從半導(dǎo)體科學(xué)看智能電網(wǎng)解決方案
傳統(tǒng)的機(jī)械式控制手段,響應(yīng)速度慢、不能頻繁動(dòng)作、控制功能離散,而大功率電力電子器件作為智能電網(wǎng)的核心部件具有更強(qiáng)、更快、更有效的功能特點(diǎn)。這種大功率電力電子技術(shù)包括高壓直流輸電(High Voltage Direct Current, HVDC)、柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible Alternating Current Transmission System, FACTS)、定制電力(Custom Power, CP)和基于電壓源變換(Voltage Sourced Converter)的柔性直流輸電(VSC-HVDC)。功率器件的運(yùn)用著重于它的容量(大電流,大電壓)、開(kāi)關(guān)頻率、通態(tài)損耗、串并聯(lián)使用性等,例如功率MOSFET、IGBT、GTO等。第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料SiC、GaN使得電力電子器件邁上了新的臺(tái)階,人們?cè)絹?lái)越重視相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。
B:電力線通信技術(shù)(PLC):
PLC模塊框圖
傳統(tǒng)的上網(wǎng)方式就不再贅述了,如今,我們又多了一種更方便,更經(jīng)濟(jì)的選擇:利用電線,這就是PLC! PLC的英文全稱是Power Line Communication,即電力線通信。通過(guò)利用傳輸電流的電力線作為通信載體,使得PLC具有極大的便捷性,只要在房間任何有電源插座的地方,不用撥號(hào),就立即可享受4.5~45Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)接入,來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)﹑撥打電話,和觀看在線電影,從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)﹑語(yǔ)音﹑視頻,以及電力于一體的"四網(wǎng)合一"! PLC利用現(xiàn)有電力線基礎(chǔ)設(shè)施,為在許多工業(yè)應(yīng)用引進(jìn)智能監(jiān)控和控制提供了經(jīng)濟(jì)高效的方法。它讓 PLC 成為用于智能電網(wǎng)應(yīng)用(如智能抄表、照明控制、太陽(yáng)能、插入式電動(dòng)車以及家庭和樓宇中的供暖、空調(diào)和安全系統(tǒng))的首選技術(shù)之一。問(wèn)題是電力線本身噪聲很大,開(kāi)發(fā)高效PLC實(shí)施也會(huì)遇到諸如數(shù)據(jù)可靠性等的困難。
C:新能源并軌:
當(dāng)今社會(huì),能源緊缺是各個(gè)國(guó)家遇到的共同問(wèn)題,可再生能源和替代能源的利用與轉(zhuǎn)化受到大家的青睞。通過(guò)評(píng)估太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)換以及適應(yīng)未來(lái)需求的新型半導(dǎo)體材料,從而提高電力密度以及電壓和效率等級(jí)的可行性。
能量收集系統(tǒng)包含能量收集模塊和處理器/發(fā)送器模塊。能量收集模塊從光、振動(dòng)、熱或生物來(lái)源中捕獲毫瓦級(jí)能量。可能的能源還來(lái)自手機(jī)天線塔等發(fā)出的射頻。連接至電網(wǎng)的光電 (PV) 安裝通常采用串聯(lián)至串逆變器的模塊陣列。利用專用于每個(gè)模塊的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器補(bǔ)充傳統(tǒng)串逆變器,使單個(gè)模塊可收集更多能量的新興系統(tǒng)架構(gòu)。
D:電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施:
保護(hù)繼電器在從發(fā)電到輸配電等電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的各個(gè)環(huán)節(jié)上很常見(jiàn),它們能夠讓運(yùn)營(yíng)商在不同的點(diǎn)監(jiān)視和控制電網(wǎng),兩大主要功能是測(cè)量和保護(hù)。在現(xiàn)代保護(hù)繼電器中,通信也是解決方案的必要組成部分,能夠讓運(yùn)營(yíng)商遠(yuǎn)程監(jiān)視和運(yùn)行電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。保護(hù)繼電器輸入通常是來(lái)自線路傳感器的電流和電壓,以及來(lái)自電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中其他相關(guān)設(shè)備的任何通信。輸出包括向斷路器發(fā)送的信號(hào)(打開(kāi)或關(guān)閉)以及與電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信。當(dāng)保護(hù)繼電器檢測(cè)到故障時(shí),它會(huì)命令斷路器將經(jīng)檢測(cè)發(fā)生故障的線路置為開(kāi)路,從而為保護(hù)繼電器下游線路的一切提供保護(hù)。在測(cè)量精度以及響應(yīng)速度上,需要工程師做更多的技術(shù)支持。
E:電表與監(jiān)測(cè):
配電自動(dòng)化和用戶信息采集,一直以來(lái)是電力系統(tǒng)發(fā)展最薄弱的環(huán)節(jié),也是電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵。配電自動(dòng)化包括各種采集控制終端采集信息的上傳和主站控制命令的下達(dá);用戶信息采集包括用戶用電信息的上傳以及采集指令的下達(dá)。這些終端包括數(shù)據(jù)集中器、智能電子式電表、電能質(zhì)量檢測(cè)儀、水表、熱量表等。
責(zé)任編輯:電朵云
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