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营口回收西门子PLC模块
产品时间:2020-11-23
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要想利用可再生能源,就得能灵敏地调控其发电量。这是保持电网稳定,以及确保在断电后快速恢复供电的途径。西门子研制的蓄电系统Siestorage有可能解决这个问题——西门子与供电企业Enel公司正在意大利开展试点项目。

在意大利,西门子和供电企业Enel公司正在试验利用锂离子蓄电装置来储存光伏电站生产的过剩电力。

意大利拥有得天独厚的充沛日照,因此,这个国家的光伏发电(PV)产业正欣欣向荣便也不足为怪了。譬如,供电企业Enel公司运营的电网,包含了总输出功率逾1100万千瓦的光伏发电设施,其中大部分都直接向中压配电网络输送电能。

不过,喜人形势的背后也有堪忧之处:中午日照强烈时,太阳能电池板生产的大量电能将通过电网输送至千家万户,然而这时的电力需求并不大。如果是阴天,发电量就会急剧下降。一般而言,诸如太阳能电站和风电场等发电量波动不定的发电设施并网发电的数量越多,就越难以保证电网稳定。必须时刻保持供需平衡。如若不然,所产生的电压和频率波动会扰乱甚至毁坏电子设备。

有鉴于此,蓄电系统的重要性显然会与日俱增。蓄电装置可以在特定时间将暂时不需要的多余电能储存起来,当用电需求增长时,再将这些电能送回电网。数十年来,高效的抽水蓄能电站一直被用于长期储存电能。西门子电力系统和蓄电装置高级销售经理Uwe Fuchs指出:“不幸的是,没有足够多的场所用于建造这种设施。因此,我们必须开发替代解决方案,用于稳定电网。”

据德意志银行发布的数据,从2012年到2025年,德国蓄电装置市场规模有望至少增长一倍。今后20年,仅德国的相关投资就将高达300亿欧元左右。最晚不超过2040年,经常性的蓄电量将达到400亿度左右,有时候蓄电持续时间会长达数月。这个数字是当前德国所有抽水蓄能电站蓄电容量总和的1000倍。相比之下,2012年德国所有电厂的总发电量为6180亿度。

目前已有多种技术可用于解决这个问题。譬如,氢能蓄电装置可以储存风电场生产的过剩电能。这些装置采用电解法,将水还原为蕴含高能量的氢气。这些氢气可以被临时贮存到地下洞穴内,这种地下洞穴已经用于存储天然气。如果用电需求增长,那么,这些蕴含高能量的氢气可用于驱动发电机组,然后,所生产的电能将被输送至电网。抑或,可以让氢气与二氧化碳发生化学反应,产生甲烷,然后将这些甲烷送入天然气管网。还可以将所产生的甲烷用作化工原料或者燃料电池汽车的燃料。

也可以通过压缩空气储存能量。这种方法是将空气泵入诸如盐丘等空穴中,然后将之压缩,直至压力高达100巴。过后,可将压缩空气用于驱动燃气轮机。换句话说,燃烧仍需使用诸如天然气等矿物燃料,但助燃空气不再需要进行压缩。

最后,有一种众所周知的蓄电系统:电池。目前,锂电池是用于稳定配电网的电池,因为它们兼具高蓄电容量和高充放电率双重优势。倘若电网负载波动不定,那么,这种电池可以在短短数毫秒之内吸纳或供应电能。与抽水蓄能电站不同的是,电池只需要在短短几分钟时间内输送电能——譬如,当云朵暂时挡住阳光,导致连接至微型电网的光伏电站的发电量下降时。

借助电池系统稳定电网。早在若干年以前,西门子就已开始开发蓄电装置。西门子Siestorage蓄电系统是一个模块化系统,它为高性能锂离子电池配备了电力电子装置,以便连接至电网。Fuchs表示,“借助该系统,我们既可以稳定400伏低压电网,也可以稳定10-30千伏配电网。这些电池和控制电子装置均为安装在机柜中的滑动式单元,可轻松将之集成于可控制温度和湿度的柜体。”

2012年2月,这样一个设备机柜落户意大利莫利塞地区的Isernia市。该区拥有大量并入Enel配电网的光伏电站。Fuchs解释道,“我们的系统是欧洲首套锂离子蓄电装置。它是适用于配电网的性能强大的蓄电装置。其控制电子装置可持续测定电网电压和频率。Siestorage可随情况的变化而吸纳或供应电能。”意大利的这套系统的蓄电容量为500度,能够以高达数百万瓦的功率储存和释放电能。

对于农村地区的微型电网,这足以保持其稳定性,哪怕是包含发电量波动不定的太阳能电池系统的微型电网。在西门子最近发布的《可持续发展报告》中,Enel公司网络和基础设施部门的网络技术主管Paola Petroni表示:“迄今为止的测试结果令我们非常满意。”Enel公司是意大利最大的供电企业,拥有超过3200万个客户,运营并维护着100多万公里的输电线路。Petroni说:“西门子产品能够应对电力生产波动以及几座电动汽车充电站造成的负载起伏。”这个能力主要得益于特制的换流器。这些装置秉承了西门子SIPLINK产品(Power Link)的大量技术优势。近十年来,SIPLINK产品被用作工厂电网连接和岸船供电的辅助装置。Fuchs说:“软件确保Siestorage换流器能够针对电网变化做出灵活响应,特别是在出现频率波动时。这个时候,在短短数秒之内会发生很多情况。”

在一个将于2014年秋季启动的项目中,Siestorage也将扮演重要角色。西门子将携手德国Arcelor Mittal in Eisenhuettenstadt市的钢铁制造商Arcelor Mittal公司和当地供电企业VEO公司,共同建造一个用于在断电时提供电力的备用系统。在这个系统中,Siestorage装置将利用一台电机来启动钢厂自有燃气电厂中的燃气轮机,以便确保在发生断电事故时,工厂也能依靠自有电网保持正常运转。Fuchs解释道:“这种应用场景对能源转型也有一定的借鉴意义。未来,我们将需要许多能够在电网发生故障时灵活快速黑启动的联合循环发电装置,而这正是Siestorage所能做到的。简而言之,它能用于替代常规柴油发动机。”

Siestorage日趋完善。Fuchs解释道:“我们的换流器和我们现在使用的电池让我们得以利用安装在标准40英尺机柜中的蓄电容量为1000度的蓄电装置,以最高2000千瓦的功率吸纳或供应电能。对于特殊应用,使用性能高得多的电池也是一种值得考虑的方案。譬如,用于集装箱起重机或轮胎试验台的制动能量回收系统。”这样的应用涉及在短时间内处理大量能量。但是,由于Siestorage的充电周期较短,因此这个系统的制动能量回收率尚未达到100%。现在,西门子专家正在努力丰富产品组合,以便客户最大限度提高蓄电装置的输出功率和蓄电容量。这将确保客户电网尽可能保持稳定和高效。

 

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