想。路线图草案关键信息如下: 一、“储能大挑战”路线图草案背景 2017-2019年期间,DOE为储能技术研发投入了超过12亿美元的资金,但尚未提出针对储能的整体战略。为此,DOE于2020年1月推出“储能大挑战”计划,该计划基于DOE 2020财年预算中的“先进储能”计划,DOE将通过“储能大挑战”计划克服技术开发、商业化、制造、政策评估和劳动力等方面的挑战,使美国在未来储能技术领域处于全球领先地位。 “储能大挑战”计划的愿景是:到2030年,建立并维持美国在储能利用和出口方面的全球领导地位,拥有可靠的国内制造链和不依赖进口的关键材料供应链。 “储能大挑战”计划在五个领域提出了重要行动,包括:①技术开发,使DOE当前和未来的储能研发活动围绕以用户为中心的目标和维持长期领导地位进行;②制造和供应链,为美国储能制造业开发技术、方法和策略,以支持和加强美国在创新和持续规模制造的领导地位;③技术转化,通过现场验证、示范项目、公私合作、融资业务模式开发以及高质量市场数据的传播来确保DOE研发成果向国内市场转化;④政策与评估,提供数据、工具和分析方法,以支持政策决策并最大程度地发挥储能的价值;⑤劳动力开发,培养研究、开发、设计、制造和运营储能系统的专业人才队伍。 路线图草案重点关注如何解决三大挑战,即:①国内创新,DOE如何能使美国在储能研发方面处于世界领先地位,并保护DOE在国内资助开发的知识产权;②国内制造,DOE如何通过降低对国外材料和组件来源的依赖来削减制造现有储能技术的成本和能源影响,并加强国内供应链能力;③全球部署,DOE如何与利益相关方合作,开发满足国内需求的技术并在国内市场成功部署,并且还能出口技术。 二、“储能大挑战”路线图草案的技术开发行动举措 技术开发将解决“国内创新”挑战,目标是:发展和运转一个研发生态系统,加强并保持美国在储能创新方面的领先地位。将主要采取三方面行动,包括:行动1:开发应用场景作为指南。该行动将开发能够应用更高性能、低成本的储能技术实现的未来应用场景,以构想未来(2030年及以后)储能服务于终端用户的方式,确定和更新未来储能系统性能和成本目标。每个应用场景都将包含多个特定实例,以验证未来储能系统的需求和技术要求。主要应用场景包括:①构建不断发展的电网,适用于美国电力系统,主要解决波动性可再生能源占比增加,用户需求动态变化,天气、物理和网络安全等问题;②为偏远社区服务,适用于岛屿、沿海和偏远社区,主要解决物流和维护导致的电力溢价、电力供应中断等问题;③电动交通,适用于充电基础设施(包括配电网)以及电动汽车储能系统,将解决快速充电对配电网的压力及降低电动汽车电池成本并改进性能等问题;④相互依赖的网络基础设施,适用于对电网运营至关重要的基础设施部门,包括天然气、水、通讯、信息技术、金融服务等;⑤关键服务,适用于国防及政府设施、应急服务及医疗保健、有严格运营要求的公司等,将解决灾害等突发停电问题;⑥设施灵活性、效率和价值提升,适用于商住楼以及能源密集型或发电设施(如工业过程应用及发电设备)。 行动2:确定技术组合。该行动将确定能够在2030年前取得重大进展以实现成本目标的储能技术组合,以解决每个应用场景中的挑战。 行动3:构建创新生态系统。该行动将通过建立适合每个阶段(基础研究到商业示范)的资助和支持机制,加强创新生态系统(包括国家实验室、大学、初创企业)。DOE将加大两方面的技术支持力度:①新建或改进技术研发基础设施,特别是开发或测试设施,以对储能和灵活性技术概念进行快速、早期的性能验证;②部署商业前示范项目,将按照技术、政策、制造和劳动力的区域综合示范来组织,以增强最终用户的信心,促进市场应用。  ...
近日,美国能源部(DOE)宣布资助1.39亿美元支持先进车辆技术项目研发,重点围绕交通动力电池、车用轻量化材料、发动机燃油效率等领域开展,旨在提升汽车能效和电气化水平,节约能源成本支出,减少交通运输系统的温室气体排放。本次资助涵盖16个技术主题,具体内容如下。 1.基于硅负极锂电池研发 开发全氟化的局域高浓度电解质应用于硅负极锂电池,以提升电池的能量密度;针对硅负极,设计开发具备良好兼容性的高机械柔韧性的全固态电解质,抑制硅负极体积过度膨胀,延长硅负极的电池寿命;针对电动汽车,开发具备良好结构和电化学稳定性的富含硅成分的复合负极材料;研发更高性能的锂离子电池动力系统替代传统的内燃机;开发具备超低体积膨胀率的硅基纳米复合负极,以提升循环寿命。 2.无稀土元素的低成本电机开发 开发低成本、高性能的无稀土元素电机单元;基于新型永磁体、逆变器和先进热管理系统开发低成本的无稀土电驱动系统。 3.公共智能充电技术的开发和示范 开发并验证电动汽车智能充电管理系统、电网的智能化管理平台,实现充电设施和电网的良好协同,以减轻电动汽车对电网的负面影响,为消费者提供低成本、高效的电动汽车充电设施。 4.降低催化剂中铂族金属的使用量 围绕汽车尾气处理,开发低铂族金属含量的催化剂,或者开发高度分散的单原子铂族贵金属催化剂,以大幅降低催化剂成本。 5.提高中、重型丙烷发动机效率 开发并优化中、重型直喷丙烷发动机、火花点火丙烷发动机燃烧效率,使其接近柴油发动机的燃烧效率。 6.高性能农用越野车的研发和示范 开发用于农用越野车的重型柴油发动机导管燃油喷射和喷雾冷却技术,以及针对农用越野车开发二冲程对置活塞发动机并进行示范,以提升车辆的性能。 7.水平对置双缸发动机研发 开发新一代水平对置双缸发动机,使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低,车辆行驶更加平稳,大大降低车辆在行驶中的振动,使发动机转速得到很大提升,减少噪音。 8.车用的轻质高性能纤维增强聚合物复合材料开发 针对智能汽车开发集成电子元件的复合材料智能结构;开发可定制的纤维增强复合材料,用于大容量电池外壳制备。 9.优化交通运输系统 发展拼车业务,提升交通运输系统能源效率;利用智能互联和自动化技术来优化货运交通管理系统,以提升货运效率;利用智能互联技术实现对车辆出行路线优化,减小堵车机会,提升车辆运行效率。 10.车辆和基础设施互联 利用先进的传感、大数据等技术来发展车到车、车到基础设施智能互联技术,实现交通信号灯和交通网络的智能优化,提升能源效率。 11.城市交通智能化和低碳化 利用机器学习技术发展智能交通移动系统提升城市交通能源效率;大规模普及电动汽车,推进城市交通系统低碳化发展。 12.气体燃料技术研发示范 开发并验证燃料电池电驱动系统;在混合动力长途汽车上进行天然气燃料发动机的现场示范验证。 13.替代燃料研发 在奥尔良地区开展电动飞机的示范;开发能够在低温下运行的电动汽车;开发电动重型货运卡车;开发采用丙烷燃料的货运卡车。 14.电动汽车和充电设施 在城市大规模推广普及电动汽车及其基础设施;发展城际电动交通网络生态系统。 15.技术集成 围绕电动汽车发展,开发在线电动汽车培训课程,为电动汽车产业培育劳动力;开发和演示一种用于电动客车的丙烷动力座舱加热系统;在美国农村推广和普及清洁汽车燃料、电动汽车;替代燃料汽车维护与维修的综合成本估算。 16.交通和能源分析 电动汽车社区充电中心的计算机建模与技术-经济性模拟研究;分析区域内的重型电动卡车和基础设施需求;微观交通仿真软件开发,开展机会网络中城市轨道交通移动模型的研究。  ...
欧洲海洋能技术与创新平台(ETIP OCEAN)日前发布《海洋能战略研究与创新议程》,明确了2021-2025年将实施的关键研究创新优先事项及相应预算(共计10.06亿欧元),旨在推进海洋能技术发展并大幅降低成本,以到2050年实现气候中性欧洲。本次公布的议程重点关注6个领域:海洋能设备设计与验证;基座、连接与系泊装置;海上物流及运行;能源系统集成;数据收集、分析和建模工具;交叉研究领域,共确定了17个优先研发主题及相应的具体行动。主要内容如下。 一、海洋能设备设计与验证 1.进行海洋能设备示范以增加实际海况运行经验。该主题将投入1500万欧元,对海岸线、海上固定式及海上浮动式波浪能转换器和潮流能转换器进行示范实验,预计将部署10个大型项目和10个中型项目,使技术从技术成熟度(TRL)5级提升至7级以上。具体行动包括:在欧洲的陆上和海上设施进行测试;示范设备的可扩展性;优化动力输出装置关键部件;全尺寸设备的真实海上长期部署;确定性能、可靠性、可用性、可维护性和生存性的关键性能指标;促进知识转让和跨部门合作;进行标准预研究,提供指南和技术规格以协助认证过程。 2.海洋能试点电站示范。该主题将投入3500万欧元,对波浪能和潮流能发电进行长期试点示范,预计将部署7个试点项目,使技术从TRL 7级提升至8-9级。具体行动包括:在小型试点示范全尺寸波浪能和潮流能装置;示范设备间的交互;优化共用的电气部件,如电力电缆、变电站等;示范其他潜在共用设备,如基座和系泊线缆;优化安装程序和方法,如船舶、遥控车辆和设备;示范改进的制造和装配技术;优化运行和维护技术,包括数据分析和其他数字技术;确定波浪能/潮流能阵列的性能、可靠性、可用性、可维护性和生存性关键性能指标;促进知识转让和跨部门合作;通过监测活动更好地了解环境影响;社会经济影响评估;发电质量与能源系统集成研究;集成储能技术或与其他用途结合,如制氢、海水淡化或其他海上可再生能源;标准预研究,提供指南和技术规格以协助发电阵列的认证过程。 3.动力输出装置及控制系统的改进和示范。该主题将投入6000万欧元,改进并示范动力输出装置和控制系统,以提高转换器效率和可靠性,避免在极端事件时造成损坏。预计将部署10个中等规模的高TRL试点项目和5个小规模中等TRL试点项目,使部分技术从TRL3级提升至6级,部分从TRL 4-5级提升至7-8级。具体行动包括:示范动力输出装置和控制系统的可靠性、稳健性和性能;通过关键部件的标准化、模块化和可扩展化,优化和简化动力输出装置;验证“波浪到电网”模型[1],以促进海洋能装置的优化;改进控制策略以减少输入随机性的影响(例如,减少极端负荷,增加产量);对关键部件的载荷和强度进行不确定性评估,以确定寿命、安全系数和可靠性;示范符合电网要求的电力供应,包括短期储能解决方案,以确保平稳输出电力;增进对扩大动力输出部件规模的限制因素的认识;增强技术开发人员和关键供应商之间的合作,以开发系统之间的互操作性(例如监督控制和数据采集系统要求的标准化和统一);标准预研究,提供指南和技术规格以协助认证过程。 4.其他部门创新材料的应用。该主题将投入2500万欧元,验证其他海洋应用中的耐腐蚀和重载荷的材料及涂层在海洋能设备中的可用性。预计将部署少量中等规模和5个小规模试点项目,使技术从TRL5级提升至7级。具体行动包括:将创新材料、防污涂料和制造工艺用于多种海洋能装置和过程;创新材料性能的表征和实验测试;示范材料在海水中的长期耐久性(理想情况下直至设备退役);进行运行环境的示范以了解材料/涂层的生存能力并降低风险。 5.开发新型波能装置。该主题将投入4500万欧元,开发新波浪能概念,大幅改进关键设备(如能量捕获和转换装置)的性能。预计将部署5个中等规模和10个小规模试点项目,使技术从TRL 3级提升至6级。具体行动包括:新波浪能概念和子系统的数值模拟和仿真,与当前技术相比应表现出跳跃式变化;针对全球环境在实验室(原型)对新概念进行实验验证;相关环境中的技术示范;通过规模试验验证阶段进展。 6.改进潮流能装置的叶片和转子。该主题将投入5500万欧元,改进潮流能装置的叶片和转子以提高效率和可靠性。预计将部署少量大规模和5个中等规模试点项目,使技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:通过结构试验验证叶片材料在预期寿命内的性能;更好地模拟湍流对叶片的影响;新材料的特性表征;改进叶片制造工艺;开发长效涂层或防污材料以降低运行和维护成本;技术开发人员与关键供应商合作开发叶片和转子的控制技术;真实海况下叶片和控制系统的示范。7.开发其他海洋能技术。该主题将投入2000万欧元,海洋温差发电、海水空调、盐差能、潮差能等技术。预计将部署少量中等规模试点项目,使技术从中低级TRL提升至6级以上。具体行动包括:设计海洋温差能发电进水管和出水管,包括流体力学、海水适应性和材料设计,使用喷射器以提高涡轮机的压力比;海洋温差能发电替代工质开发,专用涡轮设计,改进换热器的热工水力设计,换热器材料开发;海洋温差能发电的环境友好型布局、生物污染问题和极端事件;开发用于盐差发电的可大规模生产的低成本膜;开发潮差能发电海岸泻湖低成本新设计;上述发电技术的环境监测、替代能源使用示范(制氢、海水淡化、制冷/供热)。 二、基座、连接与系泊装置 1.浮动式海洋能源装置的先进系泊和连接系统。该主题将投入5000万欧元,开发、优化和测试浮动式海洋能系泊和连接解决方案。预计将部署10个中等规模试点项目,使技术从TRL 3-4级提升至6级。具体行动包括:用于浮动式波浪能和潮流能的电力传输系统的系泊和连接设计;通过应用其他行业的创新或开发适合海洋能源的新应用,降低布线成本;开发或应用系泊系统及其安装的先进模拟技术以减少设计中的不确定性和余量;推进组合式系泊和电气连接器或液压动力传输,以减少组件成本和连接数量;开发不需要大型船只和潜水队的新型系统,可安全快速地连接/断开;减少站点维护系统的维护要求;减少站点维护对发电设备性能要求的干扰;开发具有改善疲劳、阻尼、刚度、生物污染管理或其他降低成本特性的新材料。 2.改进与示范海底固定式海洋能装置基座及连接系统。该主题将投入3500万欧元,解决固定式基座的一系列工程挑战。预计将部署5个中等规模高TRL试点项目和5个小规模低TRL试点项目,使中等规模项目技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:降低设备的电气连接成本,包括改进现有方法或开发新解决方案,如开发低成本、高可靠性、低维护需求的连接器,也将考虑具有降低成本潜力的海上电力转换或其他方法;降低用于电缆或其他形式电力传输设备的辅助钢结构的成本或需求,包括降低制造、安装、维护等的总体成本;设计坚固且经过优化的潮流能装置基座,可在潮流能发电站点环境下经济高效地安装;改进波浪能和潮流能装置的安装,包括新颖的设计、流程和工具;设计、开发或验证基座和连接系统设计,以优化在波浪能或潮流能发电站点条件下的安装;通过改进基座或电力输送系统大幅降低成本。 三、海上物流及运行 1.优化海上物流和运行。该主题将投入5500万欧元,降低船舶物流、设备安装和运营成本。预计将部署少量大规模和5个中等规模试点项目,使技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:从其他部门选择技术和方法并加以调整和实施;确定海洋能设备的特定需求,设计定制的方法和工具,包括重型硬件设施,以大幅降低成本;开发建模工具模拟海上运行以进行风险分析,包括复杂多体系统和意外事件(如与船舶相撞);评估现有远程维护技术,并在适当情况下加以应用;更好地定义海洋能运行限制,如最大波高、风速和流速,包括应用新的传感器技术来监测环境条件或监测安装作业。 2.用于状态监测和预测性维护的仪器。该主题将投入2500万欧元,开发低成本传感器及与电信技术(物联网)结合降低运维成本。预计将部署少量大规模和5个中等规模试点项目,使技术从TRL 4级提升至6级以上。具体行动包括:将其他部门(尤其是海上风电)在状态和结构健康监测的最新进展应用于海洋能;将最新的传感器技术应用于现的海洋能部署;记录并分享传感器性能和可靠性方面的经验,以及使其适应恶劣海洋能环境的方法;改善从传感器收集的数据的传输或存储,如水下数据传输;制定通用准则以促进特定设备传感器和监控系统的跨应用转移;确定海洋能监测的新解决方案,并开发、测试和部署定制仪器;通过分析数据流、大数据方法和机器学习(包括人工智能)或利用现有运行数据进行数字化模型训练,改善基于状态的预测性维护。 四、能源系统集成 1.开发和示范海洋能在利基市场中接近商业化的应用。该主题将投入1亿欧元,通过项目部署以推进海洋能向利基市场的发展。预计将部署少量大规模和10个中等规模试点项目,使技术从TRL 7级提升至8-9级。具体行动包括:确定海洋能首次接近商业化部署的最佳应用,可能包括微电网和岛屿或是孤立的应用,如水产养殖或海水淡化,将为这些应用开发先进的定制解决方案;在利基市场进行部署和示范,选定的技术应在技术和制造上准备就绪,且具备成本竞争力。 2.量化和示范海洋能对电网的益处。该主题将投入600万欧元,示范海洋能为电网带来的益处,以为政策和投资决策提供依据。预计将部署少量小规模试点项目,使技术从TRL 7级提升至8-9级。具体行动包括:在可预见的部署场景范围内,确定将波浪能或潮流能发电并入欧洲电网的技术问题和解决方案,包括成本效益分析,需考虑到电能质量、可预测性、间歇性、市场价格波动以及削减发电和供应不足的成本;量化由于减少了太阳能和风力发电导致的输电基础设施、需求响应和存储需求减少的益处;与公用事业公司和监管机构合作,纳入其对挑战、解决方案和效益的看法和评估。 五、数据收集、分析和建模工具 1.海洋观测和建模,以优化海洋能设备的设计和运行。该主题将投入2500万欧元,开发用于海洋能的创新气象和海洋观测、建模及预测方法。预计将部署少量中等规模和5个小规模试点项目,使该主题下技术从低TRL提升至接近市场准备的中高等级。具体行动包括:近场和实时波浪或潮流预测,对设备进行实时和预测控制,以提高输出,优化运行,并改善叶片、原动机或动力输出装置的负荷预测;估计设备引起的波浪和潮流变化对发电量的影响;观察、模拟和预测波浪/潮流的小范围变化,包括用于屈服预测或疲劳设计的平均状态研究,以及用于更安全和优化设计的极端状态(风暴)研究;开发更低成本、更易部署的波浪和潮流仪器,以及用于测量波浪和潮流的X波段雷达等新技术;改进已收集数据的通信或存储。2.开放式海洋能数据库。该主题将投入1000万欧元开发海洋能开放式数据库,预计将部署5个小规模试点项目。具体行动包括:开发工具以促进海洋能项目产生数据的识别、访问和再利用;应用最新的自动化和数据采集、预处理、协议、存储和通信技术;协调现有的数据存储库和数据库,提供适当支持并创建新的存储库和数据库;根据各类用户的需求对数据进行分类,尽可能利用类似领域中常用的现有格式,如果需要,为海洋能数据收集、共享和使用开发定制模板。 六、交叉研究领域 1.改善海洋能的环境和社会经济影响。该主题将投入1000万欧元,推进海洋能环境和社会经济性影响研究,预计将部署5个小规模试点项目。具体行动包括:海洋能源生命周期影响分析,并与其他可再生能源进行比较;评估和监测海洋能项目的影响,包括海底扰动、冲刷、噪音、海流变化和波浪气候,以及它们对当地生物、沉积物运动和海岸地貌动态的影响;借鉴海上风电的有益经验以减少施工对环境的影响;评估海洋能发电阵列的海洋保护区效应,以及其对渔业和旅游业等生态系统服务的影响,并为决策提供可行的沿海地区综合管理信息;提高海洋保护区效应对生物多样性的有益做法的适用性;项目规划中优先考虑与当地环境组织和社区的协商和沟通,允许公开访问项目的环境观测数据;确定并改善当地社区对海洋能特有问题的认识和管理;应用海洋空间规划等现有工具及开发海洋能特定工具,以更好地与其他活动和用户共享海洋空间;量化各种海洋能部署方案创造就业机会的潜力,尤其关注与决策相关的指标。 2.标准化和认证。该主题将投入1000万欧元,开发并完善海洋能适用准则、标准和程序,预计将部署5个小规模试点项目。具体行动包括:从子系统的实验室测试到最终系统验证中收集相关海洋环境的最佳实践;评估真实案例中的准则、规范和标准,并应用其他行业的经验;与国际机构合作制定国际公认标准;使投资者和公用事业公司、保险公司和监管机构参与标准的制定,以确保认证过程降低资本和保险成本。  ...
欧洲技术与创新平台“电池欧洲”(Batteries Europe)日前发布了《欧洲电池行业短期研发创新优先事项》报告,针对欧洲电池创新价值链提出了短期(2021-2023年)的7大优先创新研发事项,旨在通过加速技术研发创新推动完善电池产业布局,以构建一个具有全球竞争力的欧洲电池产业,助力欧洲气候中性经济体目标的实现。7大优先研发事项的主要内容如下: 一、电池原料可持续加工和安全供应保障 1、锂 加大对硬岩锂矿床矿物学知识研究,以更好地认知和加工矿物,从而实现从矿物中高效低成本提取锂资源。除了强化锂矿开采过程中副产品采集之外,还需对矿物加工处理过程中使用水和能源方式进行优化,以最大限度地减少尾矿和脉石的产生。确保在锂加工处理厂和矿场附近有随时可以投入使用的可再生能源。鉴于欧洲拥有丰富的尚未利用的锂矿资源,因此应该将锂矿的开发加工处理作为优先事项。 2、镍和钴 开发工艺更加高效、成本更低廉的从低品位矿石中提取镍和钴金属元素新技术,确保提取的金属元素纯度符合电池应用的需求,从而保障欧洲锂电池金属元素供应安全。 3、石墨 由于欧洲大陆天然石墨资源有限,因此需要发展高品质的合成石墨技术,进而替代天然石墨,为欧洲电池产业可持续发展提供最佳解决方案。 二、开发新材料增强储能电池性能 1、用于电动汽车领域的3B[1]型锂电池开发 欧洲开发高电压高容量的3B型固态锂电池(高电压、高容量的固态锂电池)必须要解决一系列相关挑战,包括:开发高压正极材料的同时,避免或减少高价元素(例如钴)的使用量;另一方面,依靠先进材料的开发,包括正极、负极、粘合剂、隔膜、电解液、集流体和封装材料,将现有动力锂电池性能提升到接近理论极限水平。 2、用于电动汽车领域的4A和4B型固态锂电池开发 针对4A型电池(基于传统材料的固态锂电池)重点研究内容包括:研制低直流电阻材料,减小负极厚度,开发出高离子电导率的低厚度固体电解质,制备出新的固体电解质中间层,优化电极/固态电解质接触界面以提升电荷迁移速率、电化学稳定性。开发4B型锂电池(基于锂金属全固态电池),以进一步提高电池的能量密度和安全性,使之超越现有电动汽车电池性能水平。 3、用于固定式储能领域的钠离子电池开发 欧洲将重点发展基于钠离子电池的固定式储能技术,从该电池正极、负极和电解质等材料的合成和表征到相关材料组装集成,再到完整的软包式钠离子电池开展全方位的研究,目标是开发出比现有商用的固定式储能电池性能更好、但成本更低的钠离子电池。 4、用于固定式储能领域的液流电池开发 重点研究内容包括:开发材料(如氧化还原电对、电解质等)和新电池架构,并验证基于新材料新架构的新型氧化还原液流电池性能和经济性,以确保在获得更高的能量密度、功率密度和寿命情况下,具备更低廉的价格和良好的环保性。 三、将欧洲打造成全球电池制造业的领导者 1、具有环境效益和成本效益的电极和电池单元组件制造 重点研究方向包括:具有环境效益的电极和电池单元组件制造技术,如完全不使用有机溶剂作为浆料分散介质的电极涂布技术、先进的高固含量涂层、完全干法涂层技术等,以降低生产成本,提升电池性能和使用寿命。 2、电极和电池智能生产设备 重点研究内容包括:将智能质量控制系统集成到生产设备、电池性能退化机制模型开发、大数据驱动的性能测试工具开发、电池生产过程的虚拟模拟技术等。 3、集成数字孪生技术的电池制造生产线 重点研究内容包括:开发灵活的制造流程和高精度建模工具,以优化工艺、条件和机器参数;在电池制造过程中开发和验证多重物理量和多尺度模型,能够更加准确了解制造过程的每个步骤;开发基于物理建模和AI技术的电池数字化模型,将电池设计和制造设计集成在一起。 4、电池制造工厂价值链整合 欧洲需要全面整合电池工厂价值链,即构建一个深度协同合作网络,将欧洲地区工业规模的电池制造商、电池加工设备公司、原材料和其他相关工业部门进行全面整合,打造欧洲本土化的电池制造业,以抗衡亚洲电池制造商。 四、交通动力电池储能技术 1、电池模块和电池组的设计和制造 欧洲需要重新定义一种电池模块和电池组创新设计以及相关的制造工艺,以减少开发时间和成本并提高性能,同时还要考虑其环境可持续性,如可回收性和碳足迹。 2、电池热管理技术 由于过高或过低的温度都将直接影响动力电池的使用寿命和性能,并有可能导致电池系统的安全问题,为此欧洲必须发展先进的电池热管理技术,提高电池系统的效率、可靠性、使用寿命和安全性。 3、发展先进的电池管理技术优化电池利用率 欧洲需要开发更先进的电池管理技术提升电池利用率,重点研究任务是开发基于知识和数据的电池管理系统,以降低电池系统的总成本,确保在所有操作模式下能够安全高效的使用。 4、开发用于电池模块和电池组开发、制造和电池管理的数字孪生技术 欧洲需要在电池的开发和生产过程中引入数字孪生技术,实现对电池开发、系统设计和制造全流程的高精度模拟,加快研发过程,并提高电池模块和电池组的性能,降低成本。 5、电池安全性、性能、可靠性和使用寿命的评估方法和工具 欧洲需要应用各种技术,如物理特征表征技术、计算机模拟、现场测试或这些技术的组合,来开发新的评估方法和工具,大幅降低电池评估的成本(至少降低20%-30%)和所需时间(至少减少20%-0%)。 五、支持固定式储能和电动汽车用储能设施部署 1、固定式电力储能系统的安全性 欧洲需要加强电池制造、应用和防护等环节的电力储能系统安全性研究:一是电池生产制造环节的安全,包括电池材料和生产工艺控制;二是电池应用环节的安全,包括预警、防护和消防等。三是配套设施的安全设计,包括电站隔热和导热设计等方面。 2、开放式电池管理系统 欧洲需要开发电池管理系统对电池及其单元进行智能化管理,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的健康状态。此外,确保电池管理系统的开放性,即第三方必须有权访问所有必要的电池系统信息、电池状态、操作模式和互操作性条件;从而实现利用上述信息来开发延长电池寿命的解决方案,并演示诊断和预测电池系统寿命健康状态的方法。 3、固定式电池储能系统的互操作性 互操作性和多服务模式运行是电池储能系统优于其他竞争性储能技术的关键支柱,这对灵活使用电动汽车也很重要(电动汽车既可以作为用电终端,也可以作为供电设备)。欧洲需要将互操作性与合适的电池运行标准、业务模型和技术解决方案相结合,成为电力储能系统、混合储能系统和电动汽车开发的一部分,以实现电池储能系统在上述不同应用场景下服务模式的灵活切换。 4、长时电池储能系统 依据《绿色协议》,欧洲到2050年要实现零排放能源系统目标,波动性太阳能和风能在欧洲能源结构中占比将显著增加,使得高比例集成低碳能源资源的电网稳定性面临挑战,为此欧洲亟需开发长时(储能时长10个小时以上)电池储能系统来解决。 5、储能与直流微电网 直流微电网中直流微电源输出不稳定会造成网内功率不平衡及直流母线电压大范围波动问题,可以通过部署配套的储能系统给予解决。欧洲需要开展基于储能的直流微电网能量管理和电压控制研究、直流微电网储能系统自动充放电改进控制策略研究等。 6、用于固定式储能的退役电动汽车电池的建模和标准化研究 到2025年,欧洲预计会有29 GWh电动汽车退役电池能够用于二次回收利用,其中三分之一(10 GWh)可以应用到固定储能领域,实现电池寿命的延长和碳足迹的缩减。欧洲必须开展用于固定式储能的退役电动汽车电池的建模和标准化研究,重点在电池寿命评估方法、电池翻新修复和电池管理方面开展研究。 六、电池回收 1、电池材料回收 未来10年,欧洲大量的储能电池使用寿命到期需要报废处理,欧洲需要在整个欧盟范围内开发一套统一的废旧电池回收处理系统和标准。开发更环保的电池回收处理工艺,以尽量减少能源、水的消耗,以提升有价值化学材料回收率,并尽量减少接触有害物质的几率。 2、电池收集、逆向物流、拆解和分类 欧洲需要对电池进行系统分类标签,以实现高效的回收流程;需对回收工厂进行改造以处理大量的废电池,并且需要建立从分拣、拆卸到回收的高度自动化过程;发展现代低碳足迹物流。 七、培育新兴电池技术 1、多价离子电池 未来社会对电池能量密度、比容量的要求越来越高,欧洲需要对新一代高能量密度的多价离子电池进行研究布局,以维持电池技术全球领先地位和为抢占未来的市场积累技术储备。 2、新型液流电池 欧洲需要开发经济性更加优越的新型液流电池技术,重点围绕新型液流电池技术开展建模、可持续电化学和电池设计、电化学模型设计以进行电池材料和性能的仿真,并辅以实验结果,从而能够以更快、更经济的方式发现最有应用潜力的氧化还原电对,进而更快地开发出更高能量密度、更低价格、更环保和更安全的新型液流电池。 3、水系电解质电池 相比于有机电解液,水系电解液具有无毒无害、不可燃、成本低和对生产环境要求低等优点,同时水系电解液的离子电导率要比有机电解液高,极大改善锂离子电池的倍率和快充性能。欧洲需要大力开展低成本、安全先进的水系电解质电池研究。 4、新兴的电池界面研究技术 电池界面(固-固、固-液界面等)电化学过程对电池的各方面性能均会产生重要的影响,为此需要对电池界面的电化学过程进行系统研究。欧洲需要研究开发电池界面电化学过程的原位无损表征技术,开展计算机建模以模拟界面的电化学过程,更好地理解电池电化学反应和性能降解衰退的工作机制。 5、探索新型负极材料 新兴负极材料的研发成为提升锂电池能量密度的重要方向。欧洲需要开展新型负极材料研发,但不能采用传统的基于人工试错实验方法,应该利用大数据、人工智能技术来开发高通量的实验模拟平台,实现对海量数据的快速解析从而大幅提升新材料的甄别和筛选速率,加快研发进程。  ...
据外媒报道,能源开发商Capital Dynamics公司Switch公司日前宣布,与数据中心运营商Switch公司签署了一份太阳能+储能项目的电力采购协议,计划为该公司在内华达州运营的Citadel大型数据中心提供全天候的电力。Capital Dynamics公司计划部署的这个项目包括一个装机容量为127MW太阳能发电场,以及一个60MW/240MWh采用特斯拉Megapack电池储能系统。 这是Switch公司创始人兼首席执行官Rob Roy为该公司致力投资清洁能源以满足其能源需求做出的积极努力。尽管许多高科技公司购买清洁能源来解决能耗和碳排放问题,并且还有一些公司要求在其数据中心所在区域附近采用清洁能源的电池,但没有一家公司在自己的数据中心设施直接采用这种规模的清洁能源电力。 Switch公司的Citadel数据中心将从附近部署的太阳能+储能项目中获取电力 爱迪生联合电气公司将为该项目部署电池储能系统。而在此之前部署的一个内华达州规模最大的用户侧电池储能系统是Convergent Energy +Power公司部署的装机容量为10MW的电池储能系统,以帮助一家工业公司规避加拿大安大略省的需求费用。 该项目也带来了一些问题:这是否预示着用户侧清洁能源市场具有巨大的潜力?或者只是一个令人关注的一次性项目? Switch公司战略执行副总裁的能源采购负责人Adam Kramer说,“我希望这个项目能够激励其他开发商尝试部署更大规模的项目,以继续促进可持续发展。当这样做的时候,可以节省大量成本,并鼗创建一个真正的可持续发展愿景。” Capital Dynamics公司清洁能源基础设施董事总经理Benoit Allehaut说,“我们对部署这个项目已经做好准备。这是一项具有一定的规模定制部署工作,虽然其模式是可以复制的,但也有局限性。” 前所未有的分布式能源 Capital Dynamics公司的任务是开发和部署这个项目,并以尽可能低的价格为满足Switch公司大型数据中心不断增长的能耗需求提供清洁电力。 与电网规模的发电厂相比,分布式发电设施往往需要更高的单位能源成本;而在开阔的沙漠地带部署和运营相同容量的可再生能源设施的成本更高。但是,由于Switch公司的项目以电网规模运行,在获得规模经济效益的同时,将受益于分布式项目的清洁能源属性。 Kramer说,“用户侧项目的优势在于接入公共电网不会产生任何输配电费用。这为我们的能源采购节省了成本。” Allehaut表示,数据中心的需求在总体上是持平的,这影响了在太阳能发电设施中添加电池储能系统的选择。电池储能系统可以将装机容量为130MW太阳能装机容量转换为装机容量为30MW的“准基本负荷”装机容量。 他解释说:“采用电池储能系统的主要作用在于,必须将钟形的调度曲线转换为可以在夜间调度电力的信号。” 该项目与该伺正在加州部署的Eland太阳能+储能项目的太阳能装机容量与电池储能系统的装机容量的比例大致相当,Capital Dynamics公司最近从能源开发商8minute Solar Energy公司那里收购了Eland太阳能+储能项目,它反映了在夜间需要电力的客户在成本和价值之间的紧张关系。 Allehaut说,“如果部署的电池储能系统容量过多,则将开始破坏其价值,如果电池储能系统的容量太小,那么不得不将多余的太阳能电力在市场上转售。” 为什么在内华达州发生这种情况 由于内华达州的法规允许大型工业用户自行供电,因此Switch公司能够采购这个项目的电力。 MGM公司于2016年利用这一规则中止了公用事业厂商NV Energy公司的合作,其目标是在削减能源成本的同时,将其采用的清洁能源份额提高一倍。内华达州政府最初拒绝了Switch公司中止与公用事业公司合作的请求,但后来在2016年批准了这一请求。 NV Energy公司现在正在努力实现到2030年采用50%清洁能源的目标。但是Switch公司已经通过自行购买实现了采用100%清洁能源的目标。 Kramer说,“直接采用清洁能源的电力比采用公用事业公司的电力要低得多,并且更具可持续性。复制这种模式的挑战是找到适合的客户,并按照类似的自由化规则来运营。”  ...
8月8日,特变电工新能源为乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程研制的±800千伏特高压柔性直流换流阀从特变电工新能源西安产业园顺利发运,首批20套阀段将运往乌东德项目柳北换流站进行现场安装。 发运仪式在特变电工新能源公司西安产业园区举行 乌东德项目建成后,将成为世界上首个特高压多端混合直流工程、首个特高压柔性直流换流站工程,也是世界上容量最大的特高压多端直流输电工程。项目建成后将对能源结构调整和节能减排,粤港澳大湾区建设和区域经济协调发展,提升我国电力装备技术水平都具有里程碑意义。 组装阀塔准备进行试验 特变电工新能源多年来致力于柔性直流输电关键技术研究和核心装备换流阀的研发工作,是全球首家提出无闭锁架空柔性直流输电系列技术。2017年6月,特变电工新能源与南网公司共同研制了世界首个特高压柔性直流输电换流阀,将柔性直流技术从现有±350千伏提高到±800千伏特高压等级,送电容量从现有的最高100万千瓦提升至500万千瓦等级,填补了特高压柔性直流输电技术在架空线路应用的行业空白。2018年,特变电工新能源成功中标中国南方电网公司乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程,实现产品产业化落地。 世界首台±800kV特高压柔性直流换流阀 特变电工新能源承担的乌东德柳北极1换流站设备研制与生产任务,设备总容量为3GW,涉及2个阀厅24个阀塔。乌东德柳北极1换流站设备运输途经陕、豫、鄂、湘、桂五省,全程1500余公里,整个项目发货总车数在120车以上。为确保物流押运过程中的安全运输,全程通过冲撞记录仪等运输信息检测仪器对过程信息进行实时监控,并通过大数据进行运输状态检查,从而有效实现物料发货运输以及到达现场后卸货阶段的全过程控制。  ...
加氢时间短、续航里程长,实现零排放!8月8日,山西省自主研发生产的首辆氢能源电动汽车,在山西转型综改示范区下线,标志着山西本土汽车产业进入“氢时代”。年底前,我省将先期在综改区建4座加氢站,实现约50辆氢能源电动汽车示范运行。   在山西转型综改示范区潇河产业园区的新能源汽车生产基地,此次刚下线的首辆氢能源电动汽车停在总装车间里,形似公交车,4.5米长、2.5米宽、3.1米高。氢能源电动汽车,解决了电动车充电时间长、续航里程短的痛点,加氢时间10分钟以内,续航里程320公里。   该基地由山西德志时代新能源汽车制造股份有限公司建设,属于新能源汽车产业集群。占地面积3000亩,建成后年产25万台(套)大中型客车、轻型客车、专用车、重卡、乘用车及智能化城市空铁等。3年前基地奠基,按下了我省氢能源电动汽车的启动键。目前,已具备新能源整车开发及制造能力,一期产能规模达到年产新能源大中型客车1万台、新能源专用车3万台。一期到2025年实现产值300亿元至500亿元,二期到2030年实现产值500亿元至1000亿元。 氢能作为新型能源,具备高效、清洁两大特点,是车用燃料转型升级重要突破口之一。近年来,氢燃料电池汽车成为新能源汽车领域“新宠儿”。“不用油,只用氢,达到零排放。”德志时代相关负责人介绍说,目前,已有了一批来自外省的订单。年底,我市首批氢燃料电池汽车将上路,未来可期。  ...
8月8日,SNEC 2020在上海正式拉开序幕。阳光电源在展会现场隆重发布了1500V全场景储能系统解决方案,凭借更低投资成本,更高系统安全的优势,为行业带来降本增效最佳储能系统解决方案。 全面平价上网时代,储能成为新能源高比例应用的关键支撑技术。目前,我国已经有十几个省份相继出台相关文件要求光伏、风电等新能源电站加装储能系统,储能已经成为新能源标配。然而,与欧美国家相比,中国储能产业发展的政策支持力度、电力市场机制还不够完善,加装储能让原本利润就很单薄的光伏、风电项目雪上加霜。夹缝中求生存的储能行业,又该如何破解投资收益难题? 正如光伏系统升级到1500V后,卓越的“降本增效”效果让其一跃成为平价主流解决方案,那么,储能系统升级到1500V将带来怎样的降本增效效果?备受行业关注的安全问题又将面临哪些挑战?阳光电源坚持以创新引领行业技术升级,新品1500V全场景储能系统解决方案,力求为客户寻找到成本、安全和收益的最佳平衡点。 能量密度提高35%,系统初始投资降低10%以上 储能系统通过增加能量密度与功率密度,能够在系统优化方面具有很大优势。新品高度集成了1500V的PCS、DC/DC和电池系统等核心设备,支持交流侧耦合方案和直流侧耦合方案,可广泛应用于调频调峰、辅助可再生能源并网、微电网及工商业储能等各种应用场景。 与1000V系统相比,电池系统能量密度与功率密度均提升了35%以上,相同容量电站,设备更少,电池系统、PCS、BMS及线缆等设备成本大幅降低,基建和土地投资成本也同步减少。据测算,相较传统方案,1500V储能系统仅初始投资成本就降低了10%以上。 直流管理,多重保护确保系统安全可靠 如果说成本决定了储能能否走下去,那安全则决定了储能能走多远。1500V储能系统电压升高后电池串联数量增加,其一致性控制难度增大,直流拉弧风险预防保护以及电气绝缘设计等要求也更高。凭借23年新能源产品研发及项目应用经验,阳光电源坚持从部件到系统级全面协同和联动,确保储能系统的安全可靠: • 主被动均衡技术,可以将整个集装箱内电芯压差控制在10mV以内,满足高安规标准设计; • 集装箱温度23±5℃恒温控制,确保电芯温差小,避免电池“木桶效应”对整体储能系统性能的制约; • “电池四级管理、四级熔断及毫秒级联动保护”安全设计,形成了从电池单体、模组、电池簇、电池系统管理到PCS的全方位保护体系; • 直流拉弧检测功能,实现ms级识别拉弧、s级关断及实时监测,三级保护保障系统的安全。 光储并济,引领全面平价时代 “新能源侧加装储能政策的颁布,让企业面临了很大的投资收益压力,大家最关心的就是降本和安全问题,这对于融合技术要求比较高。今天阳光电源发布的1500V储能系统,在这两点都有了很大的提升,非常符合市场需求。”中国可再生能源学会储能专委会副主任李建林评价道。 作为中国光伏与储能产业最早的拓荒者之一,阳光电源始终坚持以技术创新引领行业发展。截至2020年上半年,阳光电源储能系统已应用在全球1000+重大储能项目中,未发生一次安全事故。未来,阳光电源也将继续加大创新力度,光储并济引领全面平价时代,“让人人享用清洁电力”。  ...
近日,特斯拉在北京国贸华贸中心亮相了第三代超级充电站,该充电站共计配备了6个V3超级充电桩,可以提供最高达250千瓦的充电功率。这是继上海与广州以后,特斯拉在国内建成的第三个V3超级充电站。 据官方介绍,特斯拉V3超级充电桩运用了全新充电架构,并且使用了全新电子元器件,可以在15分钟内让特斯拉车型最高补充250公里的续航里程,理论上峰值充电功率约为250千瓦。而V3超充桩在外观上与V2超充桩差别不大,前者主要改进了充电枪以及充电线,而由于采用了液冷技术,所以V3超充桩的充电线相比V2超充桩更细、更轻。 目前,华贸中心的V3超充站配备了6个V3超级充电桩,理论上是支持最大约250kW的充电功率。使用V3充电桩为Model 3车型充电15分钟,可以达到约250km的续航电量;Model S车型充电15分钟可以达到约230km的续航电量;Model X车型充电15分钟可以达到约203km续航电量。 此外,车辆和V3超充桩都能联网,在你驾车去充电桩的路上,车辆可以通过在途电池预热功能,达到充电最佳的状态,预计最高能节省一半的充电时长,更加的便利。  ...
创新,有时不仅是一种改变,更是一种对传统的颠覆。当数字化大潮席卷而来,电气化世界也必将迎来变革,更分散化的资产设施分布,更复杂化的运维管理需求,更严苛化的安全可靠要求,更专业化的行业场景应用,对配电系统而言,从设计到使用的全生命周期各环节都将面临更大的挑战,数字化创新将成为实现突破的重要途径。 近日,全球能源管理与自动化领域数字化转型的专家施耐德电气于线上举办了2020年创新峰会,并在智能配电峰会期间,重磅发布了新一代预智低压成套设备BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列及新一代ComPacT NSX塑壳断路器,再次以数字化创新引领配电领域发展,赋能行业转型升级。对此,施耐德电气执行副总裁,合作伙伴事业部负责人Nadege Petit对此表示:“施耐德电气正继续以创新加速数字化与电气化的融合,并不断创造具有更丰富强大功能且使用更简单便捷的产品,从而为产业链各个环节的合作伙伴创造更加安全可靠、绿色高效的价值,并带来卓越数字化体验,最终携手创造电气新世界。” 新一代预智低压成套设备——自带数字基因 尽享数字未来 此次发布的新一代预智低压成套设备包括BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列,可实现标准网关、无线连接、测温等多种功能的预制化搭载,打造出厂即自带数字化基因的新型智能成套设备,以更低投入且“轻量化”的方式为设计院、盘厂等合作伙伴及最终用户带来无与伦比的数字化体验。结合多款数字化软件,可随时监测设备运行状态,并能够实现现场及云端的高效管理,从而全面优化配电资产从设计、建造到部署、营维的全生命周期数字化管理,提高用电可靠性,提升供配电系统的运维效率。 新一代预智低压成套设备 BlokSeT 新一代预智低压成套设备Okken 新一代预智低压成套设备PrismaSeT 预制互联,灵活高效:可配置全能型云网关Panel Server Box、以太网网关Panel Server Hub、轻量级云网关Panel Server Cloud等多种标准网关,实现设备出厂即拥有更安全、高效、灵活的互联互通性;通过柜体独有的数字化面板及智联二维码,可就地显示网关连接信息、失压报警信息、防伪信息及成套设备内部的关键资产信息,实现对电气资产的高效管理。 多重测量,精准监测:预置Thermal Tag无线温度传感器,可实时对关键点温度进行监测,预知健康风险;独有的V-loss测量装置,可捕获盘柜失压状况;可扩展的PowerTag MTZ/NSX无线电能测量模块及NSX OFSD无线辅助触点,实现电能的精准测量及开关状态的轻松捕捉,全面掌握柜内电气资产状态。 至简数字体验:结合施耐德电气EcoStruxure Facility Expert千里眼运维专家及智联二维码,可实现更高效的资产管理和预防式维护;应用Ecoreal软件和调试工具,更可提升上图、报价、设计效率和协同体验;易可调微信小程序,可轻松实现配置、升级、信息同步和网关切换等操作,带来更卓越的数字体验。 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器——数字模块尽享智能体验 丰富产品带来专业保障 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器在模块化设计和产品系列拓展方面再次创新,不但可实现无线通讯、电能质量及电气状态监测等更多数字化功能的快速扩展升级,同时不断提升产品性能,丰富产品功能,以满足不同细分行业和使用场景的个性化需求,从而助力客户不断提高配电可靠性及能效和成本优化,创造更安全、智能、高效、灵活且专业的价值和体验。 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器(交流) 新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器(直流) 模块设计、无限智能:通过搭载包括OFSD无线辅助触点、升级款PowerTag NSX无线电能测量模块,可持续丰富或升级断路器智能化功能,强化断路器与配电系统的通讯能力,持续提升配电可靠性和电能质量。 产品创新、专业赋能:将陆续推出1500V直流断路器、1000V交流断路器等,全面满足新能源、数据中心等新兴行业及楼宇、工业等传统行业的个性化需求。 提升体验、安全加倍:漏电保护一体化、漏电报警不跳闸等产品设计,再次提升对配电安全的全面保护和操作体验,降低操作失误风险,更好地保障人身及资产安全。 灵活高效、外观升级:全新的电动操作机构和更丰富的热磁可调断路器,为客户提供更灵活更丰富的产品及方案选择和配置,并有效优化成本。此外,全系列产品外观统一焕新,不但更具辨识度,清晰可见数字化模块的安装和运行状态,获取、读取相关信息更快速、清晰,还通过更符合人力工学的设计,让操作更加省力和安全。 作为施耐德电气赋能配电领域转型升级的有力实践,此次发布的两系列数字化创新产品不但各具价值,且新一代ComPacT NSX系列塑壳断路器还可集成于新一代BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列预智低压成套设备中,并可与新一代预智低压成套设备搭载的更多组件无缝兼容,通过这一组合应用,将实现数字化功能与价值的“无限”叠加,进而产生更大的“化学反应”,带来更佳的数字化体验,从而在施耐德电气创造电气新世界的过程中发挥重要作用。 对于重量级产品的发布,施耐德电气能效管理低压业务,市场部副总裁张帆表示:“能源新世界正加速而至,加强数字化与电气化的融合,并继续立足客户需求,是施耐德电气创新的方向。此次发布的两款全新产品是我们坚持创新的又一最佳实践,希望以此为基础,继续携手更多合作伙伴,一同创建数字配电新生态,引领新时代的变革。  ...
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。  ...