第35卷第14期中国电机工程学报V ol.35 No.14 Jul. 20, 2015 3532 2015年7月20日Proceedings of the CSEE ?2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.14.007 文章编号：0258-8013 (2015) 14-3532-09 中图分类号：TM 71
配电能源互联网：从虚拟电厂到虚拟电力系统
张小平，李佳宁，付灏
(伯明翰大学，英国伯明翰 B15 2TT)
Distribution Power & Energy Internet: From Virtual Power Plants to
Virtual Power Systems
ZHANG Xiaoping, LI Jianing, FU Hao
(University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, UK)
ABSTRACT: With the emerging rapid development of distributed renewable generation & energy storage, demand side management and virtual power plant (VPP) become the critical factors to the fast evolving smart grid transformation towards global power & energy internet (GPEI). In this paper, the novel concept of virtual power system (VPS) was proposed under the framework of GPEI and distribution power & energy internet (DPEI). Highly integrated with and taking advantages from internet of things (IoT) and cloud computing, VPS take constraints from local infrastructures into account when aggregating and optimizing VPPs. Both similarities and differences between VPS and VPP were compared. Besides, the idea of distribution power & energy internet operator (DPEIO) was put forward, which focused on aggregating and coordinating localized VPPs within VPS. Moreover, DPEIO not only manage distribution electricity network, but also coordinate the operation of regional electricity, gas and heat network.
KEY WORDS: global power & energy internet (GPEI); distribution power & energy internet (DPEI); virtual power system (VPS); virtual power plant (VPP)
摘要：随着分布式可再生能源以及储能的快速发展，需求侧管理和虚拟电厂(virtual power plant，VPP)已经成为由智能电网向电力能源互联网迈进的关键因素。该文在全球电力能源互联网(global power & energy internet，GPEI)和配电电力能源互联网(distribution power & energy internet，DPEI)的框架下提出全新的虚拟电力系统(virtual power system，VPS)概念。虚拟电力系统高度集成并利用物联网(internet of things，IoT)和云计算(cloud computing)技术，在进行虚拟电厂聚合与优化时充分考虑本地基础设施的约束与限制。同时，该文对虚拟电力系统与虚拟电厂的异同也做了比较。除此之外，还提出配电电力能源互联网运营商(distribution power & energy internet operator，DEIO)的概念。配电电力能源互联网运营商在虚拟电力系统中主要负责聚合与协调多个虚拟电厂，除了电力配电网以外，还负责区域内的电、气、热网间的协调与整合。
关键词：全球电力能源互联网；配电能源互联网；虚拟电力
系统；虚拟电厂
0 INTRODUCTION
In a reforming electrical grid which emphasizes on climate change and carbon emission reduction, investment stimulates a growing number of installations of distributed generation such as small- scale power generation technologies (1~10kW) in micro-CHP (combined heating and power), photovoltaic (PV), wind power and fuel cells, as well as giving momentum for developing efficient load management schemes and demand response activity [1-4]. However, the legacy of a passive distribution network results in most current DG installations being carried out in a “fit and forget” fashion, focusing on connection rather than integration [5-6]. This regime makes DER invisible to the system for its sole purpose is to replace the energy produced by centralized units but not the capacity. The lack of system supports and security activities from distributed energy resource (DER) hinders the evolution of a future decentralized system [7-8]. It also dissipates momentum in developing DER as a potential solution to various network problems, such as the extension distribution transformer life, reduction of energy distribution losses and mitigation of power quality problems [9-11]. On the contrary, the haste in increasing penetration of DG without related
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integration may lead to undesired increases in the capacities of transmission and distribution network, resulting in investments being soaked up by operation costs, with little funding filtering down to acceleration of DG adoption [12].
The rising proportion of electricity generated from renewable sources raises a range of different challenges for different nations because of the different natural resources available, the different geographic distribution of demand & generation, the different scale & interconnectedness of the network and the different climate & economic influences on consumption. It is certain that distributed generation is not a simple semantic marketing hype but core component of a bigger picture [13].
1 DISTRIBUTION POWER & ENERGY INTERNET
The idea of global power & energy internet (GPEI) has been proposed in recent years [14] and it should be mentioned that we initially used the name of “Global Power Internet” presented at the CIGRE Workshop held at the University of Birmingham in June 2011. We noticed that Jeremy Ranfkin put forward the famous concept of “Energy Internet” [15] in an EU conference in May 2011 and later in the same year he published the famous book. In our views, we use “Power” in the terminology “Global Power & Energy Internet” to reflect the real-time aspects of energy, also cover different aspects of power and energy collectively. Interestingly when we translate “Power” into Chinese of “电力”, which indicates the fact that the Global Power & Energy Internet is Electricity centered. We use “Global” to reflect two aspects: 1) The power & energy internet could be constructed across wide area or even ultra wide area around the Globe; 2) The power & energy internet is comprehensive to address the connectivity between electricity, gas and heat networks. We have noticed over years people have been developing different types of internets such as global power & energy internet, water internet, information internet, etc. We have realized there is a lot of confusing between Energy Internet and Information Internet due to fact that people have neglected the “information” when they mention “Information Internet”. In our views, there are a lot of similarities between these different internets. But global power & energy internet
is more comprehensive and complicated than Information Internet as the former not only consists of physical systems and power & energy flows but also information flows.
To establish the new framework to address the challenges of the future power & energy systems, new entities need to be created and managed, system interfaces should be recognized, network considerations should be addressed and relevant standards ought to be set up [16].
There are four layers in the GPEI as shown in Fig. 1. The lowest level is the consumer layer which consists of Smart Homes, Smart Buildings and Smart Consumers. Above that is the cities layer, which is also known as Smart Cities where different types of energy including electricity, gas and heat network are highly integrated and managed. Beyond cities layer is the national layer and transnational layer which is essentially wide area and ultra wide area integrated energy networks. According to Fig. 1, Jeremy Ranfin’s energy internet [15] is mainly related to consumer layer including Smart Homes, Smart Buildings and Smart Consumers
Fig. 1 Architecture of global power and energy internet This architecture greatly relies on technologies including Information and Communications Technology (ICT) and cyber security, Wide Area Measurement & Control System, Smart Metering, HVDC grid and FACTS, energy storage and EVs as well as renewable generation and carbon capture &
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storage (CCS).
The establishment of GPEI would highly emphasises the importance of interconnection for electricity, heat and gas network, leading to a shared focus in mitigating energy challenges, which in turn would almost certainly lead to cheaper energy prices, renewable energy becoming the main power sources and a significant drop in CO 2 emissions [17]. Within the context of GPEI, one day, in the not-too-distant future, people would be able to trade energy with their neighbors as well as with the countries around the world. In February 2015, the European Commission unveiled its strategy for the establishment of an Energy Union, which is huge step closer to the international integration of energy systems [18]. In fact, we proposed the concept of Energy Union early 2013, which was presented in [14].
Under the framework of GPEI, distribution power & energy internet (DPEI) is the combination of its consumer layer and cities layer, where Smart Consumers, including both Smart Home and Smart Buildings, play an important role.
HEMS
PV
ESS
Heat pump
DR appliance
Wind turbine
Fig. 2 Smart Home
Smart Home emerges fast as consumers’ awareness of optimizing their energy use has risen to a level higher than ever. With high penetration of renewable energy resources, emerging smart appliances and different grid tariff schemes, Smart Home owners tend to mix and match these technologies, thus creating several Smart Home structures [19-21]. One of the mainstream types of Smart Home is to utilize the renewable generation as much as possible, saving the money that would have otherwise been paid as retail electricity bill. The other mainstream type aims at exploiting the advantage of dynamic grid tariff by shifting customers’ load from peak hours to off-peak
hours, thus reducing the energy bill.
A typical Smart Home has been presented in Fig. 2. Solar PV and small wind turbine are producing clean power, various smart appliances such as heat pump not only use much less energy than the conventional heater, but can also participate in load shedding service during peak demand [22-23]. An energy storage system is also equipped to provide energy balancing within the Smart Home. All the above assets are monitored and controlled by a home energy management system (HEMS), which optimizes the electricity and heat consumption based on embedded algorithms to reduce consumers’ energy bills without sacrificing the comfort of the living environment [24-25].
Since energy in the context of electricity and heat is the blood pumped into the very heart of nearly every sector of society, similar energy optimization services can be applied to buildings, communities and factories, thus giving birth to building energy management system (BEMS), community energy management system (CEMS), and factory energy
management system (FEMS) respectively as shown in
Fig. 3 [26-28]. When these agents are linked together
and given the clear communication pathways to trade
with each other, they became active participants in a much larger platform, a Smart City.
FEMS BEMS
CEMS
Control centre
EV FLEET
Fig. 3 Overview of Smart City
Apart from fulfilling their duties in local energy optimization, the energy management systems can interact with each other to achieve optimum electricity, gas and heat flow from the perspective of a city. Considering the fleet size of electric vehicles within the whole city, the increased parity between peak demand and off-peak demand can also be better managed by coordinating EV fleet with CEMS and BEMS together, yielding an effective EV scheduling by taking full advantage of its bidirectional nature and energy
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flexibility from other energy management agents around the city [27, 29]. When the agents start to create value stream for the whole city other than the reduced individual bills for a single consumer, the investments for the Smart City infrastructure will begin to return and what matters more is the potential of the city to join a nationwide integrated energy network.
2 Generalized Virtual Power Plants
2.1 Overview
The challenges of conventional power system can be summed up to be one problem, that is, how to complement the big utility companies with their large, central power plants and how to link small, distributed power systems to form a virtual pool that can be operated like a central station [30-31]. This radical shift, from traditional centralized control by transmission system operators (TSO) to a highly distributed control method, yields a system ideal for the operations of considerably large amount of smaller generators and responsive loads. By courtesy of the distributed paradigm, system can be decomposed into smaller, autonomously-operated systems. Using the virtual power plant concept, each of these distributed systems can be represented as aggregated controllable groups to make contracts in the wholesale market and to offer services to the system operator. This business pattern inherits many merits of distributed energy resources (DERs) and giving virtual power plant (VPP) an edge in competing in the power market. For instance, the short startup time of small DERs makes VPP react faster to demand and the distributed nature of power production can guarantee a more robust output when a single production unit breaks down [32].
Virtual power plants rely on software systems to remotely and automatically dispatch and optimize generation or demand-side or storage resources in a single, secure Web-connected system [6,33]. While the historically TSO regulated systems bear the analogy to radio broadcasting process, whereby the large generators are the primary sources of both energy and ancillary services and are dispatched by the TSO to control system operation. VPP could be described as an “internet of energy [34]”, tapping existing grid networks to tailor electricity supply and demand services for a customer, maximizing value for both end-user and distribution utility. As indicated in Fig. 4, when distributed power systems are linked, such a pool can unite wind power, cogeneration, PV, small hydroelectric, and biogas systems as well as large power consumers such as aluminum smelters and large process water pumps to function as a single energy supplier [35].
Smart homes
PV generation/
controllable loads
controllable
loads
PV system
Wind farm
Fuel cell
Power grid
Communication
point
Gogeneration
Power plant
Biomass
power plant
Energy
management
system
Network
management
system
Virtual power plant
Service provider
Fig. 4 A virtual power plant topology
2.2 VPP Pilot Projects
2.2.1 University of Birmingham European Pilot Project
VPP is under investigation in many innovative R&D projects, such as the European pilot VPP project by University of Birmingham, “regenerative combined power plant (RCPP)” in Germany [36], the “EcoGrid” VPP in Danish island of Bornholm [34] and the Fenix project [37].
One of our European pilot projects creates a VPP in a community of 8 apartments. Various assets in the context of solar PV and micro wind turbines, two sets of energy storage system, Heat pumps and EV represent the generation, storage and consumption elements in the virtual energy pool. These elements are communicating with and managed by VPP control center to provide modular services including maximum self-consumption from micro-generation, reduced energy bill from utilizing dynamic grid tariff, ancillary services emphasizing on providing reserve capacity and a mixed services of the above items. The pilot project delivers an optimized local power flow
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and a better utilization of renewable energy resources, which not only save consumers’ energy bills but also offer more energy flexibility to the community and an elevation of VPP’s position to participate in both electrical market and reserve market.
The following diagrams explain the effect of maximum self-consumption service using 24 hours data collected from European pilot project.
The net load of each apartment as shown in Fig. 5 is the result of load consumption minus PV generation. The differences in load portfolio and PV generation capacity yields imbalances of four apartments’ net loads. Considering physical constraints such as power flow limit between each apartment and energy storage system, service provider will optimize the power flow among four apartments and then supplement them with energy storage system to achieve balance. For instance, apartment 2 has a shortage of 0.788 2 kW at 10 a.m. while the other three apartments have excessive power of 1.207 8 kW. The power gap of apartment 2 will be filled first by neighbors and leaves remaining 0.419 6 kW, which is the exact charging power of energy storage system at 10 a.m. for subsequent use. Also at 8 p.m. when there is little or no PV production, the total power shortage of 1.491 kW from four apartments will be supplied by discharging the battery at same power rate. The energy storage charging profile is shown in Fig. 6.
Time/h
N e t l o a d /k W
0.8
0.4 0.0
?0.4
?0.8
0 5 15 20
10 Fig. 5 Net load of each apartment
2.2.2 German RCPP Project
The VPP in German RCPP emphasizes on aggregating a diverse pool of regenerative DERs and/or wholesale renewable generations on supply side. A total of 36 wind, solar, biogas, CHP and
Time/h
D i s c h a r g e , C h a r g e /k W
2.0
1.0
0.0
?1.0
?2.0
5
15 2010
Fig. 6 Charging profile of energy storage system
hydropower generators were operated as if a single power plant was supplying 24/7 power to the equivalent of 12 000 households [36]. This successful venture convinced academics and industry that the entire country of Germany could be completely powered with a diverse blend of complementary renewable energy sources. Also the VPP concept includes maximizing the profit for both end–user and distribution utility. Featured in the VPP in Danish island of Bornholm, households will be equipped with gateway controllers which in response to spikes in electricity prices and the homeowners’ preferences will automatically turn off appliances or adjust the thermostat. The unused electricity can then be aggregated by the VPP, along with other actual energy resources, and sold to customers who need power during peak times [34]. This innovative mechanism not only cuts back residents’ electrical bill but also makes a profit for them by selling unused wattage back to the grid at market rates. 2.2.3 Fenix Project
Fenix project summaries VPP into two categories: the commercial VPP (CVPP) and the technical VPP (TVPP). CVPP has an aggregated profile and output which represents the cost and operating characteristics
for the DER portfolio and ignores the impact of distribution network. TVPP , on the other hands, includes the real-time influence of the local network on DER aggregated profile as well as representing the cost and operating characteristics of the portfolio [37-38].
In a single VPP, different types of renewable and
traditional generators and energy storage devices are combined to be capable of appearing on the market as
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one power plant with a defined hourly output. The cleverly complementary way of the combination mitigates some components’ weakness (e.g. stochastic generation) with others’ strengths (e.g. high energy short term storage) [39] and creates more value than utilizing them separately.
3 Virtual Power Systems and Distribution Power & Energy Internet Operator
3.1 Similarities and Differences between VPP and VPS
The concept of VPP is not completely new and in fact it has been proposed for some years now. The advances in ICT technologies such as internet of things (IoT) and cloud computing will bring a significant change to the concurrent VPP [40-42]. Therefore the revolutionary concept of virtual power systems (VPS) is proposed. VPS will greatly expand the concept of VPP to virtually connected power systems with the use of advanced ICT technologies and cloud computing alongside with system wide smart monitoring and control methods for the former.
Through successful development of a layered communication and control solution, an aggregation of various generation, storage and load resources distributed over a large territory is achievable. All resources in this aggregation are controlled as a whole generating system by a scheduling coordinator. VPS, as a smart superior ordinate entity that aggregates VPP, reveals the possibility of different levels of VPP aggregation and promises flexibility in the capacity from which VPP contributes.
Unlike conventional VPP, VPS is location based. It coordinates multiple VPPs in a certain regional area while considering the physical constraints of the local distribution energy networks with which they are connected. In most of the cases, conventional VPP only considered constraints of the asset itself rather than constraints from the connected distribution network. On the contrary, VPS has taken constraints from the local distribution infrastructure into account when providing optimizations and smart ancillary services, which ensure when these VPPs are trying to help the local distribution network or even transmission network, they won’t overload regional distribution network. In addition, VPS will also evaluate the feasibility of every single action in a much higher level to coordinate different VPPs, which in essence gives more flexibility and reliability to both the traditional power system and the virtual power grids.
Different from the VPP concept, VPS always consider everything in a system perspective and hence it focuses a lot more about system-wide coordinated control to help the physical electric power systems by providing system ancillary services such as frequency control & active reserve, voltage control, energy demand management, etc. A VPS may consist of a large number of VPPs, and a VPS may be configured dynamically in response to the system demand distribution and the renewable generation distribution and patterns.
3.2 Distribution Power & Energy Internet Operator
The idea of the "Internet of Energy" is realized on the cornerstone of ICT. When a generalized VPP communication and control structure is recognized and settled, various generation, storage and consumption units can follow a "plug and play" fashion according to the regional energy portfolio. The regional VPPs can therefore be upgraded into VPS only by adding an upper layer smart coordinator and scaling up the system. This coordinator is what is called distribution power & energy internet operator (DPEIO).
DPEIO focus on demand side management, power & energy balancing, power flow & voltage control, congestion management in a distribution network level by aggregating and coordinating multiple VPPs. It manipulates localized intermittence renewable generation and controllable loads in directly through VPPs to mitigate regional demands.
In the meantime, it also integrate regional electricity network with gas and heat network, bringing electricity market into a highly integrated energy market. Whenever an ancillary service is provided, DPEIO will perform feasibility analysis of the regional energy distribution as well as energy
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trading and exchanging capability as well as energy market assessment to prevent both energy transportation and trading congestion.
Moreover, security is one of the most critical issues that DPEIO should take into consideration. On one hand, it is the regional coordinator of the virtual power system, which in essence manages a handful of critical energy infrastructures. It’s obligated to ensure the reliability and resilience of the regional network. On the other hand, DPEIO highly relies on ICT technology. Therefore there is an emerging challenge to the implementation of cyber security for the distribution power & energy internet.
4 Conclusions
In this paper, a novel concept of VPS has been proposed based on the framework of DPEI and GPEI.
It emphasizes the importance of considering constraints from local infrastructures when aggregating and optimizing multiple VPPs. In the meantime, the idea of DPEIO has been put forward, which plays a very important role in aggregating and coordinating localized VPPs within VPS. DPEIO is more challenging than DSO (distribution system operator), which is focused on electricity network operations only. While DPEIO will manage not only electricity network, but also gas and heat networks. Introduction of energy market models and mechanisms to DPEIO would bring new business opportunities, while in the meantime, the complexities
of power & energy system operations are expected. In this situation, suitable system architecture and business models for DPEI should be investigated and based on this, suitable supporting tools and algorithms should be developed.
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based system architecture for smart grids including market and grid aspects[C]//Proceedings of the 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting．San Diego，CA：IEEE，2011．
收稿日期：2015-06-03。
作者简介：
张小平(1967)，男，教授，博士生导师，
研究方向为全球电力能源互联网，能源联
合体(Energy Union)，智能电网，柔性交流
输电系统和直流电网的实时仿真、保护和
控制，风能和海浪能可再生能源发电的控
制，智能用户，电力市场分析，x.p.zhang@
https://www.doczj.com/doc/5018072251.html,；
李佳宁(1988)，男，博士研究生，研究
方向为智能电网与智能家庭能量管理，
JXL987@https://www.doczj.com/doc/5018072251.html,；
付灏(1991)，男，博士研究生，研究方
向为智能电网与电力市场，HXF118@
https://www.doczj.com/doc/5018072251.html,。
张小平
(责任编辑张玉荣)
新能源发电技术在电力系统中的应用 发表时间：2018-12-04T14:34:15.217Z 来源：《河南电力》2018年12期作者：张玉琴1 程佳音2 [导读] 在电力系统之中加强新能源发电的实际应用，有助于改善目前的社会能源供应系统效率较低的情况，推动社会能源的高效利用。 （1.国网河北省电力有限公司涉县供电分公司河北邯郸 056400； 2.国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司河北邯郸 056000） 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的新能源在不断地出现，作为一种可再生环保能源，大力发展新能源能够有效地节约资源，推动现代社会的可持续发展，同时也有助于今后可持续发展理念的推广。所以，在电力系统之中加强新能源发电的实际应用，有助于改善目前的社会能源供应系统效率较低的情况，推动社会能源的高效利用。基于此，本文就新能源发电在电力系统中的实际应用方向以及相应的应用要求进行一定的探讨和分析，希望在今后新能源发电的发展过程之中对相关人员能够起到一定参考作用。 关键词：新能源发电；电力系统；应用 引言 人们的生活和工业生产离不开电能，可以说电能是支撑我国经济发展的重要能源。随着人民生活水平的提高以及工业生产的进步，未来阶段内我国用电数量会逐年增长，而发电需要消耗大量的能源，过去中，我国发电普遍使用的是化石燃料，如碳煤以及石油等，而这些化石燃料并非可再生资源，用多少就消耗多少，如果一直使用化石燃料的话，必然会导致化石燃料的枯竭。在这样的背景下，研究新能源的应用具有十分重要的意义。 1分布式光伏的特点与应用效果的阐述 以光生伏特效应为基础，充分利用太阳能电池元件，将太阳能转化为电能的技术，就是我们所说的光伏发电。由于半导体硅在加入了不同特性的半导体材料，最终导致半导体内部出现了多余的空穴或者自由电子。分布式光伏发电是除了风力发电外在发电中光伏应用的新能源发电技术之一。其主要是通过将光伏发电接入风电场用电系统中，负责照明电力的需求，这种新能源技术已经得到了的大范围的推广和应用。我们常说的光伏发电，实际上就是日常生活中常见的太阳能发电，风电场采取在综合办公楼、材料库等建筑物安装太阳能电池板的方式，采取就近接入或者分散接入的方式将光伏发电接入发电站用电系统中。为了确保就近接入、分散接入的顺利进行，发电站必须在确保自身建筑配电间配有光伏并网逆变器的基础上，将光伏发电电流有效的转化为符合发电站用电要求的电能。就目前而言，国内外普遍采用的是直接电流控制火灾间接电流控制等几种类型的逆变器控制策略。如果采取直接电流控制的话，则电流控制器在通过电力反馈闭环直接对电流输出进行调节，不仅不会影响电网电压的稳定性，同时也确保了电流的稳态与动态等各方面性能。但是，其对于电流控制器性能的要求相对较高。而间接电流控制，虽然对控制器要求较低，结构简单且不需要引入反馈电流，但是由于间接电流控制的稳定性较差，电路的动态响应较慢，因此应用这一方式就会导致并网电流跟踪精度的下降。 2新能源发电在电力系统中的应用 2.1利用燃烧电池进行发电技术 燃烧电池是现代技术发展出的众多新能源技术中的一类，其工作方式与传统电池的工作方式并无不同，都是将化学能转化为电能。虽然在机构之上与传统电池相差不大：都存在正负极，电池之中都具备电解质以供电解，然而在具体的核心结构之中仍然与传统电池有所不同，即燃烧电池在其正负极之上并没有像传统电池那样放置有一定量的活性物质来保持工作的稳定以及效率的提高。在实际工作过程中，燃烧电池主要以供给的燃料与电池内部的氧化剂进行反应，通过这一反应从而实现电能的输出。因此在燃烧电池工作过程中，要想保证足够多的电能的产生，只需保证发生反应的燃料以及内部的氧化剂充足即可，相较于传统能源的使用条件而言已经有了极大地简化。所以从理论上来讲这一发电技术能够实现百分百的能源利用效率，而且即便在实际使用过程中受到环境因素的影响，也仍然能够保持远高于传统能源使用效率的百分之八十的能源利用。 2.2海洋能源利用的可能性与前景调查 地球是人们赖以生存的唯一家园，海洋所占面积为71%，陆地所占面积为29%，海洋所蕴含的资源非常大。可以说，谁掌握了海洋技术，谁就掌握了话语权。我国新能源发电主要采用风力发电、太阳能发电这两种方式，忽视了海洋所蕴含的能源。其实，海洋的能量巨大，并且是现阶段找到可替代能源前唯一可依靠的能源。海洋不仅蕴含大量的生物和物种资源，还潜藏大量的能源，比如生物能、潮汐能等，这些能源值得人们进行开发和利用，能够有效地缓解社会对能源的需求压力。海洋能源并不完全指海洋自身，地球存在于太阳系中，只要其一直存在，海洋能源就永远不会枯竭。现阶段，以海洋能为基础进行发电主要有两种方法：第一种：施工人员将沸点较低的水质加热使其呈现为蒸汽；第二种：以温水为基础，将其运送到真空室内加热至沸腾状态，从而转变为蒸汽。液体水转换为蒸汽后具有强大的热能，推动汽轮发电机进行发电，再从600～1000m深处进行冷却水的抽取，从而实现冷凝蒸汽的目的。1930年，法国科学家借助海水存在的温差进行发电，并取得试验成功，但发出的电能与消耗的电能相比少之又少，不值得推广和使用。目前，大多数国家都在积极研究海水温差发电。大量的试验证明，其具备一定的优点：（1）将温海水作为基础进行发电，能有效避免化学物质对海水产生污染；（2）采用开放式循环能降低试验成本，提高发电效率；（3）采用塑料制造的直接接触热交换器，能有效提高设备的抗腐蚀性；（4）能产生大量的蒸馏水，为其他部门的使用节省资源。我国的潮汐能发电在国际上具有一定的地位，并且正常运营的潮汐发电站已达到几十座。经过5～10年的发展，我国的潮汐能发电站势必会超过100座。由此可以看出，海洋能发电和宽阔的海洋一样具有巨大的发展空间和发展前景。我国的海岸线较长，具有丰富的海洋能源，具有一定的优势。海洋能是可再生能源，并且永远不会枯竭，其与煤炭发电相比较，不会消耗现有的能源，也不会对环境产生污染；与太阳能发电进行比较，不会占有现有的土地资源，能过提高土地的利用率；与核能发电进行比较，不需要消耗稀有的能源，也不需要强大的保护措施和科学技术作为依靠。 2.3太阳光伏发电技术运用 我国现阶段的太阳光伏发电技术可以分为三种，具体如下：（1）由电压源电压控制的太阳能光伏系统，这种太阳能光伏发电系统结构被称为独立户用型。（2）由电压源电流控制的太阳能光伏系统，这种结构被称为并网型。（3）融合独立户用型以及并网型太阳能光伏发电系统结构，可在电压源电压和电压源电流控制之间进行切换。而太阳能光伏发电的工作原理如下：利用太阳能电池将太阳能转化为电能，再由功率变化装置把转化来的电能调节成可以接入电网的电能。太阳能电池转化来的电能为直流电，只能为直流负荷输出所需要的电
一级注册消防工程师消防安全技术实务第三篇建筑消防设施第十四章消防供配电
第十四章消防供配电 第一节消防用电及负荷等级 一、消防用电 消防电源是指在发生火灾时能保证消防用电设备继续正常运行的独立电源。消防电源的基本要求包括以下几个方面：可靠性、耐火性、有效性、安全性、科学性和经济性。 二、消防用电的负荷等级 （一）基本概念 消防用电负荷是指消防用电设备根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级
负荷和三级负荷。 （二）一级负荷 （1）一级负荷适用的场所。下列场所的消防用电应按一级负荷供电：建筑高度大于50m的乙、丙类生产厂房和丙类物品库房，一类高层民用建筑，一级大型石油化工厂，大型钢铁联合企业，大型物资仓库等。 （2）—级负荷的电源供电方式。一级负荷供电应由两个电源供电，且要符合下列条件： 1）当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到破坏。 2）—级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，
还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。应急电源可以是独立于正常电源的发电机组、供电网中独立于正常电源的专用的馈电线路、蓄电池或干电池。 （3）结合消防用电设备的特点，以下供电方式可视为一级负荷供电： 1）电源来自两个不同的发电厂。 2）电源来自两个区域变电站（电压在35kV及以上）。 3）电源来自一个区域变电站，同时另设一台自备发电机组。
（三）二级负荷 （1）二级负荷适用的场所。下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按二级负荷供电： 室外消防用水量大于30L/s的厂房（仓库） 室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区） 粮食仓库及粮食筒仓 二类高层民用建筑 座位数超过1500个的电影院、剧场 座位数超过3000个的体育馆 任一层建筑面积大于3000㎡的商店和展览建筑
新能源发电在电力系统中的应用 发表时间：2017-05-16T15:26:32.673Z 来源：《电力设备》2017年第4期作者：李翔波 [导读] 摘要：新能源发电技术是解决电力生产消耗过多煤炭等战略资源的最佳途径。 （广州艾博电力设计院有限公司广东广州 510080） 摘要：新能源发电技术是解决电力生产消耗过多煤炭等战略资源的最佳途径。本文以新能源发电形式为研究对象，着眼于电力系统运用实际情况，将简单阐述一下新能源对电力系统的影响，并对现行的几种新能源发电技术进行简单点的介绍。 关键词：新能源发电；原则；电力系统；应用 引言 能源危机日益严重的今天，人们迫切需要找到新的方法来进行发电，在相关的研究人员的努力下，分布式发电同新能源发电应运而生。为确保电力系统能够在整个现代经济社会建设发展中得到长时间且可持续性的发展，展开有关新型能源在电力系统中的应用研究势在必行。所以，随着我国能源需求的逐渐提高，新能源发电逐渐获得了政府的支持和人们的关注。利用新能源进行发电解决了传统发电过程中对环境的污染问题，并且减少了不可再生的化石燃料的使用，取而代之的是可再生的清洁的新能源，比如风能、太阳能等。但是在利用新能源进行发电的过程中，多个小型的发电站所产生的电流对电力系统会不可避免的产生一定的影响，所以，本文首先分析新能源发电对电力系统的影响，进而提出几种新能源发电技术。 一、新能源发电对电力系统的影响 在新能源发电的电力并入国家电网的过程中会对电力系统造成一定的冲击，这是因为由于部分地区的新能源发电机组容量有限，只能采用异步发电机，这种发电机因为缺少相对独立的励磁装置，所以在发电机所发出的电能并入电网之前发电机自身是没有电压的。在发电机并网前后其电压电流必然会出现一定范围内的波动。根据相关的数据资料记载，在并网时会出现大概比额定电流大5-6倍的并网冲击电流。在并网过程中，特别是对于容量较小的电网而言，数量比较大的异步发电机同时并入电网的瞬时会将电网电压大幅拉低，瞬间降低的电压会对在同一电网上运行的其它电气设备造成一定的影响，达到一定程度之后就会威胁到整个电网的运行安全和稳定。 在新能源发电的电力并网过程中，除了上文所介绍的对电力系统造成冲击以外，新能源电力并网还会对电力系统的稳定性造成一定的影响。当风力发电的电能并入大型电网的过程中，由于大型电网所配备的备用电容和调节电力的设备比较充足，因而风电并网不会对电网造成太大的影响。但是风电所并入的电网并不都是具有相当调节能力的大型电网，当风电将要并入小型电网的时候，并网所造成的频率改变和对电网的稳定性造成的影响不容忽视。同上文所介绍的情况一样，当多台大型风力发电机将其所发的电量同时并入电网中的时候，会造成电网电压的瞬间降低。风力发电过程中，风速是不稳定的，当风速超过切出值的时候，风力发电机就会从额定出力状态自动退出并网状态。由于风电的并入而造成的电网电压的下降无疑会对电网运行的稳定性带来一定的威胁。 二、新能源发电在电力系统的应用 1、利用开发风能发电 在目前的电力电子背靠背变频技术的支持下，风力发电系统能够对发电功率的各个参数的输出作业进行有效的调整和控制，风力发电的目标也是通过控制电磁转矩控制机组转速频率来实现的。风能在利用过程中因为没有产生辐射、也不会对空气产生污染是一种公认的清洁的可再生能源，风力发电基本原理，利用自然界的风力带动发电企业安装的风车叶片旋转，通过增速机把风车旋转的速度加快，从而带动发电机发电。 2、利用海洋能发电 （1）波浪发电 波浪发电需要利用转换装置，把波浪能转化为机械、气压或液压的能量，以催动机械的运行。其中，我国最典型的波浪发电案例，应该是广东油尾建成的100千瓦的振荡水柱式波浪发电站，当然，还有一些地区也取得了很好的效果，如海南、福建，现如今，很多沿海城市已经把建设100千瓦以上的波浪发电站，作为建设目标。虽然说波浪发电技术难度大、需要耗费大量资金，但是却符合我国经济市场的发展需要，具有广阔的发展空间。 （2）潮汐发电 潮汐是海洋水位受太阳和月球等天体的引力影响，发生变化，进而产生水位波动的一种自然现象。因而，潮汐发电的方式是：利用潮水涨落产生的水位差，创造势能，把势能转化为电能，来投入使用。可再生、存储量大、生产成本少是潮汐能的最大优势，同时，潮汐能是一种清洁能源，不会引起环境污染，把潮汐能发电水库建立在河口或海湾，不会占用地区的耕地。但是，在潮汐能发电方面，我国存在着电价高、成本高等问题，给潮汐能的推广和运用带来不利影响。 3、太阳能发电技术 目前世界储备量最多的自然资源就属太阳能了，当电力、煤炭、石油等资源存储量耗尽时，太阳能发电将成为解决能源危机的最佳方法。在地球外层空间建立太阳能发电基地是太阳能技术的基本构想，产生的电能将通过微波传输到地面上太阳能接受装置里。然后在经过相应的处理把太阳能从液态变为气态，用于汽轮发电机发电。其中太阳能发电形式包括：光伏发电和光热发电：光伏发电光伏技术随着科学技术的发展而不断得到更新，这不仅提升了电能产生的效率，同时各种能源的转化运用也得到了加快。由于光伏发电领域在国内起步比较早，所以经过长期的研究发展在太阳能电池组件的生产能力等方面取得了诸多成就，对于缓解国内能源危机提供了很有效的方式。太阳能电池把太阳能转变成电能的部件主要运用了光伏效应。太阳光的光子在电池里激发出点子空穴对，电子和空穴则会移动到了电池的两端，如果外部存在通路就会有电流的出现，最终生成电能；光热发电技术是指将自然界中所有的光能聚集在一起，然后结合聚光器汇集太阳能。由于受技术的限制，国家在研究光热发电方面进展迟缓，对光热发电能源尽管进行了全力研究但还是没有取得很突出的成绩。 4、利用生物质能发电 生物质发电时蕴含在生物中的能量，具有可再生、低污染、分布广等特点，在能源资源中占有比例重，是第四大能源。在中国，农村地区秸秆等资源丰富，大部分都是经过燃烧处理掉，造成了资源的严重浪费，如果将其利用与发电上，将会创造大量的电能。同样，在一部分的林区，可以实施林业生物质直燃的方式进行发电。在甘蔗种植面积较大的区域，可以变废为宝，利用蔗渣进行直燃发电。另外，在人口密集，土地资源匮乏的地区，可以利用垃圾焚烧进行发电，既能够有效解决发电问题，还可以同时解决了垃圾处理问题。最后，在大
能源互联网发展趋势及展望 一、导论 能源互联网是互联网技术、能源技术与现代电力系统的结合，是信息技术与能源电力技术融合发展的必然趋势。因此如果以开放、互联、对等、分享的原则对电力系统网络进行重构，可以提高电网安全性和电力生产的效率，使得能源互联网内可以跟互联网一样信息分享无比便捷。在能源互联网提出来前，智能电网概念已经得到业内认可，智能电网的理论都已经非常成熟，从手段、理念到目标都非常清晰。正因如此，去年国家发改委和能源局出台了智能电网的有关指导性文件。 在智能电网的基础上，让互联网和智能电网深度融合，才会走向能源互联网。能源互联网不能简单认为是能源修饰互联网。如果简单从字面理解，能源互联网更多指向二次能源甚至新能源的互联网，这不全面。能源互联网应该是让包括新能源、非化石能源在内的更多的创新性能源技术，在互联网背景下的信息时代，整合得更坚实有力。能源互联网是互联网理念在能源领域的应用，但其并非能源与互联网的简单相加，而是一种新型的信息与能源深度融合的“广域网”，它以现有的大电网作为“主干网”，并以微网和分布式能源等能量自治单元为“局域网”，构建开放、互联、对等和分享的信息与能源一体化架构，以真正实现能量的按需分配与动态平衡使用，最大限度地灵活接入分布式可再生能源。通过信息化和智能化，智能电网力图在一定程度上解决电力系统自身的问题，提高设备的利用率、安全可靠性、电能质量等等，而能源互联网的基本出发点则是要解决未来大规模分布式能源和可再生能源与用户之间的开放互联问题，互联式的电网是最可行的方式。因此，能源互联网的核心在于能量的交换，信息通信控制是为了更好地支撑，信息物理融合在能源互联网中也非常重要。 形象地说，其实未来能源互联网的场景也很容易理解，就是源的极端动态（如间歇性的可再生能源达到50%以上）、负载动态加上个性化需求（如电能质量等），那么应如何构建能源互联网？能源互联网在一定程度上可以借鉴互联网的理念和技术，实现能量的交换。事实上，互联网从一开始面对的就是这样的需求——信息随时要求开放的接入（“源”是动态且开放的）、用户要求随时随地获取信息（“用”是动态且内容不断变化的），而且互联网需求的增长也非常迅速，应该说互联网架构演进到今天，虽然还存在很多问题，但基本上满足了这样的需求。 二、用户端 能源互联网，首先用户端就要联上网。“智能电表”的概念应运而生。智能电表是什么？智能电表是智能电网的智能终端和数据入口，为了适应智能电网，智能电表具有双向多种费率计量、用户端实时控制、多种数据传输模式、智能交互等多种应用功能。智能电表在智能电网数据资源整合中扮演着重要角色。在国家的“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流等十大领域重点部署，其中智能电网总投资预计达2万亿元，位居首位。2015年8月，发改委7个物联网立项中首个验收工程“国家智能电网管理物联网应用示范工程”验收成功。之后国家能源局印发的《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)》提出“推进用电信息采集全覆盖”、“2020年，智能电表覆盖率达到90%”以及“以智能电表为载体，建设智能
一级负荷供电 ?设置场所 1）建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类仓库； 2）一类高层民用建筑。 ?供电方式 1）一级负荷供电应由两个电源供电，且应满足下述条件：当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到破坏；一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。应急电源可以是独立于正常电源的发电机组、供电网中独立于正常电源的专用的馈电线路、蓄电池或干电池。 2）结合目前我国经济和技术条件、不同地区的供电状况以及消防用电设备的具体情况，具备下列条件之一的供电，可视为一级负荷：电源来自两个不同发电厂；电源来自两个区域变电站（电压一般在35kV及以上）；电源来自一个区域变电站，另一个设置自备发电设备。 二级负荷供电 ?设置场所 1）室外消防用水量大于30L/s的厂房（仓库）； 2）室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区）； 3）粮食仓库及粮食筒仓； 4）二类高层民用建筑； 5）座位数超过1500个的电影院、剧场，座位数超过3000个的体育馆，任一层建筑面积大于3000m2的商店和展览建筑，省（市）级及以上的广播电视、
电信和财贸金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。 ?供电方式 二级负荷的供电系统，要尽可能采用两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可以采用一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。 三级负荷供电 ?设置场所 除规范要求使用一级、二级负荷供电外的建筑物、储罐（区）和堆场等。 ?供电方式 1）三级消防用电设备采用专用的单回路电源供电，并在其配电设备设有明显标志。其配电线路和控制回路应按照防火分区进行划分。 2）消防水泵、消防电梯、防排烟风机等消防设备，应急电源可采用第二路电源、带自起动的应急发电机组或由二者组成的系统供电方式。 3）消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，要在最末一级配电箱处设置自动切换装置。
综合能源系统与智能电网随着人类进入工业化时代，一直发展到今天，化石燃料一直占据着我们生活中的主要地位。但社会在发展，现如今，环境问题，能源问题日益突出，人类对能源的数量和质量要求不断提升，所以，新型能源在不断发展，与此同时，智能电网规模也在逐渐扩大。 智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。 智能电网在世界的发展还属于起步阶段，智能电网的简历是一个巨大的历史性工程，目前有很多复杂的智能电网项目正在进行中，但是缺口仍然是巨大的。智能电网的简历，尚有许多技术难题需要攻克。例如：配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表等。 智能电网对世界经济社会发展的促进作用，智能电网建设对于应对全球气候变化，促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。主要表现在：（1）促进清洁能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济发展。 （2）优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定。 （3）有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性。 （4）推动相关领域的技术创新，促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，扩大就业，促进社会经济可持续发展。 （5）实现电网与用户的双向互动，革新电力服务的传统模式，为用户提供更加优质、便捷的服务，提高人民生活质量。 综合能源系统将各种新型的清洁能源以及分布式能源并入电网，但是在技术上还有很多难题有待解决。 以V2G为例，传统汽车碳排放是人类碳排放的主要来源之一，据科学家的测算，全球汽车每年向大气层排放的CO2约为40多亿吨，占人类碳排放总量
新能源电力系统的主要特征 传统电力系统以煤炭、石油、天然气、水能等传统能源作为一次能源，由于其可储存的特性以及稳定可靠的发电技术，使得电力系统供应侧可控可调。随着可再生能源发电的大规模接入，风能、太阳能等可再生能源作为一次能源具有的不可储存及波动特性，使得风电等可再生能源发电出力具有较大的不确定性，电力系统供应侧可调控性降低，电力系统呈现出较强的供需双侧随机性。新能源电力系统就是通过电力系统结构、运行方式的根本性变革，使电力系统更够承受供需双侧不确定性对系统的冲击，保证可再生能源的安全高效利用。 新能源电力系统的主要特征有两点： 第一，高可再生能源利用比例。高渗透率的可再生能源电力是新能源电力系统的重要特征。由于风能、太阳能等可再生能源较低的能量密度以及我国可再生能源资源主要集中在“三北”地区的分布格局，未来我国的新能源电力系统应该是集中式与分布式可再生电源、远距离大电网输送与区域微网就地消纳相结合的形式，从而保证系统能够最大限度地利用可再生能源电力。 第二，供应侧的横向多能源互补，系统纵向源—网—荷
—储协调互动。安全高效利用可再生能源是新能源电力系统的重要目标。在供应侧，一方面，利用可再生能源发电精确预测技术、新型可再生能源发电设备及控制技术，最大程度上做到对风电等可再生能源发电出力的可调可控；另一方面，通过可再生能源与传统水火电、抽水蓄能电站之间，不同可再生能源之间，集中式与分布式可再生能源之间的协调控制，实现多类型能源电力互补，使得供应侧整体呈现出稳定的出力特性，减小可再生能源发电出力波动对系统造成的冲击。在输配环节，新型的电网结构、先进的输配电方式、控制和安全防御系统及储能设施的建设和应用，使得电网对可再生能源拥有足够的接纳能力，最大限度地避免物理通道对电力资源优化配置的影响。在需求侧，一方面，通过AMI 及先进的通信系统，使用户能够实时掌握自身用电情况与不同层级的系统运行情况，根据价格响应信号，调整自身的用电行为；另一方面，通过先进的控制技术，能够对用户的终端用电器做到精确计量与控制，最大程度的利用需求侧“暗储能”潜力。 综上所述，新能源电力系统核心特征就是要借助相关的技术手段，实现电力系统中真正意义上的“横向多源互补，纵向源网荷储协调”，从而最大限度地利用可再生能源，逐步提高可再生能源在电力一次能源消费中的比例，最终使得可再生能源在我国电力能源结构中占据主导地位。
消防供配电线路中电线电缆的选型 一、电线电缆选型错误 ①一类高层建筑未选用低烟无卤电线电缆聚氯乙烯在高温下的燃烧过程中，会释放出氯化氢、二恶英等大量有毒气体，同时产生大量的黑色烟雾。 发生火灾时，黑色烟雾阻挡视线，增加了被困人员疏散以及消防人员灭火和施救的难度，被困人员吸入上述有毒气体后，会严重损害身体健康，甚至导致窒息死亡。 为减少火灾情况下人员伤亡和财产损失，《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.4.1条第2款规定：“对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。” 然而，审图时常常发现有些设计人员未按上述要求选用电线电缆，违反了规范的上述规定，存在重大安全隐患。 还有些设计人员虽然对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物按规范要求选用了阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电缆、电线或无烟无卤电缆、电 线，却采用PVC电线管或PVC线槽作为穿线管材。 大家知道，PVC电线管或PVC线槽的主要成分为含卤的聚氯乙烯，在高温下的燃烧过程中照样会释放出氯化氢、二恶英等大量有毒气体并产生大量的黑色烟雾。 因此，若选用了阻燃低烟无卤或无烟无卤电缆、电线，再采用PVC管或PVC线槽敷设方式，则失去了选用了阻燃低烟无卤或无烟无卤电缆、电线的实际意义。这种做法与《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.4.1条第2款规定的本意相矛盾，是非常不妥的，同样存在安全隐患。
当选用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线时，不得采用PVC材质的电线管或线槽作为穿线管材，这一点应引起电气设计人员的重视。 此外，当供配电线路根据规范要求应当选用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线时，同一建筑内的综合布线、火灾自动报警、安防等所有弱电系统配线，均应采用阻燃低烟无卤或无烟无卤线缆。 ②选用不存在的电线电缆型号在建筑施工图审查过程中，常常发现有些设计人员选用WDZ-BV电线、WDZ-VV电缆、WDZ-YJV电缆或WDZN-BV电线、WDZN-VV电缆、WDZN-YJV电缆。 众所周知，电线电缆型号中的“W”表示无卤，“D”表示低烟，“V”表示聚氯乙烯，如BV表示铜芯聚氯乙烯绝缘电线，VV表示铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，YJV表示铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。 上述电线电缆的绝缘或/和护套由聚氯乙烯构成，而聚氯乙烯所含的氯是卤族元素。也就是说，只要电线电缆型号中有字母“V”，就一定含卤。因此，不存在WDZ-BV电线、WDZ-VV电缆、WDZ-YJV电缆或WDZN-BV电线、WDZN-VV电缆、WDZN-YJV电缆。 ③选用阻燃或耐火电线电缆未明确阻燃等级多数设计人员选用阻燃或耐火电线 电缆时未标明其阻燃等级，即便标明了阻燃等级，也未考虑成束敷设的电线电缆单位长度内有机物的体积，则选用的电线电缆很可能不具备阻燃性能，无疑存在安全隐患。 电线电缆的阻燃性能从高到低分为A、B、C、D四级，电线电缆的阻燃性能不仅 取决于绝缘和护套的材质，还与成束敷设的电线电缆单位长度内有机物的体积有关。同一阻燃等级的电缆，单根敷设时阻燃，多根成束敷设时未必阻燃。 因此，选用阻燃或耐火电线电缆时，应根据建筑物的重要性以及成束敷设的电线电缆单位长度内有机物的体积的大小标明其相应的阻燃等级。成束敷设的电线电缆单位长度内有机物的体积超过其限值时，应分开敷设或用防火隔板分隔。
新能源电力系统控制与优化史学伟 发表时间：2019-09-17T10:35:19.910Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：史学伟徐晓川苏长江 [导读] 摘要：随着社会的发展以及人们环境保护意识的提升，能源问题以及环境问题已经成为了当今社会所关注的焦点问题。 （国网新源张家口风光储示范电站有限公司张家口市 075000） 摘要：随着社会的发展以及人们环境保护意识的提升，能源问题以及环境问题已经成为了当今社会所关注的焦点问题。想要在保护环境，降低能耗的同时促进经济与社会的发展，大力的研发与利用清洁能源就成为了必然的发展趋势。太阳能、风能是典型的清洁能源，其没有任务污染，并且可以再生，因此可以满足可持续发展的要求。但是其也存在一定的缺陷，即其自身的稳定性不足。这就给电力系统的供应带来了较大的挑战。因此本文对新能源电力系统的控制与优化进行了研究与分析。首先阐述了新能源电力系统的概况与特点，其次则从四个方面对新能源电力系统的优化控制的方法进行了细致的分析。 关键词：新能源；电力系统；控制 前言 作为煤炭大国，煤炭在我国电力系统的供应中发挥了十分重要的作用。但是由于煤炭资源属于不可再生资源，我国的煤炭资源正在逐渐的减少。并且煤炭发电还会对环境造成严重的污染。而其他的能源例如石油、天然气等也应为电力供应量越来越大，导致其剩余量越来越少。所以我们应当充分的利用新能源进行发电，以满足社会的需求。风能、太阳能、地热能都是可再生资源，也是我们大力研发与利用的清洁能源，其在能源结构中所占的比例越来越大。但是由于新能源发电有着随机性以及不可控制性的特点，单纯的依靠传统的供给侧调度已经难以保证电力系统的安全性与稳定性发展。因此有必要对新能源电力系统的控制与优化进行研究。 一、新能源电力系统的概况与特点 天然气、煤炭以及石油等都是不可再生的资源。但是这些资源对于我们的生产生活而言是十分重要的，我国的电力系统就是利用其进行发电的。但是利用这些资源进行发电，一方面消耗了大量的不可再生资源，另一方面也给环境造成了严重的污染。这是不符合可持续发展战略的。因此为了减少对这些能源的消耗，保护环境，降低污染，人们开始研究并利用可再生的资源进行发电。但是实际上可再生资源也存在着一定的问题，就是其不能够进行存储，存在着很多的不稳定因素，进而使得电力系统的双侧供应可调控性相对较差。新能源的出现就是为了有效的解决这一问题，在保证稳定供电的情况下，更加高效与安全的应用可再生资源。 新能源电力系统的主要特点包括以下几点：第一，渗透率较高，资源可再生。目前，我国的新能源主要是在新疆、甘肃等地区应用，在地里位置上而言，这是相邻的两个省份，这样就不需要进行远距离的电网输送，一方面节省了成本，另一方面则高效的利用了可再生资源。第二，侧向供应多能源互补。其特点主要表现在两个方面。其一，供应。其二，需求。供应指的就是利用太阳能、风能等绿色能源与先进的科学技术进行发电。保证电力资源的绿色、安全、稳定的供应。并且通过科学技术可以使这些能源之间形成优势互补，如此就解决了由于稳定性较差所造成的一些问题。需求方面则主要指的是满足用户的具体需求。根据目前电力系统中的技术，用户可以详细的获知自身用电的情况，同时也可以准确的知道电力系统的运行情况，以便于用户对用电方式与策略等进行调整。 二、新能源电力系统的优化控制的方法 就目前而言，我国电力系统的控制方法还不完善，存在着资源浪费以及能源的不稳定性情况。要对新能源电力系统进行优化。该项工作中，应当从两个方面来考虑问题。其一，从整体的角度来分析。要促进整个新能源电力系统的完善，促进其各个部分各个环节的协调发展。其二，从局部来分析。要保证新能源电力系统的自主化。由于不稳定性的因素较多，因此随时有可能出现一些问题，所以新能源电力系统的控制要坚持部分与整体协调发展的原则，具体而言，可以从以下几个方面进行： （一）友好型控制方法 与传统的能源形势向比较而言，太阳能、地热能、风能等作为新能源，通过友好型的控制方法，可以提供更加稳定与高效的电力输出。具体而言，新能源电力系统友好型控制的方法，主要就是对历史记录的数据、对天文气象的预测数据等用先进的科学技术与经验进行解读，然后在分析出可控制的手段或者是方法。实际上这就是对新能源发电功率进行预测。利用友好型控制方法，可以有效的环节电网调峰的压力。从目前我国新能源发展的现状来看，优化其控制方法，对发电功率进行预测已经成为了一个十分重要的方式。因此为了促进新能源的发展，我们要从更加细致的角度出发，完善友好型控制方法。此外，太阳能发电、潮汐发电等各种新能源之间，还应当充分的利用自身的优势，形成优势互补，以促进新能源在我国电力系统中更好的应用。 （二）多源互补控制方法 新能源的形式是多样化的，例如太阳能、风能、地热能等，由于其形式不同，导致在利用其发电时，也存在着不同的优势与劣势。而想要促进新能源电力系统的优化，就应当采用多能源互补的方式。传统的能源，例如煤炭资源、水利资源等，其在发电时主要的优点就是稳定。而这些就可以同新能源中不稳定的电力输出形成互补。多个能源之间互相补充，协调发展，才能够使达到电力系统达到平衡的状态。从我国的实际情况来看，可以存储的又灵活的资源是极度匮乏的。我国的煤炭资源相对较多，但是由于人口基数大，能源利用率低，使得我们必须提升燃煤能源。如此才能够实现与可再生资源之间的互补。同时还可以提升对新能源的利用效率。 （三）双侧资源控制方法 就目前而言，我国各个企业、各个行业之间的竞争都十分激烈。与其他的生产方式向比较而言，电力资源的能耗低，污染少，可以有效的降低生产成本，提升竞争能力。所以各个行业的用电量也在迅速的增长。换言之，就是社会对电能的需求量在迅速增长。我们原来是采用单侧资源控制的方式来控制电力系统，但是面对庞大的电能需求，这一方式已经不再合适。针对新能源电力系统，我们可以采用双侧资源控制的方式。双侧资源控制的方式有着随机波动的特点，因此其就可以较短的时间内实现资源的合理配置。不但有效的减少了误差，同时还提升了电力系统的稳定性。 （四）基于分布式能源的微电网控制 微电网实际上就是一个小型的发配电系统。利用微电网的主要目的有二，一方面可以有效的促进对分布式电源的应用。另一方面，由于分布式电源的数量大、形式呈现出多样化的特点，导致出现电源并网难的问题。微电网则可以有效的解决这一问题。从实际上来讲，微电网中的分布式电源是十分巨大的。并且其每一个种类都存在一定的差异，但是我们却不能够明显的区分出其电压等级之间的差异。因此对其进行控制并非易事。对微电网进行整体上的控制，就是以对分布式电源、储能装置以及负荷的控制方法为基础，促使其各个设备与环
2 0^2 0 能源互联网整体解决方案
Contents 目录 能源互联网整体解决方案 .... ■ ? ?■????? 3. 大数据在能源互联网中应用 1. 2. 能源互联网的内涵与定位
能源互联网的内涵与定位:
1.能源互联网的基本特征 ?实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能量传输网络之间的相互协 调； ?实现电力霁求侧管理进一步扩大化成为全能源领域的"综合用能管理〃 糊见劇 宏观特征 能里 交易 横向多源互补 互补化 自由化 ?横向多源互补"指电力系统、煤炭.石油萦统、供热系统、天然气供应 系统等多种能源资源系统之间的互补协调,突出强调各类能源之间的 〃可替代性/互补性〃 扁平化 支撑 纵向源■网?荷?储协调 透明化
2能源互联网的层次划分 /能源互联网利用ICT 技术实现各类能量单元的 协调运行 /未来能源互联网的建设应该是以电力系统为核 心的 型能源的综合优化。以智能电网为主要技术支 撑的电力互联网将会成为能源互联网的资源配 置中心和枢纽 /能源互联网的发展趋势一定是在当前智能电网 或者电力互联网的基础上，向综合能源系统以 及综合能源交易的方向发展，实现各类型能源 网络的互联互通和资源的整体优化配置 发展层次 发展趋势 /能源互联网绝不是单纯的电力互联网，应该是 多类型能源网络的高度耦合，能够实现不同类 能源互联 智慧城市 网智 多能源耦合的区 域能源互联网
2能源互联网的层次划分 物理以及信息网络支撑看分散化的能源交易，信 息流和能量流影响能源互联网中能量价值。商业 模 式的创新，赋予能源互联网在市场层面开放兼 容的体系 架构，使得能源互联网在物理层面所具 有的开放兼容的 特性能够在价值层面有所反映 能够充分反映能源网络运行的物理和信息过程, 体现两者融合机理和相互作用机制。CPS 系统 构建能够使信息流逐步引导控制能量流,利用 能源大数据,更好地发挥能源互联网中的系统 信息价值 对区域内不同规模的电力、燃料以及供热系统等能 源网络从规划和运行两个层面进行优化。形成一个 洲际的多能源互联系统,为终端用户提供不同类型 的能源服务”推动能源系统与经济社会中其他系统 的整合 信息物理系统（CPS W 运营机制与商业模式 综合能源系统 能源互联网基本架构 价值流
消防供配电系统（综合） 第一节消防用电设备供配电系统 一、供配电系统的设置 为确保消防作业人员和其他人员的人身安全以及消防用电设备运行的可靠性，消防用电设备的供配电系统应作为独立系统进行设置，当建筑物内设有变电所时，要在变电所处开始自成系统；当建筑物为低压进线时，要在进线处开始自成系统。 和非消防电源分开 (一)配电装置检查 消防用电设备的配电装置，应设置在建筑物的电源进线处或配变电所处，应急电源配电装置要与主电源配电装置分开设置。如果受地域限制，无法分开设置而需要并列布置时，其分界处要设置防火隔断。 补充：消防用电的负荷等级：一级负荷(双电源供电)、二级负荷、三级负荷下列场所的消防用电应按一级负荷供电：建到高度大于50m的乙、丙类生产厂房和丙类物品库房，一类高层民用建筑，一级大型石油化工、大型钢铁联合企业，大型物资仓库等口诀：50乙内丙仓库一类高层民建筑一级大型油铁库 (二)启动裝置检查 在普通民用建筑中，采用自备发电机组作为应急电源的现象十分普遍。消防用电按一、二级负荷供电的建筑，当采用自备发电设备作为备用电源时，自备发电设备应设置自动和手动启动装置。当采用自动启动方式时，应保证在30s内供电。 (三)自动切换功能检查 消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及道电梯等的供电设备，应在其配电线路的最末一级电箱处设置自动切换装置，水泵控制柜、风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变濒启动方式。 二、消防用电设备供电线路的敷设 消防用电设备的供电线路采用不同的电线电缆时，供电线路的敷设应满足相应的要求。 (1)当采用矿物绝缘电缆时，可直接采用明敷设或在吊顶内敷设。 (2)当采用难然性电缆或有机绝缘耐火电缆时，在电气竖井内或电缆沟内敷设可不穿导管保护，但应采取与非消防用电缆隔离的措施。 阻燃电缆：在规定试险条件下被燃烧，能使火焰仅在限定范围内蔓延，撤去火源后，残焰和残灼能在限定时间内自行熄灭的电缆。 耐火电缆：指规定试验条件下，在火焰中被燃烧一定时间内能保持正常运行性的电缆。按色缘材质可分为有机型和无机型(矿物绝缘电缆) (3)采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设时，要穿金属导管或封闭式金属线槽保护，所穿金属导管或封闭式金属线槽要采用涂防火涂料等防火保护措施。 (4)当线路暗敷设时，要对所穿金属导管或难燃性刚性塑料导管进行保护，并要敷设在不燃结构内，保护层厚度不要小于30mm。 三、消防用电设备供电线路的防火封堵措施 (一)防火封堵的部位检查 (1)穿越不同的防火分区。(2)沿竖井垂直敷设穿越楼板处 (3)管线进出竖井处(4)电缆隊道、电缆沟、电缆间的隔墙处 (5)穿越建筑物的外墙处 (6)至建筑物的入口处，至配电间、控制室的沟道入口处 (7)电缆引至配电箱、柜或控制屏、台的开孔部位处
大娱号 虚拟仿真实训系统解决方案 VSTATION HD(V1、0)
前言 近年来,由于信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分与提高教学质量的重要手段。虚拟仿真技术就是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体与环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。这些特点有益于教师的实训教学与学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难与就业难等问题开辟了一条新思路。目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。虚拟仿真实训教学,已经逐渐成为高职院校教学变革的一种有效手段。
目录 前言 (2) 一、总体需求分析 (4) 1.1 “情景”的定义: (4) 1.2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？ (5) 1.3 根据教学建设,用户需求归纳如下: (6) 二、设计原则 (7) 三、大娱号虚拟仿真实训系统概述 (8) 四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图: (10) 五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (11) 六、与教材同步完备的虚拟场景库 (16) 七、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (18) 八、大娱号虚拟仿真实训系统配置与指标 (19) 九、系统技术支持及服务 (20)
一、总体需求分析 通过运用学语言,已经为越来越多的教师认同。学习者必须通过“用语言”才能真正掌握语言。 让学生置身于真实的交际情景中,让学生使用语言进行交际。而真正的交际应该就是互动的。当一方发出信息后,另一方根据上下文进行意义协商,作出反馈,她可以表示支持、进行反驳或提出疑问,然后接受方对反馈意见再进行意义协商,作出回应,双方如此反复交流,形成互动。互动就是“交际的核心”。 语言课堂就就是一个充满“交流与互动”的场所。在课堂教学中,这种互动不仅包括师生互动与生生之间互动,还应该包括教材,因为课堂上的师生互动与生生互动都就是基于一定教材展开的。“大娱号”虚拟仿真实训系统能够在教材与师生之间搭起一座互动教学的桥梁。 使用“虚拟仿真实训系统”在互动教学的设计与组织上突出情景性、实训性与互动性,力求三者有机结合。 1.1 “情景”的定义: 情景指的就是具体场合的情形或景象。在教学过程中引入或创设生动具体的场景,有利于学生进行意义建构使其产生交际的动机。“大娱号”虚拟仿真实训系统所提供的虚拟场景可以提供直观生动的形象,通过大屏或投影再现学生在虚拟场景中的表演,可以让学生通过视觉与听觉去感受场景,产生想象与联想,激发学生的学习兴趣。参与表演的学生可以身临其境的学语言,使用虚拟仿真实训系统教学, 学生觉得有话可说,有戏可演,可以
新能源电力系统控制与优化贾钊 摘要：随着社会的发展和进步，主要的电能发电装置，由于过多的消耗自然资源，造成资源的不断短缺和对环境的持续破坏，将逐渐被新能源的发电形式所取代。新能源的发展，在现代社会中逐渐的被人们所重视，主要原因在于新能源装 置能够在发电的过程中起到保护自然环境的作用，在环境污染方面几乎为零，因此，新能源的发电形式逐渐的出现在社会生活中。但在这其中，新能源发电面临 部分问题，主要是发电效率不够及时有效，时刻受到外部环境的影响，所以，对 于新能源电力系统的控制和优化就显得尤为重要，本文主要对新能源电力系统的 控制和优化做了探讨。 关键词：新能源；电力系统；控制；优化 1引言 随着传统能源的枯竭，利用新能源进行智能电网建设已经成为时代发展的必 然趋势，但使用新能源进行电能生产具有一定的间歇性和随机性，将其并入电网 当中会加大电网的控制难度，而这正是导致对新能源电力进行消纳存在困难的主 要原因，根据我国在能源方面的发展规划，要逐渐将新能源从辅助能源向主导性 能源过度，形成新能源的电力系统，该系统使得各方面的联系得到了有效的增强，而针对新能源电力系统进行深入的研究，对控制及优化理论和方法进行创新，对 于新能源电力消纳问题的解决具有至关重要的作用。 2新能源电力系统相关内容综述 2.1使用概况 传统的电力系统主要使用天然气、煤炭及石油等非能源来进行运作，煤炭燃 烧带来了严重的大气污染，影响人类的身体健康，随着科学技术的发展，可再生 能源系统逐渐取代传统的非可再生能源系统，成为现代社会发展的主流形式。传 统能源具有稳定性与存储性特征，致使电力系统拥有稳定的发电模式，而新能源 虽然满足了人类可持续发展的需求，却存在不可存储与不稳定性特征。对此，有 关部门还应当加强对新能源使用技术的研究，实现新能源电力系统的可控可调性。 2.2特点 2.2.1采用高渗透的可再生能源 新能源电力系统最显著的特点就是高渗透性。目前，我国新能源的使用主要 分布于新疆、甘肃等地区，而高渗透性特点也是我国国情与地理格局上的需要。 受到因素的影响，我国新能源电力系统仍遵循集中式的发展计划，结合各地能源 分布形式，构建独立的电网输送系统，减少了大电网输送上的能源浪费，实现了 对新能源的有效利用。 2.2.2侧向供应的多能源互补 新能源电力系统主要运用电源、电网等技术实现对电力的统一调度，进而保 障了系统的高效运作。从供应角度来讲，新能源电力系统主要以太阳能、风能等 清洁能源作为原料，辅以精确的预测技术，最大限度的保证电力系统的正常运作，极大的改善了系统不稳定性问题。从需求方面来讲，通过互联网技术与感应系统，用户能够准确的掌握用电量，并结合电力的运行状态来实现对价格变化的控制， 通过以上两种手段，实现对用电量的有效调节。 3新能源电力系统的优化控制的方法 就目前而言，我国电力系统的控制方法还不完善，存在着资源浪费以及能源 的不稳定性情况。要对新能源电力系统进行优化。该项工作中，应当从两个方面