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      從電氣化到能源管理的新興趨勢
      轉載 :  zaoche168.com   2024年05月10日

      電氣化和能源管理技術的進步正在引發電力領域的科技創新。了解能源、消費和能源系統設計方面的趨勢如何推動能源意識和控制的新時代。

      在技術進步和能源領域的投資不斷融合的推動下,正在醞釀一場的科技創新。

      是什么引領了科技創新?

      電池技術現在能支持一系列應用,從為電動汽車 (EV) 供電到儲存能量以供最需要的時候使用。

      政府正在對EV充電基礎設施、電網現代化、農村連通和發展中部落進行投資。

      從工作場所到家庭,人們對能源使用的認識越來越高,突顯出替代能源的重要性。

      物聯網 (IoT)、5G 網絡和不斷發展的數據中心架構正在將一度截然不同的系統和設備結合在一起。

      人工智能 (AI) 和機器學習 (ML) 正在將實時數據轉換為實時、自動化的和自我優化的決策。

      在這場變革中,出現了兩個主要且密切相關的主題:電氣化和能源管理。在電氣化方面,使用傳統燃料來源的技術正由可再生能源驅動的等效系統補充或取代。另一方面,能源管理是指能量的儲存、監測和分配。支持這些主題的是一系列相關應用,這些應用可能不一定涉及可再生能源,但卻是更好地控制能量消費的創新方式,如智能儀表。

      電氣化和能源管理技術方面的最新趨勢是根據能源格局的三個結構性變化:即能量生產,消費方面以及技術本身發生的轉變。

      1. 能源端的趨勢

      01 利用智能技術實現電網現代化

      第一個主要變化出現在能源生產方面。圍繞傳統發電廠建造的老化基礎設施正在轉變為現代電氣化網絡或智能電網,輔以可再生能源,并由各種傳感器組成,用以密切監測使用情況,并在系統故障成為更嚴重的問題之前將其識別出來。這是一個很關鍵的要求。

      智能電網平衡了傳統能源和可再生能源的優勢。太陽能和風能等可再生能源存在周期性低谷,所以將電池儲能系統 (BESS) 納入更廣范圍的電網,用來捕獲剩余能量以供日后使用。由于總消耗根據自身的節奏也有周期性,存在高峰和非高峰使用階段,因此智能電網可以在最需要的地方、在最需要的時候以及從什么來源分配能量。這些來源可能是傳統能量、可再生的能量或儲存的能量。AI 和ML越來越多的融入讓智能電網使得可以更快地對使用趨勢、斷供或其他故障作出反應。

      02 利用DER和微電網創建能量島

      電網現代化的未來在于采用分布式方法。分布式能源 (DER) 是一種小規模能量生成方式,通常位于消費點附近。DER可能涉及柴油發電機等傳統燃料來源、太陽能面板或電池儲能等可再生能源。結合其他DER使用時,產出量可能很大,并能抵消甚至在生產上超過傳統來源。DER的例子包括家庭能源管理系統,其中大多數直接與電網連接。EV充電基礎設施也可以包含DER,從而充分利用充電站的太陽能面板,以減少從電網本身取電的需求??傮w而言,DER可幫助減少電網壓力,避免長距離配電基礎設施較高的成本。

      分布式能源可以整合成微電網——電網故障時電網中形成自主供電島的部分。舉例來說,一個微電網可以覆蓋一個小型社區、醫院或工業園區。停電時,微電網中的DER將接管電力生產,從而保持電力流向接入微電網的任何設備。

      電力和信號方面的連通性對微電網的安全和成功運行至關重要。電網的某些部分在孤島化后重新接入會帶來設備損壞和人員受傷的風險,例如當工人不知道設備是否斷電時造成的風險。微電網正在以為數據中心等單一結構供電的納米電網形式向更小的方向發展。

      2. 消費端的趨勢

      01 通過智能監控獲得洞見

      能源生成端并不是能源創新的唯一表現形式。消費端在經歷著重大變化。

      智能電表是智能電網的延伸,可實現用電者和供電者之間的雙向通信。這些電表向家庭、企業和政府顯示他們每分鐘用電情況的高分辨率圖像,并能引發所謂的能源意識。通過密切監測電信號輸出,浪費性活動就被能消除并被更高效的作業取代。

      智能計量在數據中心變得越來越重要,即便是最輕微的停電也可能導致數據丟失或中斷。當與開關柜和不間斷電源(快速將電源切換到備用電源并利用電池來維持一致、清潔的電力流)等技術相結合時,智能電表在保持數據服務在線方面發揮著關鍵作用。

      能源管理系統 (EMS) 與智能電表相似,是電池儲能系統 (BESS) 的智能監控解決方案。EMS提供用戶體驗,讓房主、企業經營者和服務提供商人員能夠深入了解 BESS并對其進行用戶友好的控制。

      02 通過需求響應計劃減少耗電量

      為努力減少老化基礎設施的壓力并最大程度降低成本,電力供應商已經開始推出需求響應計劃,這樣,消費者可以根據高峰和非高峰時段調整能源用量,通常是為了獲得經濟激勵。舉例來說,智能電器和家用設備(如恒溫器)的出現能讓供應商直接控制客戶的系統,減少空調運行時間?,F在,借助AI和ML,供應商和客戶都可以更快地預測用電高峰期并相應地做出反應。

      3.能量儲存設計趨勢

      這場能源創新是否能成功取決于所用系統和設備的質量和可靠性。在電力方面,故障可能是災難性的,還可能由于公眾的看法而限制采用。以下是為確保成功部署能源技術,設計趨勢將發生幾種改變。

      01創建更安全的電池管理方法

      電池技術方面新的重點已為設計工程師和集成商帶來了許多機會,以推動效率、安全性和形式方面的進步。有效的電池管理考慮了儲能方面的一系列不同問題,尤其是熱方面的考慮。在處理高能耗吞吐量應用時,熱量是一個特別的挑戰。對于鋰電池儲能解決方案,不受控制的熱量或系統故障會引起熱擊穿,帶來火災或放氣等重大安全風險。

      為此,已經制定UL 9540A等測試標準和NFPA 855等安裝標準,以減輕與儲能系統 (ESS) 有關的危害。熱材料和大功率互聯解決方案的其他進展,確保了電力以成功運行所需的質量和性能得到安全傳輸。EMS提供的控制和AI的響應能力可以行動起來,提醒系統所有者電池狀況和潛在問題。

      02 融合最新的電源連接技術

      如上所述,大功率互連解決方案可幫助創建更安全的電池管理環境。不過,它還不止于此。這些解決方案還能確保整個電氣化和能源管理生態系統按照希望的那樣運行。

      Molex 莫仕的Busbars和大功率連接器解決方案可確保大電流安全地通過各組件而不會犧牲性能或可靠性。但并非所有應用在創建時都是平等的,許多系統受到空間的限制或暴露在惡劣的環境條件下,例如風力渦輪機、屋頂太陽能電池陣列、試圖盡可能多安裝服務器的數據中心或遠程變電站。元件小型化方面的進展確保了空間不會被浪費,即便功率較大的應用需要較大的連接器間距(插針中心之間的距離)。同時,密封和鎖定機制可防止異物進入和振動損壞,從而避免零部件失效的風險。

      ▲Busbars解決方案

      03 預測未來的表現

      數字孿生技術在能源應用場合用于壓力測試,以便為意外情況做好準備和用來預測系統壽命。數字孿生技術由歷史數據、ML算法和最新的AI技術提供支持,為設計者和運營商提供了在現實世界場景之外前所未有的洞察力。

      類似的技術現在正被應用到組件級別,例如結合連接器使用。Molex莫仕自己的工程團隊利用數據驅動的預測工程來簡化團隊之間以及與我們客戶的合作,減少物理原型設計,確保投產前的性能和可靠性。

      4. 通往未來的指南

      電氣化和能源管理應用通常會進入動態且可能未知的領域。隨著EV充電基礎設施拓展,醫院和數據中心等關鍵系統需要更多安全保障裝置,隨著家庭變得越來越依靠能源,智能電網和電池儲能技術的快速發展將持續下去。

      Molex莫仕在互連解決方案、全球制造和分銷業務方面80年的創新傳統,以及無與倫比的跨學科工程專業知識,可幫助將能源解決方案變為現實。我們的快速原型設計能力得到了預測工程能力和一站式全球可靠性實驗室的支持,實驗室為熱性能、在環境中的持久性、現場故障等提供了廣泛的設計和測試支持。無論是現成的連接器還是定制的電纜組件,我們都有現成的資源來提供相互受益的客戶體驗。

      來源: Molex莫仕連接器

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