SMES

2024-10-02

SMES（精选5篇）

SMES 篇1

1 引言

随着竞争的加剧、技术创新速度的加快和快变市场的形成,现代企业的创新活动已发展成为多方合作、交互缠绕的网络式创新阶段。同时,由于新产品生命周期的缩短、新技术复杂性的提高和不同学科、技术领域之间的交叉融合,单个企业很难具备创新所需的诸多领域的技术能力。因此,经济快速增长下的自主创新需要由不同能力的组织参与,通过不同的创新联盟合作来实现。这样,企业内外网络就成为了创新成功的基础,创新的位置也从企业转向网络[1]。

同时,受人才、资金等因素的制约,我国大多数中小企业(Small and Medium Enterprises,SMEs)都存在着自主创新能力不足的问题,仅依靠企业自身的力量进行自主创新,往往力不从心,甚至贻误战机。所以,SMEs通过组织的外延和创新,建立“自主创新联盟”,可以充分发挥联盟成员的资源优势,从而提高自主创新能力,更新和重塑核心竞争力。

2 SMEs构建创新联盟的现实性

2.1 SMEs成为自主创新的主体

党的十七大报告提出,提高自主创新能力,建设创新型国家,强调加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,引导和支持创新要素向企业集聚,让企业成为自主创新的主体,使企业在自主创新过程中,能充分发挥自身的积极性。国家的自主创新能力主要表现在国家的科技实力和企业的自主创新上,我国目前自主创新的重任更多地是落在了大型企业的身上了,其实,已成为我国经济发展的生力军的SMEs更应该重视自主创新。据统计,有65%的发明专利是由SMEs获得的,75%以上的技术创新由SMEs完成,80%以上的新产品是由SMEs创造的。因此,SMEs的力量不容忽视,建设创新型国家,必须充分挖掘SMEs的潜力。

2.2 自身创新动力不足

SMEs普遍缺乏自主创新的人才和资金,导致SMEs的创新能力和承担风险的能力都不足,这就意味着一旦自主创新失败,会使企业巨额投资难以收回,直接关系到企业的生死存亡。同时,由于SMEs运作资源的能力较小、技术商业化能力较弱,短期内很难将技术成果大规模推向市场以实现自主创新的投资回报。因此,大多SMEs不注重创新产品和创新技术形成的差异化,而是通过低价位来扩大市场规模,导致对自主创新的重视程度不够,如表1所示。再者,SMEs对于创新的预期认识不够、信心不足,他们并不看好创新的积极影响,即使取得了初步的创新成果,也不加大创新投入来取得更大的创新成效,如表2所示。

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资料来源:国家统计局中国经济景气监测中心,《2006·中国企业创新专项调查报告》

2.3 技术创新合作能力缺乏

据调查资料显示,企业、科研机构、客户合作是我国企业目前创新活动的主要方式,如表3所示。尽管SMEs已成为我国经济发展的主力军,但SMEs的各种机制还没有建立起来,与其他企业、科研机构和政府的技术创新合作还处于初级阶段。首先,SMEs发展虽然呈现出聚集化的趋势,但是由于专业化程度不够,聚集在一起的SMEs大多是同质的,使得SMEs之间没有形成良好的供应链关系(稳定的合作关系);其次,由于大企业大而全的经营模式,没有形成分工的意识,大企业很少成为SMEs的中心,大企业与小企业没有形成中心卫星生产模式;再次,我国在产学研方面虽然有了一定的成效,但是产学研在合作范围上、层次上都是不够的,SMEs与大学等科研机构的合作更是有限;最后,我国SMEs政策主要集中在对于SMEs的融资上,对于SMEs的技术创新没有直接的帮助,政府在科研等活动上对于SMEs的支持也是不足的。所以,我国SMEs的技术创新外部获得能力相当有限。

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资料来源:国家统计局中国经济景气监测中心,《2006·中国企业创新专项调查报告》

3 区域创新网络联盟———SMEs实现自主创新的路径选择

3.1 区域创新网络的内涵及构建

区域创新网络是以增强自身的创新能力为主要目的、相对稳定的区域联系网络。在相对发达、有效的区域创新网络中,区域内的各个行为主体都能够激活区域内外的资源,快速响应市场以分散风险,并通过协同创新提升企业的创造力和竞争力。正是由于这种活跃的区域创新网络,SMEs可以通过分享合作者的资源,完成超过其本身能力范围的工作。基于区域创新网络的发展现状,在进行区域创新网络建构设计中,我们认为主要从以下方面进行:即网络结点、生长极与网络联线的培育。

(1)运用市场机制大力发展创新型、创意型、科技型SMEs,使之成为区域创新的主体和区域创新网络结点。陈清泰曾在国资委研究中心的专题演讲中指出[2],支持科技创新型SMEs的发展至关重要。即使在大型企业十分强盛的美国,技术创新成果仍然有83%来自于SMEs。SMEs作为自主创新主体,产权清晰、机制灵活、市场嗅觉敏锐、勇于冒险,有利于分散风险,这些优势使它们成为技术创新的一支生力军。但是,SMEs由于自身能力的不足,单个企业很难独自实现创新目标,只有借助信息网络建立创新联盟、集成区域创新网络各个结点的优势、实现技术与信息的资源共享,并使之在联盟中便捷地转移,才能更好地实现创新,联盟企业通过共享创新成果,最终实现自主创新。资料显示,浙江省SMEs的自主创新就是因此取得了良好的效果。

(2)在市场竞争中成长为产业集群中的“小巨人”企业,成为区域创新网络中的生长极。根据浙江的经验,目前被证明较为有效的做法是,在产业集群内选择并培育一些基于产业集群的、有“公共技术”特征的“新型创新主体”,构建区域创新的有效平台,直接服务于集群企业,成为集群中大批SMEs科技创新的“助推器”。例如,浙江绍兴县轻纺产业集群中的“金昌”模式,就是以当地特色产业群企业为依托,从一个服务性小企业发展成为国家级重点高新技术企业和纺织业生产力促进中心。

(3)强化“网络联线”的培育,特别是区域公共创新服务平台的建设。大量案例说明,在区域创新网络中构建为SMEs进行创新服务的区域公共创新服务平台是至关重要的[3]。因为区域内有许多企业产品有市场、创业者有创意,但缺乏资金、商业运作经验和产业化能力,需要区域公共创新服务平台的支撑。近年来,浙江省许多产业集群都相继构建了各具特色的区域公共科技服务平台,已成为推进产业集群价值链提升和科技创新的重要因素,是构建区域创新网络的重要组成部分。

3.2 区域创新联盟的组建模式

(1)多个企业组成的网状模式。在联盟中,各个成员之间自主独立、关系平等,不存在固定的盟主,即每个企业都是创新网络的结点。当某个新的市场机会出现时,由最早意识到这一市场机会或者掌握某一关键技术的企业牵头,联合其他相关企业形成一个一体化的临时性组织。首先组织核心层(盟员),根据模块化原则将新项目分解成一些功能和结构相对独立的标准单元模块,然后按照盟员具备的绝对优势与相对优势进行分工合作。各盟员企业依照具体的模块进行研发,若盟员在自己负责的模块中发现无足够的能力完成任务时,可以再选择合作伙伴(会员)来完成模块目标,直到最终达到模块要求。当既定的创新目标实现时,创新联盟即随之解散。该模式的最大优势就是具有很大的灵活性,借助信息网络集成各个成员的优势,通过网络信息平台实现技术与信息的资源共享,并使之在联盟中便捷地转移,使联盟能更好地创新,联盟企业通过共享创新成果最实现自主创新。SMEs由于自身能力的不足,可以通过建立此结构的联盟,适当地从外部创新源中获取创新知识并结合企业内部创新进行集成创新,提高自主创新能力。

(2)以盟主为主导的星型模式。星型模式一般是由“小巨人”企业扮演盟主的角色,众多小企业为外围的一种动态联盟。当有新的项目且盟主企业又没有能力独自完成时,盟主首先将新项目细分为一些功能和结构相对独立的项目单元,然后根据绝对优势原理和相对优势原理选出最佳的合作伙伴(盟员)组建紧密层,并将自己无力承担的项目分配给盟员。各盟员企业依照具体的技术资料和详细要求进行研发或生产,若盟员没有足够的能力完成任务时,可以再选择合作伙伴(会员)来完成目标,直到最终达到项目要求。如果盟员企业实在无法完成任务,盟主则采取一定措施加以协调,必要时安排其它企业(会员)参与完成。该模式的盟主一般是区域创新网络中的生长极,具有一定的技术优势,联盟企业之间主要是垂直分工合作。在创新过程中,盟主发挥着主导作用,通过与外围企业之间的协作来实现知识的整合,发挥创新的优势,联盟整体的创新优势与盟主的创新能力密切相关。由于网络联盟的结合是松散型的,盟主一般通过定期查询项目进度来督促合作伙伴准时完成目标,因此,在合作创新中,SMEs必须处理好与盟主企业的关系,积极主动和盟主及其他企业进行信息的交流与共享,才能从盟主及其他企业身上学到先进的知识、技术,从而形成自己的自主创新能力。

4 结语

区域创新网络联盟实质上是一种开放式的自主创新行为模式,理论上,从外部获取创新源的渠道越多,企业的创新能力就越强,其创新绩效就越高。但也有些企业出现过相反的情形。所以,SMEs的自主创新不仅要寻找广泛合作企业和创新源,同时还要重视开发这些创新源。许多创新成功的企业就是从其所有可利用的盟员中选择适合的合作伙伴进行重点开发,并在合作创新过程中维持互动关系,建立共同的愿景和共同的工作方式。但是,与关键的盟员重点建立联系的数量应该适中,以便能有效管理这些外部社会创新网络,避免过多的搜索渠道花费过多的企业资源。

开发创新机会和社会创新资源网络互动的作用主要归功于企业的开放式自创新战略和外部的创新搜索行为,基于区域创新网络的自主创新联盟可以打破SMEs内部的封闭状态,汇集联盟各方的核心资源优势,增进知识的流动,获取交叉知识,从而弥补本企业资金、设备和人员的不足,使开发的技术成果超过企业依靠自身力量所能够达到的水平,将企业的技术水平推向新高度。而且,降低了创新费用,加快了创新的速度,能够在短期内实现创新目标,更好地把握发展的机遇。此外,由于有多个企业共同承担风险,可以减少每个企业承担风险。因此,通过动态网络自主创新联盟,充分发挥互补互助的优势,将自己掌握的部分技术实现共享,这可使SMEs从相关技术和标准化的整体自主创新中,获得属于自己创新的“看家本领”,形成一个完整的自主创新链条,逐步进入规模化、集聚、平衡与联盟发展阶段。

参考文献

[1]沈斌,曹海勇,吴龙瑛.面向SMEs的动态网络联盟制造[J].同济大学学报,2002,30(8):988-990.

[2]陈清泰.在国资委研究中心的专题演讲[N].中华工商时报,2006-02-20(3).

[3]汪少华,汪佳蕾.浙江产业集群高级化演进与区域创新网络研究[J].科学学研究,2007,25(6):1244-1248.

SMES 篇2

墨西哥经济学家Jose Pedro Carreon Gutierrez称，墨西哥中小型企业都认为中国市场发展前景良好，如果他们的产品满足了中国人的喜好，那么他们的企业发展速度将是无法估计的。墨西哥米却肯州Coliman公司早已同中国开始油梨贸易了。早在2014年，Coliman公司就成为墨西哥第三大向中国出口油梨的外贸公司。

墨西哥油梨出口商需要了解到中西方饮食习惯差异，这是非常必要的。中国顾客认为绿色的油梨品质更好，但是墨西哥人更喜欢颜色深、软一些的油梨。颜色深的油梨不受中国顾客的欢迎，价格较低。SMEs公司将会对中国市场进行调研，同当地企业进行合作。

此前数年，Coliman公司同日本进行油梨贸易合作。一家香港的公司也要求Coliman公司向他们出口油梨。Coliman公司之后会向北京和上海出口油梨。Coliman公司的油梨运输设备可保证油梨不腐坏。这些设备需要控制在一定温度内，并且氧气含量较少。Coliman公司海上运输油梨的成本大约为823美元/集装箱，需要21 d到达中国。墨西哥油梨品质上乘，2015年，墨西哥共向中国出口13 200 t油梨。

在墨西哥油梨正式进入中国市场前，中国政府会要求油梨进口商提供商业发票、原产地证书、油梨包装及生产日期、报关单等手续。

虽然墨西哥同中国的贸易在迅速发展，前景良好，但是要达成一种公平、诚信、公正的合作关系还要克服很多困难。

（汪汇源摘译自www.freshplaza.com，2016-01-22）

SMES 篇3

超导磁储能SMES(Superconducting Magnets Energy Storage)利用超导线圈通过整流器将电网的能量以电磁能形式储存起来,一般并联于电力系统的关键节点上[1],当电网发生故障时通过逆变器将能量回馈至电力系统[2,3,4,5]。其反应速度快,功率密度高[6],适用于改善电力系统的电能质量,提高电力系统运行稳定性[7]。

变流器是电网与SMES进行能量交换的中间桥梁。国内已有SMES本体监控系统的开发[8,9],但针对变流器部分的监控系统设计尚未见诸报道。为此,设计了一种可用于SMES变流器的监控系统,该系统以C8051F020单片机为核心控制器,以液晶终端为显示输出设备,通过单片机与数字信号处理器(DSP)TMS320F2812[10,11]的实时数据传输和液晶终端的可视化显示,监测电网状况、变流器功率单元状况、SMES磁体单元状况等,从而发布不同控制命令实现对SMES变流器运行的控制。

1 监控系统及显示模块工作原理

对于电压型SMES变流器(见图1),需要监控的参数量主要有电网三相电压和电流、直流母线电压、超导磁体端电压和电流等状态量及变流器硬件电路器件故障、变流器工作温度故障、超导磁体故障等开关量。考虑到监控的参数量较多且分类不同,将状态量和开关量设计成两屏显示。监控系统采用树状分支结构设计,如图2所示。

监控系统监控的参数量全部采用数字显示。数据送入液晶终端前,单片机先将显示单元数据从十六进制数转换为十进制数,再依次从串行口送出显示。对于液晶终端界面上显示的数值需做必要的修饰,如显示的数值带小数点、数值不以虚零开头等。设计中在液晶终端上加入了触摸屏,使得监控系统的人机交互界面更加友好[12,13]。

2 监控系统及显示模块设计

2.1 硬件设计

监控的参数量由A/D采样获得,送入DSP处理后再经单片机发送至液晶终端显示,单片机同时还承担液晶触控界面功能的实现及控制液晶终端的界面切换。DSP、单片机与液晶终端三者之间的连接关系如图3所示。

控制芯片选用Cygnal的可配置成双串行口的C8051F020单片机,它是完全集成的混合信号系统级芯片(SOC)(1),具有与MCS-51完全兼容的指令周期,C8051F020采用流水线结构,峰值性能可达25MIPS。单片机板与液晶之间通过串行口进行通信,接口衔接采用RS-232电平,单片机电路中加入了电平转换电路(图4)。显示模块采用的液晶终端自带控制芯片,终端为640×480像素的彩色TFT-LCD屏[14,15],其控制程序存放在C8051F020的Flash中。

2.2 软件设计

软件设计主要包括变流器系统运行状态指示及单片机与DSP的数据收发程序设计,液晶终端的初始化,液晶触控界面及触控界面上、下页切换的实现等。

2.2.1 C8051F020与DSP的通信程序设计

单片机C8051F020与DSP之间的通信程序主要完成对状态监控量和故障量的实时传输,实现DSP将采集的各监控量的信息和变流器运行故障信息发送至液晶终端进行实时显示的功能。DSP程序根据采集的数据计算电网侧的有功功率和无功功率值,并对电网是否出现故障(如电压跌落和低频振荡)进行判断。

DSP需要向单片机传送的数据共有25个,包括各个监控量的数据及可能故障对应的约定信息。通信协议约定:通过串行通信口传送的数据帧以十六进制数0xAA作为数据帧帧头,以0x55作为数据帧帧尾,当单片机接收中断程序Serialinterrupt1()确认接收到的数据是以0xAA为帧头且0x55为帧尾的数据帧时,将会把接收到的数据存储在存储空间的相应位置,并做进一步的处理。

当单片机向DSP发送的数据为液晶终端界面上的“控制命令”(自动、整流、续流、逆变、停机共5种)时,单片机向DSP发送的数据帧仍以十六进制数0xAA作为帧头,以0x55作为帧尾。当DSP的接收中断程序确认接收到的数据是以0xAA为帧头且以0x55为帧尾的数据帧时,会将接收到的数据存储在DSP存储空间的相应位置,并根据收到的指令调用对应的子程序模块,完成控制命令。以下为DSP数据发送程序和单片机接收程序中的部分语句:

2.2.2 液晶显示终端程序设计

对液晶终端的操作包括液晶终端的初始化,液晶触控界面及触控界面上、下页之间的切换,变流器运行状态指示等。图5是监控系统液晶显示部分的程序流程图。

在液晶终端界面上用于显示监控量数值的函数为ShowDat(x,y,tmpdata),其中x、y分别为液晶终端界面上的横坐标和纵坐标,其具体函数如下:

液晶触控界面的实现及上、下页之间的切换函数为ChangePic(unsigned char i),相应程序如下:

3 功能实现及实验验证

用实物搭建变流器监控系统后,通过编写DSP程序模拟采样数据传送至单片机,并输入液晶显示终端,同时接收液晶终端的控制命令,从而测试监控系统的显示和运行控制效果。

液晶显示终端的监控系统主界面分为左右2个区域,左侧显示主要的参数值(三相电压和电流、直流母线电压、超导磁体端电压和电流、变流器系统输出的有功功率值和无功功率值),并且参数值实时动态刷新显示;右侧为变流器系统的运行状态指示,包括变流器本身的运行状态、超导储能磁体运行状态、变流器系统的“控制命令”按键及故障指示状态。液晶终端界面上的“控制命令”按键均设计了防误操作功能,必须连续2次按下后监控系统才会执行对应的控制命令。

为验证变流器监控系统的性能,在实验中假定变流器为“整流”工作模式,并在“整流”过程中,电网a相电压发生过压故障,在此预设故障下,检验变流器监控系统的监控效果。

在液晶触控屏按下“整流”控制命令后,变流器即运行在“整流”状态,开始对超导单元进行充电,超导单元也工作在“充电”模式,相应的状态指示灯被点亮。此时电网三相电压和电流、磁体电压和电流等参数均实时动态刷新显示。

由于电网发生a相过压故障,此时变流器监控系统检测到该故障信号,并立即发出“停机”指令,命令变流器工作在“停机”状态,同时点亮相应的状态和“故障”指示灯。变流器停止运行后,触摸液晶终端界面上的故障指示即可切换至故障显示页查看具体的故障类型,可以看到a相电压过压故障指示灯被点亮,同时,系统故障时刻的运行参数信息也被保存在液晶终端界面的左侧部分,作为排除故障的参考。触摸故障显示页的“返回”键就可以返回监控主界面。测试表明设计的变流器监控系统可以保障变流器的安全运行。

4 结语

a.设计了SMES变流器监控系统。给出了监控系统中DSP,单片机与液晶终端的软、硬件电路设计,以及液晶触控界面及切换的软件编程。

b.设计了变流器监控系统的通信协议。实现了SMES变流器中DSP控制模块与单片机和液晶终端的数据传输和控制命令代码传送。

c.实验结果表明,所设计的监控系统可以用于变流器状态量的监测和运行状态控制,可以实现对电网和超导储能磁体之间能量转换过程的监控,具有较好的实时性和较高的可靠性。

摘要：针对用于超导磁储能SMES(Superconducting Magnets Energy Storage)的变流器监控需要,设计了具有人机交互功能的可视化监控系统。该系统基于微控制器(MCU)+数字信号处理(DSP)双处理器的形式,使用C8051F020单片机作为监控系统主处理器,实现SMES变流器监控系统液晶终端的监控参数显示和人机交互界面;采用TMS320F2812芯片作为DSP控制处理器,用于实时数据采集、数据处理和变流器功率模块开关管控制。对SMES变流器监控系统的工作原理、硬件接口电路、软件程序设计进行了研究。采用该监控系统,通过传感器、DSP、单片机实时采集和处理各监控量的运行参数判断变流器的运行状态,可将各监控量在液晶终端上实时显示,同时DSP接收液晶终端的控制命令,从而控制变流器的运行状态。实验测试结果表明设计的SMES变流器监控系统可以实现对变流器系统运行状态的实时可靠监控。

SMES 篇4

开发利用可再生能源是中国能源发展战略的重要组成部分,2007年《节能发电调度办法(试行)》[1]的推出也更有利于可再生能源利用。近年来,可再生能源的发电技术得到快速发展,与传统电力系统相比,克服了传统大系统的一些弱点,成为电能供应不可缺少的有益补充,二者的有机结合是新世纪电力工业和能源产业的重要发展方向。可再生能源技术以其优良的环保性能及与大电网良好的互补性,将成为世界能源系统发展的热点之一,也为再生能源的利用开辟了新的方向。

电网的一次调频能力对电网安全运行有重要意义,如果并网大机组完全退出一次调频功能,就会导致整个电力系统“自调整”特性的恶化,在发生大量功率缺额或余额时,会出现事故发展的可能。中国很多地区存在机组一次调频投入率低的问题,究其原因,主要是缺乏一次调频功能对于保证电网和机组安全运行重要性的认识;电厂担心投入一次调频后,机组参数波动大,对机组有磨损也是一个原因;再者,由于对机组参与一次调频奖励政策的不完善,不能从根本上调动电厂一次调频的积极性。因此,很多机组都采用将死区设置较大或退出一次调频装置的方法来躲避一次调频[2,3]。一次调频不投入或将死区设置较大都将加重二次调频的负担。从优化调度的角度分析,也不宜单纯依靠少量的自动发电控制(AGC)机组或调频机组的二次调频作用,需要注意调动大多数机组对一次调频的支撑作用。二次调频即狭义的AGC是为了消除一次调频产生的静态频率偏差而进行的再调整。常用AGC控制策略有2种:一是基于超短期负荷预测的AGC超前控制[4];二是基于实时调度的AGC滞后控制[5]。无论是超前控制还是滞后控制,都存在与实时负荷扰动时间上不一致的情况,因此经常出现超调或欠调的问题。此外,区域内AGC备用不足时,需要外区域支援,会加重联络线负担,也需要额外支付辅助服务费用。

作为可再生能源中最具有经济开发价值的清洁能源,风资源的开发是中国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。风能源具有清洁、可再生以及发电成本低等优势,但风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性,使风电机组的输出功率是波动的,具有很强的随机性。因此,大规模风电场直接接入系统后,可能会对系统的调峰、调频、电能质量、电网潮流、暂态稳定等方面产生影响[6]。

针对上述情况,本文以风电源为例,通过分析风电源存在的实际问题,打破传统思维方式,提出不直接将可再生能源发电机组直接接入系统,而是作为储能装置的充电电源。这种储能可以作为系统一次调频及AGC调节所需旋转备用容量来使用[7]。本文提出,将风能这种可再生能源作为超导磁储能(SMES)装置的充电电源,既解决了储能装置的电源问题,又避免了风能发电机组直接接入电网时对系统造成的直接冲击。然后,利用SMES装置反应快速的特点来调节系统频率,既可以避免机组的过度磨损,又可以部分补充系统备用的不足,从而达到提升电力品质的目的。

1 SMES简介

1.1 SMES的技术特性

柔性交流输电系统(FACTS)的快速发展为提高电网的稳定性、可靠性及安全性等方面发挥了积极的作用。SMES装置是把电能储存在超导线圈中的一种储能设备。SMES技术正是FACTS技术和超导电力技术的有机结合[8]。

SMES装置响应速度快、转换效率高,可以实现与系统的实时大容量能量交换和功率补偿。在技术方面也相对简单,除真空和制冷系统外没有转动部分,建造不受地点限制,且维护简单、污染小、装置寿命长。SMES装置可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求[9]。

由于SMES装置具有上述优越性,近几十年一直是发达国家研究的热点。以美国为例,从1971年开始,研究人员发现,由超导电感线圈构成的电能存储装置快速响应特性对于抑制电力系统振荡非常有效;到1982年建成了30 MJ/10 MW的SMES系统成功地抑制了从太平洋西北地区到南加利福尼亚1 500 km的双回交流500 kV输电线路的低频0.35 Hz自发功率振荡[10]。中国从20世纪60年代后期已开始低温超导技术的研究工作。近40年来在超导材料和超导技术等方面奠定了基础,清华大学与中国科学院电工研究所共同研制的20 kJ/15 kW可控超导储能装置,能够保证交流侧总输出电流的总谐波畸变率在9%左右[11]。由华中科技大学与多家合作单位共同研制的35 kJ/7 kW直接冷却高温SMES试验样机在2005年组装并进行了电力系统动模试验,证明SMES装置能有效抑制电力系统中因为短路故障引起的功率振荡,提高系统稳定性[12]。

1.2 SMES装置动作控制与功率的释放特性

SMES装置可根据电网系统功率特性的需要,通过对触发角的控制为大电网提供有功或无功功率的控制,还可以进行有功、无功的独立控制。从这个意义上讲,SMES装置可以看成是一种与电网交换有功功率的FACTS装置。通过设置合理的控制律、提高电网的稳定性,实现电力系统由被动致稳转变为主动致稳。

可控SMES装置的AC/DC变流装置有电流型和电压型2种主电路拓扑结构。电流型变流器的主电路结构使得SMES装置在电网中可以等效为一个可控电流源,通过改变脉宽调制(PWM)的调制比和开关器件的触发角就可以调节其输出电流的大小和相位,从而实现对有功和无功功率的四象限调节。与电压型变流器相比,电流型变流器提供无功功率的能力更强,使SMES装置线圈所承受的电压波动更小,而且在大功率的应用场合下更容易实现多桥并联[11];电压型换流器的发展比电流型成熟,应用也更广泛,可用于对母线电压的补偿[13]。文献[14]分析指出,采用多路脉冲电流型变换器可以减少超导线圈的电压波动及电流损耗,是大功率SMES系统的最佳选择。在放电过程中,不论是电压型还是电流型转换器均可持续供电一定的时间,从而保证了输出功率的恒定性。

1.3 SMES装置充电功率的来源

本文提出用风能作为SMES装置的充电电源,以补充部分一次调频及二次调频旋转备用的不足。可将SMES装置安装在风电场出口母线上,以利于对频率的快速调整。此外,抽水蓄能电厂(站)、热电厂、垃圾发电厂、潮汐电站等能源供应受一定自然条件约束或燃料供应约束的电厂(站),也会存在与风电场类似的问题,也可将大型SMES装置安装在这些厂(站)出口母线处。当发电量不稳定或有剩余时,对SMES装置进行充电,同时避免对系统稳定的直接冲击。当系统需要提高稳定性或改善电能质量时,SMES装置便可以发挥作用。

2 SMES装置与调频机组的配合

如上所述,通过对触发角的控制,SMES装置可以进行有功功率独立调节。当机组调速器死区设置过大时,机组不参与一次调频;机组满负荷运行时,机组失去了二次调频能力。在这种情况下,利用SMES装置转换速率快的特点,向系统注入或吸收功率,从而达到调节系统频率的目的。以补充部分旋转备用的不足,配合调频机组进行频率调整。

2.1 SMES装置与一次调频机组的配合

当需要SMES装置配合一次调频机组动作时,应尽量将SMES装置安装在需要配合的机组母线侧,以便接受相同变化指令来调整出力。由于SMES装置的动作时间是毫秒级,比一次调频机组动作时间短,可以保证装置的优先动作。从而减少一次调频机组的频繁启动,也可以在机组无一次调频能力时作为补充旋转备用。

辅助一次调频时,可将系统频率偏差量大小作为SMES装置动作的依据。例如,当频率偏差值大于一次调频动作死区值时,启动SMES装置与系统之间进行功率交换;当频率偏差值小于死区设定值时,退出SMES装置。

2.2 SMES装置与AGC的配合

不但火电机组与水电机组之间的调频性能差别很大,即使是火电机组之间,其性能差别也很大。同时投入不同性能的AGC机组时很难实现同步调整,调节区域控制偏差(ACE)效果不理想,尤其是在火电机组频繁上下调节时,会造成机组磨损,从而增加机组调节费用。超前AGC控制系统可以通过超短期负荷预测计算发电计划的偏差,并分配给调节速度慢的火电AGC机组。超前AGC控制周期一般为5 min,AGC滞后控制周期为几十秒,因此,时间上并不会产生冲突。如果用SMES装置来替代部分AGC机组,既可以实现对SMES装置的超前控制,也可用来修正实时功率不平衡。

SMES装置可通过接受超短期负荷预测对各个机组负荷分配的下发指令提前进行调整。可以根据SMES装置配合AGC机组的备用使用情况,按比例分配一定负荷由SMES装置补充备用的不足。当用于滞后控制时,可以将ACE大小作为SMES装置动作的依据。

3 仿真模型

本文选用典型的3区域互联电力系统为研究对象来建立用于多区域电网一次及AGC调节的数学模型,如图1所示。

本文采用Simulink进行仿真,由于是对系统的定性分析,因此简化模型,没有考虑系统中机组出力上下限约束及爬坡率约束等非线性因素,只加入了调速器死区环节[15]。其余参数设置可参考附录A图A1中给定参数。

4 仿真结果

4.1 装设SMES装置对一次调频的影响

二次调频主要调节的是慢变负荷,特别是对可预测负荷即确定性负荷的控制,而一次调频是发电机简单反馈回路对负荷变化的快速调节,是对二次调频来不及起调节作用的快变负荷起调节作用。为了突出主要矛盾,一次调频分析中均不考虑二次调频的作用。

图2是系统安装SMES装置后系统频率和联络线功率变化曲线。仿真过程中,假设负荷有一个0.02(标幺值)的扰动增加,SMES装置输出功率为0.01。图2(a)曲线中系统装设SMES装置后有利于频率偏差的进一步纠正,如图2(a)曲线2所示;比较图2(a)曲线1和曲线2可知,SMES装置在负荷扰动30 ms后动作不但有利于频率的快速恢复而且会减少频率波动。图2(b)是联络线功率变化情况,图2(b)曲线2表明,如果在扰动发生时SMES装置快速动作,可以减少联络线之间的功率流动,即减少外区域的功率支援。

4.2 装设SMES装置对系统二次调频的影响

图3所示为系统安装SMES装置来补充部分AGC调节容量时系统频率和联络线变化曲线。其中,曲线2表示所有机组均参与AGC调节且装设在负荷扰动发生区域的发电机出口端的SMES装置根据超前负荷预测量在扰动发生时输出调整量为0.01,即分配到这个区域AGC机组的超前负荷预测调整量由SMES装置来承担。

比较图3(a)曲线1和曲线2,根据负荷预测量提前对SMES装置下发调整出力指令可以减少由于负荷波动而引起的频率波动。从图3(b)也可以看出,扰动区域SMES装置动作可以减少联络线中功率流动。图3中的仿真曲线2是假设SMES装置接受指令后在扰动发生时刻开始输出有功功率,这是一种理想状态。实际上,无论是SMES装置的超前调整还是滞后控制都会与实际负荷波动有一个时间差。

图4分别对超前及滞后控制进行了比较。

从仿真结果可以看出,超短期负荷预测及ACE滞后控制情况下,SMES装置动作均能减少频率波动的幅度,加快频率恢复到可容许范围内的速度。

5 结语

如果将可再生能源作为SMES装置的充电电源存储,不但可以避免对系统的直接冲击,还可以作为系统备用使用,能够对电网稳定运行起到积极作用。

SMES装置用于频率调节,不但可以减少频率波动,提高频率稳定性,还可以减少联络线的功率传输,从而避免无意识交换功率的增加,也相应地减少了一次调频及AGC机组由于频繁调整而造成的机械磨损。

SMES装置装设地点不同,有可能造成线路的进一步阻塞,也可能减轻联络线功率的传输,这个问题需要进一步研究。

附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

摘要：受自然条件限制,可再生能源发电具有很大的随机性,直接并入电网会对系统造成一定的冲击,增加系统不稳定的因素。文中以风能为例,提出将风能等可再生能源作为超导磁储能(SMES)装置的充电电源,为可再生能源的使用提出一个新的思路。SMES装置具有转换效率高且动作快速的特点,能够与系统独立进行有功、无功的交换。因此,SMES装置可以根据系统负荷变化快速调整出力来稳定系统频率及减少不必要的联络线功率流动。仿真结果证明,SMES装置的投入可以有效改善系统频率,解决旋转备用不足的问题。

SMES 篇5

关键词：MES (生产执行系统) ,物料管理,统计平衡,复合工厂

MES (Manufacturing Execution System, SMES指SinopecMES) , 生产执行系统, 是指运用及时、准确的生产过程信息, 指导、启动、响应并记录工厂活动, 实现物流与数据流, 它从生产原料的进厂到产成品的出厂整个生产过程进行物流管理和跟踪, 通过物料统计管理与分析, 对生产相关条件的变化做出迅速的响应, 优化产品结构, 促进及时交货, 加快库存周转, 提高企业生产效率, 进而提高企业的经济效益。

中国石化SMES3.0实现炼油化工企业物料管理的日平衡、旬确认、月结算的目标。中国石化炼油化工企业通过实施MES实现企业上层经营计划管理与下层生产过程控制管理信息的有效集成, 将企业的生产和经营集成为一个高效运转, 高效自动化的整体。

一、中石化SMES3.0物料统计平衡原理简介

中国石化SMES3.0的核心是“多层递阶”平衡模型。即其物料统计平衡是按照生产单元组织机构自下而上逐层进行的, 同时又遵循生产物流过程逐级递阶实现物料的统计平衡及分析。在全厂生产调度平衡的基础上, 建立全厂物料统计平衡模型, 以节点量基准, 依据物料平衡协调规则, 通过人机交互的迭代求解策略解决平衡冲突及平衡量值锁定问题。统计平衡是站在物理移动和逻辑移动两个视角看待生产过程, 关注生产装置的投入产出、物料存储及收付存、原料的采购、以及企业对外销售结算过程, 进而实现全工厂物料管理的统计平衡。其平衡过程有三个特点:一是上、下级是隶属关系, 上级对下级有协调权;二是信息在上下级间传递, 上级信息 (或命令) 有优先权;三是上级控制决策的能力水平高于下级, 协调平衡涉及面更广、作用范围更大。

二、中国石化SMES3.0复合工厂统计平衡问题的产生

近年来, 中国石化下属分子公司迅速发展, 为适应企业战略发展需要, 一些企业开始实施专业化重组, 即把相关联的生产装置重组在一起建立生产工厂, 统一生产管理, 有利于优化生产。同时把物料存储及运输单元重组在一起建立储运工厂, 优化利用存储设施, 降低存储成本。企业各储运单元重组成为储运工厂后, 为实现生产的精细化管理, 需要对储运工厂的物料进行“归属权管理”, 即储运工厂所存储的物料要按照物料归属权每月进行结算。例如某企业储运工厂存储并转发炼油工厂、烯烃工厂两个生产工厂的物料, 则每月需要对这两个生产工厂进行复合工厂统计平衡, 以实现储运工厂的“物料归属权管理”。为适应中国石化企业专业重组的需要, 中国石化SMES3.0软件需要提升统计平衡模块的业务功能, 实现“复合工厂统计平衡”功能。

三、中国石化SMES3.0复合工厂统计平衡模型

中国石化SMES3.0系统中, 原有统计平衡模块是基于单工厂进行物料管理的统计平衡, 其在全厂生产平衡的基础上, 建立全厂物料平衡模型, 以罐存数据和进出厂数据计量数据为基准, 综合考虑气体、固体、损失等数据, 实现全厂物料的统计平衡。

复合工厂统计平衡模型原理是在原单工厂统计平衡的基础上, 扩展建立复合模型, 通过复合工厂模型实现储运工厂物料的拆分结算, 其复合过程如下。

在实体工厂物料的物理移动基础上, 建立实体工厂物料统计平衡的逻辑模型。实体工厂物料统计平衡逻辑模型如图1所示。

在实体工厂逻辑移动模型的基础上建立炼油工厂及烯烃工厂的复合工厂统计平衡模型, 进行模型转换, 实现储运工厂拆分与重组, 复合工厂物料统计平衡逻辑模型如图2所示。实体工厂既有物理移动模型又有逻辑移动模型。复合工厂只有逻辑移动模型, 实体工厂的物流决定复合工厂的物流过程。

在复合工厂物料统计平衡模型中, 生产工厂内部基本移动关系保持不变, 储运工厂被复合成为炼油工厂及烯烃工厂。其统计模型转换过程为, 炼油工厂与储运工厂之间互供关系转换为炼油工厂内部移动关系, 即移动关系1、移动关系2消除并生成新的移动关系12;与此相同, 移动关系5、移动关系6消除并生成新的移动关系13;原储运工厂的柴油罐与乙烯料罐的移动关系消除, 并转换为炼油工厂与烯烃工厂的互供移动关系H5。

在实际统计平衡业务中, 炼油工厂、烯烃工厂、储运工厂首先独立完成实体工厂统计平衡, 然后炼油工厂、烯烃工厂再做复合工厂统计平衡, 实现储运工厂物料归属权结算。

总之, 石油化工企业通过SMES实现物料管理统计平衡结算, 通过复合工厂统计平衡模型能够实现企业储运工厂与生产工厂存储及转发物料的精细化管理, 保证数据流与物流的统一, 增强产品结构对效益影响的统计分析能力, 同时跟踪生产进度、优化库存利用、监督销售出厂计量等, 降低成本, 提高企业经济效益。

综上所述, 中国石化SMES3.0系统为了更好地发挥在精细化管理方面的作用, 必须克服一些技术上的瓶颈, 例如跨工厂统计平衡的技术瓶颈, 即复合工厂统计平衡, 只有解决了这些问题才能确保其在提升生产管理水平, 实现企业精细化管理方面发挥重要作用。