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在位于薩沃納的熱那亞大學(xué)校園里,，西門子與來自這所高校的研究人員聯(lián)合建造了一個電網(wǎng)，它整合了常規(guī)發(fā)電設(shè)施,、可再生能源發(fā)電設(shè)施以及蓄電設(shè)備,。該項(xiàng)目旨在研發(fā)面向城市的微電網(wǎng)概念。項(xiàng)目的合作雙方大獲成功,。西門子和意大利的Enel電力公司將在2015年米蘭世界博覽會上,，展出這個已幫助熱那亞大學(xué)大幅降低電費(fèi)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(wèi)星天線,。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)保太陽能,。在其焦點(diǎn)，循環(huán)液體被加熱,，從而采集太陽能,。除不排放二氧化碳的熱能之外，這種集中式太陽能系統(tǒng)（CSP）還能以可持續(xù)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(qū),，輸出功率高達(dá)數(shù)千千瓦的大型CSP設(shè)施已經(jīng)投入運(yùn)行。

然而,，在城市中心,，也可以部署小規(guī)模CSP設(shè)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*項(xiàng)目的一部分,，該項(xiàng)目建造的意大利微電網(wǎng)已于2014年初投入運(yùn)行，而現(xiàn)在它還將為適用于整個城市和區(qū)域的類似解決方案提供參考,。未來,，這種智能配電網(wǎng)絡(luò)將整合不同的常規(guī)發(fā)電設(shè)施、可再生能源發(fā)電設(shè)施,，以及蓄電設(shè)備,、可控用電設(shè)備，從而形成一個既環(huán)保又可靠的供電系統(tǒng),。自給自足型微電網(wǎng)能在靠近最終用戶的地方發(fā)電,，它們是發(fā)展未來分布式電力系統(tǒng)*的環(huán)節(jié)。

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

這個微電網(wǎng)可滿足熱那亞大學(xué)大約一半的用電需求（每年100萬度）

西門子正在全球范圍內(nèi)與諸如熱那亞大學(xué)等研究伙伴合作，共同開發(fā)適用于這種將在今后幾年為社區(qū),、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)合開展的智能多聯(lián)產(chǎn)微電網(wǎng)（SPM）計劃，出資240萬歐元扶持該項(xiàng)目,，西門子受托建造了整個系統(tǒng),。

過去，熱那亞大學(xué)校園從公共電網(wǎng)獲得電能,，并運(yùn)行著一套配備了兩臺鍋爐的大型天然氣采暖設(shè)備,。而自從該微電網(wǎng)投運(yùn)之后，此網(wǎng)則可滿足熱那亞大學(xué)大約一半的用電需求——每年100萬度,。在這個系統(tǒng)中,，除這三套CSP拋物面反射鏡外，還部署了一個最大輸出功率為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?xì)廨啓C(jī)。此外,，這個系統(tǒng)還包含：用于加熱和制冷的吸收式制冷機(jī),、兩座電動汽車充電站,、兩套蓄熱設(shè)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,、陽光也不明媚，并且天然氣價格碰巧相對較高的時候,，它能夠?yàn)樾@供應(yīng)三小時電能,。

西門子提供的DEMS系統(tǒng)，能對所有電能流動情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控

此SPM系統(tǒng)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)，我們的校園和一個完整的城市社區(qū)十分類似,，因?yàn)樗ń虒W(xué)樓,、辦公樓、餐廳和修理廠,。我們的校園占地6萬平方米,，共有10棟建筑物，在校生大約1,700人,。”

此SPM系統(tǒng)的核心是SICAM微電網(wǎng)管理器,，它連接至西門子的智能電力管理系統(tǒng)（分布式電力管理系統(tǒng)，DEMS）和SICAM PAS SCADA系統(tǒng),。DEMS使用智能電表來實(shí)時監(jiān)測所有電能流動情況,，確保所有發(fā)電設(shè)備和裝置優(yōu)化運(yùn)行。此外,，它可以借助歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前信息,，生成耗電預(yù)測，譬如,，針對即將在實(shí)驗(yàn)室里開展的耗電量巨大的實(shí)驗(yàn),，做出預(yù)測。它還可根據(jù)天氣預(yù)報預(yù)測可再生能源發(fā)電設(shè)施的發(fā)電量,。這些預(yù)測的準(zhǔn)確率高達(dá)80%,，因此，這個系統(tǒng)可以提前規(guī)劃燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行,。當(dāng)供電量足夠多時,，DEMS將對SPM系統(tǒng)中的蓄電設(shè)備進(jìn)行充電，以便進(jìn)一步降低能耗,、節(jié)省成本,。Delfino解釋道,，“控制和管理要求特別嚴(yán)格，因?yàn)槲覀儽仨毻瑫r優(yōu)化電氣和供熱系統(tǒng),。在這方面,，我們的SPM系統(tǒng)在國際上。”

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

SCADA系統(tǒng)監(jiān)測,、顯示、控制整套設(shè)施

該項(xiàng)目最大的挑戰(zhàn)之一,，是確保集中采集并保存系統(tǒng)組件傳出的所有數(shù)據(jù),。盡管IEC 61850-7-420標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用于智能電網(wǎng)組件的通信協(xié)議，但低壓設(shè)備制造商更愿意使用簡單一些的標(biāo)準(zhǔn),，這意味著有關(guān)設(shè)備,、傳感器和執(zhí)行器最初并不具備“共同語言”。另一個問題,，是所有這些組件都是為專有監(jiān)控程序而設(shè)計的,，難以輕松支持集中式SCADA程序。SCADA是“Supervisory Control and Data Acquisition（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）”的首字母縮寫,，它由計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成,，可以監(jiān)測、直觀顯示并控制整套設(shè)施,。薩沃納選用的是基于西門子SIMATIC WinCC平臺的SICAM PAS系統(tǒng),。該系統(tǒng)可監(jiān)測、控制所有組件,，并直觀顯示它們的狀態(tài)和工況,。Delfino解釋道，“為了解決通信問題,，我們開發(fā)了能將各設(shè)備的不同協(xié)議,，轉(zhuǎn)換為IEC 61850-7-420標(biāo)準(zhǔn)的電路，然后,，我們在整個校園里均安裝了這種電路,。這樣一來，這些設(shè)備之間的相互‘理解’,，就再也沒有任何困難,。”

強(qiáng)大系統(tǒng)：三套CSP拋物面反射鏡、
一個輸出功率高達(dá)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?xì)廨啓C(jī)，為熱那亞大學(xué)提供電力,。

熱那亞大學(xué)每年的電費(fèi)從30萬歐元降至20萬歐元

該電網(wǎng)已投運(yùn)近一年時間,，研究人員對此十分滿意,。熱那亞大學(xué)無疑獲益匪淺。Delfino說：“我們已可滿足自身一半左右的用電需求,。此外,，SPM的設(shè)計允許我們在未來進(jìn)一步集成更多可再生能源發(fā)電設(shè)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(wěn)定的地區(qū)。我們的電費(fèi)也從每年30萬歐元,，降至20萬歐元,，二氧化碳排放量則從每年820噸，減少至700噸,。”Delfino認(rèn)為，所有這些成就,，證明了微電網(wǎng)的可行性,、有效性。現(xiàn)在,，重要的是要開展更大規(guī)模的新項(xiàng)目,。為此，他已經(jīng)聯(lián)系了其他意大利城市,。他也定期接待來自世界各地——包括中國,、沙特阿拉伯和韓國——的參觀者。

在西門子,，Bernd Koch負(fù)責(zé)微電網(wǎng)業(yè)務(wù)拓展,，他也認(rèn)為，再也沒有任何障礙阻止這種智能電網(wǎng)的商業(yè)化應(yīng)用,。Koch說：“在薩沃納,，我們使用的全部是當(dāng)前市場上買得到的組件，用于操作系統(tǒng)的算法也非?？煽?。總體而言,，SPM符合我們的期望,，有時甚至明顯超出期望。”為了盡快將這項(xiàng)新技術(shù)推向市場,，西門子還參與了其他參考項(xiàng)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?fàn)柎髮W(xué)開展的項(xiàng)目,。在加拿大項(xiàng)目中,，所建電網(wǎng)僅由太陽能電池板和蓄電裝置組成,，如電池和電動汽車，未使用礦物燃料,。紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)項(xiàng)目則側(cè)重于配電網(wǎng)的測量數(shù)據(jù)采集和電網(wǎng)控制,，因?yàn)檫@是對優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行的新算法進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)。

可以在校園控制室內(nèi)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(nèi)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(tǒng)也為校園里的電動汽車提供充電站,。

穿梭于校園的幾輛電動汽車，也是智能電網(wǎng)的組成部分,。

設(shè)計草圖變成了現(xiàn)實(shí),，電池模塊已部署到位。

未來智能電網(wǎng)亮相米蘭世界博覽會

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

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