電力輸送的案例
技術文章｜如何設計可靠性更高、尺寸更小、成本更低的高電壓系統解決方案
在需要同時輸送電力和傳輸數據的系統中，您可以使用相同的變壓器繞組線圈來滿足功率和信號需求，如圖 2 所示。將信號和電力輸送功能結合到同一集成變壓器線圈上，可以充分降低解決方案的成本并縮小尺寸。TPSI3050-Q1 和 TPSI3052-Q1 就是把數據傳輸和電力輸送結合在同一變壓器通道上。
圖 2：使用磁隔離通過隔離柵可靠地輸送電力和信號
對于磁隔離，TI 使用專有多芯片模塊方法，協同封裝高性能平面變壓器與隔離式功率級和專用控制器裸片。我們可以使用高性能鐵氧體磁芯來構建這些變壓器，以便提高耦合和變壓器效率，也可以在電力輸送需求不高的應用中使用空芯，從而節省成本并降低復雜性。
電動汽車應用
為減輕重量、增加扭矩、提高效率并加快充電速度，電動汽車高電壓電池組的電平從 400V 增加到 800V，甚至高達 1kV。電池管理系統 (BMS) 和牽引逆變器是兩個非常關鍵的電動汽車子系統，需要將 800V 域與底盤隔離，從而確保乘客及其車輛的安全。
圖 3 所示框圖是牽引逆變器的示例，在三相直流轉交流逆變器配置中，該牽引逆變器使用隔離柵極驅動器來驅動高電壓絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 或碳化硅 (SiC) 模塊。這些模塊可協同封裝多達六個 IGBT 或 SiC 開關，至多需要六個隔離變壓器，為六個獨立的柵極驅動器 IC 供電。我們的 UCC14240-Q1 是一款雙輸出、中電壓、隔離直流/直流電源模塊，可在牽引逆變器、柵極驅動器偏置應用中實現更高的性能，同時通過減少外部變壓器的數量來充分縮小 PCB 面積。
圖 3：典型的牽引逆變器系統方框圖
此外，將高電壓電池端子連接到子系統時，BMS 使用預充電電路。
展開 GE計劃重組發電事業部，將燃氣輪機業務獨立成部門
導讀：10月30日，美國GE公司在發布第三季度財報時表示，計劃重組發電事業部，將其分為2個部門：一個專注燃氣輪機及其售后服務業務；另一個部門則包括發電事業部的其它業務，包括汽輪機、電網解決方案，核能和電力輸送。
之前，GE公司對發電業務投入巨大，特別是2015年通過收購法國阿爾斯通電力公司。但也是從那時起，全球電力市場經歷了一次重大動蕩，對大型發電設備的需求不斷減弱，導致GE和西門子等主要制造商處境窘迫。
GE公司新任董事長兼首席執行官拉里-卡爾普(H. LAWRENCE CULP, JR.)在一次電話會議上表示：“發電業務現在都放在明面上談，過去30天我花了很多時間與羅素-斯托克斯（GE發電事業部總裁兼首席執行官）及他的團隊進行了深入的討論和調研，我們已經明白我們需要簡化業務結構。因此，今天我們宣布我們有意將發電事業部重組為兩個部門，兩個部門都直接向我匯報。第一個是統一的天然氣發電業務，主要是我們的燃氣輪機產品及其服務；第二個是汽輪機、電網解決方案，核能和電力輸送。”
GE發電業務的利潤比2017年同期下降了11%，營收為57億美元，下降了33%。
GE首席財務官Jamie Miller表示：“由于面臨嚴酷的市場挑戰，之前的市場規模是符合我們的預期的。但是，當我們進入下半年時，我們發現我們之前的預測特別是對重型燃機的銷售和執行過于樂觀。雖然我們看到了一些項目的進展，但是沒有看到預期的運營改進，并且發現了一些我們自己執行項目方面的問題。”
GE發電的燃氣輪機訂單在今年下降了45%，但在本季度增長了55%。共有21臺重型燃機訂單，包括5臺HA級重型燃機。航改燃機訂單僅2臺，比去年下降了7臺。
展開 中國全球電網計劃完成頂層設計，用中國的太陽能為入夜的歐洲充電
如此高的電壓，能夠實現數千公里、千萬千瓦級電力輸送和跨地區、跨國、甚至跨大洲的電網互聯，并且“具有容量大、效率高、損耗低、占地省、安全性好等顯著優勢”。中國于 2017 年新增的 46GW 特高壓直流輸電負荷，為降低當年全國“棄風”、“棄光”率做出了重貢獻。而一項于 2016 年發表在《自然》雜志的研究也顯示，如果用特高壓電網把美國各地連接起來，可以在 15 年內將美國發電行業的碳排放，降至 1990 年水平的 80%。
如今，中國在運在建的 24 項特高壓工程線路長度已經達到 3.5 萬公里，累計送電超過 1 萬億千瓦時，遠遠超過世界上其他國家。可以說，特高壓已經成為了媲美高鐵技術的又一個國家技術名片。這也正是全球能源互聯網計劃由中國發起的重要原因。
然而，真要將全球能源互聯網落到實處，擺在面前的困難還非常多。
首先便是 50 萬億美元的投資，這可是中國 2017 年全年 GDP 的 4 倍、美國的 2.5 倍。如此龐大的投資額足以令任何一個對此感興趣的國家心生退意。
此外，全球能源互聯網依賴于幾乎完美的國際政治環境。全球尺度的電網，將需要全球統一的調度，而將電網這個國家最重要的基礎設施之一的控制權拱手相送，對于所有的國家來說不是一件容易的事。
因此，除了各方對特高壓這種技術本身的質疑，以及全球規模的電網帶來了高度技術復雜性（涉及到關鍵設備研制，全球尺度的電網拓樸結構設計、建模仿真、潮流調節與控制，跨國電網的保護、通信等一系列技術難題），高昂的成本、能源安全的擔憂和地緣政治的不穩定，都是全球能源互聯網難以跨域的高山。事實上，歐洲就曾經計劃過大舉投資北非的太陽能發電，通過地中海海底電纜和特高壓輸電，將電力輸送到歐洲電網。但由于政治、文化和經濟因素的多重阻礙，這一設想一直都能未付諸實現。
展開 是不是任何地方都可以建核電站？
05
電力主要輸送城市，不能離城市太遠。例如，我國的大亞灣核電站向廣東省、香港等地區提供電力輸送。大亞灣核電站廠址距深圳市中心直線距離為45km，距離香港約52km。我國秦山核電站向江浙滬等省市提供電力支持，秦山核電站離上海的直線距離為45km，距離杭州直線距離為100km。
來源：核電造福你我他
MIDAS/Civil應用領域
鋼筋混凝土橋梁 :板型橋梁、剛架橋梁、預應力橋梁
聯合橋梁 :鋼箱型橋梁、梁板橋梁
預應力鋼筋混凝土箱型橋梁 :懸臂法、頂推法、移動支架法、滿堂支架法
大跨度橋梁 :懸索橋、斜拉橋、拱橋
大體積混凝土的水化熱分析 :預應力鋼筋混凝土箱型橋梁、橋臺、橋腳、防波堤
地下結構:地鐵、通信電纜管道、上下水處理設施、隧道
工業建筑:水塔、壓力容器、電力輸送塔、發電廠
國家基礎建設:飛機場、大壩、港口
鐵塔力學仿真分析APP
3層電力鐵塔承受水平方向集中力下的結構仿真。鐵塔力學分析APP支持鐵塔高度、基礎寬度、頂部寬度的參數化；鐵塔采用工字型梁，支持梁截面的尺寸參數化。
電力鐵塔作為電力輸送的重要設施，承載著電線、電纜等重要設備，其結構的穩定性和安全性至關重要。針對水平方向集中力對鐵塔結構的影響，結構仿真成為了鐵塔設計與改進的重要手段。
目前，3層電力鐵塔承受水平方向集中力下的結構仿真已經成為了一項成熟的技術。通過仿真軟件，可以對鐵塔的受力情況進行模擬，預測鐵塔在不同水平方向集中力作用下的變形程度和承載能力，從而進行結構設計和改進。
鐵塔力學分析APP是一款能夠支持鐵塔高度、基礎寬度、頂部寬度等參數化的應用軟件。通過該應用軟件，可以快速、方便地進行鐵塔的力學分析，得到鐵塔在不同受力情況下的變形和承載能力等數據。此外，鐵塔采用工字型梁，也可以通過該應用軟件支持梁截面的尺寸參數化，進一步提高仿真分析的精度和可靠性。
電力鐵塔的結構設計和改進是一項復雜而重要的工作，需要不斷地進行仿真分析和實驗驗證。鐵塔力學分析APP的出現為這一領域提供了便捷的工具，將會在未來的電力鐵塔設計中發揮重要作用。
在線計算APP：
https://www.simapps.com/v2/engineering-app/all/212498
展開 晶圓代工巨頭押注“背面供電”
埋入式電源軌電源互聯方式 圖源：IEEE
2019年，Arm 研究人員就提出了一種使用埋入式電源軌的CPU設計方案，在設計中，Arm 工程師發現，埋入式電源軌可以建立一個比普通前端供電網絡效率高 40% 的電力網絡。但同時他們也發現，即使使用具有前端供電功能的埋入式電源軌，提供給晶體管的總電壓也不足以維持 CPU 的高性能運行。這就意味著，僅僅使用埋入式電源軌依舊不能滿足所需電流，仍然必須從晶體管上方傳輸電力，該設計雖然實現電壓裕度了，但是工程師卻不得不犧牲芯片性能來降低功耗。
為進一步改善電力輸送，IMEC 開發了一種補充解決方案，將整個電力輸送網絡從芯片的正面移動到背面，“背面供電”技術就此誕生。
“背面供電”技術需要將晶體管下方的硅減薄至500nm或者更小，由垂直穿過硅背面的微米級通孔供電，將硅的背面連接到埋入電源軌的底部。
背面供電網絡電源互聯方式 圖源：IEEE
IMEC在Arm模擬芯片設計中發現，只需讓納米TSV（nTSV） 彼此間隔小于 2 微米，就可以設計一個背面 PDN，其效率是具有埋入電源軌的正面 PDN 的 4 倍，是傳統前端PDN 效率的 7 倍。
更重要的是，背面供電網絡還能為芯片上方的信號路徑留出了更多空間，能讓芯片制造商將更多晶體管擠入相同的硅片區域。這點對于實打實“寸土寸金”的晶圓來說，確實吸引力夠大。
兩種供電方式的對比 圖源：IEEE
在2021年6月 VLSI 研討會上，IMEC表明，背面供電是向電路供電的最有效方式，在很大程度上改善了傳統設計BEOL 中的電阻增加引起的電源電壓壓降，并發表了五篇論文展示了在開發實現背面供電網絡所需的關鍵技術構建模塊方面取得的進展，以此證明背面供電網絡可作為摩爾定律的結構縮放助推器。
展開 戶用光伏電站開發方案
三、戶用光伏開發步驟
1.項目申請
向當地的能源或電力部門提出光伏項目申請，填寫申請表格并提交相關文件。
2.需求評估
申請部門會進行評估，了解居民的用電需求和光伏系統安裝的可行性。可能會進行場地勘察，評估可用的太陽能資源和場地適宜度。
3.系統設計
專業的設計團隊為居民定制設計方案，包括光伏組件的類型和數量、逆變器和其他關鍵設備的選擇，以及電網連接和儲能方案。
4.安裝施工
設計方案獲得審批后，安裝團隊會在安裝地點開始施工，并進行電氣布線和連接。同時，也會安裝逆變器和監控系統，確保系統能夠正常運行。
5.電網并網
安裝完成后，當地的有關部門將會進行檢測，確保滿足安全標準并能夠與電網連接。他們會安裝電力計量設備，允許居民實時監測光伏系統的發電情況，并將多余的電力輸送到電網上。
6.運行和維護
光伏系統和電網連接后，居民可以實現電力自發自用，減少能源消耗和電費支持。同時，還需要定期檢查和維護光伏系統，確保其正常運行和效率。
展開 電線電纜使用時的安全要求和存放法則
多架設在空中或裝在地下、水底，用于電訊或電力輸送。電纜按其用途可分為電力電纜、通信電纜和控制電纜等。那么在電線電纜使用時,有哪些安全要求？一般該如何存放呢？
01
安全要求
1、電纜線相互交叉時，高壓電纜應在低壓電纜下方。如果其中一條電纜在交叉點前后1m范圍內穿管保護或用隔板隔開時，最小允許距離為0.25m。
2、電纜與熱力管道接近或交叉時，如有隔熱措施，平行和交叉的最小距離分別為0.5m和0.25m。
3、電纜與鐵路或道路交叉時應穿管保護，保護管應伸出軌道或路面2m以外。
4、電纜與建筑物基礎的距離，應能保證電纜埋設在建筑物散水以外;電纜引入建筑物時應穿管保護，保護管亦應超出建筑物散水以外。
5、直接埋在地下的電纜與一般接地裝置的接地之間應相距0.25~0.5m;直接埋在地下的電纜埋設深度，一般不應小于0.7m，并應埋在凍土層下。
02
存放方法
電纜如果要長期存放，根據電纜的放置位置，應作以下考慮：
1、直接在地下電纜溝中鋪設,這種環境是控制范圍最小的。電纜溝的安裝要定期進行干燥或潮濕程度的檢查。
2、屋檐下。電纜只在不直接暴露在陽光照射或超高溫下，標準局域網電纜就可以應用，建議使用管道。
3、懸空應用/架空電纜。考慮電纜的下垂和壓力，打算采用哪種捆綁方式，電纜是否被陽光直接照射
4、外墻上。避免陽光直接照射墻面及人為損壞。
5、地下管道。為便于今后的升級，電纜更換以及與表面壓力和周圍環境隔離,輔設管道相隔離，輔設管道是一個較好的方法。但不要寄希望于管道會永遠保持干燥，這將影響對電纜種類的選擇。
6、管道里(塑料或金屬的)。
展開 戶用光伏創新技術，引領光伏時代進步
2.基于視覺絲網印刷的硅晶光伏太陽能電池關鍵技術及成套設備
這項技術主要涉及晶硅太陽能電池的絲網印刷設備及相關檢測裝置，其中包括對光伏太陽能生產所用印刷機、燒結爐、光衰爐及相關的檢測平臺等設備進行開發
3.南方分散式新能源并網優化運行技術及應用
這項技術主要涉及光伏太陽能電站的管理建設等方面，其中包括光伏發電過程中對于電源系統的設計、管理和保護以及對電力輸送的調整和優化。
4.單晶硅拉制爐用熱場部件
這項技術主要涉及提拉式單晶硅生產設備中的發熱組件，包括發熱體、坩堝、保溫筒、導流筒等部件的制造工藝，用于提高提拉式生產單晶硅工藝中的發熱、保溫效率。
5.太陽能電池關鍵材料研發與設計
這項技術主要涉及太陽能電池材料的開發與生產，主要包括光電轉換涂料、吸光層材料、電池結構設計等，用于提高太陽能電池的吸光效率和穩定性
二、管理方面
1.客戶管理
基于大數據技術，以用戶為中心，通過多種途徑獲取客戶資源，快速分配責任員工。員工觸發客戶任務后，自動追蹤聯系情況，確保客戶資源合理利用，提高客戶滿意度。
2.資料管理
通過網絡技術實現多人協同操作和遠程訪問，支持使用者在不同地點和時間操作。如在客戶家里了解相關資料信息，通過該軟件快速上傳相關資料，實時更新，提高工作效率和靈活性。
3.方案管理
各設計方案通過安全技術保證其安全性，防止方案泄露和丟失，便于隨時查看修改。智能生成對應的PPT和采購清單，降低人工的投入，和客戶溝通更方便。
4.施工管理
可視化展示項目工程進度，隨時記錄查看施工情況，實現信息共享。具備數據分析功能，可快速評估施工風險，包括延期率和完成率等，幫助管理者快速識別和處理風險。
5.運維管理
能夠實時監測光伏電站的發電量、功率、電壓和電流等參數，以及設備的運行狀態和故障信息。
展開 【技術】天洑數據建模實施案例集錦（4） - 用戶用電量時序預測
應用價值
提前預知用戶用電量的變化
通過時序預測的方法，精確快速的預測用戶用電量的變化情況，為合理的電力輸送及調度提供模型支撐。
提高電力系統的經濟和社會效益
高精度的用戶用電量預測模型有利于節煤、節油和降低發電成本，避免資源浪費，為制定合理的電源建設規劃，提高電力系統的經濟效益和社會效益提供助力。
相關案例
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光伏電站是如何設計的？全面講解光伏系統設計過程
太陽能發電的利用通常有兩種方式，一種是將太陽能發電系統所發出的電力輸送到電網中供給其他負載使用，而在需要用電的時候則從電網中獲取電能，稱為并網發電方式。另一種是依靠蓄電池來進行能量存儲的所謂獨立發電方式，它主要用于因架設線路困難市電無法到達的場合，應用十分廣泛。
一、光伏系統構成
光伏發電系統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統等設備組成。
二、光伏系統設計要點
三、光伏系統設計流程
1.資源調查
在進行光伏發電系統設計之前，首先需要對光照條件、氣象條件等進行詳細的調查，以確定建設地點的可行性。調查過程中需要了解區域的氣候狀況、陰影遮擋情況、土地用途、電網容量等因素，為后續的設計和制定方案提供依據。
2.系統結構設計
在光伏發電系統設計中，系統結構設計是非常重要的一步，其中包括光伏陣列、并網逆變器、匯流箱等組成部分的選型、布置，以及配電方案的制定等。需要考慮的因素包括系統整體功率、投資成本、電網接口能力、故障排除能力等多個方面。
3.組件選型
光伏發電系統設計中，組件的選型是關鍵的一步。需要根據系統功率、結構布置、光照條件等多個因素，選擇合適的組件類型和規格。并且需要考慮到組件的性能、效率、壽命等因素，以確保系統的穩定運行。
4.電氣設計
在電氣設計方面，需要對系統的電路圖、接線方案、保護及監控措施等進行詳細的規劃。同時需要考慮到電網接口能力、并網保護等因素。對于工程實施過程中的電氣安裝、調試等環節，也需要進行充分的考慮。
5.經濟分析
光伏發電系統設計的最終目的是為了實現經濟效益。因此，在設計過程中需要對投資成本、發電效益、電網接口能力、政策支持等進行全面分析。
展開 波浪發電2 流體力學及仿真
可在岸上安置復雜的電力和淡水生產部件。CETO單元主要具有標準防腐蝕保護和防生物污損的鋼材制成，在海洋環境下的可用年限超過20年。
CETO應用及進展
該項目將向澳大利亞國防部出售電力，以供其位于澳西加登島上的 HMAS Stirling 海軍基地使用。HMAS Stirling 是澳大利亞最大的海軍基地。一旦公司新投產的海水淡化廠被完全整合到該項目中，飲用水也將很快被出售給該基地使用。
粗略模擬演示
市場需求飆升，碳化硅爆發在即
通常在進行大電力的處理時，會將數個電晶體或二極體模組化來組成功率模組，在過去這樣的模組體積十分龐大，難以縮小。而現在，采用碳化硅功率元件后，整體體積比起硅元件，約可讓尺寸縮小達十分之一。
高速動作主要指的是碳化硅元件可藉由提高切換頻率，使得周邊元件包括變壓器、線圈、電容器等，不需采用像過去一樣的龐大體積，可以有效的縮減尺寸至原有的十分之一左右。而高溫動作意義則在于可容許元件在更高溫的狀態下工作，這意味著元件本身不需攜帶過多的散熱片，整體的冷卻系統也可更為簡化，這些都有助于縮減原本龐大的裝置體積。
也因此，高轉換效率、高切換頻率、高速動作，以及高溫動作等特性，造就了碳化硅功率元件能在比起過去還要更小的尺寸條件之下，達到相同的能源轉換效率，并同時也為系統周邊產生相同的縮減體積效益。換句話說，對于更大電力的系統，碳化硅可以用于改善整體的電力轉換效率。
而對于現有的一般電力轉換應用，碳化硅則可以有效縮減系統整體體積，達到小型化的目的。這對于本文一開始所提到的，現今電子產品發展的三大趨勢：低耗能、高效率與小型化，可以起到非常大的作用。而這也正是碳化硅在這個節能與小型化當道的年代，會被市場關注與重視的原因。
結語
碳化硅不論在熱力學、化學與物理學等方面，都是安定非常高的化合物半導體。正由于碳化硅的安定性，使得碳化硅應用于功率半導體元件的時候，其參數條件都非常優秀。碳化硅功率元件不只具備超越硅半導體的低電阻、高速工作及高溫工作特性，而且能有效降低電力輸送到機器或裝置之間時，各種功率轉換所導致的能源損耗。在過去，很多體積龐大的變壓器，現在體型都悄悄的縮小了，這正是由于碳化硅加持的緣故。碳化硅元件的市場正逐步邁入成長期，在不久的未來，碳化硅將能為我們的生活帶來更多的便利。
來源：CTIMES
展開 無人機巡檢如何更進一步？這四點很重要
目前，東北、華北、華中、華東、西北和南方六大跨省區的電網建設完成，共同構成了我國電力輸送主網絡。
然而，由于我國國土幅員遼闊、地形復雜，且氣象條件較為多變，電網規模的擴張也導致日常運維工作日漸艱難，而為了保障電力安全，創新電力巡檢方式、提升巡檢運維效率成為當務之急。在此形勢下，無人機巡檢作業日益得到業內認可。
傳統巡檢方式日漸落后
電力安全是關乎國計民生的大事。在當今時代，一旦用電出現問題，無論是日常生活還是商業活動、工業生產都將受到巨大影響。因此，對電網進行巡檢維護成為供電企業必須進行的一項重要任務，而這項任務卻越來越繁重。
此前，電網巡檢一般采用人工方式，即派出人員沿輸電線路實際巡視檢查輸電線及電力設備運行情況。由于電網分布廣闊，特別是在一些山區，幾乎都是跨山涉水而過，很多地方都沒有正式的道路。
對于巡檢人員來說，采用傳統方式進行巡檢是很大的挑戰，不僅工作環境惡劣、工作壓力較大，而且也面臨著一定的風險。此外，一旦遇到洪水、地震、泥石流等自然災害，巡檢工作將不得不被迫中止。
無人機巡檢愈發受到認可
隨著通信、飛控、云臺等技術的發展，無人機產品性能日益優化，應用領域愈發廣泛。無人機不僅易于操作、攜帶方便，而且能夠及時反應，對起飛環境的要求也不高。在電力巡檢行業變革中，無人機的入局，讓無人機巡檢作業方式受到了業內的關注與認可。
展開 