中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：電氣化和能源管理技術(shù)的進(jìn)步正在引發(fā)電力領(lǐng)域的科技創(chuàng)新。了解能源、消費(fèi)和能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的趨勢(shì)如何推動(dòng)能源意識(shí)和控制的新時(shí)代。
在技術(shù)進(jìn)步和能源領(lǐng)域的投資不斷融合的推動(dòng)下，正在醞釀一場(chǎng)的科技創(chuàng)新。
是什么引領(lǐng)了科技創(chuàng)新？
電池技術(shù)現(xiàn)在能支持一系列應(yīng)用，從為電動(dòng)汽車 (EV) 供電到儲(chǔ)存能量以供最需要的時(shí)候使用。
政府正在對(duì)EV充電基礎(chǔ)設(shè)施、電網(wǎng)現(xiàn)代化、農(nóng)村連通和發(fā)展中部落進(jìn)行投資。
從工作場(chǎng)所到家庭，人們對(duì)能源使用的認(rèn)識(shí)越來越高，突顯出替代能源的重要性。
物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、5G 網(wǎng)絡(luò)和不斷發(fā)展的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)正在將一度截然不同的系統(tǒng)和設(shè)備結(jié)合在一起。
人工智能 (AI) 和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 正在將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)、自動(dòng)化的和自我優(yōu)化的決策。
在這場(chǎng)變革中，出現(xiàn)了兩個(gè)主要且密切相關(guān)的主題：電氣化和能源管理。在電氣化方面，使用傳統(tǒng)燃料來源的技術(shù)正由可再生能源驅(qū)動(dòng)的等效系統(tǒng)補(bǔ)充或取代。另一方面，能源管理是指能量的儲(chǔ)存、監(jiān)測(cè)和分配。支持這些主題的是一系列相關(guān)應(yīng)用，這些應(yīng)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(fèi)的創(chuàng)新方式，如智能儀表。
電氣化和能源管理技術(shù)方面的最新趨勢(shì)是根據(jù)能源格局的三個(gè)結(jié)構(gòu)性變化：即能量生產(chǎn)，消費(fèi)方面以及技術(shù)本身發(fā)生的轉(zhuǎn)變。
能源端的趨勢(shì)
利用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化
第一個(gè)主要變化出現(xiàn)在能源生產(chǎn)方面。圍繞傳統(tǒng)發(fā)電廠建造的老化基礎(chǔ)設(shè)施正在轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代電氣化網(wǎng)絡(luò)或智能電網(wǎng)，輔以可再生能源，并由各種傳感器組成，用以密切監(jiān)測(cè)使用情況，并在系統(tǒng)故障成為更嚴(yán)重的問題之前將其識(shí)別出來。這是一個(gè)很關(guān)鍵的要求。
智能電網(wǎng)平衡了傳統(tǒng)能源和可再生能源的優(yōu)勢(shì)。太陽能和風(fēng)能等可再生能源存在周期性低谷，所以將電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS) 納入更廣范圍的電網(wǎng)，用來捕獲剩余能量以供日后使用。由于總消耗根據(jù)自身的節(jié)奏也有周期性，存在高峰和非高峰使用階段，因此智能電網(wǎng)可以在最需要的地方、在最需要的時(shí)候以及從什么來源分配能量。這些來源可能是傳統(tǒng)能量、可再生的能量或儲(chǔ)存的能量。AI 和ML越來越多的融入讓智能電網(wǎng)使得可以更快地對(duì)使用趨勢(shì)、斷供或其他故障作出反應(yīng)。
利用DER和微電網(wǎng)創(chuàng)建能量島
電網(wǎng)現(xiàn)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(guī)模能量生成方式，通常位于消費(fèi)點(diǎn)附近。DER可能涉及柴油發(fā)電機(jī)等傳統(tǒng)燃料來源、太陽能面板或電池儲(chǔ)能等可再生能源。結(jié)合其他DER使用時(shí)，產(chǎn)出量可能很大，并能抵消甚至在生產(chǎn)上超過傳統(tǒng)來源。DER的例子包括家庭能源管理系統(tǒng)，其中大多數(shù)直接與電網(wǎng)連接。EV充電基礎(chǔ)設(shè)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?gòu)碾娋W(wǎng)本身取電的需求?？傮w而言，DER可幫助減少電網(wǎng)壓力，避免長(zhǎng)距離配電基礎(chǔ)設(shè)施較高的成本。
分布式能源可以整合成微電網(wǎng)——電網(wǎng)故障時(shí)電網(wǎng)中形成自主供電島的部分。舉例來說，一個(gè)微電網(wǎng)可以覆蓋一個(gè)小型社區(qū)、醫(yī)院或工業(yè)園區(qū)。停電時(shí)，微電網(wǎng)中的DER將接管電力生產(chǎn)，從而保持電力流向接入微電網(wǎng)的任何設(shè)備。
電力和信號(hào)方面的連通性對(duì)微電網(wǎng)的安全和成功運(yùn)行至關(guān)重要。電網(wǎng)的某些部分在孤島化后重新接入會(huì)帶來設(shè)備損壞和人員受傷的風(fēng)險(xiǎn)，例如當(dāng)工人不知道設(shè)備是否斷電時(shí)造成的風(fēng)險(xiǎn)。微電網(wǎng)正在以為數(shù)據(jù)中心等單一結(jié)構(gòu)供電的納米電網(wǎng)形式向更小的方向發(fā)展。
消費(fèi)端的趨勢(shì)
通過智能監(jiān)控獲得洞見
能源生成端并不是能源創(chuàng)新的唯一表現(xiàn)形式。消費(fèi)端在經(jīng)歷著重大變化。
智能電表是智能電網(wǎng)的延伸，可實(shí)現(xiàn)用電者和供電者之間的雙向通信。這些電表向家庭、企業(yè)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(fā)所謂的能源意識(shí)。通過密切監(jiān)測(cè)電信號(hào)輸出，浪費(fèi)性活動(dòng)就被能消除并被更高效的作業(yè)取代。
智能計(jì)量在數(shù)據(jù)中心變得越來越重要，即便是最輕微的停電也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或中斷。當(dāng)與開關(guān)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(shù)相結(jié)合時(shí)，智能電表在保持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)在線方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
能源管理系統(tǒng) (EMS) 與智能電表相似，是電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS) 的智能監(jiān)控解決方案。EMS提供用戶體驗(yàn)，讓房主、企業(yè)經(jīng)營(yíng)者和服務(wù)提供商人員能夠深入了解 BESS并對(duì)其進(jìn)行用戶友好的控制。
通過需求響應(yīng)計(jì)劃減少耗電量
為努力減少老化基礎(chǔ)設(shè)施的壓力并最大程度降低成本，電力供應(yīng)商已經(jīng)開始推出需求響應(yīng)計(jì)劃，這樣，消費(fèi)者可以根據(jù)高峰和非高峰時(shí)段調(diào)整能源用量，通常是為了獲得經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。舉例來說，智能電器和家用設(shè)備（如恒溫器）的出現(xiàn)能讓供應(yīng)商直接控制客戶的系統(tǒng)，減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間?，F(xiàn)在，借助AI和ML，供應(yīng)商和客戶都可以更快地預(yù)測(cè)用電高峰期并相應(yīng)地做出反應(yīng)。
能量?jī)?chǔ)存設(shè)計(jì)趨勢(shì)
這場(chǎng)能源創(chuàng)新是否能成功取決于所用系統(tǒng)和設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。在電力方面，故障可能是災(zāi)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(shù)，設(shè)計(jì)趨勢(shì)將發(fā)生幾種改變。
創(chuàng)建更安全的電池管理方法
電池技術(shù)方面新的重點(diǎn)已為設(shè)計(jì)工程師和集成商帶來了許多機(jī)會(huì)，以推動(dòng)效率、安全性和形式方面的進(jìn)步。有效的電池管理考慮了儲(chǔ)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(yīng)用時(shí)，熱量是一個(gè)特別的挑戰(zhàn)。對(duì)于鋰電池儲(chǔ)能解決方案，不受控制的熱量或系統(tǒng)故障會(huì)引起熱擊穿，帶來火災(zāi)或放氣等重大安全風(fēng)險(xiǎn)。
為此，已經(jīng)制定UL 9540A等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和NFPA 855等安裝標(biāo)準(zhǔn)，以減輕與儲(chǔ)能系統(tǒng) (ESS) 有關(guān)的危害。熱材料和大功率互聯(lián)解決方案的其他進(jìn)展，確保了電力以成功運(yùn)行所需的質(zhì)量和性能得到安全傳輸。EMS提供的控制和AI的響應(yīng)能力可以行動(dòng)起來，提醒系統(tǒng)所有者電池狀況和潛在問題。
融合最新的電源連接技術(shù)
如上所述，大功率互連解決方案可幫助創(chuàng)建更安全的電池管理環(huán)境。不過，它還不止于此。這些解決方案還能確保整個(gè)電氣化和能源管理生態(tài)系統(tǒng)按照希望的那樣運(yùn)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(huì)犧牲性能或可靠性。但并非所有應(yīng)用在創(chuàng)建時(shí)都是平等的，許多系統(tǒng)受到空間的限制或暴露在惡劣的環(huán)境條件下，例如風(fēng)力渦輪機(jī)、屋頂太陽能電池陣列、試圖盡可能多安裝服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心或遠(yuǎn)程變電站。元件小型化方面的進(jìn)展確保了空間不會(huì)被浪費(fèi)，即便功率較大的應(yīng)用需要較大的連接器間距（插針中心之間的距離）。同時(shí)，密封和鎖定機(jī)制可防止異物進(jìn)入和振動(dòng)損壞，從而避免零部件失效的風(fēng)險(xiǎn)。
預(yù)測(cè)未來的表現(xiàn)
數(shù)字孿生技術(shù)在能源應(yīng)用場(chǎng)合用于壓力測(cè)試，以便為意外情況做好準(zhǔn)備和用來預(yù)測(cè)系統(tǒng)壽命。數(shù)字孿生技術(shù)由歷史數(shù)據(jù)、ML算法和最新的AI技術(shù)提供支持，為設(shè)計(jì)者和運(yùn)營(yíng)商提供了在現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景之外前所未有的洞察力。
類似的技術(shù)現(xiàn)在正被應(yīng)用到組件級(jí)別，例如結(jié)合連接器使用。Molex莫仕自己的工程團(tuán)隊(duì)利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)工程來簡(jiǎn)化團(tuán)隊(duì)之間以及與我們客戶的合作，減少物理原型設(shè)計(jì)，確保投產(chǎn)前的性能和可靠性。
通往未來的指南
電氣化和能源管理應(yīng)用通常會(huì)進(jìn)入動(dòng)態(tài)且可能未知的領(lǐng)域。隨著EV充電基礎(chǔ)設(shè)施拓展，醫(yī)院和數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵系統(tǒng)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(wǎng)和電池儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展將持續(xù)下去。
Molex莫仕在互連解決方案、全球制造和分銷業(yè)務(wù)方面80年的創(chuàng)新傳統(tǒng)，以及無與倫比的跨學(xué)科工程專業(yè)知識(shí)，可幫助將能源解決方案變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。我們的快速原型設(shè)計(jì)能力得到了預(yù)測(cè)工程能力和一站式全球可靠性實(shí)驗(yàn)室的支持，實(shí)驗(yàn)室為熱性能、在環(huán)境中的持久性、現(xiàn)場(chǎng)故障等提供了廣泛的設(shè)計(jì)和測(cè)試支持。無論是現(xiàn)成的連接器還是定制的電纜組件，我們都有現(xiàn)成的資源來提供相互受益的客戶體驗(yàn)。
