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智能電網(wǎng)將科技拓展至工廠之外的領(lǐng)域

2023/05/16
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物聯(lián)網(wǎng)已然顛覆我們?nèi)粘I畹脑S多層面。在家居方面,家電變成連網(wǎng)設(shè)備,不僅讓我們能控制燈光與上網(wǎng)購物,甚至在出門時提供安全功能。在工業(yè)領(lǐng)域,智能工廠改變產(chǎn)品制造的方式。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)不僅讓制造商更加敏捷,還能更迅速、經(jīng)濟地響應(yīng)顧客需求的變化。

上述這些發(fā)展的核心關(guān)鍵就是信息。物聯(lián)網(wǎng)讓機器直接交換信息并構(gòu)連網(wǎng)絡(luò)來分享。然而,如果誤以為這項新科技只存在于住家或工廠,那就是大錯特錯。

輸電網(wǎng)絡(luò)? ? ? ??

能源產(chǎn)業(yè)還上演著另一場革命。目前社會產(chǎn)生與輸送能源的方式正逐漸改變,帶頭的包括各種新科技,而各界逐漸認知環(huán)保的要求則形成許多助力。
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傳統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)接收到的電力都是從大型設(shè)施生成。不論是燃煤、燃氣、或核能的傳統(tǒng)發(fā)電廠都會受益于規(guī)模經(jīng)濟。這些龐大電廠將能源饋送到輸電網(wǎng)絡(luò)。這樣的能源有時會利用高壓電纜進行遠距離傳輸,輸送到各地后再由各區(qū)域變電所轉(zhuǎn)換成可供住家與工廠使用的電壓規(guī)格。這類基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模龐大,遍布百千里的地面電纜,維護負擔(dān)極其沉重。然而直到近期之前,這仍是為整個國家供電最有效率的方式。這種價值不菲的基礎(chǔ)設(shè)施,加上對環(huán)境造成的沖擊,促使許多人開始研究替代能源。有些政府投資再生能源:水力發(fā)電或風(fēng)電。但這并不會解決輸配電的問題。對于冗長電纜的需求依然存在。

生成電力進行輸送? ? ? ? ?

然而,現(xiàn)代科技促成各界開發(fā)許多新能源。相對于傳統(tǒng)電網(wǎng)的集中式結(jié)構(gòu),小型電廠現(xiàn)已發(fā)展成高效率的替代方案。稱為分布式電力資源(DER)的這些電廠,其規(guī)模很少超過10?megawatt(百萬瓦),使用各種可再生能源發(fā)電。除了大家熟悉的風(fēng)力發(fā)電機與太陽能板,還包括以生物原料甚至地?zé)?/strong>作為發(fā)電能源。
由于這些替代能源經(jīng)常用來作為傳統(tǒng)電網(wǎng)的補充電源,因此它們經(jīng)常會連到現(xiàn)有電網(wǎng)。然而這也會造成許多潛在問題。某些替代能源發(fā)電并不穩(wěn)定。如果沒風(fēng),風(fēng)力發(fā)電機就無法發(fā)電。如果沒有陽光,太陽能電池就無法發(fā)揮作用。這也導(dǎo)致供應(yīng)與需求之間的關(guān)系非常復(fù)雜。此外,當(dāng)區(qū)域發(fā)電廠產(chǎn)生充裕的能源,多出的部分就能回送到傳統(tǒng)電網(wǎng)。不過基礎(chǔ)設(shè)施本身并不是針對雙向輸送電力所設(shè)計,而且引進區(qū)域產(chǎn)生電力還有造成硬件損壞的可能。分布式電力資源必須經(jīng)過調(diào)節(jié)以確保其質(zhì)量,而輸送到電網(wǎng)的電力也須妥善管理。

進入智能電網(wǎng)? ? ?

推動物聯(lián)網(wǎng)運行背后的技術(shù),讓上述理想得以實現(xiàn)。智能電網(wǎng)運用數(shù)據(jù)來控制去中心化的發(fā)電網(wǎng)絡(luò),同時結(jié)合傳統(tǒng)大型電廠的輸出電力以及本地家庭/商家/社區(qū)的發(fā)電容量。
智能科技不僅讓家里的冰箱可以透過網(wǎng)絡(luò)和商店聯(lián)系,也能讓DER和電網(wǎng)的其他各方通訊。透過這種方式,系統(tǒng)就能自動管理地區(qū)消費者的需求以及電網(wǎng)輸出供電之間的關(guān)系。除了能控制DER的輸出電力,還能和電網(wǎng)供應(yīng)的電力進行協(xié)調(diào)同步。在傳統(tǒng)集中式電網(wǎng),消費者是全然被動的,只能消費電力然后按用電量付費。智能電網(wǎng)讓消費者成為真正主動的參與者,讓其在需求與本身發(fā)電容量之間取得平衡,從而妥善規(guī)劃本地發(fā)電。當(dāng)需求超過本地發(fā)電的容量,消費者就能從電網(wǎng)取得電力來補充。在其他時段,本地發(fā)出的裕余電力還能回賣給電網(wǎng),藉以降低消費者的電費成本。平衡區(qū)域與集中發(fā)電模式的其他益處是可以縮減基礎(chǔ)設(shè)施。如果小區(qū)或企業(yè)能利用分布式發(fā)電來補充自身的電力需求,電網(wǎng)就不需承載和以往一樣的電量。因此電網(wǎng)的規(guī)模得以縮減,從而降低維護需求以及減少對環(huán)境造成的沖擊。

在智能工廠與連網(wǎng)住家方面,數(shù)據(jù)傳輸的安全成為建置智能電網(wǎng)的關(guān)鍵要素。在需要用到的連接器方面,這類組件除了必須應(yīng)對高數(shù)據(jù)傳輸率,還須承受能源基礎(chǔ)設(shè)施會遇到的各種嚴苛條件。為了在這種要求嚴苛的環(huán)境中提供鏈接,產(chǎn)品必須設(shè)計成能在超出“正?!睌?shù)據(jù)連接器規(guī)格的超限狀況工作。

針對惡劣條件量身設(shè)計? ? ?

嚴苛環(huán)境測試(SET)計劃專責(zé)檢測Samtec連接器在超出傳統(tǒng)商規(guī)產(chǎn)品標準狀態(tài)下的工作能力。其目的是讓Samtec能提供理想的連接器,能在比許多現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用還要苛刻的條件下工作,讓顧客對其設(shè)備在任何環(huán)境下的工作能力擁有十足信心。

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