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索尼開源微電網核心模塊,促進可再生能源利用

作者:中國儲能網新聞中心 來源:新快報 發布時間:2020-12-04 瀏覽:
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中國儲能網訊:從2020年12月1日起,索尼計算機科學實驗室公司(下稱:索尼CSL,總裁兼CEO:北野宏明)將其開發的"開放能源系統(Open Energy Systems,下稱:OES)的核心模塊——自主電力交換系統(下稱:APIS)進行開源,即免費向公眾開放。OES系統搭載了索尼自主研發的點對點(P2P)電力交換技術。

近年來,氣候變化問題日益嚴重,這迫切需要我們大規模地用可再生能源替換礦物燃料能源??稍偕茉从卸喾N利用形式,而索尼CSL一直在研發被稱為微電網的電力系統,該系統具有分散性,高度可擴展性和極強的抗自然災害能力。微電網利用分散的可再生能源,包括太陽能和其他能源,來產生、存儲和分配供特定區域使用的電力,同時減少溫室氣體排放。 這是一個高度彈性的電力系統,可最大程度地減少從發電到消耗的傳輸和分配距離,從而降低自然災害造成的物理損害。

索尼CSL已在非洲和日本沖繩等地完成了與微電網OES相關技術的試點項目。在沖繩科學技術大學院大學(OIST),已經為教職工住房提供了五年的電力,這證實了相關技術既穩定又實用。索尼CSL的使命是"為人類的未來進行研究",如果要履行這一使命,索尼CSL有責任以現有的最佳方式輸送研究成果。

這也是索尼CSL將獨立研發的自主電力交換系統(APIS)軟件開源的原因:為解決氣候變化這一全人類的共同挑戰做出貢獻。 索尼相信,開源該技術,將促進各種開放式創新,激發各方利益相關者的參與,使大學和科研機構在可再生能源方面加速從研發到現實的轉換,并催生與微電網相關的初創企業。與僅由索尼CSL擁有這種技術相比,開源能夠讓這種技術更快、更廣泛地得到應用。

OES和APIS開發背景

目前,大多數常規的交流電(AC)微電網依靠熱電聯產,熱電聯產使用石油或天然氣作為穩定能源,這意味著二氧化碳(CO2)排放量永遠不會降到零。 同樣,如果沒有足夠的電池,則會限制電網中可再生能源的帶入量,這是由于交流發電機無法完全靈活地響應太陽能和其他可再生能源(即反向功率)的突然波動。這些都是實際存在的難題。

而開放能源系統(OES)技術通過直流(DC)微電網克服了這些問題。使用太陽能和其他可再生能源的分散式發電機及分散式電池可在電網內直接連接。自主電力交換系統(APIS)是實現該技術的"核心模塊"軟件,它具有三個顯著特征。

1、靈活的電網擴展:由于電力交換是自主的,因此微電網可以靈活擴展,而無需從頭開始重新設計系統。

2、可再生能源的有效利用:由于分散式發電機與分散式電池之間會發生電力交換,因此盡管發電量存在波動,也可有效利用可再生能源。

3、彈性:由于這些特性,可以構建具有高彈性的電力系統。

盡管OES直流(DC)微電網技術的優點經常被討論,但事實是,關于這些系統的開發和管理方式、如何在研發項目中實施以及被企業家使用的信息很少。為了改變這種狀況,索尼CSL開發了獨有的OES分散式電池直流(DC)微電網(包括可以自主與電網協同工作的分散式電池系統)和APIS管理軟件。

APIS的功能

通過分散電池之間的P2P電力交換,索尼CSL開源的APIS軟件允許創建主要使用可再生能源運行的微電網,并提供具有更高彈性的電池系統。該系統可以自動靈活地進行電力交換,以響應社區中各個住宅和設施的需求以及可再生能源的特征性波動。 嚴格監管社區內部的供需平衡,從而提高了能源獨立性。

在電腦上模擬微電網電力交換

對于正在考慮采用微電網技術的組織/個人,通過APIS,可以在各種參數下進行電力交換的運行驗證。

微電網電池系統的控制方法

通過為每個電池設置APIS和設備驅動程序,可以構建一個靈活的、與各種類型硬件協同工作的微電網系統。

APIS微電網的特點

· 分散式電池的協調控制,提高了可再生能源(分布稀疏、隨時間變化較大)的使用效率。

· 可擴展性。只需兩個電池就可以啟動,并且可以靈活方便地擴展系統。

· 一個即使在微電網發生故障時,也能繼續應急運行的系統。

· 遠程監控,提供任何故障的自動通知,使系統操作更容易。

· 停電后,可輕松實現 "無電源啟動"——無需依賴外部電源即可恢復供電。

· 在特定區域內有效利用和分享電力,即使在沒有大型發電廠或可靠電網的地區。

自主、分散和協調的電力交換控制

試點項目

在沖繩科學技術大學院大學(OIST),自2014年12月以來,已為19個教職工住宅安裝了能源系統——采用太陽能電池板和電池并使用了APIS技術。

即使在常規的交流電源關閉檢查時,這套OIST能源系統也能成功地提供約10小時的連續供電。此外,它還能提供來自可再生能源的高達60.8%的日供電量,年均33.3%的總供電量 (來自2017年索尼CSL的測量數據)。

該教職工住宅項目的目的是驗證傳統的電力系統和OES是否可以協同工作。每個住宅的容量被設定為3.5kW的光伏電池和4.8kWh的電池,這意味著OES將滿足總電力需求的30%到60%。

然而,通過加強這一能力將有可能提高可再生能源的使用比例。(據模擬情況來看,光伏10.0kW加上15.0kWh電池的容量意味著93%的電力來自可再生能源)(該項目得到了沖繩縣政府 "亞熱帶地區及島嶼能源基礎設施技術研究資助計劃 "的支持。)

該測試還將會與沖繩科學技術大學院大學(OIST)、沖創工股份有限公司(Okisokou.Co., Ltd.)、索尼業務運營公司合作共同進行。

在沖繩科學技術大學院大學運行的系統 各住宅的實時電量監控

來自索尼CSL總裁兼首席執行官北野宏明的評論:

"索尼CSL(索尼計算機科學實驗室)的使命是為了人類未來而研究。為了完成這一使命,我們的努力將不僅限于OES。

我們還在研究和實施從協生農法(一種生態優化的栽培方法,利用植物特性和環境條件,讓多種植物競爭和共存以實現最優生長)到近地軌道光通信網絡等項目。我們所面臨的環境挑戰不僅僅是二氧化碳濃度問題,我們還必須自問:如何維持甚至增加生物多樣性?有沒有一種技術可以讓我們在維持或提高現有生活水平的同時,大幅減少對資源的消耗?我們將如何實現成功應對這些挑戰所需的社會變革?

特別是在氣候變化方面,我們需要假設已經處于 "氣候異常 "的危險之中,也就是在氣候正發生不可逆變化之時采取行動??紤]到這一點,我們必須迅速和廣泛地采用可再生能源系統,例如我們在OES中看到的,以便在不穩定的環境中提供穩定的電力供應。通過使OES/APIS開源,我們希望不斷擴大這個項目的利益相關方,從而為實現社會的可持續發展做出貢獻。"

開放能源系統(OES)

官網地址:https://www.sonycsl.co.jp/sp/287/

自主電力交換系統(APIS)

官網地址:https://www.sonycsl.co.jp/tokyo/11481/

(本文譯自英文原文,供參考)

關鍵字:微電網

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