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能源的智能打点需求渐增,智能电网开展加速

时间:2020-02-10 10:24 来源: 作者:Ag亚游手机客户端 点击:

  微电网(Micro Grid)将使能源打点财富全速迈向智慧化(图1)。美国、欧洲、日本等先进国家,以及中国大陆、印度及沙乌地阿拉伯等新兴国家,正全力布建智慧电网 (Smart Grid)和太阳能系统,以进步能源操作和打点效率。由于电网输送的是交换电(AC),而再生能源系统则孕育发生直流电(DC),为有效整合两种差异模式的电力,业界正崛起太阳能、智慧电网与储能叁大系统相互整合的新型微电网概念,鼓励相关系统业者投入规划新一代智慧能源打点技术。

  

能源的智能管理需求渐增,智能电网成长加速

  图1 智慧微电网建置概念图 图片来源:Altera

  微电网系传统电网迈向智慧电网的过渡型构造,主要用途为勾通分散式再生能源系统与主电网,达成区域性智慧能源打点的宗旨,因而须与外部电网併网运作,同时也要具备孤岛运转才华。相较于智慧电网须肩负发、输、配、用的电力传导流程,微电网规模较小,仅负责区域性的配电与用电打点,初期将应用于动态调节再生能源供应比例,制止主电网电压浮动等安详问题。

  现阶段,功率元件商与系统厂正加紧改良微电网变电站(Substation)、太阳能逆变器(Inverter)电力控制与资讯运算计划,并导入电力线通讯(PLC)、无线区域网路(Wi-Fi)和ZigBee等联网模组,以扩展微电网的无线感测节点,建置更立即、有效的配电打点平台。

  微电网酝酿新商机 半导体元件需求引爆

  微电网已成为今年能源财富的开展重点;由于其须具备立即监控、双向功率控制、区域用电预测与协调等功能,因此也动员通讯模组、高速开关及隔离功率元件导入需求,吸引相关供应商簇拥抢市。

  核能钻研所核能仪器组智网分组长张永瑞暗示,再生能源系统供电量变动激烈,且须透过直流对交换(DC-AC)转换机制威力顺利併入主电网,一旦应用比重增多,势将构成主电网电压浮动和频次不变性欠安等问题;所以,随着再生能源浸透率连续增长,各国能源主管机关也已配合展开联结主电网、太阳能及储能系统的微电网试点计画,以确保供电品质。

  目前欧美及日本皆正加快微电网布建脚步,此中,欧洲地区装设的太阳能系统霎时总发电量已占整体电网40%以上,儘管局部系统备而不用,但均匀发电量占比仍趋近10?20%;而美国再生能源发电比重亦跨越10%,大约于2020年更将倍增至20%;至于日本则响应非核家园理念,积极推广再生能源建案。

  张永瑞也走漏,现阶段美国实施微电网政策的脚步最快,近期已发布2013?2015年的微电网钻研计画,并已设置六个试点运行示範区,做为将来片面落实智慧电网的试金石。

  一般而言,电网可分为发输配用四个阶段,而微电网主力负责配电与用电的中后段打点,笼罩才华大抵在100kW~5MW範围,等同一个千户等级的区域电网。由于微电网联结太阳能与储能等直流电系统,以及交换电主电网,故着重于电源切换、双向控制、联网打点与电网隔离护卫机制,与传统电网或一般太阳能系统的元件需求不尽雷同,可望动员新的功率半导体与联网模组需求。

  张永瑞指出,微电网中的电力转换与控制办法须导入耐上千伏特高压的功率半导体、声援实虚功率赔偿和低电压穿梭(LVRT)功能的拓扑,以及高阶脉衝宽度调变(PWM)控制元件,别离因应电力控制与开关需求,威力在大量直流电霎时涌入主电网时,自动解除併网状态并切换至孤岛运转形式,改由太阳能或储能办法间接供电,以确保配用电机制正常运行。

  别的,微电网根底设备也须透过PLC技术、ZigBee或Wi-Fi通讯模组,立即监控并回报区域用电,以及再生能源及储能系统电量资讯,以利停止配电调度,阐扬微电网的智慧能源打点效益。

  瞄准电网通讯需求 PLC技术阵营展开角力

  意法半导体(ST)技术行销经理吴玉君暗示,智慧电网、微电网须具备声援差异传输间隔的通讯计划,威力顺利与电力公司的电力打点平台连结;此中,应用低频段的PLC技术将是各个区域性微电网,以及微电网内部太阳能、储能系统互相连贯的主要方式,因此吸引晶片商争相卡位。

  现阶段,长间隔的PLC传输技术大抵分为G3和Prime两种标準,在义大利、西班牙和法国等国家皆有导入,而美国及亚太地区也陆续展开G3或Prime智慧电网的实地测试,主要晶片供应商别离为Maxim与意法半导体。

  吴玉君强调,意法半导体同步参与G3与Prime标準推广联盟,对PLC技术演进及市场需求有完好的把握,且目前在PLC晶片市场的占有率高达80%,领有较佳的开展劣势;旗下最新一代PLC SoC已当先业界导入Prime实体层(PHY)和媒体存取控制层(MAC)引擎,有助简化系统设想,并加速调校过程。