正如兩點之間可以畫無數條曲線,“雙碳"目標是確定的,但是要從中國當前的狀態達到期望中的狀態,中間可供選擇的路徑有無數種。為了優化實現“雙碳"目標的路徑,需要明確以下三個問題:第一,對“雙碳"達標路徑的準確描述和評估,這需要考慮與能源、經濟、環境及社會等環節的關聯,以及合理預估各種不確定性因素的影響;第二,“雙碳"目標與能源安全、經濟安全、環境安全的協同優化;第三,電力系統如何主動支撐“雙碳"目標的實現。
電力系統是能源鏈的樞紐環節,以及經濟社會發展的重要支撐。以新能源為主體的新型電力系統是電力發展與“雙碳"目標之間關系的表述,而能源的信息-物理-社會系統(Cyber-Physic-Social System in Energy,或CPSSE)是實現“雙碳"目標與能源轉型路徑優化的框架。
CPSSE中的信息元素,是指支撐大規模交流直流混合輸電及電力電子裝備入網,系統動態特性越加復雜的*信息技術,在邁向“雙碳"目標的同時,保證我國的電力安全、能源安全、經濟安全和環境安全。
CPSSE中的物理元素,是指在中國經濟社會發展的碳約束條件下,能源領域是減少碳排放的主戰場,新能源大規模替代火電,能源系統的復雜性、不確定性大幅提高,電力系統的樞紐角色將更為突出。
CPSSE中的社會元素,是指大規模新型負荷涌現,輔助服務與需求側參與的問題更加緊迫,大量社會參與者的博弈行為,特別是政策與規則將影響電力系統的工況與響應,電力系統必須依靠更加智能的規劃、調度及市場引導,才能支撐“雙碳"目標。
本文嘗試從電力系統、智能電網、CPSSE發展的過程,統籌考慮信息、物理、社會三個元素,提出實現“雙碳"目標及能源轉型路徑優化的框架。
一、產品簡介(SHHZHX-8200無線高壓核相儀擁有雄厚的技術力量)
SHHZHX-8200 互聯網定相系統(以下簡稱“系統")由互聯網定相基站(簡稱“基站")與互聯網定相手持機(簡稱“手持機")兩部分組成。
該系統通過基站統一覆蓋區域內的定相標準,在定相過程中,手持機只需一次采集,便可確定所采集的線路屬于A、B、C三相中的哪一相,解決當前輸電/配電線路相色標注混亂的問題。
基站安裝在220V/380V電源處,采集其相位信號,并校準到的10kV線路,將該線路的A、B、C三相定義為基準相位信號。基站通過移動互聯網將基準相位值發送給手持機,手持機將自己測得的相位值與基準相位值對比,可快速準確地辨別對應的相別。
二、系統構成(SHHZHX-8200無線高壓核相儀擁有雄厚的技術力量)
2.1、基站部分
1、基站:獲取基準相位信號,配合手持機進行定相。
2、GPS蘑菇天線:用于基站GPS衛星授時。
3、4G移動網絡天線:用于基站連接2G/3G/4G移動網絡信號。
4、380V電源線:用于基站連接380V電源。
5、GPS天線底座支架:用于固定GPS天線
2.2、手持機部分
配件盒:內含兩個尖頭端子、兩根自檢測試線、兩根接地線。
手持機:內置GPS授時模塊和4G通訊模塊,配合基站完成定相工作。
充電器:9V2A用于手持機充電,5V1A用于發射器充電。
絕緣桿:長度為3m,用于220kV及以下高壓核相。
X采集器:于封閉式開關柜采集相位信號。
彈力綁帶:用于綁扎固定采集器。
Y采集器:于封閉式開關柜采集相位信號。
X發射器(備用):用于近程核相采集相位信號。
Y發射器(備用):用于定相及近程核相采集相位信號。
X發射器:用于近程核相采集相位信號。
Y發射器:用于定相及近程核相采集相位信號。
三、產品特性(SHHZHX-8200無線高壓核相儀擁有雄厚的技術力量)
1、基站在固定地點不間斷地采集信號,并將此信號作為定相的基準相位信號,再通過網絡服務器將此基準相位信號發送給手持機,令手持機每次定相都有一個統一的參考色標。
2、一套基站可以匹配多臺手持機同時進行定相工作。
3、若當前無任何手持機處于定相工作狀態,基站會自動進入休眠模式,以節約網絡流量及費用。
4、基站可選擇三種通信運營商(移動、聯通、電信)的2G/3G/4G移動網絡。
5、基站具備相角差校準功能,可將當前380V三相相位信號校準到不同電壓等級,一般校準到10kV。
6、手持機和基站均可根據GPS信號強弱自動切換PPS模式和授時模式。
7、手持機在無移動網絡信號時,可先將相位值數據儲存,再到有網絡信號的地方與基站完成數據交換,進而完成定相工作。
8、所有定相過程的數據交換均由系統自動完成,避免人工操作的失誤。
9、手持機無操作1小時自動關機。
10、發射器和手持機均內置可充電鋰電池,且電池可拆卸更換,手持機采用9V2A充電器,發射器采用5V1A充電器。
11、手持機具備語音播報功能,能語音提示測量結果和操作步驟;定相時能清晰播報A相或B相或C相。
12、發射器可在5V~220kV電壓范圍內工作,電壓低于1KV時請將發射器充電孔接地,電壓高于220kV時需配置更長的絕緣桿。
13、發射器接觸高壓線時內置蜂鳴器響,底部2個指示燈交替閃爍。
14、結果判斷(同相、異相)采用*標準,相位差≥30°為異相,相位差<30°為同相。
四、技術參數(SHHZHX-8200無線高壓核相儀擁有雄厚的技術力量)
1、相位差準確度:誤差≤5°。
2、頻率準確度:±0.1Hz。
3、基站供電電源電壓及頻率:AC100V~420V,50Hz。
4、衛星PPS時鐘誤差:≤50ns。
5、發射器適用電壓范圍:5V~220kV。
6、發射器和手持機的大傳輸視距:約100米
7、手持機電池容量:2600mAh。
8、發射器電池容量:350mAh。
9、高壓測量時泄漏電流:<10uA。
10、基站工作時功耗:<0.5W
11、發射器功耗:<0.1W
12、手持機功耗:<0.3W。
13、儲存環境:-40℃- +55℃ 濕度≤95%RH。
14、重量:單臺手持整機約5.5kg,基站整機約2kg。
15、手持機整機尺寸:長89cm*寬26cm*高11cm。
16、基站整機尺寸:長50cm*寬26cm*高11cm。
五、儀器簡介(SHHZHX-8200無線高壓核相儀擁有雄厚的技術力量)
5.1、基站簡介
基站接線: 1)380V三相火線與零線 2)GPS蘑菇天線 3)4G移動網絡天線 基站基本功能 通過2G/3G/4G移動網絡與服務器通信。 根據GPS時間與其他設備同步測量。 采樣380V三相相位值,并將基準相位值發送給手持機。 |
5.2、手持機簡介
指示燈: 異相紅燈亮:兩線路異相。 同相綠燈亮:兩線路同相。 充電紅燈亮:正在充電。 充電綠燈亮:電已充滿。 按鍵: 1)長按開機或關機。 2)短按切換“近程核相"模式、“網絡定相"模式和“無網定相"模式。 |
5.3、發射器簡介
指示燈: 測量時:紅燈和綠燈交替閃爍。 充電時:紅燈亮正在充電,綠燈亮已充滿。 蜂鳴器: 接觸到高壓帶電線路則蜂鳴器響2秒,表示線路帶電。 充電孔: 充電時:連接充電器。 自檢時:連接測試線接地端。 檢測時:連接接地線。 |
5.4、開關柜采集器簡介
指示燈: 開機時:工作指示燈為紅色常亮。 測量時:工作指示燈為綠色常亮。 充電時:充電指示燈充電為紅色充滿為綠色。 蜂鳴器: 接觸到高壓帶電線路則每隔4秒蜂鳴一次,表示線路帶電。 彈力帶: 將采集器貼于母排或手車,用彈力帶捆綁安裝。 充電孔: 充電時連接充電器。 |
能源鏈中的一次能源通過電力系統轉換成二次能源,將清潔、方便使用的電能傳輸、分配成為用戶消費的終端能源。在可以預見的將來,大規模可再生能源的應用,能否順利克服其不確定性與不易控制等技術特征帶來的困難,很大程度上取決于電力系統能否實現有效而可靠的轉換和平衡。
能源鏈在支撐經濟社會發展的同時,也向大氣層排放了大量以二氧化碳為主要代表的溫室氣體,后者嚴重制約了經濟社會的可持續發展。能源鏈中的電力系統則是溫室氣體的主要排放源。隨著應對氣候變化成為全球共識,經濟社會的發展也促使人們通過植樹造林、碳捕獲、利用與封存(CCUS)等手段增加碳匯。大氣層溫室氣體濃度是增加抑或減少,取決于碳排放和碳匯之間的關系:當碳排放大于碳匯時,溫室氣體的濃度就會不斷增加造成全球平均溫度的上升,若其超過了大自然能自我修復的限定時,就會帶來惡劣的自然災害。
因此,能源鏈和碳元素鏈是緊密耦合的。以全球碳循環(2010~2019)情況為例,每年我們人為的化石燃料燃燒造成的碳排放(約340億噸每年)遠遠超出自然的土地生態活動形成的碳匯(約130億噸每年)與海洋生態活動形成的碳匯(約90億噸每年)之和。因為動物的呼吸、火山活動、山火等都會產生碳排放,所以碳排放不可能降到零值,僅僅依靠碳減排難以實現碳中和。必須要增加足夠的碳匯來抵消這部分的碳排放。當離碳中和目標越來越近時,不論是進一步減少碳排放,還是進一步增加碳匯,都會越來越困難。而社會資源在碳減排與碳增匯的配置決策上也需要優化。
為此,需要獲取碳排放與碳匯的演化軌跡,并從中定性及定量評估碳中和的程度(例如取為碳匯量與碳排量的差值);優化碳中和的邊際成本。由于目前我國的減排能力與經濟發展要求之間還存在很大差距,因此碳排量還處于增速減緩的爬坡階段,達峰后的碳排放量將經歷波動下降、變速下降的階段,而最終實現碳中和。其中,必須科學評估碳減排和增加碳匯的效益與機會成本,選擇很優的決策來實現“雙碳"達標。
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