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给智能电网加能

2013-06-27 09:01:39 NI

当今最伟大的创新很少来自完全崭新的技术。

和PC与移动电话的发明一样,智能电网这个创新理念,也是源自创造性的想法与现有的科学技术的结合。这种想法与现实的结合在很多领域可以提供一种更好得多的解决方案。由NI LabVIEW 软件进行逻辑编写的可重配置仪器与控制的嵌入式系统正在与新兴的基于云的联网技术,分析方法,以及其它前沿的信息科技相结合。随着智能联网的嵌入式系统在整个电网中更为广泛的运用,它将彻底改变电力的生产,消费,以及分配环节。就像过去信息技术(IT)革新曾大幅加速电力的发展,能源技术(ET)革新将带来更大的创新,从而使能源更便宜,清洁,以及更充足。

从19世纪70年代开始,美国就致力于分阶段将电气化推向日常生活中去,并且在1950年让电气技术基本惠及所有的美国居民。和美国一样,世界范围内的大部分国家在建立他们的电网时,运用了横跨不同时代的技术。当今,这些电网仍是世界上最为复杂的互连设备。自从电气化技术革新开始,很多包含了新技术的能源转换方式被发明了出来。现在电网的相关技术的研发方向正回归到彻底变革电网本身上来。
 

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使用智能电网技术,应对电力生产挑战

在21世纪早期,人类社会在满足人们自身,资源,以及环境需求等方面遇到了前所未有的挑战。就像电力研究院(EPRI)的电力技术路线图中所陈述的那样,“电能是一个可持续发展的世界的解决方案,同时也是必不可少的基础。”现代化的电力系统将会引起生产力的提高,经济的增长,以及向更清洁,更利于环境持续发展的技术的转变。电力基础设施的现代化也能提高电力系统的可靠性与安全性,同时降低有害的电力干扰与断供的风险。

智能电网技术正是要解决开放性,可靠性,以及能源生产和分配效率的技术挑战。一个主要的挑战是,目前电能不能大量地储存,这使得电网运营商很难管理一年中最热和最冷的天里发生的供应和需求上的波峰和波谷值。电动汽车的出现将大大增加电网的存储容量,但这也将因此而增加需求的峰值。对于电网运营商来说,智能电网技术既是挑战也是机遇。储能会使电网可以更容易地管理大量在生产过程中能量是波动的风能和太阳能资源。

电网的另一个主要挑战是可靠性。美国有30万英里的互联电网线路。根据美国能源部的统计,供应和需求的不平衡结果往往导致电力的浪费以及中断所造成的约1500亿美元/年的开销。智能电网技术将通过自动预测,对负荷转移的反应,重新路由能量以绕过障碍,引进分布式存储和可再生能源发电,甚至识别和定位故障并分派有着合适的设备的维修人员来应对这些问题。

用于智能电网的智能仪器

可重配置的嵌入式仪器和控制系统,如CompactRIO具有理想的技术和功能融合以解决最困难的智能电网上的挑战。通过LabVIEW和可重配置的现场可编程门阵列(FPGAs)的供电,这些用户可编程的,现场可更新的智能设备可以并行和实时地执行多个数字信号的处理和控制任务。此外,现代的模数转换器(ADC)和传感器提供保真的全球范围内同步电气测量。另外,新兴的网络通讯协议,如IEC 61850正在被制定以确保网络的互操作性和从智能传感器到云的兼容性。

例如,配置I/O(RIO)技术正在被用来改善印度电网的效率。在印度,NexGen有限公司使用LabVIEW和CompactRIO来实现变电站的有先进功率测量功能(AMR)的自动化抄表。它也同时监测11千伏输电线路的输入功率和440 伏特的输出功率来描述变电站变压器的效率。此外,该系统监测变压器的油位和温度,并且通过蜂窝网络和中央监控以及数据采集系统来通信。NexGen公司正在部署这样一个基于NI单板式RIO硬件的系统于2,820个贯穿于整个印度拉贾斯坦邦的子变电站。安装分布式智能传感器是充分体现电网的效率唯一的办法。NexGen公司自动化抄表系统将提高印度的电能配置并且帮助减少配电系统估计百分之三十的功率损耗。
 

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责任编辑: 中国能源网

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