《電子技術(shù)應(yīng)用》
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低壓直流屋 多遠(yuǎn)充電 打造雄安新區(qū)未來(lái)能源發(fā)展新模式

2018-12-09

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  今年4月,,隨著雄安樣板間工程——市民服務(wù)中心的封頂落成,,入駐在此的河北雄安新區(qū)供電公司,憑借園區(qū)的綜合能源服務(wù)項(xiàng)目,、充放儲(chǔ)一體化充電樁等,,為人們展示了未來(lái)能源發(fā)展新模式,,也展示出以建設(shè)“具有卓越競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”為目標(biāo)的國(guó)家電網(wǎng)的視野與高度。雄安這片熱土之上,,能源創(chuàng)新層出不窮,,讓人們對(duì)未來(lái)住行模式充滿(mǎn)期待。

  清潔用能的低壓直流屋

  走進(jìn)雄安新區(qū)容城縣平安新區(qū)內(nèi)一棟居民樓內(nèi)的一間公寓,,黑白簡(jiǎn)歐風(fēng)的軟裝,,讓整個(gè)房間寬敞明亮,早已遠(yuǎn)程設(shè)定好的27攝氏度室溫,,讓人感覺(jué)舒適,。但更引人注意的是這個(gè)房間內(nèi)和電有關(guān)的細(xì)節(jié)——圓形針孔狀的插座孔、375伏和48伏的兩臺(tái)直流配電箱,,標(biāo)有低壓直流標(biāo)識(shí)的冰箱,、空調(diào)、臺(tái)燈……這些與大眾家庭中不一樣的細(xì)節(jié),,都透露著這套公寓暗藏玄機(jī),。

  “這是一間低壓直流生態(tài)化架構(gòu)的樣板間,這種針孔插座,,是直流家用電器專(zhuān)用的?!毙郯残聟^(qū)供電公司供電管理中心的專(zhuān)責(zé)張海龍一語(yǔ)道破玄機(jī),。

  在雄安這樣一座未來(lái)之城,為何要用低壓直流及相關(guān)電器打造樣板間呢,?

  “事實(shí)上,,對(duì)用戶(hù)側(cè)而言,低壓直流更符合潮流走向,?!蔽靼步煌ù髮W(xué)電氣與工程學(xué)院教授吳翊告訴記者,在交流電與直流電爭(zhēng)辯之初,,因受制于變壓器與斷路器等技術(shù)水平,,交流電在發(fā)電、輸電和用電三個(gè)環(huán)節(jié),都占據(jù)了優(yōu)勢(shì),。但是,,近百年來(lái),隨著技術(shù)進(jìn)步,,尤其是清潔能源的發(fā)展,,直流電的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。他舉例道:“比如屋頂光伏產(chǎn)生的就是直流電,,若家中使用低壓直流系統(tǒng),,則可更便捷、更充分地使用清潔的光伏電,?!?/p>

  同時(shí),隨著用電側(cè)技術(shù)的發(fā)展,,用電設(shè)備的結(jié)構(gòu)也早已悄然發(fā)生變化,,例如空調(diào)、冰箱的壓縮機(jī)都需將交流變直流變頻后使用才可更加高效,,電腦,、電視等消費(fèi)型電子產(chǎn)品使用的皆為48伏及以下的直流電。對(duì)此,,吳翊以最常見(jiàn)的筆記本電腦舉例,,“筆記本電腦電源線(xiàn)上那個(gè)笨重的變壓器,就是為了完成交流變直流這一轉(zhuǎn)換的,,也有損耗,。可以說(shuō),,家用電器基本上最終需要的都是直流電,。”

  在雄安市民服務(wù)中心規(guī)劃展覽館南側(cè)停車(chē)場(chǎng)的路邊,,低壓直流公寓的剖析版——“綠能魔盒”內(nèi),,吳翊的觀點(diǎn),一一得到了印證,。

  “綠能魔盒”是一個(gè)以集裝箱為基礎(chǔ)打造的展示版低壓直流屋,。硬件上,由光伏系統(tǒng),、儲(chǔ)能系統(tǒng),、低壓直流系統(tǒng)三部分構(gòu)成。在內(nèi)部,,各式家用電器均為低壓直流電器,。墻外絕緣管內(nèi)的線(xiàn)路以彩色LED呼吸燈示廓,,讓整個(gè)低壓直流的線(xiàn)路走向與其生態(tài)架構(gòu)更加直觀明晰。

  記者看到,,紅色220伏的市電一入屋便經(jīng)變流器柜變?yōu)榱怂{(lán)色的375伏直流電,,隨后,藍(lán)色的375伏直流線(xiàn)路兵分兩路,,一路經(jīng)一塊DC/DC模塊,,變壓為綠色的48伏直流線(xiàn)路,行走于桌下墻腳,;另一條未二次變壓的375伏藍(lán)色直流線(xiàn)路行走于整個(gè)展示間的頂角線(xiàn)位置,,為空調(diào)、電飯煲,、電磁爐等大功率電器供電,。

  “綠下藍(lán)上,這樣分工,,就是為了讓用電更加安全,。”張海龍向記者介紹道,,375伏直流電在實(shí)際使用中確實(shí)需要加強(qiáng)安全防護(hù)措施,,但走桌子下端的48伏直流電不僅可滿(mǎn)足大部分低壓直流家用電器的使用需求,且這一級(jí)別的電壓,,不同于目前家用電器變壓前用的220伏交流電,,即使人體直接觸摸,也無(wú)觸電危險(xiǎn),,可有效保護(hù)老人和兒童用電安全,。記者現(xiàn)場(chǎng)嘗試著觸摸了通電的低壓直流48伏插排上的“針孔”,確實(shí)感覺(jué)無(wú)任何不適,。

  “低壓直流確實(shí)對(duì)清潔能源更加‘親和’,,此刻我們這間房間的用電,是優(yōu)先使用的太陽(yáng)能光伏發(fā)電,?!敝形鐣r(shí)分,張海龍?jiān)凇熬G能魔盒”內(nèi)介紹到,,在用電大件空調(diào)非滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的情況下,光伏發(fā)電量已足夠直流屋內(nèi)家用電器正常使用,,“這種模式將極大地促進(jìn)分布式能源與清潔能源的發(fā)展,。”

  隨著光伏發(fā)電量的攀升,,記者發(fā)現(xiàn)連接屋頂光伏的直流線(xiàn)路開(kāi)始流淌進(jìn)門(mén)廳旁的磷酸亞鐵鋰電池儲(chǔ)能柜中,?!爱?dāng)光伏發(fā)電充盈時(shí)就會(huì)這樣無(wú)縫銜接,將多余電量實(shí)時(shí)儲(chǔ)存,。倘若天氣狀況不好,,光照不足,這個(gè)房間的‘大腦’——城市智慧能源管控系統(tǒng)‘CIEMS’將調(diào)用外部交流電源與儲(chǔ)能裝置中的儲(chǔ)備電量,?!睆埡}埜嬖V記者,低壓直流生態(tài)化系統(tǒng)架構(gòu)分為三個(gè)層級(jí):用戶(hù)級(jí),、社區(qū)級(jí),、園區(qū)級(jí)(城市級(jí))。目前所做的低壓直流屋屬于用戶(hù)級(jí),,憑借低壓直流的優(yōu)勢(shì)及工程實(shí)踐,,雄安新區(qū)供電公司將在雄安構(gòu)筑起低壓直流生態(tài)系統(tǒng),而這,,或是世界上首次對(duì)此的嘗試,。

  得益于“CIEMS”的“參與”,在那間簡(jiǎn)歐風(fēng)格的低壓直流公寓內(nèi),,直流線(xiàn)路雖埋墻走線(xiàn),,但是在“CIEMS”家庭用能終端的APP上,不僅房?jī)?nèi)各式電器用電狀況一目了然,,甚至那些深埋墻內(nèi),、看不見(jiàn)摸不著的“電況”,在系統(tǒng)內(nèi)都一目了然——APP界面上分布著家居控制,、家庭能效管理,、智能配用電管理等管理模塊信息。其中,,在家庭能效管理這一子界面上,,有著按時(shí)間線(xiàn)排列的柱狀用電分析:有將各個(gè)房間各類(lèi)電器都?xì)w納入內(nèi)的餅狀用電構(gòu)成分析,有配電箱內(nèi)每一模塊的開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài),,甚至對(duì)每個(gè)電器模塊運(yùn)行狀態(tài)是否過(guò)溫,、過(guò)流、短路等故障都有著實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示,。

  無(wú)論是低壓直流公寓還是“綠能魔盒”,,城市智慧能源管控系統(tǒng)“CIEMS”都擔(dān)當(dāng)了中樞大腦的角色,對(duì)電源,、儲(chǔ)能,、家電實(shí)現(xiàn)一體化管理,高效科學(xué)調(diào)配電能,。這已不是“CIEMS”首次亮相,,“綠能魔盒”所在的雄安市民服務(wù)中心的綜合能源站所使用的也正是“CIEMS”,,且涉及更多能源服務(wù)。

  據(jù)張海龍介紹,,未來(lái),,國(guó)家電網(wǎng)公司將在雄安打造“CIEMS”家族,既有服務(wù)于家庭級(jí)別的,,也有服務(wù)于社區(qū)和園區(qū)級(jí)別的,,更有服務(wù)于整個(gè)雄安新區(qū)的“CIEMS”,“他們將串聯(lián)成為一個(gè)更大的能源管理生態(tài)系統(tǒng)”,。

  功能多元的電動(dòng)汽車(chē)充電樁

  雄安市民服務(wù)中心規(guī)劃展覽館對(duì)面的停車(chē)場(chǎng),,憑借無(wú)人駕駛汽車(chē)、充放儲(chǔ)一體化充電樁等,,早已成為這里的焦點(diǎn),。就在本月末,在停車(chē)場(chǎng)西南角的B-211,、B-212兩個(gè)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)位又成為新亮點(diǎn),。

  B-211車(chē)位上的一切似乎與周?chē)渌R?guī)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)位并無(wú)不同,但倘若打開(kāi)充電樁外殼,,就會(huì)發(fā)現(xiàn)它有兩塊計(jì)量電表——左邊充電計(jì)量,、右邊放電計(jì)量。能充能放,,便是這一車(chē)位上V2G充電樁最大的特點(diǎn),。V2G即Vehicle-to-Grid的簡(jiǎn)稱(chēng),既能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)向電動(dòng)汽車(chē)充電,,也可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)向電網(wǎng)反向送電,,是電動(dòng)汽車(chē)參與能源互聯(lián)的核心技術(shù)。

  在這一充電樁的箱體內(nèi),,有著60千瓦的充電模塊,,用以吸收存儲(chǔ)電量。該充電樁不僅可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的安全有序充放電,,還可自動(dòng)參與電網(wǎng)能量調(diào)節(jié),,實(shí)現(xiàn)削峰填谷、經(jīng)濟(jì)充電,、電網(wǎng)協(xié)同,,保證電動(dòng)汽車(chē)與能源體系的協(xié)調(diào)互動(dòng)發(fā)展。

  “比如,,夜晚在電價(jià)低谷時(shí)可給汽車(chē)充滿(mǎn)電,,當(dāng)白天汽車(chē)閑置時(shí),可在電價(jià)高峰時(shí)自由選擇將剩余電量‘賣(mài)’給電網(wǎng),,賺取差價(jià),。”張海龍說(shuō),,通過(guò)相關(guān)手機(jī)APP,,用戶(hù)可設(shè)置差異化的充放電使用策略,在系統(tǒng)智能控制下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)低谷充電,、高峰賣(mài)電,。屆時(shí),電動(dòng)汽車(chē)作為電網(wǎng)補(bǔ)充,,可對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷曲線(xiàn)進(jìn)行削峰填谷,。

  在V2G充電樁緊鄰的B212車(chē)位上,記者卻未發(fā)現(xiàn)任何充電樁,,而這正是該車(chē)位的亮點(diǎn)——深埋地下的無(wú)線(xiàn)充電裝置,。

  為了更好地演示無(wú)線(xiàn)充電,它并未真正深埋于地下,,而是罩于茶色的亞克力罩內(nèi),,平放于車(chē)位上。記者看到,,在車(chē)位尾部,,一個(gè)無(wú)線(xiàn)充電控制箱凹陷于土內(nèi),一根地下預(yù)埋式電纜延伸至車(chē)位后半部分,,與一小巧的四方形地面發(fā)射端連接,。在發(fā)射端的上方,正是一輛無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)的車(chē)尾,,在這輛電動(dòng)汽車(chē)的后備箱內(nèi),,記者看到了與發(fā)射端一般大小的接收端。

  隨著現(xiàn)場(chǎng)演示人員在移動(dòng)控制終端APP上點(diǎn)下充電,,無(wú)線(xiàn)充電控制箱內(nèi)傳出一聲清脆的空開(kāi)吸附的“啪嗒”聲,,車(chē)內(nèi)儀表盤(pán)上的電量開(kāi)始攀升。

  “目前設(shè)備是演示版,,只在藍(lán)牙范圍內(nèi)受控制,,日后聯(lián)網(wǎng)使用APP操作,就可不受距離限制控制充電了,?!痹诖素?fù)責(zé)演示的技術(shù)人員吳朝東對(duì)記者說(shuō)道,“車(chē)就如同當(dāng)前最流行的無(wú)線(xiàn)充電手機(jī),,充電樁就是給手機(jī)充電的底座,。他的好處之一也如同手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電一樣——沒(méi)有充電線(xiàn),真正實(shí)現(xiàn)‘無(wú)尾化’,?!?/p>

  “這一特點(diǎn),,與雄安新區(qū)常見(jiàn)的無(wú)人駕駛汽車(chē)結(jié)合起來(lái)最棒了?!睆埡}堉钢睂?duì)面的百度無(wú)人駕駛車(chē)的充電樁說(shuō),,“無(wú)人駕駛汽車(chē),目前‘拴’人的環(huán)節(jié)便是充電,,需要人為插拔電槍,。”

  同時(shí),,據(jù)吳朝東介紹,,無(wú)線(xiàn)充電車(chē)輛無(wú)需特定生產(chǎn),僅需車(chē)企對(duì)相關(guān)車(chē)輛的電池管理系統(tǒng)開(kāi)放協(xié)議,,在車(chē)底加裝充電線(xiàn)圈即可,,“小批量改造一周就能完成,大批量改造,,僅需出廠調(diào)試,、預(yù)制,效率更高,。同時(shí),,充電樁的安裝也很快,基本僅涉及土方工程,?!?/p>

  “長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)可連點(diǎn)成線(xiàn),,形成無(wú)線(xiàn)充電公路,,而這將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響——因可隨時(shí)充電,電池體積可縮小,,車(chē)體重量減輕,,而電池又是電動(dòng)汽車(chē)中成本的大頭,即,,電動(dòng)汽車(chē)成本將降低,,新能源汽車(chē)將得到更好的發(fā)展?!睆埡}垖?duì)此暢想道,。而在明年,雄安新區(qū)供電公司還將在雄安實(shí)現(xiàn)哪些創(chuàng)新應(yīng)用,,同樣值得期待,。


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