登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
2015年《巴黎协定》问世以来,围绕“控温”和“减碳”全球居民都在积极行动。作为碳排放大户,能源行业备受关注,同时也义不容辞开展了“大刀阔斧”的变革。2021年5月,国际能源署通过深入调研发布了《Net Zero by 2050-A Roadmap for the Global Energy Sector》报告,着重对电力领域的发展路径进行了研判:2040年前全球范围内电力将成为能源系统的核心,其将在所有领域(包括运输、建筑、工业)发挥关键作用,而且,全球发电量将实现静零排放,并有希望提供近一半的能源消费。而实现这一切的前提是大幅提升电力系统的灵活性,大力发展电池、需求响应、氢燃料、水电等技术以提升系统的可靠性。
在追寻碳中和的进程中,新型电力系统的技术架构和实施路径日渐明晰,其中,“提升能效”和“绿电替代”是必由之路。笔者所在的深圳供电局(以下简称深供)作为国家级智能电网示范单位开始深度参与气候变化领域的国际合作,是最早启动“碳中和”电网研究的国内单位之一。2018年底,经过对前序研究的总结,深供认为,要实现能源高效利用和清洁化替代,迫切需要研发适应未来电力系统架构的新型能源装备,而首选就是“能量路由器”,随后深供联合清华大学深圳研究生院启动了相关的专题研究工作,经验和成果分享如下:
能量路由器的诞生
1.1能源互联网的出现
说起对能量路由器的关注,首先要提到能源互联网的概念。回顾人类文明的近代发展史,其实也是一部能源开发史。通过一代代人的不懈努力,一方面,煤炭、石油、天然气、电力、冷/热等一系列能源被人类所驯服并得已广泛应用;另一方面,每种能源也逐步构建起从生产、运输,到配给、使用的完整网络。但随着人们对能源需求总量和品质要求的不断提升,在某些特定的时空,单一能源或无法满足全部需求。以此为驱动力,多种能源/网络之间的互联成为一种合理的趋势,能源互联网概念应运而生,其核心任务是处理好多种能源的传输、转换、使用问题。
1.2电网形态的演进
中国电网拥有自身鲜明的特征,经过数十年自上而下有计划建设,形成了“发输配变用”界面清晰的链条式架构,潮流方向明确,配用端由公共电网到千家万户的“中心化”辐射供电。但随着低碳绿色能源的“泛在化”使用,用能侧在集成分布式电源和储能后,形成了有一定自持能力的微电网形态,并进一步向着“源网荷储一体化”的方向发展,在配电网层面逐渐呈现“去集中化”、“分布式”的演化趋势。
分层、分区、分群保持功率实时平衡是电力系统所追寻的永恒目标。当前电网正处在重要的演化期,为了有效应对分布式能源的有效消纳,灵活混用了交直流配电技术,形成了弹性配电网为主干,挂接微电网、能源互联网的过渡形态。
1.3能量路由器的概念
能源路由器(能量路由器)Energy Router,是以电能为核心,可汇集和管理电、冷、热、燃气及其它形式的能源,具备能量灵活转化、变换、传递和路由功能,并实现能源物理系统与信息系统的融合,是支撑能源互联网的核心装置。在新型电力系统的建设历程中,能源路由器也将发挥“桥头堡”般的支撑作用。
其中,功能聚焦于电力领域的电能路由器 Electric Power Router,更是可谓电力资源“万能粘合剂”。它是能源路由器(能量路由器)的基本形式,可独立使用。它以电能为控制对象,具备三个或以上电能端口,具备不同电气参数电能之间的灵活变换、传递和路由功能,并实现电气物理系统与信息系统的融合。
能量路由器的研究现状
2.1研究主体
目前,全球范围内,在能量路由器领域的领先研究机构如下图所示,欧美国家普遍给予高度重视,国内科研院所及高校也有着较为扎实的研究基础。
2.2演化历程
笔者认为能量路由器应是一个相对广义的概念,从系统级、设备级、部件级、器件级整理,均可以从现状技术与产品中找到关联事物。入下图所示:
从演化历程上看,能量路由器应该可以追溯到1968年诞生的电力电子变压器,如下图所示,至今已经经历了5代的演化。
2.3功能定位
结合当前新型电力系统消纳电力灵活资源的需求,能量路由器应具备的典型特征包括:能源传输主动性、多端口、支持网络化互联。
能量路由器的关键技术
3.1两个层面
要具备能源传输主动性、多端口、支持网络化互联的功能,能源路由器需要从能源物理层和能源信息层两个层面做好架构设计。系统建设目标包括支撑能源互联网的能量流、信息流和控制流的融合和协调控制,同时具备信息高效处理和能量及时调节能力。下图所示为推荐架构。
3.2指标体系
随着对能量路由器的研用走向深入,与之相关的技术指标体系也日渐明晰。目前,共识性指标包括端口设置、电能质量及补偿、效率等级、离并网运行、电能路由能力、信息通信规范、冷热气等多能接入技术要求、安全与保护等。
3.3技术瓶颈
目前,制约能量路由器在新型电力系统及能源互联网中规模化应用的三大挑战为:
电能变换能力不足;
系统优化设计仍有提升空间;
装备和系统可靠性不稳定。
作为破局之策,技术上需要重点攻克三大技术难题:
功率半导体器件失效机理及其模型
基于分布杂散参数的瞬态变换拓扑模型及其能量平衡
电磁能量脉冲序列分析及控制
能量路由器的应用场景
着眼新型电力系统的未来发展方向及需求,笔者认为,能量路由器,尤其是其中的电能路由器可在区域、园区、家庭、车载四个层级寻找应用场景。
部分推荐应用方式如下表所示。
在人类谋求可持续发展并践行减碳的进程中,能量路由器作为已验证的有效技术,必将迎来规模化应用的春天。(作者:焦丰顺 深圳供电局有限公司)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
8月14日,在经过4个多月的调试后,安徽省首个低压交直流柔性混联示范工程在合肥供电公司建成。该工程是合肥市新型电力系统重点建设工程之一,实现了在台区配电变压器不增容情况下快速提升供电可靠性,减少交、直流转换电量损耗。4月,合肥供电公司和南瑞集团有限公司合作,以肥西县供电公司工业园供电
核心提示:国网智研院依托公司科技项目研发了大容量多端口能量路由器的技术拓扑和多端口直流控制保护技术,为随州广水100%新能源新型电力系统科技示范工程研制了核心技术装备,通过技术成果转化为工程建设提供了支撑。1月31日,湖北随州广水100%新能源新型电力系统科技示范工程能量路由器60兆瓦换流器
11月19日,县域级100%新能源新型电力系统在湖北随州广水市启动送电程序,供电区域内超过20万人全年都将使用清洁能源。该新型电力系统建设在湖北省广水市核心供区应山和十里办事处,紧邻英姿寨、牛脊山、莲花村3座风电场及宝林风光一体电站。这4座新能源电站的总计装机容量达24.4万千瓦。作为国家电网公
“低压柔直系统电压、电流正常,各台区负载均衡,变压器处于经济运行状态!”11月7日,国网天津城南公司河西供电服务中心低压运维人员前往河西区全运村锦葵园NK1589配电站房,针对新投入运行的三台能量路由器开展特巡工作。据悉,国网天津城南公司已完成基于能量路由器的双台区和三台区直流柔性互联系
清洁能源迅速兴起,浙江海宁每年风力、光伏发电总量已经达到5亿千瓦,近日,黄湾尖山全国首个城市级能源互联网换流站投用后,除了向市民合理配置清洁能源之外,特别是在大面积停电的突发状况下将发挥神威,让人们的生活变得越来越便捷。海宁市民陈华杰年初将车子换成了电动汽车,下午2点,他跑到黄湾镇
国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)的研究人员涂春鸣、孟阳、肖凡、兰征、帅智康,在2017年第22期《电工技术学报》上撰文,为更好协调和控制交直流混合微网间能量传输,提出一种交直流混合微网能量路由器。建立所提出能量路由器数学模型,分析该能量路由器不同工作模态时级联整流级相量关系
项目背景能源供给对人类社会的重要性不言而喻,但长期以来传统能源的逐渐枯竭及其使用所带来的环境问题一直困扰着全世界。近年来各国专家学者提出了构建全球能源互联网的设想,旨在为世界提供更安全、更经济、更清洁、可持续的能源。这一设想的重要特点是将分布式可再生能源发电系统(如风电、光伏等)大
功率半导体化的电力系统是现代电网的支撑技术之一。目前,能源互联网研究热潮正在中国兴起。一、能源互联网中的电力电子能量路由器能量路由器共性特征:能够为分布式可再生能源发电和储能提供即插即用的交/直流接口;能够实现电压变换、电压隔离、提升电能质量、能量双向流动的综合调节能力;能够根据故
功率半导体化的电力系统是现代电网的支撑技术之一。目前,能源互联网研究热潮正在中国兴起。[$NewPage$]一、能源互联网中的电力电子能量路由器(一)能量路由器共性特征:能够为分布式可再生能源发电和储能提供即插即用的交/直流接口;能够实现电压变换、电压隔离、提升电能质量、能量双向流动的综合调节
近日,安徽省发展改革委启动省级未来产业先导区创建工作,其中包含低碳能源领域。重点方向包括围绕可再生能源与核能、能源清洁高效利用、智慧综合能源等重点领域开展技术攻关及应用,重点突破新型高效太阳能电池、氢能制备及储运、燃料电池及关键部件、低成本碳捕集利用与封存等关键核心技术,促进工业
随着《十四五发展规划》等政策的推进,各行业国产化进程迅猛发展。智慧电网作为新型能源体系建设的重要支撑,更是当仁不让;各设备公司全网匹配,要求做到全国产化。金升阳作为技术引领型企业积极响应政策,关注用户所需,依托产研实力,为电力行业各细分领域提供更可靠、更高效的一站式电源解决方案为
随着《十四五发展规划》等政策的推进,各行业国产化进程迅猛发展。智慧电网作为新型能源体系建设的重要支撑,更是当仁不让;各设备公司全网匹配,要求做到全国产化。金升阳作为技术引领型企业积极响应政策,关注用户所需,依托产研实力,为电力行业各细分领域提供更可靠、更高效的一站式电源解决方案为
4月12日,2024年江宁区“向人民汇报”活动——区工信局专场举行。在深度访谈环节,区工信局就培育新质生产力、打造智能电网产业、高端装备制造业等进行发言。目前,江宁已建成智能电网、新能源(智能网联)汽车、新一代信息技术、高端智能装备等4个千亿级产业集群。作为江宁制造的一张靓丽名片,智能电
4月8日上午,中国电科院南京科研基地建设项目主体工程在江宁开发区开工,标志着这一省重大项目进入全面建设阶段,也为江宁开发区聚力打造世界级智能电网产业集群注入了强劲动力。区长黄成文、江宁开发区管委会主任王爱军、副区长周强、江宁开发区管委会副主任陈志海,中国电力科学研究院有限公司总经理
4月10日,江苏昆山印发推进绿色低碳产业高质量发展的若干政策措施(试行)(昆政办发〔2024〕25号)。其中提到,对按要求接入昆山智慧能源管理平台的重点用能单位给予每家1万元奖励。在电网保供能力许可的范围内,对采用绿电绿证交易等方式实现绿色电力占年用电量50%及以上的企业,在实施电力负荷管理
近日,贵州省工业和信息化厅印发《关于加快发展先进制造业集群的指导意见》。文件提出,聚焦智能电网输变电需求,重点发展智能高低压成套开关、全封闭组合电器、用户端设备及电网安全运行系统等数字化智能化输变电装备,大力发展新型电力电子产品、综合自动化系统及继电保护装置等中低压输配电装备。积极
3月27日,陕西省印发陕西省培育千亿级第三代半导体产业创新集群行动计划(陕发改高技〔2024〕601号),其中提到,依托我省新能源汽车、光伏逆变、智能电网、储能装置、轨道交通、5G通信以及国防军工等行业优势,加强产业链上下游企业合作,推进第三代半导体应用创新。到2035年,带动新能源汽车、光伏逆
继3月18日“钠离子混合型电容储能技术”项目在鄂尔多斯市启动后,3月29日,又一“十四五”国家重点研发计划“大规模可再生能源基地特高压多端直流输电外送关键技术”在呼和浩特市启动。针对无常规能源支撑情况下,该项目将开展沙戈荒大规模新能源基地特高压多端直流输电关键技术攻关,并规划建设长距离
编者按近年来,随着智能电网不断建设和发展,大规模广域数据实时采集和历史数据存储的需求快速增长。5G通信技术有望引领新一轮电力技术革命,其应用场景包括:万物互联、精准控制、海量量测、宽带通信和高效计算等。利用5G技术能够提供更完备的配电网差动保护方案,有利于智能电网的建设。5G技术为变电
国网智能电网研究院有限公司2024年度集中采购批次安排注:最终发布的公告时间以实际发布日期为准。
近日,南方能源监管局在广州组织召开电力现货市场引导规划座谈会。会议发布了电力现货市场引导源网荷储规划的分析报告(以下简称“报告”),并结合报告成果进行交流研讨,共同推动广东新型电力系统建设。据介绍,南方(以广东起步)电力现货市场已连续运行超过两年,电力现货市场机制反映供需、发现价
近日,南方能源监管局在广州组织召开电力现货市场引导规划座谈会。会议发布了电力现货市场引导源网荷储规划的分析报告(以下简称“报告”),并结合报告成果进行交流研讨,共同推动广东新型电力系统建设。据介绍,南方(以广东起步)电力现货市场已连续运行超过两年,电力现货市场机制反映供需、发现价
4月22日,国网信通产业集团创新发展工作会议暨2024年第二季度工作会议召开。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻公司高质量发展工作会议暨2024年第二季度工作会议精神,落实公司产业、改革等专业工作会议要求,坚持问题导向需求导向,以时不我待的紧迫感责任感,抢抓机遇、振奋精
北极星售电网获悉,近日,福建省宁德市工业和信息化局等部门发布关于印发宁德市工业领域碳达峰实施方案的通知,《方案》提到,加速构建以新能源为主体的新型电力系统,推进风光水核等清洁能源与电化学储能一体化发展,实现新能源发电精细化运行与控制,源网荷储互动、多能协同互补、用能需求智能调控。
加快推动新型储能调度运用提升——《国家能源局关于促进新型储能并网和调度运用的通知》政策解读国家电网公司国家电力调度控制中心新型储能是推动能源转型和构建新型电力系统的重要基础装备,已成为我国战略性新兴产业。今年3月5日,国务院总理李强在全国两会上做政府工作报告,首次明确提出要“发展新
2022年,国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》(发改能源〔2022〕210号)对电力系统灵活性提出明确指标要求,电力协调运行能力不断加强,到2025年,灵活调节电源占比达到24%左右,电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的3%~5%。抽水蓄能是灵活性调节电源的重要组成,“十四五”
4月8日,东北能源监管局组织召开东北区域2024年电力安委会会议暨电力系统运行方式汇报分析会议,区域、省级电网企业以及主要发电企业共计51家单位,150余人参加此次会议。会议学习传达了国家能源局2024年全国电力系统运行方式汇报分析会会议精神,分析研判了2024年东北区域电力系统运行的主要特征、安
为进一步加强厂网间沟通交流,深入推进我省电力市场建设,全面做好迎峰度夏电力保供准备,4月16日,山西能源监管办组织召开了2024年第一次厂网联席会议。山西省发改委、山西省能源局、山西电力行业协会、山西新兴电力市场研究院、国网山西省电力公司、山西电力交易中心、发售电企业等相关单位负责人参
当前,我国在大力推进中国式现代化的过程中,能源电力安全保供重要性日益凸显,新型电力系统加快构建,对电力系统电能质量管理提出更高的要求。人工智能技术随着算法和算力的提升,在状态监测、电力调度、用能管理等方面,大幅推动了数据、算法、算力、人力等生产要素深度融合,为电能质量管理提供了新
4月16日,南方电网公司召开2024年一季度经济活动分析会,深入贯彻中央经济工作会议和全国两会精神,总结一季度生产经营情况,部署下阶段重点工作。公司董事、总经理、党组副书记钱朝阳出席会议并讲话。公司领导唐屹峰、贺晓柏出席会议,单淑兰主持会议。公司外部董事曹培玺、宁福顺出席会议。会议指出
近日,南方能源监管局联合广东、广西、海南三省(区)电力管理部门召开2024年二季度电力安全风险隐患会商研判暨电力系统安全生产治本攻坚三年行动专题部署会议,深入贯彻习近平总书记关于安全生产重要指示批示精神,落实国家能源局关于能源电力系统安全生产治本攻坚三年行动要求,认真总结今年一季度电
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!