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突破无主均流技术 降低供电成本——智能供配电打造交通能源互联网

2018-01-19 01:53:43作者:司马熵来源:

  日前,在广州举行的2017年中国(小谷围)“互联网+交通运输”创新创业大赛总决赛上,交通运输部公路科学研究院(简称部公路院)下属北京中交国通智能交通系统技术有限公司参赛项目“基于能源互联网的智慧供配电系统”(简称智慧供配电系统),获得创新大赛惟一的特等奖。

  交通运输部公路院院长张劲泉对该项目评价甚高,他表示,该项目是技术与产业结合,成果转化解决行业实际问题的典范,希望项目团队秉承工匠精神,打造公司品牌,以产品质量赢得市场,以全心服务赢得客户。 智慧供配电系统解决了交通运输行业能源供应哪些痛点,技术上有哪些重大突破,市场前景如何?

  解决交通供电成本高、损耗大难题

  “交通用电的特点是点多线长,无论隧道还是公路监控,用电设施间隔距离都比较长。采用传统低压供电方式,电缆成本高,且电能在传输过程中损耗大;而高压供电虽然能减少传输损耗,但因为需要二次配电,其供电系统复杂,有时甚至会出现供电端的能耗比用电端还多的情况。” 北京中交国通智能交通系统技术有限公司董事长孟春雷介绍说,交通长距离供电产生的建设成本高、能耗损耗高的难题长期困扰着行业,他和团队也一直在寻找合适的解决方案。

  据介绍,近些年随着物联网和互联网技术的兴起和成熟,孟春雷带领团队通过大量的高速公路机电工程实践,逐渐找到了解决问题的思路--采用分布式大功率供电,减少电缆成本和电能损耗,同时通过物联网和互联网技术优化供电系统,实现对用电设备的智能供电。

  2012年,项目组在广州云罗高速公路开展了“基于物联网技术的公路智慧型节能供配电关键技术研究”,把新的供电解决思路和方案进行了示范应用。2013年项目验收时,交通运输部原总工程师凤懋润作为专家组组长,在听完汇报后对项目给予了高度评价,认为这项基础工程创新性地解决了公路交通中的实际问题,把信息化、智能化、自动化手段与公路工程需求进行了非常好的结合,希望项目组再接再厉,推动项目成果广泛应用。

  云罗高速公路项目的成功和专家的认可,坚定了项目组的信心。他们很快推出了第二代产品,标准化批量生产供电模块,灵活组合,满足不同场景和客户的需要。

  技术升级后的智慧供配电系统在云南、贵州、江西等地得到了快速推广。全国第一批绿色公路建设典型示范工程项目都应用了智慧供配电系统,其中吉林鹤大高速公路17座隧道全部采用了该供电方案。据统计,目前,智慧供配电系统已在全国约800公里高速公路、70余座隧道成功应用。

  “示范工程的整体建设成本从预计的736万元降到457万元,节约了38%,同时实现了简单易行的隧道节能照明控制方法和高效的供配电系统电能质量方法。”记者在交通科技成果鉴定书上看到,智慧供配电系统在安徽高速公路的应用得到了业主的一致认可。

  填补单相长距离供电空白 无主均流技术国际领先

  “智慧供配电系统成功应用的关键是突破了多电力模块的无主均流技术。”孟春雷介绍说,传统的供电系统是用一个计算模块来指挥其他模块工作,类似一个聪明人带领很多人工作,这样会导致聪明人负担过重,进而容易出错。无主均流技术没有专门的指挥模块,而是把每个模块都植入计算芯片,变得“聪明”,再通过算法,让它们协调工作。每个模块都承担计算任务,发挥整体力量,减少失误。

   据介绍,目前国际上分布式供电最大功率为100千瓦,而智慧供配电系统可以把单相供电的功率提高到1兆瓦,实际工程应用中已经超过了300千瓦,填补了单相长距离大功率供电技术空白,技术达到国际领先水平。

  此外,对比国际上通用的供配电自动化系统,项目组提出具有国际先进水平的通用芯片底层优化模型算法,充分挖掘芯片的处理能力,大幅提高机电设备状态信息的采集颗粒度与精确度,将能源生产端、能源传输端、能源消费端的所有设备系统连接起来,形成交通运输行业的智能电网与能源互联网,进一步优化能源结构,提高能源输送和使用效率,增强能源网络运行的安全性、可靠性和灵活性。

   能源系统全面感知带来的是精细化控制。以往电网中会出现电涌、谐波等现象,影响供电质量和供电设备寿命,智慧供配电系统通过全面感知,将这些电网“杂音”过滤掉,优化电能质量,有效降低机电设备的故障率50%以上,同时避免系统与电网之间的相互干扰。

  “分析美国的智能电网技术,会发现其架构、思路与我们的智慧供配电系统不谋而合。”孟春雷介绍说,智慧供配电系统技术走在了一条正确的道路上,而且在交通单相智能供电系统这个细分领域中,可以自信地说已经走到了世界最前列。

   契合三网融合趋势 市场前景广阔

  “智慧供配电系统突破了供电底层共性关键技术,这套系统不仅可应用于高速公路,还可在轨道交通、机场、码头,甚至在IDC(互联网数据中心)机房和移动基站等多个场景中应用,市场前景非常广阔。”孟春雷举例说,智慧供配电系统可为铁路沿线通信设施提供性能稳定、品质一流的能源供给,保证通信系统的稳定、高效运行。智慧供配电系统是单相供电,正符合IDC机房单相设备供电需求,解决了单相UPS功率受限以及三相供电不平衡、能耗大、谐波含量高等技术难题。

  党的十九大报告提出要推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合,智慧供配电系统很好地践行了这一理念。智慧供配电系统是今后交通基础设施网、交通信息网和交通能源供应网“三网融合”的优秀载体,可为大规模建设高速公路充电站,电动车移动充电等提供设施和技术保障。

  孟春雷同时表示,智慧供配电系统的成功得益于近年来部公路院愈加宽松的创新环境和浓厚的创新氛围。参与此次创新大赛,让他意识到,在研发的同时要开门推广,让整个行业乃至社会来进行评估和检验,借用“外脑”从不同的角度审视成果价值,引入新思路、新方法和新理念,让科技成果发挥更大作用。

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