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在位于薩沃納的熱那亞大學(xué)校園里，西門(mén)子與來(lái)自這所高校的研究人員聯(lián)合建造了一個(gè)電網(wǎng)，它整合了常規發(fā)電設施、可再生能源發(fā)電設施以及蓄電設備。該項目旨在研發(fā)面向城市的微電網(wǎng)概念。項目的合作雙方大獲成功。西門(mén)子和意大利的Enel電力公司將在2015年米蘭世界博覽會(huì )上，展出這個(gè)已幫助熱那亞大學(xué)大幅降低電費的智能電網(wǎng)。

高聳入云的金屬拋物面反射器，看上去像是巨大的碟形衛星天線(xiàn)。然而，它的作用并非接收世界各地電視臺發(fā)送的信號，而是捕集環(huán)保太陽(yáng)能。在其焦點(diǎn)，循環(huán)液體被加熱，從而采集太陽(yáng)能。除不排放二氧化碳的熱能之外，這種集中式太陽(yáng)能系統（CSP）還能以可持續發(fā)展的方式發(fā)電。譬如，在日照充足的西班牙和加利福尼亞州等地區，輸出功率高達數千千瓦的大型CSP設施已經(jīng)投入運行。

然而，在城市中心，也可以部署小規模CSP設施，如在位于意大利北部，距離熱那亞約45公里的小城薩沃納。這里安裝的三套拋物面反射器可以生產(chǎn)3千瓦電能、9千瓦熱能。它們是一個(gè)*項目的一部分，該項目建造的意大利微電網(wǎng)已于2014年初投入運行，而現在它還將為適用于整個(gè)城市和區域的類(lèi)似解決方案提供參考。未來(lái)，這種智能配電網(wǎng)絡(luò )將整合不同的常規發(fā)電設施、可再生能源發(fā)電設施，以及蓄電設備、可控用電設備，從而形成一個(gè)既環(huán)保又可靠的供電系統。自給自足型微電網(wǎng)能在靠近最終用戶(hù)的地方發(fā)電，它們是發(fā)展未來(lái)分布式電力系統*的環(huán)節。

盡在掌控：與熱那亞大學(xué)的學(xué)子一道，Federico Delfino教授開(kāi)發(fā)出新型微電網(wǎng)解決方案。

這個(gè)微電網(wǎng)可滿(mǎn)足熱那亞大學(xué)大約一半的用電需求（每年100萬(wàn)度）

西門(mén)子正在全球范圍內與諸如熱那亞大學(xué)等研究伙伴合作，共同開(kāi)發(fā)適用于這種將在今后幾年為社區、城市和企業(yè)供電的微電網(wǎng)的新型解決方案。熱那亞大學(xué)與意大利研究部聯(lián)合開(kāi)展的智能多聯(lián)產(chǎn)微電網(wǎng)（SPM）計劃，出資240萬(wàn)歐元扶持該項目，西門(mén)子受托建造了整個(gè)系統。

過(guò)去，熱那亞大學(xué)校園從公共電網(wǎng)獲得電能，并運行著(zhù)一套配備了兩臺鍋爐的大型天然氣采暖設備。而自從該微電網(wǎng)投運之后，此網(wǎng)則可滿(mǎn)足熱那亞大學(xué)大約一半的用電需求——每年100萬(wàn)度。在這個(gè)系統中，除這三套CSP拋物面反射鏡外，還部署了一個(gè)最大輸出功率為80千瓦的光伏電站，以及三臺能生產(chǎn)250千瓦電能、300千瓦熱能的微型燃氣輪機。此外，這個(gè)系統還包含：用于加熱和制冷的吸收式制冷機、兩座電動(dòng)汽車(chē)充電站、兩套蓄熱設備，以及蓄電容量為100度的鈉鎳電池，因而，譬如，在風(fēng)力不大、陽(yáng)光也不明媚，并且天然氣價(jià)格碰巧相對較高的時(shí)候，它能夠為校園供應三小時(shí)電能。

西門(mén)子提供的DEMS系統，能對所有電能流動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控

此SPM系統還只是為薩沃納的熱那亞大學(xué)校園供電。SPM計劃主管Federico Delfino教授表示，“其實(shí)，我們的校園和一個(gè)完整的城市社區十分類(lèi)似，因為它包括教學(xué)樓、辦公樓、餐廳和修理廠(chǎng)。我們的校園占地6萬(wàn)平方米，共有10棟建筑物，在校生大約1,700人。”

此SPM系統的核心是SICAM微電網(wǎng)管理器，它連接至西門(mén)子的智能電力管理系統（分布式電力管理系統，DEMS）和SICAM PAS SCADA系統。DEMS使用智能電表來(lái)實(shí)時(shí)監測所有電能流動(dòng)情況，確保所有發(fā)電設備和裝置優(yōu)化運行。此外，它可以借助歷史數據和當前信息，生成耗電預測，譬如，針對即將在實(shí)驗室里開(kāi)展的耗電量巨大的實(shí)驗，做出預測。它還可根據天氣預報預測可再生能源發(fā)電設施的發(fā)電量。這些預測的準確率高達80%，因此，這個(gè)系統可以提前規劃燃氣輪機的運行。當供電量足夠多時(shí)，DEMS將對SPM系統中的蓄電設備進(jìn)行充電，以便進(jìn)一步降低能耗、節省成本。Delfino解釋道，“控制和管理要求特別嚴格，因為我們必須同時(shí)優(yōu)化電氣和供熱系統。在這方面，我們的SPM系統在國際上。”

面向未來(lái)的思考：學(xué)生們在熱那亞大學(xué)圖書(shū)館里討論未來(lái)的電力解決方案。

SCADA系統監測、顯示、控制整套設施

該項目最大的挑戰之一，是確保集中采集并保存系統組件傳出的所有數據。盡管IEC 61850-7-420標準規定了適用于智能電網(wǎng)組件的通信協(xié)議，但低壓設備制造商更愿意使用簡(jiǎn)單一些的標準，這意味著(zhù)有關(guān)設備、傳感器和執行器最初并不具備“共同語(yǔ)言”。另一個(gè)問(wèn)題，是所有這些組件都是為專(zhuān)有監控程序而設計的，難以輕松支持集中式SCADA程序。SCADA是“Supervisory Control and Data Acquisition（監控和數據采集）”的首字母縮寫(xiě)，它由計算機系統構成，可以監測、直觀(guān)顯示并控制整套設施。薩沃納選用的是基于西門(mén)子SIMATIC WinCC平臺的SICAM PAS系統。該系統可監測、控制所有組件，并直觀(guān)顯示它們的狀態(tài)和工況。Delfino解釋道，“為了解決通信問(wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了能將各設備的不同協(xié)議，轉換為IEC 61850-7-420標準的電路，然后，我們在整個(gè)校園里均安裝了這種電路。這樣一來(lái)，這些設備之間的相互‘理解’，就再也沒(méi)有任何困難。”

強大系統：三套CSP拋物面反射鏡、
一個(gè)輸出功率高達80千瓦的光伏電站，
以及三臺能生產(chǎn)250千瓦電能、300千瓦熱能的
微型燃氣輪機，為熱那亞大學(xué)提供電力。

熱那亞大學(xué)每年的電費從30萬(wàn)歐元降至20萬(wàn)歐元

該電網(wǎng)已投運近一年時(shí)間，研究人員對此十分滿(mǎn)意。熱那亞大學(xué)無(wú)疑獲益匪淺。Delfino說(shuō)：“我們已可滿(mǎn)足自身一半左右的用電需求。此外，SPM的設計允許我們在未來(lái)進(jìn)一步集成更多可再生能源發(fā)電設施，這將助力我們做到用電*自給自足。這樣的自給自足很重要，特別是在尚未接通公共電網(wǎng)或電網(wǎng)不穩定的地區。我們的電費也從每年30萬(wàn)歐元，降至20萬(wàn)歐元，二氧化碳排放量則從每年820噸，減少至700噸。”Delfino認為，所有這些成就，證明了微電網(wǎng)的可行性、有效性?，F在，重要的是要開(kāi)展更大規模的新項目。為此，他已經(jīng)聯(lián)系了其他意大利城市。他也定期接待來(lái)自世界各地——包括中國、沙特阿拉伯和韓國——的參觀(guān)者。

在西門(mén)子，Bernd Koch負責微電網(wǎng)業(yè)務(wù)拓展，他也認為，再也沒(méi)有任何障礙阻止這種智能電網(wǎng)的商業(yè)化應用。Koch說(shuō)：“在薩沃納，我們使用的全部是當前市場(chǎng)上買(mǎi)得到的組件，用于操作系統的算法也非?？煽??？傮w而言，SPM符合我們的期望，有時(shí)甚至明顯超出期望。”為了盡快將這項新技術(shù)推向市場(chǎng)，西門(mén)子還參與了其他參考項目，譬如，在溫哥華的不列顛哥倫比亞理工學(xué)院和英國的紐卡斯爾大學(xué)開(kāi)展的項目。在加拿大項目中，所建電網(wǎng)僅由太陽(yáng)能電池板和蓄電裝置組成，如電池和電動(dòng)汽車(chē)，未使用礦物燃料。紐卡斯爾大學(xué)項目則側重于配電網(wǎng)的測量數據采集和電網(wǎng)控制，因為這是對優(yōu)化電網(wǎng)運行的新算法進(jìn)行驗證的基礎。

可以在校園控制室內操作智能電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)虛擬視圖中也包含拋物面反射鏡。

可以在校園控制室內操作智能電網(wǎng)。

拋物面反射鏡可在其焦點(diǎn)精確采集平行光束。

該系統也為校園里的電動(dòng)汽車(chē)提供充電站。

穿梭于校園的幾輛電動(dòng)汽車(chē)，也是智能電網(wǎng)的組成部分。

設計草圖變成了現實(shí)，電池模塊已部署到位。

未來(lái)智能電網(wǎng)亮相米蘭世界博覽會(huì )

在將于今年5月1日至10月31日舉辦的2015年米蘭世界博覽會(huì )上，公眾可以親眼目睹未來(lái)的智能電網(wǎng)。意大利Enel電力公司將采用西門(mén)子技術(shù)，在世博會(huì )場(chǎng)館內搭建一個(gè)智能電網(wǎng)，它將覆蓋所有展廳、輸電網(wǎng)絡(luò )和電動(dòng)汽車(chē)充電站。智能電表將實(shí)時(shí)提供能耗數據，SCADA系統將控制并直觀(guān)顯示整個(gè)電網(wǎng)，西門(mén)子DESIGO樓宇管理系統將優(yōu)化所有展廳的能耗。參觀(guān)者將能看到，某一時(shí)刻，世博會(huì )使用的是哪種電能資源，以及對用電設備進(jìn)行智能控制，是怎樣提高總體系統效率的。此外，還將設置一個(gè)“智慧城市控制中心”，以展示未來(lái)將如何優(yōu)化管理整座城市的電力分配。

西門(mén)子和來(lái)自熱那亞大學(xué)的研究人員已經(jīng)為此奠定了基礎，正如Delfino所解釋的那樣，“現在已經(jīng)可以相對輕松地在小城市和較大城區，部署我們的智能電網(wǎng)。”