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：康奎

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工作:

SIEMENS6XV1830-3DH50

西門子啟用zui大規(guī)模的電解制氫設(shè)施

西門子與合作伙伴正式啟用zui大規(guī)模的電解制氫設(shè)施。這套設(shè)施的核心組件是被稱為“Mainz Energy Farm”的高壓PEM電解槽。這套電解槽可在短短數(shù)秒鐘內(nèi)達到zui高6,000千瓦全產(chǎn)能，因而非常適于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的快速波動。

PEM的意思是高分子電解質(zhì)膜，其過程是用水和電制備氫氣。這套設(shè)施是一個為期兩年的研究項目的一部分，其合作伙伴包括西門子、美茵大學(xué)、林德集團和德國美因茨市市政。

美因茨這套設(shè)施的產(chǎn)能足以應(yīng)對電網(wǎng)瓶頸和來自小型風(fēng)電場增發(fā)電量。它利用主要來自附近風(fēng)電場的電能制備氫氣。利用可再生能源制備的氫氣既可以作為蓄能介質(zhì)送入燃氣管網(wǎng)，亦可用于工業(yè)生產(chǎn)，或者供給燃料電池汽車。

靈活的設(shè)施

西門子為這套設(shè)施提供核心組件：配備Simatic控制裝置的電解系統(tǒng)。此外，西門子還提供配備GEAFOL變壓器的中壓站，為Sinamic轉(zhuǎn)換器的低壓和高壓電源裝置及氣體絕緣中壓配電盤（20kV）供電。整個設(shè)施控制系統(tǒng)也是以Simatic為基礎(chǔ)。這套設(shè)施由林德集團維護，林德集團還負責(zé)凈化、壓縮、儲存和罐裝氫氣。美茵大學(xué)提供科學(xué)監(jiān)督服務(wù)。這個項目分析所有組件的相互作用，譬如，電解槽與壓縮機之間的相互作用，或者并入電網(wǎng)和燃氣管網(wǎng)。

不同于傳統(tǒng)堿性電解技術(shù)，這種電解槽用質(zhì)子交換膜（PEM）將兩個分別分解產(chǎn)生氧和氫的電極隔離開來。這樣一來，這種新型PEM電解槽可在幾毫秒內(nèi)作出靈活響應(yīng)，并可短時運行于1.5倍于其額定功率的功率水平下，這意味著，即使發(fā)電量突然大增，它都可輕松儲存過剩的電能。

*的能源

氫的多用途是一大優(yōu)勢。它可重新轉(zhuǎn)化為電能，可用于驅(qū)動汽車，或者進行“甲烷化”——氫與二氧化碳作用形成天然氣主要成分甲烷。氫氣中的能量因此可儲存在現(xiàn)有的天然氣分配基礎(chǔ)設(shè)施中，用于采暖或驅(qū)動天然氣汽車。

氫不僅是*的能源，而且是化工行業(yè)重要的原材料。但目前氫幾乎*來自天然氣。然而，一種替代技術(shù)能使利用可再生能源剩余電力生產(chǎn)氫氣，且其成本相較利用天然氣生產(chǎn)氫氣也頗具競爭力。那時，氫與溫室氣體二氧化碳將能組成一個真正的“夢之隊”。其基本理念是，作為化工行業(yè)重要中間產(chǎn)品的一氧化碳（CO）過去取自礦物能源，現(xiàn)在可取而代之利用二氧化碳和氫氣制備，并且僅產(chǎn)生水作為副產(chǎn)品。這種反應(yīng)需要利用拜耳正與科技界合作伙伴聯(lián)手開發(fā)的特殊催化劑。利用另一種催化劑，還可生產(chǎn)甲酸，這也是一種重要的基本有機化工原料。

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為電機開發(fā)緊湊型電子元件

 西門子與合作伙伴聯(lián)合開發(fā)出一種全新的陶瓷印制電路板，可以為變流器安裝更加小巧、可靠的電子元件。

這項新技術(shù)提高了電路板的抗電磁*力，并為變流器直接集成到驅(qū)動系統(tǒng)中創(chuàng)造了機會，節(jié)省了空間。該名為KAIROS（“面向強健的信號和功率電子器件的陶瓷結(jié)構(gòu)與集成技術(shù)”的德語首字母縮寫）的研究項目的側(cè)重點是電動汽車，但所有工業(yè)用電力驅(qū)動設(shè)備——譬如，生產(chǎn)線——均可從中受益。

研發(fā)項目專注于將變流器控制和功率電子元件集成到一個單元中。合作伙伴利用特殊水冷陶瓷電路板和抗電涌耦合電路，實現(xiàn)了這一點。這項工作得到了德國聯(lián)邦教育與研究部 “STROM”計劃的支持。

縮短布線，zui大限度地減小電磁場效應(yīng)對功率電子器件的影響

變流器為電機提供實現(xiàn)特定功率負載所需的準(zhǔn)確交流電量。變流器中的功率電子器件以極快的速度切換很大的電流。由此形成的電磁場會造成影響，譬如，干擾周圍的電氣布線。此外，這會影響變流器控制電子裝置與功率電子器件之間的連接線。因此，必須妥當(dāng)保護線路，防止干擾。KAIROS項目研究人員zui大限度地縮短了控制電子裝置與功率電子器件之間的線路長度，以便降低電磁場產(chǎn)生的影響。

特殊陶瓷電路板打造具有良好熱穩(wěn)定性的緊湊結(jié)構(gòu)

通常，控制電子單元安裝在常規(guī)塑料板上，而進行大電流切換的功率電子器件，則需要陶瓷電路板。西門子的研發(fā)機構(gòu)——西門子*研究院的研究人員開發(fā)出特殊陶瓷電路板，可將控制單元直接安裝到功率電子器件電路板上。這能實現(xiàn)更加緊湊的整體結(jié)構(gòu)，但這也這意味著，所產(chǎn)生的熱量也釋放到更小的區(qū)域內(nèi)。為此，項目合作伙伴也開發(fā)出適用于功率電子器件電路板的特殊水冷系統(tǒng)。比之以往的裝置，新的解決方案緊湊得多，并且具有更加出色的熱穩(wěn)定性，因而可以直接集成到驅(qū)動系統(tǒng)中。

該解決方案中，在400伏車載電池與工作電壓15伏的控制電子裝置之間實現(xiàn)電氣隔離，是一個尤為艱巨的挑戰(zhàn)。鑒于可用空間有限，需要緊湊型解決方案，以防止高壓電閃燃到控制電子裝置上。西門子研究人員通過使用特殊變壓器，實現(xiàn)了這種隔離。項目合作伙伴還開發(fā)出一個芯片組（ASIC），以實現(xiàn)將功率電子器件開關(guān)過程所需負載轉(zhuǎn)移回電池。這進一步提高了變流器能效。

SIEMENS 備件倉庫渠道
西門子可編程控制器：S7-200CN、S7-200SMART、S7-300、S7-400、 S7-1200、S7-1500、ET200、LOGO邏輯控制模塊 
 西門子HMI人機界面：TD200、TD400C、TP177A/B、MP277、MP377、 TP700、TP900、TP1200、TP1500、SMART700/1000 
        門子變頻器：MM420、MM430、MM440、G110、G120、6SE70工程變頻器 6RA70直流調(diào)速器、3RW30/40/44軟啟動器
    西門子數(shù)控系統(tǒng)：802C、802S、808D、802D/SL、810D、840D 
      西門子伺服驅(qū)動：611A、611D、611U、S120、NCU、PCU、伺服電機、低壓電機 
  西門子工業(yè)以太網(wǎng)：通訊網(wǎng)卡、通訊電纜、通訊接頭、總線連接器 工控機、交換機、自動化軟件等系列產(chǎn)品
 

智能建筑與電動汽車間的對話：城市能源互聯(lián)網(wǎng)不再遙遠

所謂的“智慧城市”將以能夠平衡電力供需的電網(wǎng)為特征。打造智慧城市，始于建設(shè)智能建筑，建筑物要能夠了解住戶用電需求，可以將電動汽車電池納入電力、、范圍，并對不斷變化的天氣條件做出響應(yīng)，以及自動調(diào)整以zui大限度提高其能效。西門子涉足所有以上這些領(lǐng)域。

世界上、、、。進的建筑物都有“大腦”——一種能夠平衡并調(diào)和各種相沖突利益需求的*神經(jīng)系統(tǒng)，比如，要能zui大限度地降低能耗、并保證住戶舒適度和電網(wǎng)穩(wěn)定性等。

西門子開發(fā)了能夠做到這一點的樓宇自控系統(tǒng)。這個名為“Desigo CC”的系統(tǒng)是*允許將所有樓宇系統(tǒng)整合到一起上進行直觀操作的管理平臺。來自西門子樓宇科技的Naoufel Ayachi表示：“當(dāng)前，消防、采暖、通風(fēng)和氣候控制、照明、錄像監(jiān)視等建筑物的所有系統(tǒng)，通常仍然是單獨控制的。我們的管理站*次將所有這些系統(tǒng)整合起來，并實時顯示每一個系統(tǒng)的狀態(tài)。因此，工作人員僅需接受一套系統(tǒng)的培訓(xùn)即可，這也是許多辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院和購物中心以及數(shù)場紛紛部署Desigo CC的原因之一。”

盡管取得了這樣的成功，但新管理平臺設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)僅僅是個開端，因為Desigo已經(jīng)成為了西門子打造一系列智能樓宇開發(fā)項目的核心要素，并為將來在整個城區(qū)實現(xiàn)智能化提供幫助。

坐落于奧地利維也納的西門子城：這些新建筑物在設(shè)計上極其重視生態(tài)環(huán)保，并且采用了*的綠色樓宇科技。

當(dāng)建筑物與汽車進行通訊時

多年來，能源專家一直在追問，城市電網(wǎng)怎樣才能支持大量的電動汽車。如今，答案已逐漸浮現(xiàn)。在歐盟開展的名為Artemis電力互聯(lián)網(wǎng)研究項目的框架內(nèi)，西門子研究人員已經(jīng)借助Desigo平臺，展示了如何將電動汽車車隊集成到樓宇管理中。來自西門子*研究院的Randolf Mock解釋道：“在這個項目中，我們將電動汽車連接至Desigo平臺，并且不僅僅將它們視為用電者，而且也將之視作臨時儲能裝置。就樓宇管理而言，它們可以充當(dāng)蓄電裝置。譬如，早晨，電動汽車抵達寫字樓，并連接至充電站——但在傍晚員工們回家之前它們不必充滿電。白天這些車輛可以被用作緩沖裝置，譬如，在突然變天烏云密布時，它們反而可以向樓宇輸送電能，從而彌補屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的下降。”

實現(xiàn)這一點的基礎(chǔ)是允許車輛與充電站進行通訊的“能源互聯(lián)網(wǎng)”。而在這個例子中，樓宇管理系統(tǒng)從充電站獲得了關(guān)于車輛充電需求的信息。然后，它根據(jù)這些信息，以及從氣候控制、采暖裝置及其他耗電設(shè)備等采集來的數(shù)據(jù)，來預(yù)告第二天的用電需求。Mock解釋道：“需求預(yù)告會發(fā)送給電網(wǎng)運營商，后者再據(jù)此建議保證用電量情況下的固定價格。如果樓宇未能遵循其需求、、，換句話說，如果它耗用的電能太多或太少，那么，它可能要支付罰金。為了避免發(fā)生這種情況，Desigo將連接至充電站的電動汽車作為蓄電或供電裝置，從而可以保持整個樓宇的用電需求平穩(wěn)。”

坐落于奧地利維也納的西門子城：能夠訪問大約1萬個傳感器的西門子樓宇管理系統(tǒng)提供了*能效的照明、室溫和通風(fēng)控制。

坐落于奧地利維也納的西門子城：利用高能效產(chǎn)品和創(chuàng)新電力管理技術(shù)實現(xiàn)了諸多優(yōu)勢。

斯圖加特公共圖書館：西門子為消防、安防、配電和照明等系統(tǒng)提供了全面、高效且可靠的解決方案。

德國埃森的蒂森克虜伯公司總部大廈（ThyssenKrupp Quartier）：西門子為這家性企業(yè)的全新總部大廈提供了一個一體化概念，包括面向電力和安防技術(shù)以及樓宇自控的*樓宇解決方案。

德國埃森的蒂森克虜伯公司總部大廈：歸功于*樓宇解決方案，蒂森克虜伯公司總部大廈的樓宇系統(tǒng)采用了量身定制且易于使用的系統(tǒng)進行管理。

美國智能建筑榜樣

西門子正在研發(fā)的智能樓宇解決方案不只是Desigo平臺。美國的一個項目演示了智能樓宇不只是將電動汽車集成到供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素，而且也是實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定和降低能耗需求的關(guān)鍵因素。來自西門子美國研究院的Thomas Grünewald表示：“在美國，有各種類型的所謂‘調(diào)峰電廠’，它們每年僅發(fā)電數(shù)個小時，以避免用電高峰時段電網(wǎng)超負荷。這些電廠的運營成本十分高昂，因此，對廉價解決方案的需求很大。幾年前，我們在加州大學(xué)伯克利分校初次嘗試了這樣一種解決方案。”在這個項目中，Grünewald的團隊為一棟建筑物配備了一個“智能能源盒”，它可以在用電高峰時段，有的放矢地降低用電需求。這緩解了整個電網(wǎng)的壓力，從而也節(jié)約成本。Grünewald說：“這個智能裝置可以關(guān)閉某些特定的耗電設(shè)備，例如照明和空調(diào)系統(tǒng)。在這個過程中，它考慮了諸如預(yù)期電價、天氣預(yù)報和能讓員工保持高工作效率的良好室內(nèi)環(huán)境條件的標(biāo)準(zhǔn)值等因素。這既能節(jié)約能源，又能節(jié)省資金，同時還能為建筑物內(nèi)的用戶維持適當(dāng)?shù)氖孢m度。在用電高峰時段之外的其他時段，這個系統(tǒng)也能降低能耗需求——伯克利分校的這棟建筑物的能耗降低了30%。”

智能能源盒：有了西門子美國研究院開發(fā)的這個解決方案，建筑物可以在用電高峰時段，有的放矢地降低用電需求。

在美國科羅拉多州斯普林斯開展的一個項目中，西門子研究人員將這項技術(shù)向前推進了一步。Grünewald解釋道：“我們將當(dāng)?shù)氐拿绹?學(xué)院的整個建筑綜合體，連接到微型電網(wǎng)中。同伯克利分校的系統(tǒng)一樣，軟件根據(jù)電價和天氣數(shù)據(jù)來管理用電需求，但這個系統(tǒng)還能在多棟建筑物之間分配節(jié)電潛力。這種類型的微型電網(wǎng)使用了基于市場的方法來處理數(shù)據(jù)，并且采用了統(tǒng)一的電力管理系統(tǒng)，在這樣的布置中，它是僅次于建筑物本身的大型獨立裝置。甚至整個城區(qū)也可能成為這樣一個智能電網(wǎng)的組成部分，并進行相互通信。這樣一來，便可以利用合作性電力管理方法，挖掘出甚至更大的優(yōu)化潛力。”

在線建筑物

這些例子表明了智能樓宇在未來所能達到的高度。這樣的建筑物將能夠更加精準(zhǔn)地管理其能源需求，并且與其他建筑物相連接，以構(gòu)成微型電網(wǎng)。這將穩(wěn)定主電網(wǎng)，補償供電波動，以及降低總的用電需求。

朝著提高建筑物智能程度的目標(biāo)邁進：西門子美國研究院研究人員Thomas Gruenewald

Mock說：“未來的智能樓宇將利用多種類型的臨時儲能裝置來做到這一點，譬如，我先前提到的電動汽車，以及諸如水箱等蓄熱裝置和諸如飛輪等機械裝置。通過我們的Desigo系統(tǒng)可預(yù)覽如何管理和智能控制所有這些裝置。”

Ayachi表示：“樓宇的智能控制也將越來越向數(shù)字化發(fā)展。未來，我們將看到?jīng)]有任何基礎(chǔ)設(shè)施的云計算解決方案。成本將低很多，這些系統(tǒng)將無需維護，并且?guī)缀醪灰笕魏喂ぷ魅藛T，客戶可以*性或針對特定時間段預(yù)訂系統(tǒng)?？蛻暨€將能通過智能手機輕松進入設(shè)置端。”

Grünewald持類似觀點。他說：“未來，用戶將更加廣泛地使用智能手機或其他終端來與建筑物進行通信，并且還能夠設(shè)置其個人舒適度參數(shù)。然后，樓宇管理系統(tǒng)將能夠在用戶抵達之前，根據(jù)用戶的偏好來布置其工位，并在用戶不在辦公室的時候節(jié)約用電。”所有這一切綜合起來，似乎樓宇