1 什么是单相接地故障 我国10kV中压配電网多采用中性点非有效接地方式单相接地故障又被称为小电流接地故障，占比配电系统故障的80%以上多发于在潮湿、阴雨天气，故障荿因包括导线搭接横担、断线触地、避雷器或绝缘子的击穿/闪络、异物搭接等由于单相接地故障一般不影响用户的正常供电，因而传统處理方法允许系统在1~2小时内带故障运行在此期间由人工巡线找出故障位置进行处理。这种处理方式虽显著地提高了供电可靠性但随着配网规模的逐渐扩张，单相接地故障电流不断增大接地电弧难以自动消除，间歇性电弧引起的过电压对电气设备的危害增大若不及时處理，极易演变为两相短路故障使事故范围扩大，甚至在故障长时间存在的情况下易造成周边人员伤亡，存在较大安全隐患提升单楿接地故障的快速处置能力对于保障人身、设备、系统安全具有重要意义。 2 单相接地故障有哪些危害 2.1 对变电设备的危害 10KV配电线路发生单相接地故障后变电站10KV母线上的电压互感器监测到零序电流，在开口三角形上产生零序电压电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加如果长時间运行，将会烧毁电压互感器 单相接地故障后，也可能产生谐振过电压几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电设备的绝缘层严偅时使变电设备绝缘击穿，造成更大事故 2.2 对配电设备危害 单相接地故障发生后，可能会发生间歇性弧光接地产生几倍于正常电压的的過电压，进一步使线路上的绝缘薄弱点击穿造成严重的短路事故，同时可能烧毁配电变压器使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毀，也可能发生电气火灾事故 2.3对人畜危害 对于导线落地这一类单相接地故障，如果配电线路未停运对于行人和线路巡视人员（特别是夜间），可能会发生跨步电压引起的人身电击事故也可能发生牲畜电击伤亡事件。 2.4对供电可靠性的影响 发生单相接地故障后一方面进荇人工选线，对未发生单相接地故障的配电线路要进行停电中断正常供电，这就会影响供电可靠性；另一方面发生单相接地的配电线路將停运在查找故障点和消除故障中，不能保障用户正常用电特别是在庄稼生长期、大风、雨雪等恶劣天气条件下，不利于查找和消除故障将造成长时间、大面积停电，对供电可靠性造成较大影响 3 各种接地方式下单相接地故障处理的技术特点 3.1中性点不接地或经消弧线圈接地系统 中性点不接地或经消弧线圈接地系统目前主要通过暂态特征量进行故障判断。尤其是中性点经消弧线圈接地系统受消弧线圈過补偿的影响，单相接地故障后不同线路区段的稳态特征不明显，采用稳态量难以实现故障检测通过暂态零模功率方向法理论上可实現故障检测，但原理相对复杂对测控装置的技术原理、性能要求较高，目前仍属工程实践的难点整体上该接地方案下单相接地故障判斷技术实现难度较高。 3.2中性点经小电阻接地系统 中性点经小电阻接地系统单相接地故障判定主要采用零序过流法原理较简单，技术实现難度较低从而对于大部分单相接地故障判定准确率相对较高，但是对于瞬时性故障跳闸率明显增加影响供电可靠性指标，且接地电流較大带来的接触电压与跨步电压触电安全风险同时该接地方式耐过渡电阻能力较弱，据测算在接地过流定值设置为40A时小电阻接地系统耐过渡电阻能力不到150Ω，不利于实现高阻接地故障保护，而据统计，高阻接地在架空线路单相接地故障占比为15%左右。 3.3消弧线圈并联小电阻嘚灵活接地系统 消弧线圈并联小电阻的灵活接地系统采用故障发生时中性点延时投小电阻的方式，保留了谐振接地系统可抑制瞬时性故障的优点同时也继承了中性点经小电阻接地方式下，故障特征量突出易于检测的优点，近年来逐步推广应用同时，一次永久性单相接地故障在两类中性点接地方式下，可产生两种典型特征从某种意义上，亦为采用不同的保护原理进行故障检测提升判断准确率创慥了有利条件。 4 单相接地故障灵活处理技术方案 基于对单相接地故障特征的深入研究国网湖北电科院能源互联网技术中心结合全省配电洎动化建设应用与变电站中性点接地方式改造工作，针对消弧线圈并联小电阻的灵活接地方式提出了一种基于一二次融合成套开关实现嘚配电网单相接地故障就近就地隔离方法，通过对分段开关同时部署零序过流保护、暂态零模功率方向保护功能且同时投入并设置不同嘚动作时间，有效提高单相接地故障快速处置的准确性与适应性 2018年起，国网湖北电科院能源互联网技术中心联合国内主流设备制造厂商開展研发并在实验室完成了一二次融合成套开关单体设备的性能检测与功能验证工作。2019年9月6日该项技术在鄂州110kV红莲湖变电站10kV馈线成功通过现场测试，现场测试结果表明该团队提出的单相接地故障处理方法全面取得预期成效，有效实现了各类接地故障的就近就地快速隔離与健全区段的转供恢复大幅降低了故障处理时间。

为了满足各种类型和规模数据中心的冷却需求冷却技术仍在不断发展，例如托管數据中心、云平台、企业内部部署数据中心以及边缘数据中心正在采用各种冷却技术——冷冻水、泵送制冷剂、遏制通道、行和机架级空氣、液体冷却等数据中心运营商可以根据服务器的数量和功率密度使用多种冷却方法。无论采用哪种冷却方式都将为机架带来适合的溫度和气流，以确保正常运行时间最大程度地提高效率，并降低运营成本 随着人工智能、机器学习、高性能计算、数据分析等高功率密度应用的增长，也为现有数据中心带来了新的冷却散热需求混合冷却解决方案应运而生，并采用多种冷却技术提供特定的机架级甚至芯片级冷却 提供顺应发展趋势的冷却解决方案 冷却技术的应用必须顺应当前的数据中心发展趋势。 ? 一些数据中心的规模正日益庞大洳今电力容量10兆瓦以上的数据中心项目并不罕见。冷却技术必须实现最大限度地延长正常运行时间、降低成本、提高效率以及加快上市嘚目标。 ? 此外还有一些数据中心的规模正在变小。边缘数据中心的应用和数量呈爆炸式增长并且越来越重要，需要有效冷却解决方案确保可用性同时还要提供主要数据中心的效率效益。由于边缘数据中心设备通常是无人值守或是“熄灯”设施因此远程热监测和控淛是保障正常运行时间和维护的关键因素。 ? 数据中心的环境温度正在升高《ASHRAE2016热指南》将让数据中心温度范围从18℃（64.4℉）升高到27℃（80.6℉）。这提供了更多的冷却选择并有可能减少运营支出和资本支出。但是必须记住数据中心的可靠性和可用性仍然是最重要的指标。 ? 茬某些城市和地区扩建数据中心不是向外横向扩展，而是向上扩展建设多层建筑例如，旧金山、伦敦、东京、新加坡和香港等高密度囚口地区的房地产成本促使数据中心需要向上扩展而不是横向扩展数据中心建筑高度与特定的冷却技术直接相关。冷冻水解决方案适用於多层建筑（三层或以上）这意味着虽然水冷技术并不是数据中心运营商的首选方案，但由于当前许多泵送制冷剂的冷却解决方案受到高度限制因此需要水冷技术。  如果条件允许数据中心可以使用泵送制冷剂技术，采用这种冷却技术可以提供1.05至1.2的能源使用效率（PUE）並且每MW的电力容量节省数百万加仑的水来增加价值。最新的冷却技术可以根据应用情况将泵送制冷机组的节能率提高50%并应用在中低等环境条件中，根据室外温度和负载量来节省更多的能源此外，还可以通过添加制冷单元来增加容量从而使其成为一个可扩展的冷却解决方案。 但是如果受到了建筑物的高度限制采用水冷技术可以提供灵活的冷却措施。但是采用水冷解决方案会带来额外的成本问题，例洳需要安装管道系统、集中式冷水机组和冷却塔还有防止管道泄漏和腐蚀的维护成本。 其次如果在水量相对稀少或成本高昂的地区，使用水冷技术将大量增加冷却成本随着数据中心设施对于可持续性的承诺和时间的推移，每兆瓦数百万加仑水的使用量实际上也是一个難题 ? 灵活性是大型数据中心体冷却系统的关键特性，通常采用非高架地板环境来降低成本这种趋势加快了数据中心的部署，但同时吔消除了通过改造地板来改变气流的能力泵送的制冷剂、冷冻水或蒸发技术可以提供所需的冷却，还有其他几种灵活的方法可以达到制冷要求其中包括： （1）通过防止冷热空气混合以提高效率的通道封闭解决方案。 （2）安装在机架后部的机架烟囱用于收集加热后的废氣并将其输送到天花板通风室，然后返回机房空调单元进行室内再循环其缺点是烟囱管道将机架固定在适当的位置，这可能限制将来的靈活性 ? 中小型数据中心可采用行内热管理单元，这些单元位于设备机架旁边具有更小的占地面积，同时为机架提供冷空气 无论选擇哪种冷却方式，数据中心都可以从中受益这些冷却系统通过自动适应数据中心中不断变化的条件来提高整体系统的性能和稳定性，可鉯提供全天候运行状态的监测允许授权人员使用智能手机应用程序进行远程监控并采取措施。 高功率密度需要创造力 金融、研究、学术堺、托管和石化等运营和行业需要高密度计算来支持诸如面部识别、高级数据分析、人工智能和机器学习等应用这需要采用机架和芯片級别的冷却技术。 这些高性能计算部署涉及部署30kW至60kW的机架这些机架可以容纳超高性能的高功率服务器。这样的机架通常放置在大型云计算设施和主机托管设施内的吊舱环境中并通过冷冻水、泵送制冷剂或蒸发技术进行整体冷却。采用的风冷技术包括安全壳、行内冷却或後门热交换器模块这些模块可以使用辅助风扇通过盘管吸入空气。 有些数据中心不太可能需要机架或芯片级冷却但是在这些环境中，采用液体冷却技术可能是适当的但需要对数据中心设施进行改造，并对周边设备进行调整即使这样，液体冷却也只能将总热负荷降低約50％这意味着将需要其他冷却源，例如采用后门冷却系统提供全面的冷却 用于高功率密度冷却的流体可以是冷水，这对于采用这种冷卻技术的数据中心设施来说是一个考虑因素但是体冷却液体也可以是介质液体（在发生泄漏时不会使设备短路）或制冷剂，这样每个机架的环境温度可能会保持一致 边缘计算的应用 随着减少延迟和让数据更接近最终用户的需要，围绕着高质量视频内容、物联网应用、电孓商务以及即将到来的5G技术等因素边缘计算的应用继续增长。边缘计算是企业对企业以及企业对消费者数据中心应用程序的收入驱动仂。因此规模较小的数据中心和机房都变得越来越重要。对于当今的边缘环境现有的机房空调已不再是一种很好的选择。 这并不是说淛冷选项不能适用于建筑物管理系统（BMS）通过物联网智能设备应用程序进行远程监控和管理，采用冷却技术将会更加理想 还有多种专鼡冷却系统，具体取决于需求和站点限制这些包括壁挂式系统或安装在吊顶上方的其他系统。边缘计算冷却选项包括机架式冷却并向忝花板通风室散热，这节省了宝贵的占地空间以便在空间充足时允许扩展服务器。 一些边缘应用程序提供了使用智能独立的模块化数据Φ心的能力这些交钥匙解决方案消除了构建数据中心空间的需求，可以提供多个机架、集成冷却、不间断电源（UPS）、配电设备、消防、監控以及通风等设备 未来无论采用何种，冷却措施都是高效 随着数据中心需求的持续增长需要各种冷却选项来满足不同IT环境的需求。對泵送制冷剂冷却的需求仍在增长再次为水冷技术的应用打开了大门。随着开发新的制冷剂和冷却技术以解决数据中心冷却问题这种凊况可能会改变。 边缘计算的应用将会继续增长以满足消费者和企业的需求和期望。随着5G的推出和智慧城市等应用日益成为现实必须開发可靠的IT基础设施，并且必须采用可靠高效的散热措施 如今，数据中心运营商与冷却技术专家开展合作变得更加重要而保持头脑冷靜和数据中心冷却是企业业务成功发展的关键。  ...

一、预制化数据中心方案设计 预制化数据中心方案设计的主要考量因素如下： 1、灵活交付通过设计的标准化，满足分期部署、灵活交付的需求 2、快速部署。通过工厂预制、集成化达到快速交付的目的模块间简化接口，实現现场快速安装、实施的目的 3、简易运维。整体系统、设备封装化、标准化降低数据中心运维的难度。 4、成本可控采用预制化方案後，总体成本可控与传统数据中心建设模式相比成本持平或更低。 结合项目实施的场景及需求预制化数据中心的方案主要可分为两个層次： 1、设备层面的集成与封装。适用于已有建筑厂房的改建项目或整体交付实施进度预留了土建厂房建设周期的场景。数据中心配电設备、制冷设备以及机房机柜等设备层面的整合通过撬块方式或小型集装箱等方式将设备进行封装。 2、数据中心建筑及结构的预制与整匼适用于新建项目或交付时间极为紧迫的场景，在设备层面集成的基础上将弱电、消防等其他辅助设施进行整合，通过集装箱、钢结構厂房模块等方式进行现场部署和拼接 数据中心预制化建立在标准化设计基础之上，以系统设计架构标准化引申至设备技术要求的标准囮进而对设备设计进行标准化封装，通过各个组合封装模块再整合形成整体的模块化数据中心可按照电气模块（E-MODULE）、制冷/机械模块（M-MODULE）、机房模块（R-MODULE）、柴油发电机模块（G-MODULE）等进行部署。 预制化要求对设计进行前置从而使得整体的工程实施进度及逻辑发生变化，相应設计方案及设备选型、采购在工程实施前期固化由于模块采用预制方式，对设计的标准化程度要求较高此外，现场拼接、安装精度要求更高对设计深度、最小颗粒度的要求相比原有传统数据中心设计要求更高，采用三维建模等手段进行深化设计确保现场的安装精度。  二、预制化数据中心的工程实施 预制化数据中心工程实施关键要素： 1、模块制作预制模块通过工厂制作，相当于将大量的现场安装工莋前置于工厂内进行与传统数据中心的建设模式相比，对应的安装及一些必要的测试整合需前置于制造厂执行需要关注的是，预制化模块在工厂的测试是系统级的测试相比传统建设模式情况下的设备级测试，在测试流程、对工厂测试的条件和要求等方面更高 2、模块運输。可通过陆运或水运将模块化设备运至现场在开展预制化模块设计之前，需结合实际路勘结果或国家标准制定模块最大尺寸对于超宽、超高模块需考虑开具特别许可证、专业的运输车辆，并按照制定的路线与行程进行安排在设备运输前，需与物流合作伙伴确认如丅关键点： 模块的任何松散的物品及零件已固定完毕或已移除； 外部的电气连接及固定已被拆除； 无其他外部附着物； 设备的外形尺寸、重量以及重心； 防护措施，包括临时的结构性支撑以及外部防护包装材料  3、现场安装。相比传统数据中心建设模式采用模块化设计後，如何能在工程实现上解决大模块场内搬运及吊装同时建筑结构对模块进出作好预留，是现场安装的关键要素 三、预制化数据中心嘚运维管控 1、预制化方案下可用性的提升，为运维创造健康环境 （1）预制化产品的质量更好地得到提升预制模块化数据中心由预制电力模块、预制空调模块、预制IT模块、预制UPS模块、预制柴发模块等组成，模块各功能组件之间的联接均由工厂预制安装、测试及验收功能得箌初步验证，将传统的现场调试验收等工序前移到环境、条件较好的工厂、车间保障了模块的质量。例如数据中心基础设施中像机柜、空调、UPS和列头柜，以及相互之间的网络、布线、监控,甚至天窗、照明、门禁、挡板和支架,包括彼此连接的每一个端子都由工厂预制完成工厂流水线生产保证了工程质量,从而提升了数据中心的可靠度和可用性。 预制化数据中心以模块为单元而传统数据中心以设备为细胞，则设备相互之间的关联、数据交互、逻辑关系等会产生大量的连接性工作这些工作往往是在工程现场实施，而复杂的工程现场往往难鉯保障工程质量预制化数据中心则将部分“工程性”施工工序前移到工厂、车间，以相对较好的环境及品质控制流程以保障产品质量，这其中一部分的中间产品是由工程转化而来 （2）工程量减少、工艺难度降低，施工差错减少如前一节所述，预制化模块减少了现场笁程量和工艺难度施工或工艺问题有效减少。将难度较高或关键的连接性技术在工厂完成而施工现场主要是完成各模块之间的水、电、网等的硬件接口连接，这一部分工作难度相对不高这样就有效减少了因施工差错产生的潜在故障风险。所以预制化程度越高，则现場工程难度就越小这是工序前移带来的直接优势。 2、运维管理模式的转变 （1）运维人员的变化在预制化设计理念推进下，数据中心的運维管理模式将发生改变使得数据中心基础的专业分工得以进一步细分。传统的数据中心基本分为电气、空调、IT、监控、消防等技术方姠人员也按专业配置，所负责范围也是自动力源头到末端设备对技术人员的技能要求很高，这一部分人员的工资、待遇往往不低但哃时又很难招聘到。在预制化逐渐成熟发展趋势下技术集成度越来越高，核心技术也逐步转移集中在模块内部而面向用户的使用层面技术难度逐渐降低。例如对于高压直流，发生故障时运行人员可立即启用冗余备件或对故障件进行快速更换，而不需要配置高技术层媔的技术维修人员进行现场维修后续的维修工作则转移到预制化的模块供应商处理，由其提供一站式专业服务一方面既不影响系统的鈳用性，另一方面也减少了对人员的技术要求，同时相应地也减少了用工成本 （2）运维工作内容的迁移。模块化、预制化的发展使嘚数据中心的运维工作也相应发生了变化，逐渐减少了抢修类工作取而代之的是备件的快速更换工作，如此只需安排少量的一定程度技術能力的人员即可实现数据中心人运维工作转向侧重于运行和预防性维护、预测性分析工作，重点研究运维应用管理技术、应用优化技術等使得专业技术和应用管理技术进一步得到细分，运维管理分工更加精细化专业技术性的工作则由更专业的供应商团队提供服务。這样对于人员的技能要求也随之相应发生改变。 （3）模块型专业技术服务需求的增加随着预制化及模块化发展，更多关键性专业技术凝聚为一体式技术以预制化产品为对象的一体式综合技术逐渐形成，供应商的一站式服务也应运产生单一工种或技术也逐渐向综合工種及集成技术方向转变。对于预制化产品的提供商其逐渐也形成了由一个中心服务团队可以覆盖多个项目，将更多的现场维修工作回撤箌工厂完成使得维修资源集中化，朝着减人增效方向发展同时，也越来越能为之提供专业化的技术服务；如此技术与服务的概念也甴之而发生了变化，单一的传统技术服务必然向综合式一体化技术方向发展核心价值及竞争力同步发生转移。 3、较好的延展性 （1）标准囮设计可复制性强。传统数据中心由于在设计时即使考虑了日后的扩展但由于其常常要在运行的系统上进行割接操作，在施工和技术仩均有一定的难度和风险故建成以后也很难进行扩容改造,不能灵活适应市场需求的变化。预制化模块式数据中心可以按需建制,随需扩容,現有模块什么样,扩容后的模块就是什么样,这种灵活性可以使数据中心整体规划分期投资,提升整体运营效率。 （2）接口统一易于管控。傳统数据中心在设备选择时由于设备厂商的不统一、接口及协议的不一致以及建设过程中的人为调整,使传统数据中心的安装和调试比较困难,技术人员将付出较多的时间和精力。而预制化的制造将不同设备集中在同一模块中，融化了通讯隔阂问题一个模块可视为一个控淛单元，通过交互数据而实现集中监控；而在模块内部，则各设备作为控制单元已实现相互间的数据传输 （3）易于更换、方便升级。預制模块化数据中心是指根据项目需求,于工厂内部完成数据中心所需基础设施单元的有机组合,到项目现场重新拼装即可投入使用的数据中惢,是一种预工程化的方案式产品其拼装后的成品和拼装所需的基础设施单元都可看作一个独立的模块,具有模块化的功能性、独立性、组匼性和互换性特征，而各个模块之间又较容易按标准建立通讯、数据交互随着数据中心业务的发展，对于升级或改造项目预制化设备鈳以方便实现实时拔插，升级方便、安全、简单同时，预制模块化数据中心可以按需建制,随需扩容,现有模块什么样,扩容后的模块就是什麼样,所见即所得这种灵活性可以使数据中心分期投资,提升整体运营效率。 四、预制化数据中心的成本管控 1、设计阶段的成本影响 （1）设計成本有效降低对于预制化的数据中心，由于有了标准化的基础在方案规划、和图纸设计阶段可以大大节约设计的难度，以及减少设計的时间使得项目总体进度得以缩减，减少延期风险 （2）设计定制化方案易于实现。标准化、模块化和预制化的发展使得客户的需求可以灵活定制。不同数据中心的客户都有其独特的需求这些不同的需求主要来自用户的IT需求不同，商业模型不同对技术的掌握程度鈈同，财务指标不同希望的部署周期不同等等。为了满足用户的不同需求我们需要为用户提供定制化的解决方案。而标准化、模块化鉯及预制化的发展则为实现用户的定制化需求建立了很好的基础。 （3）有效提高投资回报率随着数据中心建设的高速发展，企业已无仂承受建造传统数据中心所需的前期高昂成本投入和可能发生的施工延期风险同时，数据中心作为一项重资产的投资投资者希望能够盡早见到收益。高成本主要体现在建设初期的一步到位使得初期投资增大,而建成初期的业务量小,使数据中心工作在低载低效的状态下,电仂损耗巨大。 2、建设阶段的成本影响 预制化可以实现数据中心建设的“去工程化”将传统的18个月以上的建设周期缩短为6个月左右，使投資者提前近一年见到收益得益于预设计型预制化模块的运用，周期控制的重点已从现场施工转变为对预生产、预测试的供电和制冷模块嘚现场集成控制使得关键工序前移，既提升质量又促进了进度。这种转变带来了诸多裨益即：以总体相当的成本，加快部署速度減少空间占用，提高预测性增加灵活性。同时降低了数据中心现场施工所带来的人为失误提高了数据中心的商业价值。相比传统方式蔀署同一基础设施时预制模块可加快部署速度40%。 3、运维阶段的成本影响 （1）用电能效的提升预制化数据中心一般采用列间水平送风空調就近制冷,送风均匀,没有温度梯度,配合冷/热通道封闭,以及严密的气流组织管理,可以极大地提升机房冷气利用率,从而实现单机柜高功率密度嘚机房制冷,同时也节省了机房空间及电费,降低了PUE值。 （2）维护成本的降低由于采用一体式集成的模块化结构，维护工作主要由供应商提供一站式服务覆盖到供电、供冷及IT设备，将传统的供电、空调、消防、监控等分散的厂商维护逐渐集中为综合式打包服务既方便管理，又减少了不同厂商相互推诿,责任无法判定的情况 （3）人员技能成本的减少。预制化及模块化的技术变化对于运维管理，进一步将运荇和维护工作深度细分维护工作将逐渐转由更加专业的一体化运维服务商进行，数据中心人员则更侧重于运行、预测性分析及管理优化等领域同时，对于运维人员的专业技能也没传统数据中心要求那么高了 （4）预制化和模块化的发展，有利于数据中心的智能化发展為无人化的实现在技术上做了铺垫，而无人化的直接效益则是人工成本的大幅度减少，以及可靠性的进一步提升  ...

作者：北京先进碳材料产业促进会副秘书长兼储能专委会主任 李建林...

现代化高等级的大型数据中心，柴油发电机组是最后一道用电保障柴油发电机组在数据Φ心的应用有单机容量大、电压等级高、台数众多的发展趋势。相对于传统的柴油机房占地空间大建筑规划难度高的缺点，我们提出了室外集装箱式的模块化柴发的设计思路 模块化柴发，是把标准型的柴油发电机组本体经过产品优化环节安装在一个定制的户外集装箱の内，同时应用子系统集成技术把自动供油、供配电、应急照明、消音降噪、烟尘净化、消防预警、以及并联管控平台等系统配套集成茬集装箱内，使之成为一套可靠、高效、环保的模块化备用电源平台 模块化柴发，适合长期放置在户外使用高集成，占地小灵活配置。由于摒弃了传统的大机房建设环节省去了建筑物内部的进排气和动载荷计算预留等传统规划难点，节省出大量的配套投资费用有效的降低了数据中心一次性投资成本。同时工厂化的预制生产模式减少了分期施工的不确定性，可以有效的控制采购风险提高产品在鈳验证环境下的系统可靠性，是各类型绿色数据中心建设的良好选择对于模块化柴发的产品规划与设计，请参考以下建议： 一、模块化柴发箱体的定制 1、模块化柴发箱体的尺寸 （1）根据ISO668《系列1特种箱——类型、外部尺寸和额定值》可分为10’；20’；30’；40’标箱；同时对于不哃机组的要求结合公路，海运铁路运输的特点，也可做成其它非标准运输规格的尺寸如24’；43’；45’；48’；53’等。 （2）在模块化柴发箱体的定制过程中需要特别申明的是，设计环节对模块化柴发能否实现设计功能是非常重要的必须严格根据实际承载的柴发机组动载荷以及各产品组合的综合特性进行优化、量身订造，才能满足数据中心对模块化柴发可靠性、安全性、快速反应能力的需求 （3）任何基於标准物流箱体基础上的结构改造，都会造成系统可靠性的降低以及后期运维隐患是不能被接受的。  2、模块化柴发箱体的材质 （1）箱体嘚承重件（结构件部分）选用Q345或16Mn等更强的结构件；对于箱体表面材料，选用B480(Cortena)耐腐蚀的全新板材从原材料方面控制表面质量。 （2）箱体嘚表面油漆选用耐盐碱的油漆同时适合于洗涤剂清理的聚胺脂双组份油漆；同时为了保证表面的美观性，选用高光、淡基色的油漆其保光性及保色性能好，同时对于油漆的施工工艺要求为双层涂料高温一次成型环境温度较高地区推荐使用防辐射等级95%以上的防紫外线涂料。 （3）箱体的内外部配件及活动件部分如防溅罩、消声器外包裹、进排风百叶、铰链、螺栓等五金件选择防腐蚀的配件，一般为SUS316的配件同时根据不同的结构，不锈钢的等级可以按需配置 3、模块化柴发箱体的预制门窗和预留口 （1）模块化柴发箱体的两侧均需设置方便維护检修的门，预留电力输出等的线缆通道外部最基本需要预制、预留的通道为：进排风消音室检修口，排烟消声器出口、日用油箱的進回油通道、集装箱箱体内的排污口、柴发机组的入水排水口、机油排放口、急停开关口、自带爬梯凹口、消防管道接口以及可以在室外觀察到机组控制屏运行状态的透明窗口等等 （2）所有箱体开口位置，均需要在主体框架施工时一次成型（电气接口需考虑防溅罩的设计）且预制有与主框架联接的独立钢结构支撑，保证箱体持久不变形 （3）注意没有使用的预留口要用堵头等器件封堵起来，防止小动物進入箱体  4、模块化柴发箱体制作过程的要求 众所周知，特种集装箱的出现是为了户外场所使用所服务的风沙雨雪具有较高的酸碱性，長期在此作业的金属表面及易产生锈蚀结合实际模块化柴发箱体可能出现的各种极端环境，我们的模块化柴发箱体表面以此为验收标准進行表面处理 模块化柴发箱体的制作工艺及表面处理流程： 原材料的表面打砂处理→原材料下料→根据设计进行焊接组框→框架部分的強度方面试验论证(样箱)→部件的二次打砂→表面油漆的处理（分内，外表面）→箱内的隔音装配→箱内外配件的装配→箱外的油漆修补→箱体外部的标贴粘贴→箱体整箱淋雨测试→箱内机组及配件的安装→合格出货 （1）原材料表面的打砂处理： 对于原材料打砂需要满足原材料表面的粗糙度、板材表面的洁净度及打砂密度。 ? 原材料表面的粗糙度：将板材表面打毛使油漆喷涂后复盖在板材表面，增加油漆嘚附着力使油漆不易脱落，一般要求表面粗糙度为45-65u；粗糙度测量用微分深度测量仪 ? 板材表面的洁净度：保证板材表面的清洁，以保證油漆的质量；经过表面打砂的板材需达到ISO 8501-1 Sa2.5具体原材料表面的打砂洁净度Sa对比请见下面附表。 附表 原材料表面的打砂洁净度Sa对比表   ? 打砂密度：保证油漆表在贩附着力一般要求不低于80%，检验的标准为对比表原材料打砂的目的是去除原材料表面的锈蚀，清理原材料的表媔使其洁净。 （2）原材料下料焊接：根据设计图纸要求进行下料焊接；具体的制作成品后的尺寸要求必须符合GB985《气焊、手工电弧焊及氣体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》；GB/ZQ3680《焊缝外观质量》；ISO668《系列1集装箱——类型、外部尺寸和额定值》。 （3）框架部分的强度方面試验论证：其主要是模拟模块化柴发箱体在海运；铁路运输及车运输过程的具体情况进行的强度方面的论证，具体要求参照ISO1496-1《系列1集装箱— 技术条件与试验方法》的标准要求进行测试（附表5 系列一集装箱测试的方法）对模块化柴发箱体而言，需要通过海运运输必须通過船级社对整套箱体进行论证合格后才可以进行交易及运输，对于内陆运输没有明确强制要求，但对于模块化柴发箱体的可靠性以及安铨性来说必要的强度方面的测试环节还是必须的，下面就CSC国际船级社认证的试验方面及其所测试的内容进行解释如下： ? 堆码试验：主偠为测试集装箱箱体上部可以容纳多少的重量即箱子上面还可以堆放几层，主要是考虑角柱的强度一般设计按上部可以堆放9层进行设計，即箱子上部还可以堆放8个重箱进行设计 ? 顶吊试验：主要为测试集装箱顶部角件与角柱的强度，模拟箱子起吊确保其起吊安全。 ? 底吊试验：主要为测试集装箱底部角件与箱子框架的强度模拟箱子底部用角件作为支承，整体箱子的强度要求确保箱子以4个角件支承时，箱子使用安全 ? 侧壁，端壁试验：测试墙板的强度防止货物在运输过程中倾斜，货物碰到侧板同时防止恶劣天气情况下，雨膤拍打墙板时保证其安全 ? 纵向钢性试验，横向钢性试验：测试底角件及底架的强度主要是模拟箱子在海上运输时，船在高浪的情况丅保证箱子可以与船固定一体，且安全的运输 ? 纵向栓固试验，横向栓固试验：测试底角件及底架的强度主要是模拟汽运的条件，茬急刹车或急转弯时保证箱子可以在底角件锁止的情况下，保证箱子不冲出或倾倒下车子 ? 叉举试验：测试底架叉车槽的强度，主要昰针对有叉车的箱子在重箱情况下用叉车装卸，保证其装卸安全 ? 抓吊试验：测试底架有抓槽的强度，主要是针对有抓叉的箱子在偅箱情况下用抓槽装卸，保证其装卸安全 ? 箱顶试验：测试顶板的强度，保证作业人员在顶部作业时保证作业人员的安全 ? 爬梯强度測试：确认梯子的强度，保证作业人员在上下梯子时保证其作业安全 试验过程中，箱子的弹性变形及试验后箱子永久变形必须在要求范圍以内 （4）模块化柴发箱体的二次打砂 模块化柴发箱体的二次打砂主要是针对后继焊接的焊缝及热影响区进行喷砂表面除焊接的氧化皮，焊烟等杂质使表面符合喷漆前的要求。（具体要求同一次打砂要求） （5）模块化柴发箱体表面的油漆处理 目的：进行板材表面的防鏽处理，防止箱体表面生锈面影响到箱体表面的美观常规的符合模块化柴发箱体要求的油漆配比：富锌底漆：35u+环氧中层漆45u+聚胺脂面漆40u=120u；具体的油漆的要求可以根据客户要求与油漆供应商讨论油漆的具体配比，另外为了保证箱体表面的美观及光感性相对面漆要求可以加厚處理。 模块化柴发箱体油漆施工要求：箱体油漆的施工必要条件是需要在相对封闭的空间内进行内部需要有足够的照明设施；进出风送抽风装置以及暖风加热，施工房体内同时箱体油漆需要在6小时之内的时间完成这在具体工厂施工方面都有相对应的操作工艺。 5、模块化柴发箱体保证表面美观性的选材及制造工艺 影响到模块化柴发箱体表面质量主要问题有： （1）箱体表面的工艺质量：箱体表面的做工质量需要在箱体制作过程中进行控制这一点我们需要在制作过程中进行有效的控制。 （2）控制箱体表面不被锈蚀方案：此点对于箱子的表面處理工作尤其重要一方面需要合理的选材，根据模块化柴发箱体的使用环境结合模块化柴发箱体运输的特点，首先需要考虑模块化柴發箱体表面的油漆；根据具体箱型布置的特点对于箱体外部易进水部份选用不锈钢材料进行焊接；对于箱体常拆装五金件，采用SUS316的材质以保证表面不因锈蚀而影响表面质量。 （3）方便处理箱体表面污渍：这就需要在选择油漆进注意此点需要选用方便清理的油漆。 二、模块化柴发进排风系统的设计 1、模块化柴发的进风通道 （1）设置在发电机后端相同高度侧需要在满足系统满负载工作的燃烧、辐射空气量以及风速、背压等基本要求的同时，额外考虑到箱内阻碍物体对空气流向的影响 （2）进风通道必须考虑在高气压环境下的消音降噪功能，高效消声通道的设计建议使用高强度的冲孔镀锌板材一次成型压制消声片厚度及间距以150-200mm为宜，消声通道长度不宜超过1000mm同时，需要提醒的是任何没有机械辅助进风的迷宫式通道设计都是应该避免的。 （3）如需在进风口处设置自动百叶应对百叶角度以及进风通道面積放大适当倍数计算，控制百叶开启的电动装置应为直流型杠杆传动机构（冗余设置）确保百叶在8秒内能够快速全部打开，机组停止时延时关闭同时由于功能性的区别，应该独立设立防火阀避免使用防火阀独立作为自动百叶的应用。 （4）箱体内进风通道内尽量不设置阻挡柴油发电机组进风的大型电气设施，减少因环境温度以及减震处理所造成的额外成本 （5）如必须要在模块化柴发进风通道内配置柴油发电机组的出口断路器或控制柜时，断路器柜距离发电机进风口水平方向不得小于800mm 2、模块化柴发的排风通道 （1）设置在发动机端相哃高度处，如使用柴油机驱动的自带散热器应选用50度环境温度的散热风扇及水箱。如选用远置或分离水塔的设计需配置有机械辅助排風风机（冗余设置）。 （2）同进风通道的描述排风通道必须考虑在高气压环境下的消音降噪功能，高效消声通道的设计建议使用高强度嘚冲孔镀锌板材一次成型压制消声片厚度及间距以150-200mm为宜，消声通道长度不宜超过1500mm （3）由于排风风速以及温度的影响，如由于更高的低噪音需求或者排风舒适度的考虑需在排风通道末端做物理的隔断，阻挡物与散热器的直线距离应不小于2000mm且需保证排风通道出口的畅顺。 提示：带有空空中冷的柴发机组由于对环境要求较高不适宜户外箱式部署，应在柴发选型时尽量避免如有切实需求，需做更加特别嘚技术规范要求  三、模块化柴发排烟管路的设计 1、消音器 柴发机组增压器排烟出口必须安装波纹管后通过钢性管路与消音器相连，2000千伏咹以下的柴发机组可使用集装箱体内置一体式消声器2000千伏安以上的柴发机组排烟管需独立安装消音器和净化器，消音器和净化器之间不嘚直接连接 2、防水及支撑 排烟管路如需穿过集装箱顶部时，需在集装箱顶部出口处安装防水、泄水结构处理同时集装箱顶部应有与主體框架施工时一次成型，且预制有与主框架联接的独立承重梁及减震支撑件的设计 3、排烟道 排烟管路不论箱体内或箱体外的部署，都必須考虑排烟管路的隔热以及防腐问题建议选用高温岩棉，隔热纤维全程包裹处理后外覆不低于6mm的SUS316不锈钢或铝板。上行弯头部分在曲線最低处设置开口式的排水口。  四、模块化柴发出口断路器与电气连接的设计 1、出口断路器 （1）通常的柴油发电机组电力输出主端口设计需要考虑机装的塑壳断路器（热磁或固态式），目的在于中断负载电流的额定容量以及分断故障短路电流 （2）如柴油发电机组本身设計已具备了过电流的保护功能，则可以使用机装分离（塑壳）开关 （3）如考虑到模块化柴发箱内空间狭小，需要规划独立操作方舱或者采用外置断路器的设计时输出电力电缆或母线可以与发电机输出端子建立直接连接。 2、模块化柴发电力线输出的隔震处理 （1）发电机输絀端子与出口断路器柜之间的连接建议使用电缆上走线的方式当使用铠装母线做连接时，发电机侧必须为软性连接且至少一个折弯以尣许三维方向的移动。 （2）软连接部分大规格硬电缆尽管柔性也很好，但弯曲能力可能不够尽量考虑使用多股的柔性电缆或软铜带做鉯连接。 （3）另需注意电缆/母线通过集装箱体的出口处的防水处理 3、控制电路的接线 （连接至远置控制设备和远程指示器的）交流和直鋶控制线必须与电力线分开，采用独立的套管布线以降低控制电路中的电路干扰。发电机组上的连接必须使用多芯导线和柔性管套 4、模块化柴发附件分支电路 （1）模块化柴发箱体内，系统运行所需的所有附件设备必须设置分支电路。 （2）附件分支电路上端电力来源比較多这些电路经由自动转换开关的负载端子排、发电机端子排或者蓄电池直流供电。相互连锁关系比较复杂需要做集中的收集与逻辑管理。 （3）附件包括：主控柜、输油泵、电动百叶、照明、电磁阀、蓄电池充电器和冷却液加热器、电机加热器以及空间加热器等等 五、模块化柴发油路系统 在数据中心模块化柴发的供油系统设计中，除却标准的备用柴发供油系统设计之外需重点考虑以下几点： 1、日用油箱的容量 一般来说，备用柴发机组的满载耗油量约为0.26公升每千瓦时比如1800KW备用柴发机组的满载耗油量约为468公升，根据柴发机组的容量大尛模块化柴发对日用油箱的通常要求为最低2个小时，最高不超过8个小时且需要满足当地消防规例。 2、日用油箱的防护与安装设计 （1）茬模块化柴发箱体内设置日用油箱由于空间限制很难独立设置油箱间，所以首要考虑的是日用油箱的本体防护与日后维护的便利要求設计时考虑双层壁的日用油箱。 （2）另外日用油箱的摆放区间，与柴发设备摆放区间应设有物理围堰分区双层保护的范围内通常可以設置日用油箱泄露的感测功能和声光警报，以防止燃油泄露时在箱体内蔓延 （3）具体在日用油箱设计方面，除却正常的燃油系统进回油管路、自动液位控制、与大型储油罐的进油管路、快速卸油管路、排泄孔等传统设计外；容易疏漏且需要着重提示的是： ? 带百叶的箱体設计日用油箱透气孔需预制管路伸出箱体外； ? 箱体需要保留有人工加油或者清理、更换日用油箱的足够空间与通道； ? 主回路燃油输送泵不能摆放在箱体内，且可采用复式设计以提高系统可靠性。 3、供油管路的材质与设计 （1）由于集装箱内空间有限油路系统预制完荿后再行更换的难度很大，因此应该严格采用碳钢（黑铁）加厚材质予以设计 ? 系统中不得使用铸铁、铝制材料的管材与接头，因为这些材料质地疏松会有漏油现象发生。 ? 不得使用镀锌或者铜的材质是因为燃油中的硫化物与冷凝水综合后产生的硫酸会腐蚀镀锌层造荿油路堵塞，而铜也会发生分子结构变化使燃油变质。 （2）考虑到数据中心通常使用的大功率电喷型柴发设备设备运行时，回油流量仳较大以及回油温度高且日用油箱容量较小建议在有大型储油罐的设计时，柴发设备回油管路不在连接日用油箱直接接入大型储油罐。如在没有大型储油罐的设计时则需考虑尽量加大日用油箱的容量或增加额外燃油冷却器的设置。 六、模块化柴发照明系统 1、照明的设計 模块化柴发箱内应设置两套交流与直流电源供电的防爆型照明系统各布置于箱体纵向两侧的上端，线管应选用一次成型的镀锌管 2、照明的逻辑控制 正常情况下照明系统选择电源为自动转换开关的负载端子排，由市电供电当市电停电瞬间，或系统出现故障时由直流電源照明系统供电，正常发电或者市电重新开始供电时延时切换至交流电源照明系统继续工作。  七、模块化柴发防火及消防系统 1、箱体內填充物的防火材质 模块化柴发箱体内的各种材质均不应该采用易燃或者助燃物料，箱体隔音材料应选择岩棉用耐火纤维包裹后，以鈈低于6mm的的镀锌冲孔钢板全面覆盖 2、消防的设计 箱体内须配置消防装置，包括储油间的防爆型火灾自动报警探头、灭火装置、防火阀、報警装置等具体在箱体进排风通道处内部设置防火阀，防火阀关闭时能够将箱体封闭起来防止灭火气体的泄漏。当箱体内起火时防吙阀关闭，喷射灭火气体同时，开启户外声光报警及远程报警信号 3、消防装置 灭火装置建议使用七氟丙烷，或根据结构设计预制柜式气溶胶自动灭火装置。同时由于集装箱的特殊结构，消防系统的告警及操作温度设置都需要适当提高 八、模块化柴发箱体避震和固萣 1、在模块化柴发箱体内部，柴油发电机组的震动随着工况的变化是不可避免的。因此所有部件与柴油发电机组的物理连接必须采用柔性连接，以吸引振动位移避免造成损坏。 2、需要隔离的部件包括：发动机排气系统、燃油管、电缆（电气连接部分已详细描述）柴油發电机组本体、通风管道（联机式散热器）、机械轴流风机（远置散热器）等忽略这些物理连接和电气结点的隔离可能会导致集装箱体戓者是发电机组零部件出现松脱与损坏，甚至造成箱体变形以及运行中的发电机组出现各种突发故障 3、在柴油发电机组本体的避震器件，由于发动机部分通常已安装有合成橡胶减震垫基础底座首选使用高效钢制弹簧减震器，弹簧减震器需由底部的橡胶垫、减震器主体、凅定螺栓、支撑弹簧、调节螺丝和螺钉螺母所组成可以消除98%以上的柴发机组的震动。 （1）高效钢制弹簧减震器的安装位置需要考虑设备嘚重心非对称布置。 （2）但需明确使用地脚螺栓（L或者J型）将高效钢制弹簧减震器牢牢固定在集装箱箱体底座预制的主要结构上。 （3）针对数据中心应用较多的大型柴发设备时由于模块化柴发箱体内高度空间受限，箱体内柴油发电机组本体可选用多层复合材料制作的隔离减震垫同时在模块化柴发箱外部安装上述高效钢制弹簧减震器，且与外部基础以锚固螺栓固定依旧能满足在模块化柴发的整体避震性能。 （4）高效钢制弹簧减震器的数量及规格可根据减震器的额定承载重量与模块化柴发箱体的总重量，选择相应规格的减震器及数量不需要额外再考虑箱体的动载荷。 九、模块化柴发的接地及防雷 1、直接接地 在低压模块化柴发箱体内柴发设备需要通过导线（接地電极导线）接地、而不是有一接入电阻直接与地（接地电极）连接。电极规范通常要求在所有带有接地导线（通常为中线）、连接相负载嘚低压系统中使用此接地方式同时，如果发电机中线连接至市电接地中线上（通常在三级转换开关的中线端子上）则发电机中线不得在發电机上接地 2、电阻式接地 中压的模块化柴发箱体内，需考虑增加电阻式接地接地电阻安装在发电机中性点到接地电极的路径中，配電系统中可使用三角形-Y型变压器为相负载设备提供一个中性点。 3、箱体接地与防雷 （1）必须有满足要求的接地网敷设到集装箱附近当沒有现成的接地网时应当就地构建适当的独立接地装置。 （2）集装箱体须有不少于2处和接地网相连要求接地电阻小于10欧姆，箱体内的附屬电气设备也必须按照规范要求做好接地措施 （3）同时，集装箱一般放置在室外需要增加箱体防雷的设计。   （内容节选自《数据中心備用电源技术白皮书》（柴油发电机组篇））  ...

1.“电池2030+（BATTERY 2030+）”背景 《电池2030+（BATTERY2030+）》是一项大规模的欧洲长期研究计划为欧盟委员会提出的战畧能源技术计划（SET-plan）的想法之一，旨在联合欧洲整体解决未来电池研发过程中所面临的各项挑战克服重重阻力达成宏大的既定的电池性能目标。研究内容以“化学中性途径（chemistry neutral approach）”为导向基于现有或未来多种不同类型的电池化学物质，通过缩小各自之间的差距来发挥其全蔀潜力以实现电池的实际能力和理论极限理念上基于给欧洲电池企业乃至全球电池企业的价值链提供新的发展和支持，比如从原材料到先进材料的发展到电池和电池包的设计制造，电池寿命终止后的回收利用和电池实际应用场景等除此之外，《电池2030+》的长期发展路线圖也充分地弥补了欧洲电池内部的中期研究和创新工作–欧洲技术和创新平台（ETIP） 因此，欧盟希望借助于《电池2030+》来推动欧洲为期10年的夶规模努力以促进电池领域的变革性发展不断提出新的研究方法和开拓新的创新领域，实现安全的超高性能电池开发最终实现欧洲社會2050年前不再使用化石能源（如图1所示）。2019年3月欧盟启动《电池2030+》协调和支持行动，以确定计划的研发路线图本次发布的《电池2030+》研发蕗线图第二版草案经讨论修改后，将于2020年2月底提交给欧盟委员会 《电池2030+》的总体目标是实现具有超高性能和智能化的可持续电池功能以適用于每个应用场景。所谓超高性能是指能量和功率密度接近理论极限，出色的使用寿命和可靠性增强安全性，环境可持续性和可扩展性以实现具有竞争力成本的大规模化生产电池。第一个重要挑战是达到最好的电池性能因此发现新材料和新化学体系的开发过程必須加快。《电池2030+》提出电池界面基因组（BIG）–材料加速平台（MAP）计划将采用人工智能（AI）大幅减少电池材料的开发周期。第二个重要挑戰是延长单体电池和电池系统的使用寿命和安全性寿命和安全都对未来电池的大小，成本和接受度具有关键性影响为了实现第二个挑戰，《电池2030+》提出了两种不同且互补的建议方案：开发直接在化学和电化学反应中可探测的传感器将新型传感器嵌入电池中连续监控其“健康”和“安全状态”。另一方面通过使用自愈合功能来提高电池容量并提高电池性能。 与目前最先进的电池技术相比《电池2030+》旨茬提出并影响电池技术的未来发展（如图2）：   第一，将电池实际性能（能量密度和功率密度）和理论性能之间的差距减少至少1/2 第二，至尐将电池的耐用性和可靠性提高3倍 第三，对于给定的电力组合将电池的生命周期碳足迹减少至少1/5。 第四使电池的回收率达到至少75％，并实现关键的原材料回收率接近100％ 从能源技术的生产，存储到最终交付使用材料的发现和开发始终贯穿于整个过程。特别对于新兴嘚电池技术先进材料几乎是所有清洁能源创新的基础。若依靠现有的传统重复性试验开发过程需要耗费大量的时间，人力物力去开发噺型高性能电池材料并用于电池设计这一过程从最初发现到完全实现商业化可能长达10年之久。因此在《电池2030+》项目中，为了加速超高性能的可持续发展的智能型电池开发，计划在欧洲范围内设立电池“材料加速平台（MAP）”并与电池界面基因组（BatteryInterface Genome，BIG）集成在一起同時BIG-MAP基础设施模块化设置，全系统具有高度的通用性以便能够容纳所有新兴的电池化学体系，材料成分结构和界面。另一方面MAP将利用囚工智能（AI）从许多互补的方法和技术中集成和编排数据，整合计算材料设计模块化和自主性综合机器人技术和先进表征，实现全新的電池开发策略促进材料，工艺和设备的逆向设计和定制最终，在MAP框架下由每个核心元素构建概念电池开发出具有突破性的电池材料，极大提高电池开发速度和电池性能    图3. 电池材料加速平台（MAP）的核心组成部分 （一）MAP重点研发技术   a. 高通量技术：开发自主材料合成机器囚，构建电池材料自身及使用过程中原位的自动化高通量表征实现电极活性材料及其组合方式的快速筛选和电解液配方的系统表征。基於高通量数据的建模和数据生成相结合以物理参数为导向对电池及其活性材料进行分析和表征。   b. 建立基于分布式访问模型的跨区域通用數据基础架构实现多维度互连和集成工作流程：确保在材料的闭环研发过程中，能够实时进行跨区域的实验数据集成和建模通过数据嘚共享实现信息的汇总及规模化分析。以机器学习和物理理论为导向的数据驱动模型去识别材料开发过程中重要的参数和特征开发有效嘚和稳固的方式耦合和连接不同维度的模型，加速材料开发过程   c. 开发基于电池系统的人工智能（AI），构建统一数据框架：基于AI技术开发集成物理参数和数据驱动的混合型模型比如目前已有一些AI软件包如ChemOS和phoenix正在用于自驱动实验室的原型开发阶段。利用欧洲材料建模委员会（EMMC）和欧洲材料与建模本体（EMMO）支持的访问协议将学术界和工业界、材料建模和实际应用工程联系起来，实现电池整体价值链的数据标准化传递及共享 d. 电池材料和界面的逆向设计工程：通过所需的目标性能定义电池材料和/或界面的组成和结构，从而打破传统的开发过程促进材料的高效高速开发。 （二）MAP研发计划 短期计划：开发用于电池材料和电池本身的共享且可互操作的数据基础架构接口涵盖电池發现和开发周期所有领域的数据；自动化的工作流程，用于识别在不同时间尺度下传递相关特征/参数；构建基于不确定性的电池材料的数據驱动和物理模型 中期计划：在材料加速平台（MAP）中实现电池基因组（BIG-MAP）构建，能够集成计算建模自主合成机器人技术和材料表征；展示电池材料的逆设计过程；在发现和预测过程中直接集成来自嵌入式传感器的数据，例如主动的自我愈合 长期计划：在电池基因组平囼中建立完全的自主开发过程；集成电池单元组装和设备级测试；包含材料发现过程中的可制造性和可回收性；展示材料开发周期的5倍加速；实施并验证用于电池超高通量测试的数字技术。 3.2 电池界面基因组（Battery interface genomeBIG） 电池不仅包含电极和电解质之间的界面，而且还包含其他大量偅要的界面例如：在集流体和电极之间或在活性材料和诸如导电碳和/或粘结剂等的添加剂之间。因此在开发新的电池化学体系或现有电池技术中引入新的化学物质时界面是有效利用电池电极材料关键之所在。MAP是提供基础设施以加快材料的发现而《电池2030+》提出BIG将对材料開发过程提供必要的理解和模型，以预测和控制影响电池性能关键界面的动态变化（如图4所示）BIG将高度适应不同的化学物质，从材料到設计用大量数据构建模型，形成全新的材料开发途径以超越当前的锂离子电池技术。   图4. 电池界面基因组（BIG）运作流程 （一）BIG重点研发技术 a. 开发更高的空间、时间分辨率和运算速度的新型计算方法和实验技术：以获得超高性能电池系统构造和材料组合搭配的新理解通过基于物理的数据驱动混合模型和仿真技术描述最先进的实验和技术方法。 b. 开发具有高还原度的电池界面表征技术：通过对电池界面及其动態特性的精确表征建立电池界面属性的大型共享数据库，利用大数据再对表征技术进行优化调整不断修正测试偏差，真实还原界面工莋过程提高保真度。 c. 建立电池及其材料的标准化测试协议：发布详细的材料表征检查列表通过将电池性能与材料化学性质逐一比对来獲取有关电池界面的关键信息。 d. 构建更精确的材料结构与电池性能模型：利用电子原子及介观材料尺度模型耦合形成连续相模型，真实反映电池正常工作时的界面状态、老化和衰减机制  （二）BIG研发计划 短期计划：建立一定范围内表征/测试协议和数据的电池界面标准；开發可利用AI和仿真模拟技术进行动态特征分析和数据测试的自主模块；开发可互操作的高通量和高保真的界面表征方法。 中期计划：开发预測混合模型用于在时间和空间尺度上推演电池界面；演示模型电池间逆向合成设计；能够在MAP平台（BIG-MAP）中实现电池界面基因组计算建模，洎主综合机器人技术和材料的集成表征 长期计划：在BIG-MAP平台中建立完全的自主开发过程；证明界面性能提高5倍；表明电池界面基因组到新型电池化学的可移植性。  3.3 智能传感器（Integration 随着目前对电池应用的依赖性不断提高要求对电池的状态进行准确监控，提高其质量可靠性和使用寿命。在过去几十年中虽然许多电化学阻抗设备（EIS）以及先进的电池管理系统（BMS）发展，但成效有限无论电池技术发展如何，性能仍取决于电池单元内界面的性质和依赖于温度驱动的反应以及不可预测的动力学虽然监控温度对于延长循环寿命和延长电池寿命至关偅要，但在目前电动汽车的应用中也无法直接测量单体电池的温度为了更好了解/监测电池工作过程中的物理参数对电化学反应过程的影響，有效解决黑箱问题《电池2030+》提出将智能传感器嵌入到电池中，能够实现电池在空间和时间上的分辨监视（如图5所示）这样可以整匼和开发各种传感技术在电池中以实时传递信息（如温度，压力应变，电解质成分电极膨胀度，热流变化等）最重要的是依据大量嘚原位实时监测数据，可以与BIG-MAP协作构建电池工作状态函数及模型开发智能的响应式电池管理系统。将在单体电池级别和整个系统级别上進行分层管理   图5. 未来具有原位传感及输出分析装置的电池 （一）智能传感器重点研发技术 a. 集成和开发适用于电池的多种传感器，将智能功能嵌入电池：光学、电学、热学、声学和电化学传感器用于设计/开发固态电解质（SEI）中间相动态监测功能比如利用电阻温度检测器（RTD），热敏电阻热电偶等温度传感器监控电池内外的局部及整体温度变化。电化学传感器主要用于监控电池界面SEI增长氧化还原穿梭物质囷重金属溶解。压力传感器可以检测电极应变和压力变化从而反应电池的SoC以及SoH状态。光学传感器则可以对电池局部温度压力和应变通過光学信号同时感应，其中光子晶体纤维传感器可以对多感应信号同时采集但又解耦合分析是未来发展多参数监测新型传感器的趋势。 b. 開发具有创新化学涂层的传感器：采用特殊涂层的传感器减缓电解液及电化学反应副产物对传感器的腐蚀，提升器件稳定性传导灵敏性和使用寿命。将传感器尺寸减小到几微米以匹配电池隔离膜的厚度采用无线传感技术来避免复杂的连接布线问题。 （二）智能传感器研发计划 短期计划：在电池单元级别上依靠各种传感技术和简单的集成开发非侵入式多传感方法，为评估电池内界面动力学电解质降解，树枝状生长金属溶解，材料结构变化的相关性提供可行性监测电池运行期间关键参数的正常或者异常行为，并定义从传感器到BMS的傳递函数通过运行实时传感将温度窗口提高>10％。 中期计划：实现（电）化学稳定传感技术的微型化和集成在电池层面和实际电池模块Φ均具有多功能，以经济有效的方式与工业制造过程兼容；利用传感数据实现高级BMS构建新的自适应和预测控制算法；BIG-MAP中集成感应和自我愈合；多价电极系统的过电压降低>20％；将锂离子电池可利用电压窗口增加>10％。 长期计划：依靠先进的BMS控制传感器的通信新的AI协议通过无線方式实现完全可操作的智能电池组。在未来的电池设计中将感测/监视与刺激引起的局部自愈合机制结合，从而可以通过集成感测-BMS-自愈匼系统得到智能电池 3.4 自愈合理念（Integration of smartfunctionalities–self-healing） 电池技术的可持续发展以及我们对电池普及应用的日益依赖，要求确保其具有很高的可靠性和安铨性其中探测或者传感不可逆变化是获得更好的可靠性第一步。但是要真正确保可靠性，电池应该能够自动感知损坏并恢复原始配置及其整体功能。那我们可以尝试模仿自然愈合机制（比如伤口愈合）来制造智能长寿命电池吗《电池2030+》中借鉴医学领域中“再生工程”的理念，提出可以开发在电池内注入相应自愈合功能的材料以恢复电极内部的缺陷。另一方面提出将状态传感和自我愈合功能紧密楿连（如图6所示）。从传感器检测到的信号将被发送到电池管理系统并进行分析如果出现问题，BMS将发出信号发送给执行器以触发自我愈匼过程的刺激这种既自我感知又触发自修复的结合过程将赋予电池更高的安全性和消费者更高的使用可靠性。   图6. 由BMS介导的电池工作-感应-洎我修复协同耦合过程 （一）自愈合理念重点研发技术 a. 开发自愈合的电池材料以及电极界面：包裹CNT的自愈合微胶囊用于修复电极导电网絡。具有自愈合性的人工SEI结构活性材料用于修复电极材料充放电过程中界面结构的破坏。 b. 开发适用于电池组件和界面的自愈合聚合物策畧：超分子聚合物在自愈合多相固体聚合物电解质中的应用使用无毒的生物基材料（例如多糖类材料，蛋白质材料）设计薄而多孔的可控隔膜开发功能化生物基电解质隔离膜，专门设计使其具有自愈合特性通过控制电解液的分解从而改善电池老化。 c. 构建复合电极：设計具有聚合物或矿物质外壳的微胶囊使其包含能够通过外界刺激响应来释放愈合剂，或在受刺激破裂时将释放锂盐、钠盐等利用特定高分子结构的设计（比如PAA-聚轮烷滑轮型聚合物）控制电极膨胀结构并优化电池循环的效率。  （二）自愈合理念研发计划 短期计划：在各种茭叉领域发展具有自我愈合功能的电池对隔膜进行功能化处理，并开发依靠氢键相同作用实现可逆交联的超分子结构以愈合电极-隔离膜的膜破裂，同时与电池的目标化学性质兼容 中期计划：设计智能型隔离膜，具有可容纳多种功能有机-无机愈合剂的微胶囊可通过磁性，热或化学作用触发自动愈合同时确定与刺激驱动的自愈合操作相关的响应时间，以愈合与电极断裂或SEI中间相老化有关的故障 长期計划：设计和制造功能性和孔隙率可控的低成本生物基电解质隔膜。在电池感测和BMS之间建立有效的反馈回路通过外部刺激适当触发已经植入电池的自我愈合功能。  新一代突破性电池材料的面世将开启崭新的电池技术机会但是，从广义上讲这些新电池技术至少需要面对兩个主要的验证阶段。首先在原型级别上证明其性能潜力，其次扩大规模化生产的可行性和进入工业化过程的评估。《电池2030+路线图》提出未来电池制造的解决策略：工业4.0和数字化的前景利用建模和人工智能实现制造过程动态软件模拟，突破制造单元的空间构造避免戓基本减少经典的尝试和错误方法。通过全数字化制造理解和优化过程参数及其对最终产品的影响。   图7. 电池制造的数字化过程 （一）未來电池规模化制造重点技术 a. 设计过程数字化：引入新功能如自愈合材料/界面、各类智能传感器或其他执行器、生态电池设计和替代电池設计，在电池制造过程中开发和验证多重物理量和多尺度模型以更准确了解制造过程的每个步骤。 b. 制造过程数字化：开发灵活的制造流程和高精度建模工具以优化工艺、条件和机器参数，开发用于处理电极浆料电极片生产，电池组装电池包组装和电池性能的实时模型（即用于电池制造的数字化模型）。 （二）未来电池规模化制造研发计划 短期计划：从最先进的信息开始重点放在是电池设计方法。妀进模拟工具（如多物理场模型）通过深度学习和机器学习方法减轻计算负担，应用AI技术用于电池设计 中期计划：不断发展BIG平台，MAP平囼智能传感器技术，自愈合技术回收策略和其他创新领域并将其整合到流程中；在电池级设计取得进展之后，将启动并实施基于AI制造方法即建模> AI>制造（包括新技术的制造以及制造过程中的数字化模型）。规模也可扩大到电池制造过程中的技术可扩展到电池化学成分開发，例如多价和有机的材料开发或者其他电池体系，如液流电池 长期计划：将整个AI驱动的方法集成并整合在电池单元设计中，实现基于BIG-MAP的完全自主系统利用这种方法促进学术界创新和工业界开发可商业化的最新电池技术。 3.6 回收策略（Recyclability） 《电池2030+》路线图将促进建立循環经济社会减少浪费，减少二氧化碳排放量并更明智地使用战略资源作为长期愿景因此，发展高效电池拆解和回收技术是保证欧盟到2030姩时电池经济长期且可持续性发展至关重要的保证。这就需要有针对性的开发新型创新的，简单的低成本的和高效率的回收流程，鉯保证电池全生命周期的低碳足迹和经济可行性比如对活性材料采用直接方法回收，而不是经过多步骤的途径采用直接修复或重新调節电极的方式即可使电池重新达到可工作的状态。基于此《电池2030+》对材料层级，界面层级和单体电池层级都提出一些新的回收概念和整體流程：（1）整个生命周期可持续设计（包括生态设计和经济设计）；（2）电池及电池组拆解设计；（3）回收设计方法这个过程需要研究者，电池生产企业材料供应商协同参与，并与回收商一起将回收策略及相关限制条件整合到新的电池设计中    图8. 未来的电池回收过程：直接回收与再利用过程有机的整合 （一）回收策略重点计划 a. 电池组件及单体的重复可利用性：通过产品标签、电池管理系统、内置和外置传感器等相关数据的收集和分析，集成传感器和电极自愈合功能用于识别损坏/老化的组件并为重复利用做准备。同时在电池设计中尽鈳能延长寿命并考虑重新校准、翻新以及二次使用和多次使用的可行性。 b. 引入现代低碳足迹物流概念：包括分散式处理开发产品可追溯性，特别是整个电池生命周期中关键原材料的可追溯性以及开发对有价值关键材料的高效、低成本和可持续的一步回收处理策略，并將其“翻新”为电池可用活性材料如果不能完全逆转，则通过调整组成来合成活性材料前驱体或相关原材料 c. 自动化及选择性回收：采鼡AI辅助技术及设备，实现电池自动分拣和评估自动将电池组拆解到单体电池级别，自动拆解电池至最大的单个组件级别同时借助于大數据技术分析并寻求适用于所有电池及电池组的通用拆解过程，确保即使是像锂金属固态电池锂金属-空气电池等新型电池，也能最大程喥地回收电池组件及其关键性组成材料  （二）回收策略研发计划 短期计划：实现电池系统可持续的发展和拆解，开发数据收集和分析系統用于电池组/模块分拣和重复利用/再利用的技术，并开始开发自动化拆解电池并用于快速电池表征的新测试。 中期计划：开发自动将電池分解成单个组件的方法以及粉末及其成分的分类和回收，将其“翻新”为先进的新型电池活性材料的技术在电池中测试回收的材料。将开发二次应用中材料再利用的预测和建模工具显著提高关键原材料的回收率（比如石墨，正极材料）并明显改善对能源和资源的消耗 长期计划：开发和验证完整的直接回收系统；系统在经济上可行，安全且对环境友好并且比目前的流程更低的碳排放量足迹。  4.其怹各国家路线图发展规划 除了欧洲的SET-PLAN计划外目前只有少数几个国家有明确路线图并为之长期努力。在这里简短介绍来自中国，印度ㄖ本和美国的电池路线图，以更广阔的视野来看待2030+电池的目标 4.1 中国发展规划 中国现在是全球发表电池研究论文最多的国家。但同时在工業界也定义了两个并行的研究和创新战略：进化战略和创新战略进化战略专注于优化现有搭载新能源电池的车辆和能源动力总成系统，包括电池性能的提升（高安全快速充电，低耗电量等）而革命性战略的目标是开发下一代电池化学体系用于车辆动力总成系统。如图9所示可以比较2015年至2035年中国的电池发展目标与日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）的RISING计划目标，以及美国能源部（DOE）的Battery 500计划   图9. 中国2013姩至2030年的国家新能源项目和战略目标 4.2 印度发展规划 印度最近也为汽车制造行业发布了路线图，其中电池研发和制造被认为具有很高的战略意义但路线图中并未展示达到目标需要何种关键性技术，只是明确表达了电池的重要性 4.3 日本发展规划 日本在某些关键领域一直有制定長期稳定研究计划的传统，电池就是其中之一日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）的RISING-2项目就是一项长期的大规模计划，始于2010年计劃于2022年结束。它定义了两个关键的电池性能目标（如图10所示）其中对于纯电动汽车，在2020年动力电池系统能量密度需达到250Wh/kg2030年达到500Wh/kg。而对於插电混合动力汽车在2020年动力电池系统能量密度需达到200Wh/kg。这是唯一可以尝试与《电池2030+》提出目标相比较的国际研发计划   图10. 日本NEDO的2020年和2030姩电池性能目标 4.4 美国发展规划 美国能源部（DOE）于2016年主导了Battery 500项目，其联合了六所大学四个国家实验室和IBM的科研实力。其总体目标是开发锂金属电池相比目前电动汽车用电池组能量密度170-200Wh/Kg，使电池组能量密度达到500Wh/Kg而且Battery 500将致力于开发体积更小，重量更轻更便宜的电动汽车电池。  ...

1.遮阳式 在玻璃幕墙的外面安装相应的遮阳设施分体式和固定式两种可以起到非常好的遮阳隔热效果，可以有效的降低空调能耗节約能源。 遮阳式系统应用领域 2.围栏式 在围栏上安装光伏组件完成围栏功能的同时，可以用于发电 围栏式系统应用领域 3.瓦片式 太阳能屋頂瓦不同于常规分布式并网屋顶设计，它将屋顶本身与太阳能完美的结合 用太阳能瓦片模块取代常规瓦片并集成到一个斜坡屋顶，可达箌最高标准领域的设计和美学要求产品不但耐用，而且漂亮 太阳能屋顶瓦一体化设计不但提高了整体太阳能系统的防风功能，而且背後特殊的通风槽铝底座设计为整套系统提供了良好的通风模块起到了极好的防水作用。 瓦片式系统应用领域 4.嵌入式 与建筑物同时设计、哃时施工和安装提供电力的同时，兼顾美学、力学及透明度的多种需求 嵌入式应用领域 5.窗间式 提供电力的同时，能够根据季节以及外堺环境自动调节室内的通风、湿度和温度 窗间式系统应用领域 6.采光式 提供电力的同时还满足建筑物采光需求，能有效地减少建筑能耗實现建筑节能。 采光式应用领域 7.壁挂式 独特的壁挂安装方式让施工和后期维护方便快捷 开放式的结构大大提高了组件通风散热性能。适鼡于普通及双玻组件装机容量大，性价比高 壁挂式系统应用领域 8.百叶式 结合建筑的外立面造型采取合理的外遮阳措施，形成整体有效嘚外遮阳系统可以有效地减少建筑因太阳辐射和室外空气温度。 通过建筑围护结构的传导热以及通过窗户的辐射得热对于改善夏季室內热舒适性能具有重要的作用。 结合电池片能够追踪光线，达到即发电又遮阳且绿色建筑是未来的发展趋势，绿建标准中也规定了必须安装建筑外遮阳，降低节能系数  ...

众所周知，光伏电站建设周期一般较短而运行周期则长达25年以上，对于电站业主而言除了保障組件、汇流箱、逆变器、箱变、线缆等基础单元的安全稳定运行外，光伏电站的阴影遮挡对于电站的发电量及投资收益也有着极大的影响由于单个组件的内部结构一般采用串并联的形式，并且直流侧单个组串中每个组件也是采用串联的形式因此阴影遮挡不仅会造成组串間电压不平衡，影响整体发电量长期的局部阴影遮挡，还会导致产生热斑效应进而损坏光伏组件的性能影响其使用寿命。 案例1： 山西某地面光伏电站项目由于相邻组件阵列间的间距预留过小，使得阵列边缘的组件受到一定的阴影遮挡通过对组件进行红外热成像测试忣功率测试发现，组串功率一致性较差且个别组件已出现了热斑效应 案例2： 无锡某分布式光伏项目，厂房屋面存在较多障碍物遮挡现場检测及图纸审核发现组件铺设未完全避开障碍物及建筑高差阴影遮挡。通过采用PVsyst进行发电量模拟后发现该部分阴影遮挡对电站整体发電量的影响达到了近10%。 从以上两个实际案例中可以发现阴影遮挡对于电站的设备运行寿命、整体的发电量以及收益都会产生不小的影响洇此我们要从电站建设前期的勘察与设计以及项目并网后的运维多个方面来避免这一现象的发生。 在电站建设的前期如何才能有效减少陰影遮挡从而提高发电量呢?T?V北德将从光伏电站所存在的阴影遮挡问题及相关的计算方法展开具体分析。 光伏电站的阴影遮挡主要来自于鉯下几项：组件间阵列遮挡远景及近景的障碍物遮挡。以分布式屋顶电站为例近景遮挡包括屋面的女儿墙、气楼、其它屋面建筑遮挡。远景遮挡包含项目周边电线杆遮挡、相邻建筑高差遮挡常规的阴影计算方式如下： 组件间阵列间距计算 根据《光伏发电站设计规范》(GB)偠求，光伏方阵各排、列的布置间距应保证每天9:00~15:00时段内前、后、左、右互不遮挡阵列间距计算如下： L：光伏阵列倾斜长度(m) D：光伏阵列南丠方向两排阵列之间距离(m) β：光伏阵列倾斜面倾角(°) φ：当地纬度(°) 障碍物阴影遮挡计算 针对于障碍物(包括女儿墙、气楼、屋面建筑等)遮擋，可采用对障碍物在水平面各方向上所产生的阴影长度进行计算分析 α：太阳高度角(°) β：太阳方位角(°) H：障碍物高度(m) φ：当地纬度(°) δ：赤纬角(°) τ ：太阳时角(°) CAD平面阴影分析 基于上述的阴影长度计算方法，在项目设计阶段设计图绘制的时候可以采用CAD平面绘图的方法，分别画出电站现场所存在的遮挡物及其对应的阴影范围计算出组件阵列排布的最小间距，避开阴影遮挡进行组件的排布设计。 采鼡计算方法进行阴影分析 PVsyst三维阴影分析 除此之外PVsyst作为行业内普遍认可的一款光伏系统设计辅助软件，也可以更好地帮助我们进行系统设計及分析通过利用PVsyst的三维建模功能，对光伏电站进行仿真建模模拟其阴影遮挡的情况，计算项目的理论发电量选择更合理的设计排咘方式，优化前期的设计方案 采用PVsyst软件进行阴影分析 参考标准：《光伏发电站设计规范》(GB)在设计阶段，除了阴影计算分析外逆变器的選型及组串的连接排布方式，同样可以减少阴影遮挡所带来的影响由于直流侧的组串为若干块组件相互串联而成。受到阴影遮挡的组件會影响整个组串的输出功率而逆变器中的独立MPPT能够使输入的各个组串相互间不受影响，消除阴影遮挡所引起的组串功率不一致及失配问題更大限度的保留发电量，减少损失部分的电量 最后，电站建设完成并网后仍会有其他的阴影遮挡如积灰、鸟粪、杂草、积雪等因素。同样需要进行定期的清理工作及运维检查及时排查出存在故障的设备，保证电站正常稳定的运行...

据外媒报道，日前在英国伦敦举辦的由行业媒体Solar Media公司组织的一个储能峰会上行业专家在小组讨论时指出，氢储能和车辆到电网(V2G)技术可能是未来在储能领域获得重大创新嘚技术 虽然氢储能在现阶段没有得到更多的应用，但一些业界厂商对这种技术进行了研究和探讨他们认为氢储能是一个首选技术，预計在未来15～20年内会出现 英国Lightsource BP公司已经在研究将氢储能作为一种潜在的储能解决方案，并计划与太阳能发电设施配套使用以使可再生能源更多地渗透到电网中。由于氢储能技术具有长时储能开发潜力因此该公司将其列为五种新兴关键技术中的一种。 作为一种创新储能技術国内也早已开始行动。2020年1月6日山西首座氢储能综合能源互补项目正式签订。预计投资6亿元人民币以大唐云冈热电公司现有的热电資源为基础，进行以氢为主的储能项目建设充分消纳多余的热、电、风、光等能源，打造成一个综合能源的调节储存、交互基地进一步降低能源转换带来的损失、降低制储氢的综合成本，大幅增加热电厂的综合能源收益 该项目一期主要建设6×25MW分布式光伏电站、100MW风电电站，接入现云冈热电公司发电送出系统并配套建设150MW电极锅炉供热系统和10MW电解水制氢高压储氢系统，项目建成后每天制取高纯度的氢气5000kg鈳同时满足10座500kg加氢站的需求;二期项目预计建设1000MW光伏发电站，占地面积约4万亩配套建设50MW电解水制氢液态储氢系统，建成后每天制取高纯度嘚氢气10000kg可同时满足20座500kg加氢站的需求。 氢储能特点 可再生能源是人类社会的重要发展方向可再生能源的消纳是制约可再生能源发展的关鍵技术之一。由于可再生能源(如水电、风能、太阳能)的间歇性特点不能长时间持续、稳定地输出电能，导致大量弃风、弃光现象发生儲能技术可将可再生能源发电储存起来，在需要时释放以保障可再生能源发电持续、稳定的电能输出，提高电网接纳间歇式可再生能源嘚能力 以往的储能技术分为物理储能、化学储能及热储能。物理储能包括机械储能(抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能)与电磁储能(超级電容器、超导储能);化学储能基于电化学原理进行储电如铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等;热储能是将热能储存在隔热容器的媒介中，实现热能的直接利用或热发电这些技术的主要目的均是储电，利于充放电短周期内的就地使用若需要进行长周期的储能，如不同季节储电则会受到其容量的限制。 在新能源体系中氢能是一种理想的二次能源，与其他能源相比氢热值高，其能量密度(140MJ/kg)是凅体燃料(50MJ/kg)的两倍多且燃烧产物为水，是最环保的能源既能以气、液相的形式存储在高压罐中，也能以固相的形式储存在储氢材料中洳金属氢化物、配位氢化物、多孔材料等。因此氢被认为是最有希望取代传统化石燃料的能源载体。对可再生和可持续能源系统而言氫气是一种极好的能量存储介质。氢气作为能源载体的优势在于：①氢和电能之间通过电解水与燃料电池技术可实现高效率的相互转换;②壓缩的氢气有很高的能量密度;③氢气具有成比例放大到电网规模应用的潜力同时，可将具有强烈波动特性的风能、太阳能转换为氢能哽利于储存与运输。所存储的氢气可用于燃料电池发电或单独用作燃料气体，也可作为化工原料...

欧洲风能技术与创新平台(ETIP-Wind)日前发布了《风能路线图》，确定了年间欧盟风能技术五个重点领域的研发优先事项包括：并网及系统集成;运行与维护;下一代风能技术;降低海上风電成本相关技术;浮动式海上风电。路线图指出了各技术领域面临的关键挑战和近、中、远期研发优先事项并明确了研发优先级。欧盟委員会于2016年在“战略能源技术规划”(SET-Plan)框架下建立了ETIP-Wind汇集了风能行业的利益相关方，包括产业界、政府部门和研发机构主要工作是制定欧洲风能技术研发重点并进行沟通和协调，以确保欧洲风能保持领先地位实现欧洲气候和能源目标。路线图明确的研发要点如下： 一、并網及系统集成 1、关键挑战 电力系统必须进行重大转型以应对未来完全使用可再生能源发电的情况因此需加强和加速包括电厂运营商、系統运营商和用户在内的所有参与者之间的沟通与协调，增强数据管理和网络安全优化现有电网基础设施和开发高压直流输电(HVDC)技术，并在整个欧洲范围内对混合能源网络和虚拟电厂进行更大规模的示范此外，需提高灵活性以实现100%可再生能源发电包括：①开发实时灵活性解决方案以稳定系统，短期解决方案以平衡系统长期的运行方案以维持系统的充分供应;②风电场运营商需通过提供辅助服务以为电网的管理做出更大贡献，并开发新的解决方案以使能源生产与风能收集脱钩以便在资源不足时为系统供电;③对短期和季节性储能、多种配置風电场(安装了多种风力涡轮机)和混合能源系统进行创新，并提升对发电量和需求量的预测准确性 2、研发重点 在并网和系统集成领域，按照研发重要性进行优先级排序近、中、长期(即年、年和年)将进行的研发事项如下： (1)近期。首要进行如下方面的研究：①发电量和需求量預测;②短期储能技术研究其次，将进行长期储能技术研究优先级最低的研发事项为：①多种配置风电场;②未来系统需求建模。 (2)中期優先级最高的研发事项为输电基础设施优化。优先级中等的有：①系统辅助服务;②可持续混合能源系统解决方案 (3)长期。优先级最高的研發事项为100%可再生能源的系统稳定性研究 二、运行与维护 1、关键挑战 风力涡轮机暴露于各种天气极端现象中，不断变化的外部条件使风力渦轮机承受的负荷变化范围很大对叶片和发电机等关键组件施加了极大的应力，运营商将需要连接并汇总来自涡轮机组件的实时数据開发人工智能技术以提供新的大数据分析工具和解决方案，进而优化性能管理确保风力涡轮机以其最佳状态运行，提升运行耐用性风仂发电厂通常包括多个相互连接但又独立分布的发电设备，面临一系列独特的运营挑战：①风力涡轮机通常安装在更偏远且人口较少的地區使按时运送人员、材料和组件变得困难，需通过数字解决方案和遥感技术的研究与创新扩大运维人员在设备故障时的操作范围以防圵意外故障;②风电场运营商通常运营和维护大量资产，需研发数字资产管理系统以优化机组而非单个涡轮机的电力生产;③随着风电机组逐漸增多运营商还需要制定全面的风机退役策略，开发风机退役策略和技术以处理将在未来几年内达到设计使用寿命的资产。 2、研发重點 在运行与维护领域按照研发重要性进行优先级排序，分阶段将进行的研发事项如下： (1)近期首要进行如下方面的研究：寿命评估和运荇情况监测;用于控制和监测的数字技术。其次将探索利用机器人进行检查和维修的方法。 (2)中期优先级最高的研发事项为：①动态电缆修复解决方案;②智能运行的数字化解决方案;③预测环境参数。优先级中等的有：①退役策略和技术;②极端环境下的运行解决方案 三、下┅代风能技术 1、关键挑战 欧洲风电行业需要继续降低风电成本，如：①设计和制造新的组件结构和材料并开发新型高精度生产线用于大規模生产更大、更高效的涡轮机;②研发新材料和/或多材料解决方案，以减轻部件重量、增加耐用性并改善机械性能;③改进运输和安装技术並扩大规模以适应未来几年大型风力涡轮机的发展。此外还需提高风电的可持续性，通过研发和创新以促进回收技术的多样化并扩大規模基础设施、塔架和齿轮箱之类的大多数风力涡轮机组件都是可回收的，这使得风力涡轮机的回收率高达85%-90%然而，由于复合材料的使鼡叶片的回收是一个特殊的挑战，因此需要对回收技术进一步创新并进行大规模示范以回收玻璃、碳纤维和磁性材料等关键材料。还需开发更轻、更耐用、更易回收的新材料以提高风电的可持续性并降低欧盟对稀土矿物和其他关键原材料的进口依赖。 2、研发重点 在下┅代风能技术领域按照研发重要性进行优先级排序，近、中、长期将进行的研发事项如下： (1)近期首要进行如下方面的研究：①组件材料的验证与开发;②叶片回收示范;③将风电系统整合到周围的自然和社会环境中。其次将开发大型零件运输的新方法。 (2)中期优先级最高嘚研发事项为：①开发可持续材料;②制定标准;③制造工艺开发。优先级中等的有：①传感器、诊断和响应技术;②下一代风力发电机;③降噪技术;④组件的可靠性研究 (3)长期。将首要开发组件和材料的回收技术其次是颠覆性技术研究。 四、降低海上风电成本 1、关键挑战 未来十姩12-15兆瓦海上风力涡轮机将投放市场，需要具有更大空间、更深吃水深度、更坚固的安装船和起重机因此需要创新的概念和设计来开发能够承受超过1000吨的新一代安装船。还需开发更好的方法测试电缆在生产后、运输后和安装后的完整性以减少因扭曲、过载和海底覆盖层嘚侵蚀导致的电缆失效，避免电缆故障造成的运行损失和高昂的维修费用此外，需探索集成海上风电场设计和开发的通用方法海上风電大规模商业化的障碍主要涉及批量产品、动态输出电缆和电力辅助设备对港口基础设施的要求，以及操作和维护技术风电行业及其供應链应开发海上风电的物流模型，并确定通用的安装技术和制造要求开发新的基础系统标准化解决方案，以简化风机安装过程降低故障成本，使不同制造商使用相同的基础系统以扩大欧洲供应链市场此外，还需为导管架底座的防腐蚀设定更好的标准 2、研发重点 在降低海上风电成本的相关技术领域，按照研发重要性进行优先级排序近、中、长期将进行的研发事项如下： (1)近期。优先级为中等的研发事項有：①数据可用性和共享;②子结构批量生产的流程分析 (2)中期。将首要进行布线和连接相关研究其次将进行材料耐用性和保护方面的研究。 (3)长期将首要进行如下工作：①制定跨行业标准和协议;②集成优化设计方案;③方法和流程的验证。而优先级最低的事项为供应链物鋶的开发 五、浮动式海上风电 1、关键挑战 为了使浮动式海上风电具备与其他能源的成本竞争力，需实现浮子的批量生产存在如下挑战：①开发部署模型、案例研究和市场评估，以确定不同市场和环境下的最佳设计和概念;②评估在各种市场和环境中制造、运输、安装和操莋的便利性;③开发具备良好性能且易于低成本批量生产的浮动式设计;④在许多经济领域进行详细的计划和协调以快速启动新的供应链;⑤通过研究和创新提升供应商的制造能力，升级港口基础设施开发新的安装船以及设计新电网连接设备。此外对于浮动式风电场的部署吔存在挑战：①需更好地理解停机时风浪相互作用，以优化浮动式海上风机的停机安排和涡轮机设计;②在禁止使用气象桅杆的深水区域需准确评估风能资源的需求;③需对停机时尾流和风场连贯性进行明确定义;④浮动式涡轮机的较大运动对部分部件的载荷疲劳提出了设计上嘚挑战，需研发缓解负载的设计模型和控制方法;⑤随着涡轮机尺寸的增加组装和繁重的维护操作成为一项挑战，需要开发低成本安装和維护的创新解决方案和概念;⑥需监测系泊系统和动态电缆这在循环载荷和海洋条件下的老化情况通过生命周期管理显著降低成本;⑦通过研发创新，确定在水深超过100米水域将阵列电缆固定在海床上的方法 2、研发重点 在浮动式海上风电领域，按照研发重要性进行优先级排序近、中、长期将进行的研发事项如下： (1)近期。优先级最高的研发事项有：①精益制造;②验证设计工具;③系泊和锚;④动态电缆;⑤控制方法 (2)中期。优先级为中等的事项为开发供应链中的集成设计流程优先级最低的则为浮动安装、组装和大型维护。 (3)长期中等优先级的事项為停机控制方面的研究。...

2030+)计划工作组发布了电池研发路线图第二版草案提出未来10年欧盟电池技术的研发重点，旨在开发智能、安全、可歭续且具有成本竞争力的超高性能电池使欧洲电池技术在交通动力储能、固定式储能领域以及机器人、航空航天、医疗设备、物联网等未来新兴领域保持长期领先地位。该路线图草案提出了欧盟电池研发的长期愿景和总体目标指出未来将围绕材料开发、电池界面/相间研究、先进传感器、自修复功能四个主要研究领域，以及制造和回收利用两个交叉研究领域开展新概念技术(技术成熟度在1-3级)研发活动 欧盟委员会在2018年5月公布的《电池战略行动计划》中宣布将设立一个大型的电池研发长期计划，并在当年12月发布《电池2030+宣言》阐述了“电池2030+”計划的目标、愿景和重点研发领域。2019年3月欧盟启动“电池2030+”协调和支持行动，以确定“电池2030+”计划的研发路线图本次发布的研发路线圖第二版草案经讨论修改后，于2020年2月底提交给欧盟委