Автономные электростанции: Автономные электростанции – выбор – практические рекомендации

Содержание

Месторождения получили автономные электростанции — Энергетика и промышленность России — № 11 (151) июнь 2010 года — WWW.EPRUSSIA.RU

http://www.eprussia.ru/epr/151/11716.htm

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 11 (151) июнь 2010 года

Компания «Энерготех» осуществила новые вводы электростанций для автономного энергоснабжения на месторождениях нефти и газа.

В апреле на Унтыгейском месторождении в Ханты-Мансийском округе (разработчик – российско-канадская компания «КанБайкал Резорсес, Инк») успешно завершились 72‑часовые комплексные испытания газопоршневой электростанции (ГПЭС) на базе трех газопоршневых генераторных установок (ГПГУ) Waukesha VHP 5904GSID суммарной мощностью 3 МВт.

В настоящий момент ГПЭС обеспечивает энергоснабжение технологического оборудования добычи, подготовки и транспортировки извлекаемой нефти, используя в качестве топлива попутный нефтяной газ с низким метановым индексом.

Энергоцентр представляет собой комплекс, состоящий из шести отдельно стоящих блок-модулей всепогодного исполнения высокой степени заводской готовности.

Два блок-модуля служат для размещения комплектных распределительных устройств (КРУ), трансформаторов и щитов собственных нужд. В одном из электротехнических модулей выделена операторная, с автоматизированного рабочего места которой ведется удаленный мониторинг и управление энергетическим оборудованием станции.

АСУТП станции реализована на программно-аппаратном комплексе EnergoSoft собственной разработки «Энерготеха». Отдельный контейнер содержит оборудование установки для подготовки топливного газа.

– Для каждой серии машин мы проектируем отдельные блок-модули, учитывающие вес оборудования, которое там будет установлено, – рассказал технический директор компании «Энерготех» Константин Камышный. – В этом проекте нам удалось разместить в модуле низкооборотистые агрегаты Waukesha серии VHP 5904GSID, которые отличаются несколько большими массогабаритными показателями по сравнению с машинами Waukesha серии VGF, которые мы часто поставляем именно в контейнерном исполнении.

При этом размер контейнера для VHP в полной мере соответствует допустимым транспортным габаритам.

Для компании «КанБайкал Резорсес, Инк» ввод данной электростанции стал продолжением политики по полной утилизации попутного нефтяного газа.

Кроме того, газотурбинная электростанция введена на Тэдинском месторождении в Ненецком округе (Архангельская область) компании «ЛУКОЙЛ-Север». Здесь испытания завершились в начале мая. Газотурбинная электростанция (ГТЭС) Тэдинского месторождения сооружена на основе газотурбинных генераторных установок (ГТУ) Solar Centaur С40. Данные ГТУ показали полное соответствие требованиям технического задания в режимах работы на газообразном топливе (попутный нефтяной газ) и на жидком дизельном топливе. Общая мощность энергокомплекса составила 10,5 МВт электрической и 18 МВт тепловой энергии. Основным топливом для ГТЭС служит попутный нефтяной газ с содержанием сероводорода около 1,22 грамма на кубометр.

Энергоцентр введен в эксплуатацию и обеспечивает электро- и теплоснабжение технологического оборудования, а также бытовых и административных зданий нефтяного промысла.

СПРАВКА

ООО «Энерготех» работает в сфере инжиниринга, поставки и строительства объектов малой энергетики и компрессорных станций для предприятий нефтегазового комплекса, ЖКХ и других отраслей. «Энерготех» – официальный российский дистрибьютор американских компаний Waukesha Engine Dresser, Inc и Cummins, Inc.

Компания Waukesha Engine Dresser, Inc специализируется на производстве двигателей, предназначенных для работы на нефтяных месторождениях.

Компания Solar Turbines (США) специализируется на проектировании, производстве, монтаже и обслуживании газотурбинных установок.

Провод, Мощность, Теплоснабжение, Топливо, Трансформаторы, Турбины, ТЭС , Энергия , Кабельная арматура, Электростанция,

Автономные солнечные электростанции — NENCOM

Солнеч­ная элек­тро­стан­ция без под­клю­че­ния к внеш­ней сети (Off-Grid или Stand-alone Solar Power System) обес­пе­чи­вает неза­ви­си­мость от постав­щи­ков энер­гии. Важным ком­по­нен­том такой системы явля­ются акку­му­ля­торы, кото­рые поз­во­ляют исполь­зо­вать сол­неч­ную энер­гию не только днём, но и ночью.

Когда светит солнце, кон­трол­лер исполь­зует мощ­ность фото­элек­три­че­ских моду­лей для заряда акку­му­ля­то­ров и пита­ния элек­тро­при­бо­ров через бата­рей­ный инвер­тор. Иногда кон­трол­лер заряда может быть встроен в корпус Off-Grid инвер­тора.

Например, если в опре­де­лён­ный момент сол­неч­ная элек­тро­стан­ция гене­ри­рует 4 kW, а мощ­ность рабо­та­ю­щих элек­тро­при­бо­ров состав­ляет 5 kW, то из акку­му­ля­то­ров будет потреб­ляться только 1 kW.

Если же элек­тро­стан­ция про­из­во­дит больше мощ­но­сти, чем тре­бу­ется в кон­крет­ный момент, то «лишняя» энер­гия будет направ­лена на зарядку акку­му­ля­то­ров, кото­рые обра­зуют систему хра­не­ния энер­гии.

Off-Grid элек­тро­стан­ции бывают любого раз­мера: от микро-систем для кара­вана или лодки до мас­штаб­ных про­мыш­лен­ных реше­ний.

В самом про­стом виде авто­ном­ная микро-элек­тро­стан­ция может рабо­тать без инвер­тора, обес­пе­чи­вая элек­три­че­ством при­боры, рабо­та­ю­щие на посто­ян­ном напря­же­нии 12 вольт. Это может быть осве­ще­ние, вен­ти­ля­ция, авто­мо­биль­ный холо­диль­ник, зарядка для теле­фо­нов и многое другое.

Ёмкость обыч­ной системы хра­не­ния элек­тро­энер­гии сгла­жи­вает суточ­ные или недель­ные изме­не­ния инсо­ля­ции, но её недо­ста­точно, чтобы ком­пен­си­ро­вать изме­не­ния доступ­ной сол­неч­ной энер­гии в тече­ние года. То есть, не полу­чится летом нако­пить элек­три­че­ство для зимы.

Если рас­счи­ты­вать мощ­ность элек­тро­стан­ции и ёмкость системы хра­не­ния для летних меся­цев, то зимой будет явный дефи­цит энер­гии. При рас­чё­тах «под зиму», мы полу­чим избы­ток энер­гии в летний период и не сможем её исполь­зо­вать. Таким обра­зом, опти­маль­ным явля­ется поиск ком­про­мисса с уме­рен­ным дефи­ци­том зимой и допу­сти­мыми поте­рями летом.

Для ком­форт­ного исполь­зо­ва­ния авто­ном­ной системы необ­хо­димо зара­нее спла­ни­ро­вать энер­го­по­треб­ле­ние объ­екта, чтобы оно при­мерно сов­па­дало с про­из­во­ди­тель­но­стью элек­тро­стан­ции. Например, охла­жде­ние поме­ще­ний летом может осу­ществ­ляться с исполь­зо­ва­нием элек­три­че­ства, а отоп­ле­ние зимой — с помо­щью пел­лет­ного камина.

То же самое каса­ется и горя­чего водо­снаб­же­ния.

Для особых слу­чаев, напри­мер, при пас­мур­ной погоде много дней подряд, можно исполь­зо­вать дизель-гене­ра­тор, кото­рый быстро заря­дит акку­му­ля­торы до нуж­ного уровня.

Автома­ти­че­ский запуск гене­ра­тора

Автоном­ная система слож­нее и дороже, чем сете­вая сол­неч­ная элек­тро­стан­ция. Однако, во многих слу­чаях, её стро­и­тель­ство ока­зы­ва­ется дешевле и осу­ществ­ля­ется зна­чи­тельно быст­рее, чем про­це­дура под­клю­че­ния к обще­ствен­ной элек­тро­сети.

Иногда само­до­ста­точ­ность и неза­ви­си­мость играют более важную роль, чем эко­но­мия. Собствен­ная элек­тро­стан­ция гаран­ти­рует финан­со­вую защиту и уве­рен­ность в зав­трашнем дне.

Выберите удобный способ связи или заполните форму:

Автономные электростанции Мини-ТЭС обеспечивает максимальную эффективность

Оптимизация затрат на электроэнергию и обеспечение надежности энергоснабжения — одна из основных задач любого предприятия, особенно в горнодобывающей промышленности.

Далеко не всегда существует возможность покрытия роста электропотребления за счет внешней энергосистемы, учитывая такие факторы как удаленность многих предприятий (в основном добывающих) от территориальных генерирующих компаний, дефицит мощности в энергосистеме и ограничения по пропускной способности сетей. Основное решение данной проблемы — строительство объектов генерации (автономных электростанций собственных нужд) для энергоснабжения предприятий.

Говоря об автономном энергоснабжении нельзя не отметить возможность получения не только электрической, но и тепловой энергии. Традиционный способ получения электричества и тепла заключается в их раздельной генерации (электростанция и котельная). При этом значительная часть энергии первичного топлива не используется. Можно значительно уменьшить общее потребление топлива путем применения когенерации (совместного производства электроэнергии и тепла).

Сегодня строительство мини-ТЭС (объектов когенерации) является одним из путей решения вопроса энергообеспечения для тех, кто расширяет производство и реализует строительные проекты.

С использованием когенерационной технологии КПД мини-ТЭС возрастает до 87-92% (у классической электростанции он достигает 36%), что не только дает ощутимую экономию собственных средств, но и значительно упрощает получение лимитов на топливо и разрешительной документации.

Данное направление, ориентируясь на нужды рынка, активно развивает ЗАО «НГ-Энерго» — компания, успешно реализующая уникальные решения малой энергетики в горнодобывающем, нефтегазовом и ЖКХ секторах. Базируясь на дизельных и газопоршневых установках Cummins, технические решения «НГ-Энерго» в области мини-ТЭС гарантируют низкий расход топлива, большой моторесурс двигателя, надежность и долговечность и обеспечивают оптимальное соотношение «эффективность-стоимость». Следует отметить, что электростанции Cummins работают в России с 1999 г.

и зарекомендовали себя как качественные и надежные источники электрической энергии для объектов промышленности и ЖКХ в районах Сибири, Якутии, Крайнего Севера, Дальнего Востока. Компания «НГ-Энерго» является официальным дилером Cummins Inc. в России по поставкам и сервису.

Когенерация широко применяется на газопоршневых и дизельных электростанциях Cummins, что позволяет получать бесплатное тепло (до 120% от электрической мощности) и способствует скорейшей окупаемости энергетических объектов. Специалисты «НГ-Энерго» разрабатывают и реализуют сложнейшие проекты с учетом индивидуальных потребностей заказчика. Благодаря наличию сервисных центров и складов запасных частей на территории России инженеры «НГ-Энерго» обеспечивают на объекте квалифицированный сервис. Взаимодействие с заказчиком начинается с поставок энергетического оборудования.

Компания «НГ-Энерго» применяет гибкие финансовые схемы, такие как лизинг и инвестиционные проекты на условиях продажи электроэнергии. Специалисты компании «НГ-Энерго» предлагают полный спектр решений, связанный с расчетом, технико-экономически обоснованием эффективности проектов, согласованием, строительством, пу-ско-наладкой и обслуживанием электростанций.

Среди заказчиков ЗАО «НГ-Энерго» — крупнейшие промышленные холдинги: ОАО «Полиметалл», ОАО «Алмазы Анабара», ЗАО «Корякгеолдобыча», ОАО НК «Роснефть», ОАО «Газпром нефть», ОАО «Сургутнефтегаз», «Группа компаний «Интегра» и другие.

Использование мини-ТЭС и других возможностей малой энергетики позволит заказчику оптимизировать энергозатраты, существенно сократив энергопотери. Заказчикам, не имеющим опыта эксплуатации подобного оборудования, ЗАО «НГ-Энерго» предлагает комплексный подход к реализации проектов, включая эксплуатацию объектов квалифицированным персоналом сервисного подразделения.

Журнал «Горная Промышленность» №1 2008, стр.24

Автономные электростанции | Отопительное оборудование и инженерные системы

Отопительное оборудование и инженерные системы | №2 (57) ‘2012

Перебои в электроснабжении, к сожалению, не являются редкостью в сельской местности на территории нашей страны. Оперативно восстановить освещение в доме, спасти продукты в холодильнике или помочь досмотреть телепередачу — на все это и многое другое способен автономный электрогенератор.

  • © Fubag

  • © SDMO

Электрогенератором называется агрегат, преобразующий какую-либо энергию в электрическую. При значительных масштабах, то есть необходимости обеспечения автономного электропитания, например, для коттеджного поселка или предприятия, работающего вахтовым методом, помимо мощных дизельных электростанций могут применяться газопоршневые — разумеется, только там, где есть магистральный или хотя бы сжиженный газ в необходимых количествах. В бытовых же условиях наибольшей популярностью пользуются дизельные генераторные установки (ДГУ) и их бензиновые аналоги (БГУ).

Рассматриваемые генераторы удобны тем, что могут работать как простой, компактный и мобильный резервный (реже — постоянный) источник электропитания в населенных пунктах, где централизованное энергоснабжение является нестабильным и осуществляется с перебоями. Единственным необходимым условием их функционирования является наличие достаточного количества топлива.

Характеристики

  • © Honda

  • © Honda

  • © Hitachi

Основным узлом ДГУ и БГУ выступает двигатель внутреннего сгорания (ДВС), вращающий ведущий вал генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую. В качестве соединительного элемента здесь применяется виброизолирующая муфта, гасящая взаимную несоосность упомянутых компонентов устройства. Соответственно в бензиновых агрегатах топливом для ДВС служит бензин (в четырехтактных моделях) или его смесь с машинным маслом (в двухтактных аналогах), а в дизельных — солярка.

ДГУ и БГУ, которые нередко называют дизельными или бензиновыми электростанциями, различаются еще и по вариантам исполнения. Они могут быть открытыми, то есть все их узлы монтируются на раме без использования кожухов, капотов и навесов, — эта компоновка характерна для маломощных устройств. Их рекомендуется размещать в сухих, хорошо проветриваемых помещениях, на твердом ровном (например, бетонном) основании, вдали от легковоспламеняющихся предметов и материалов.

Установки другого типа оснащаются шумозащитными кожухами, благодаря которым автономные генераторы (как правило, обладающие высокой мощностью) становятся заметно более тихими в работе. Однако основная роль в системе шумоподавления всех подобных агрегатов все же отводится глушителям.

В соответствии с техническими характеристиками, определяющими вес, габаритные размеры и способ монтажа электростанции на месте ее эксплуатации, выделяют портативные (переносные либо мобильные) и стационарные модели. Многие крупные производители ДГУ и БГУ выпускают подобные устройства в контейнерном исполнении.

Мощные, в большинстве случаев дизельные, электрогенераторы помещаются в специальный контейнер, который не только обеспечивает шумоизоляцию, но и защищает агрегат от осадков, повышая безопасность его эксплуатации. Конструкция оборудуется системами вентиляции и пожаротушения, а также соответствующей автоматикой, помимо всего прочего предусматривающей возможность дистанционного управления установкой и ведения электронного протокола ее работы.

Различаются генераторы и по способу включения. Существует несколько вариантов: вручную при помощи троса («пускача»), посредством электрического стартера (он работает от аккумулятора) — нажатием на кнопку либо поворотом ключа, или за счет контроллера, который отслеживает наличие напряжения в сети и при его исчезновении отдает команду на запуск агрегата. Выбирая между бензиновой или дизельной моделью генератора, следует учитывать, что оба типа приборов обладают определенными особенностями, преимуществами и недостатками.

В чем различия

  • © Briggs & Stratton

  • © SDMO

  • © SDMO

  • © Honda

По сравнению с дизельными аналогами бензиновые генераторы, представленные на рынке, обладают меньшими габаритами, массой и, что немаловажно, стоимостью. Правда, легкость и компактность обуславливают более низкую (до 15 кВт) мощность установки.

Существенное преимущество БГУ перед ДГУ — в открытом исполнении: в холодное время года их запуск проходит намного проще даже при минус 20°C, в то время как возникновение проблем с дизелем не исключено уже при минус 5°C. Работа бен­зинового генератора сопровождается меньшим шумом, причем он может функционировать с минимальной электрической нагрузкой, тогда как для ДГУ она должна составлять не менее 40%. К слабым сторонам БГУ относят их относительно невысокий ресурс, составляющий до 4–5 тыс. моточасов, и необходимость довольно частого проведения технического обслуживания. Колебания напряжения на выходе этих электростанций составляют 10%, а частоты — 4% от номинального значения.

Как уже отмечалось, бензиновые генераторы комплектуются двух- или четырехтактными двигателями. Первый вариант характеризуется наиболее низкой стоимостью: такие установки работают в среднем по 1000 часов, после чего ДВС нуждается в капитальном ремонте, а их надежность напрямую зависит от точности соблюдения пропорций при смешивании бензина со специальным маслом для двухтактных двигателей. Однако указанный ресурс выглядит вполне достаточным, если агрегат будет использоваться в качестве резервного источника питания на случай отключения централизованного энергоснабжения, то есть сравнительно редко и недолго. К примеру, если он применяется 10 раз за год по 2 часа, то теоре­тически сможет прослужить порядка 50 лет.

В свою очередь, бензиновые генераторы с четырехтактным двигателем более долговечны и рассчитаны на 2500–5000 моточасов. Кроме того, здесь не нужно добавлять масло в бензин, хотя надежность и стабильность работы установки также зависят от качества топлива.

Масса однофазной БГУ на 1,5–2,5 кВт составляет всего 20–50 кг (в зависимости от наличия и состава шумозащитных приспособлений), ее будет несложно транспортировать на легковой машине при выезде на еще не электрифицированную дачу. Как правило, мощности такого агрегата достаточно для удовлетворения бытовых нужд, в том числе питания электрических газонокосилок, водяного насоса либо других маломощных электроприборов. Аналогичная установка на 4–5 кВт весит уже 60–110 кг и обладает более крупными размерами, однако и она остается вполне мобильной. Помимо перечисленного такое устройство в состоянии обеспечить работу большинства электроинструментов, в том числе сварочного аппарата с электродом сечением до 3 мм.

Большие возможности

  • © Honda

  • © Honda

  • © SDMO

Дизельные генераторы, как правило, мощнее бензиновых аналогов. Портативные аппараты этого типа работают в диапазоне 3–25 кВт, а стационарные — 5–40 кВт и даже выше. К их неоспоримым достоинствам также относятся более стабильная работа и значительный эксплуатационный ресурс, у разных моделей составляющий от 4 тыс. до 40 тыс. часов. Отклонения величины выходного напряжения у ДГУ в среднем составляют всего 1%, частоты тока — 2,5%, а еще такие устройства менее пожаро­опасны, чем бензиновые.

Все дизельные генераторы построены на базе четырехтактных ДВС, различающихся системой охлаждения, которая бывает воздушной или жидкостной, и частотой вращения вала двигателя. Низкооборотные (1500 об/мин.) силовые агрегаты выигрывают у высокооборотных (3000 об/мин.) по надежности, ресурсу работы и уровню шума, при этом потребляя меньшее количество топлива. Все это позволяет использовать их даже для постоянного энергоснабжения дома.

Воздушная система охлаждения предус­мотрена в портативных маломощных (до 10 кВт) дизельных и бензиновых установках. Они не отличаются высокой износо-стойкостью, а эксплуатационный ресурс в данном случае составляет порядка 4 тыс. моточасов. Мощные (20–180 кВт и более) стационарные модели охлаждаются за счет жидкости, циркулирующей по специальным каналам внутри ДВС. Даже в круглосуточном режиме эксплуатации их хватает в среднем на 40 тыс. часов, что делает подобные устройства наиболее пригодными для обеспечения полной энергонезависимости как отдельных коттеджей, так и целых поселков.

Ведущие производители

На российском рынке можно найти множество марок бензиновых и дизельных генераторов: «Вепрь», «Энерго», «Калибр» (Россия), FG Wilson (Великобритания), Endress, Fubag, Eisemann, Geko (Германия), Hitachi, Honda, Makita (Япония), SDMO, Pramac (Франция), Gesan (Испания) и др. Большинство производителей не делают ДВС сами, а закупают их у других компаний, специализирующихся на подобной продукции, — например, Briggs & Stratton, Honda, Mitsubishi, Subaru-Robin и Perkins.

Отечественные дизельные электростанции комплектуются двигателями Ярославского моторного завода (ЯМЗ), Тутаевского моторного завода (ТМЗ), Заволжского моторного завода (ЗМЗ) и ГК «КамАЗ».

Согласно ГОСТ 305-82, на территории Российской Федерации вырабатывается дизельное топливо следующих марок: «Л» — летнее, «З» — зимнее, «А» — арктическое. Для летней разновидности солярки там же указывается температура вспышки, а для зимней — застывания.
К примеру, надпись «Л-0,2-40» обозначает летнее топливо с содержанием серы 0,2% и температурой вспышки 40°C, а «З-0,2-35» — зимнее горючее с таким же содержанием серы, застывающее при минус 35°C.

Газовый метод

В газифицированных районах для автономного энергоснабжения можно использовать электростанции на основе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания, работающих на смеси газа с небольшим (в пределах 10%) количеством дизельного топлива. Подобные генераторы находят применение в качестве резервных и дополнительных источников энергии в загородных домах. К слову, установки небольшой (1–5 кВт) мощности могут работать даже от баллона со сжиженным газом, подключенного через редуктор. По аналогии с прочими рассмотренными типами газопоршневые агрегаты имеют одно- или трехфазную генераторную часть, которая может быть синхронной либо асинхронной.

Синхронные устройства обладают более высоким потенциалом мощности по сравнению с технически сложными, тяжелыми, весьма капризными и довольно дорогостоящими асинхронными, однако при определенных условиях и способах эксплуатации про­игрывают тем по качеству вырабатываемой электроэнергии. И все же в подавляющем большинстве стационарных установок применяются именно синхронные бесщеточные генераторы.

Одним из главных преимуществ газопоршневых агрегатов по сравнению с бензиновыми и дизельными аналогами является не ограниченное расходом топлива время работы при подсоединении к газовой магистрали. Служат такие генераторы на четверть срока дольше, чем БГУ и ДГУ, так как при сгорании голубого топлива образуется меньше твердых частиц нагара, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Окупаются данные установки достаточно быстро благодаря дешевизне горючего, в качестве которого может применяться природный, сжиженный, пиролизный, коксовый, попутный или рудничный газ, биогаз, а также топочный мазут, сырая нефть и др.

Газопоршневые генераторы выпускаются как в модульном исполнении — для стационарной установки в помещении, так и в контейнерном варианте — в качестве резервного, вспомогательного или основ­­ного источника энерго- и теплоснабжения небольших предприятий, отдельно стоящих зданий, дачных поселков и даже более крупных населенных пунктов.

Текст: Александр Преображенский

Автономный завод: вступление в новую цифровую эру

Энергетические компании работают в нестабильные времена. Они сталкиваются с давлением со стороны общества и ужесточением регулирования, направленным на значительное сокращение зависимости от ископаемого топлива, в первую очередь от транспортного топлива, пластмасс и других продуктов нефтепереработки и нефтехимии. В этих условиях компании стремятся максимально повысить работоспособность и устойчивость последующих операций, особенно в нефтегазовой и химической промышленности, за счет внедрения новых технологий автоматизации и цифровых технологий, обеспечивающих более высокий уровень использования данных и прозрачность производительности, а также более быстрые циклы принятия решений.

Многие из этих изменений уже происходили и только ускорились во время пандемии COVID-19, что привело к вновь обретенному ощущению неотложности. Тем не менее, цифровые стратегии остаются сложной задачей для энергетического сектора по нескольким причинам, а именно: не отставать от растущих усилий по декарбонизации, кадровых изменений и ускорения технологических инноваций. Многие компании ответили краткосрочными решениями, но по-прежнему не решают, как определить приоритеты на ближайшие годы.

Автономные установки — перспективное решение. Такие предприятия будущего связывают технологии, данные и расширенную визуализацию с операциями, чтобы активы извлекали уроки из каждого предпринятого действия, а также из исторических данных и полученных данных. Эти заводы реагируют на состояние активов и экономические условия и со временем постепенно улучшают свои операции, чтобы работать с меньшим углеродным следом, а также с большей безопасностью и прибыльностью.

Все предприятия, независимо от уровня их зрелости, настроены на идентификацию и внедрение цифровых технологий для продвижения к автономии.

Наше исследование показывает, что все предприятия, независимо от уровня их зрелости, готовы выявлять и внедрять цифровые технологии, чтобы двигаться к автономии. Строительные блоки теперь на месте, технологии доступны, и требуемые наборы навыков становятся предметом внимания. Действия, предпринятые сегодня исполнительным руководством, могут максимизировать денежный поток от перерабатывающих активов и перевести предприятие на использование возобновляемых источников энергии, тем самым помогая соответствовать требованиям и целям устойчивого развития.

Энергетический переход: вызовы и возможности

Несмотря на то, что энергетический переход требует от компаний повышения устойчивости своей деятельности, он также создает серьезные препятствия для отрасли. Фактически, некоторые компании отреагировали естественным хеджированием рыночных рисков за счет диверсификации портфеля, в то время как другие удвоили свои усилия по достижению ценовой конкурентоспособности за счет повышения операционной эффективности и расширения цепочки создания стоимости (Иллюстрация 1).В любом случае эти компании стремятся увеличить денежный поток от операций, чтобы защитить себя от устойчивой волатильности рынка, а также повысить привлекательность активов, которые могут рассматриваться для продажи.

Приложение 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: McKinsey_Website_Accessibility @ mckinsey.ком

Например, один из крупнейших энергетических и химических конгломератов в Азии недавно решил проблему неопределенности энергетического перехода, приступив к многолетней инициативе по цифровизации и автоматизации с амбициозными целями в области эффективности, устойчивости и конкурентных преимуществ. Начиная с широкой производственно-сбытовой цепочки и усилий по созданию цифровых двойников, которые будут немедленно использовать цифровые технологии для сокращения структуры производственных затрат, снижения углеродоемкости и повышения устойчивости, теперь у них есть четкое видение автономных операций в ближайшие годы с постепенным прогрессом. начиная с 2025 года.Такие шаги демонстрируют, как компании могут предпринять первые шаги для повышения автономии и автоматизации в краткосрочной перспективе с целью получения выгод в долгосрочной перспективе.

Следующие тенденции подчеркивают как проблемы, так и возможности, с которыми компании могут столкнуться в своем цифровом путешествии:

Усилия по обезуглероживанию

Усиление общественного давления и регулирования продолжает приводить к сдвигу в экологических, социальных и управленческих (ESG) императивах для переработки нефти, газа и нефтехимии.Недавнее законодательство, такое как Европейский зеленый курс, направлено на резкое сокращение выбросов углерода и повышение экономической устойчивости. Такое законодательство стимулирует увеличение инвестиций в неуглеродные источники энергии и направлено на снижение чистого спроса на продукты, полученные из ископаемого топлива. Это также стимулирует инновации и развитие технологий. В результате низкоуглеродные и возобновляемые источники энергии становятся экономически целесообразными и, следовательно, более привлекательными. Для существующих капиталоемких активов автономный завод становится обязательным условием для обезуглероживания.

Кадровые изменения

Обвал цен на нефть в начале 2020 года непропорционально сильно повлиял на высококвалифицированных специалистов, обладающих важнейшими знаниями в данной области. Известные сейчас тропы включают крупномасштабные увольнения как в энергетике, так и в химической промышленности; досрочный выход на пенсию пожилых, опытных работников; и циклическое падение количества кандидатов в вузы, заинтересованных в присоединении к ресурсоемким организациям. Текущее замедление рынка ускорило темпы, с которыми энергетические компании оценивают цифровые решения для решения проблемы нехватки технически квалифицированных рабочих.А предыдущий год удаленной работы продемонстрировал, что достижение производственного превосходства зависит от сочетания технологий и технически квалифицированных рабочих.

Ускорение технологических инноваций

По мере того, как цифровые технологии продолжают развиваться и одновременно становятся более доступными и простыми в развертывании, темпы их внедрения в энергетическом секторе будут продолжать расти (см. Врезку «Переломный момент для цифровых технологий»). Недавние обновления инфраструктуры, такие как безопасные сети 5G на уровне площадки, резко изменили возможности управления данными и снизили риски кибербезопасности, и теперь они позволяют развертывать интегрированные автоматизированные решения.Кроме того, эти обновления значительно снизили стоимость подключения по сети вместо жесткого подключения географически разрозненных активов к диспетчерским, многие из которых физически перемещаются подальше из-за соображений размещения объектов.

Автономный завод: обзор

Автономный завод включает последние технологические достижения в области подключения и вычислительной мощности, а также доступа к данным промышленного Интернета вещей (IIoT) для постепенного повышения производительности на основе анализа данных, искусственного интеллекта и моделей первого принципа без значительного вмешательства человека. (Приложение 2).

Приложение 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Тщательно продуманная комбинация традиционных технологий, искусственного интеллекта, повсеместных данных, возможности подключения и совместной работы позволяет учитывать потенциальные будущие состояния нефтеперерабатывающих или нефтехимических заводов при принятии операционных решений.Предварительная аналитика, применяемая к эксплуатационным данным и традиционным моделям, предлагает техническому персоналу более полную информацию и может выявить альтернативные стратегии, либо консультируя операторов, либо — там, где работают системы с обратной связью — взяв на себя автономный контроль. Такой уровень контроля является не только ключевым фактором создания ценности, но и позволяет специалистам сосредоточить внимание на будущем состоянии предприятия. Тщательно сочетая технологию и процессы, все более автономные компании могут гарантировать, что организации обладают устойчивым и гибким набором активов, которые могут реагировать и реконфигурироваться для процветания в условиях изменяющихся экономических, операционных или нестабильных рынков (см. Врезку «Полный потенциал автономных технология»).

Фундаментальным элементом автономного предприятия будет его способность разрушать и закрывать петли обратной связи между планированием и составлением графиков и технологиями оптимизации работы. Это гарантирует, что актуальная информация будет распространена, а соответствующие действия определены и предприняты. Как стало ясно во время недавнего спада, вызванного пандемией, многие предприятия столкнулись с проблемами, связанными с работой с минимально допустимыми темпами в периоды низкого спроса. В отсутствие замкнутых контуров обратной связи многие предприятия не могли согласовать многочисленные ограничения и технологические единицы таким образом, чтобы достичь производственных целей и поддерживать безопасность, поскольку их системы планирования и управления не были предназначены для оптимизации при низкой производительности.При работе в так называемых нормальных рабочих условиях эти замкнутые контуры обратной связи и прямой связи также позволяют установке безопасно работать ближе к своим пределам и, в некоторых продемонстрированных случаях, увеличивают общие пределы производительности установки на 5-10 процентов.

Путь к автономному производству также может повысить способность рабочих принимать тактические решения, которые четко согласуются со стратегическими инициативами по повышению операционной целостности, устойчивости и производства.Кроме того, технологические решения могут быть разработаны для обеспечения более эффективного сотрудничества между организациями и улучшения координации при принятии решений.

Тщательно продуманная комбинация традиционных технологий, искусственного интеллекта, повсеместных данных, возможности подключения и совместной работы может работать совместно, чтобы учитывать будущее состояние нефтеперерабатывающих или нефтехимических заводов.

Первые пользователи ключевых автономных компонентов пролили свет на удивительно высокую ценность, доступную за счет комплексных реализаций, или, напротив, величину маржи, которая в настоящее время теряется из-за неэффективной работы, с точки зрения системы.Например, в нефтепереработке часто используются цифровые двойники для обновления моделей планирования и мониторинга ключевого оборудования. Эти реализации стоят от десяти до 50 центов за баррель; динамическая многоблочная оптимизация, синхронизированная с планированием, от 15 до 30 центов за баррель; интегрированное планирование и составление графиков, от 20 до 50 центов за баррель; и адаптивное многомерное управление, от 12 до 20 центов за баррель. Вдобавок ко всему, стоимость агентов ИИ, тесно интегрированных с цифровыми системами, может превышать еще один доллар за баррель.Поскольку цена на нефть в течение некоторого времени остается в пределах диапазона от 60 до 80 долларов, спрэды крэка, вероятно, увеличатся, и наблюдаемые преимущества цифровизации будут масштабироваться.

Начало работы

Хотя все энергетические компании могут получить выгоду от повышения автономии, уровень выгоды значительно варьируется в зависимости от основных структурных и макроэкономических условий рынков, на которых они работают. Отдельные организации должны использовать эту информацию, чтобы сдерживать как начало своего пути, так и то, как далеко им следует пройти.В зависимости от силы встречных ветров, с которыми сталкивается организация, и динамики региональных и местных рынков, энергетическим компаниям необходимо будет определить свои приоритеты, исходя из своих потребностей. Имея это в виду, четыре архетипа могут помочь компаниям соответствующим образом масштабировать свои инвестиции (Иллюстрация 3).

Приложение 3

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами.Напишите нам по адресу: [email protected]

Эти архетипы представляют широкий спектр: от тех, кто быстро внедряет технологии, до компаний, развивающих свои бизнес-модели, и заканчивая теми, кто имеет преимущество в сырье. У каждого архетипа есть четкая мотивация для перехода к будущему состоянию автономных заводов с вариантами, которые включают простые обновления систем управления до модульной интеграции индивидуальных цифровых решений. Кроме того, поскольку игроки сосредотачиваются на сохранении денежного потока на основе динамики рынка, важно подчеркнуть, что многие из этих решений могут быть развернуты с использованием «программных датчиков» или алгоритмов, оптимизирующих пропускную способность и доходность, вместо того, чтобы требовать значительных капитальных вложений.

Поскольку разные предприятия могут находиться на разных уровнях цифровой зрелости, мы обозначили пять отдельных этапов, применимых ко всем архетипам, от базовых операций до автономного предприятия (Иллюстрация 4). Эта модель зрелости подчеркивает время, необходимое для внедрения новых технологий и трансформации систем управления, создания возможностей персонала и внедрения новых моделей поведения. Однако по мере повышения уровня автоматизации соответственно возрастает ценность завода и экосистемы предприятия.

Приложение 4

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Спектр зрелости варьируется от базовых систем оперативного управления на производственных площадках до полностью интегрированных автономных компаний. Каждый последующий уровень представляет собой тематические поэтапные изменения применяемых уровней цифровизации (см. Врезку «Ключевые вопросы для руководителей, переходящих на автономные операции»).По нашему опыту, следующие примеры помогают проиллюстрировать, что компании могут делать на каждом этапе:

  1. Базовое цифровое внедрение. Благодаря простому применению систем управления в операциях, базовому планированию нефтеперерабатывающих заводов по каждому объекту, составлению графиков на основе электронных таблиц, моделированию процессов, вызванных специальным устранением неисправностей, и заказам на выполнение работ по техническому обслуживанию, этот уровень зрелости представляет собой самый широкий уровень внедрения на сегодняшний день. Путешествие началось здесь в 1980-х годах, но многие организации застряли на этом этапе.Компании, выходящие на эту стадию, как правило, не имеют никакого подобия цифровой организации и считают, что их следующим цифровым рубежом будет улучшение своих текущих систем в соответствии с передовыми практиками сегодняшнего дня и определенным уровнем взаимодействия бизнес-процессов.
  2. Выборочное внедрение расширенной аналитики. Пять-десять лет назад ряд компаний сделали первый шаг к этому следующему уровню, начав с ограниченного внедрения APC и развертывания передовых методов моделирования линейного программирования и программ планирования ресурсов предприятия (ERP).Компании, полностью перешедшие на этот этап сегодня, развертывают расширенную аналитику для создания ценности, например, предписывающее обслуживание на основе анализа данных для обеспечения безотказной работы, адаптивное расширенное управление процессами и онлайн-оптимизацию отдельных единиц для дальнейшей координации и повышения ценности. Хотя это важные шаги, которые необходимо предпринять, отдельные лидеры должны по-прежнему продвигать экспериментальные цифровые решения в отличие от всеобъемлющей культурной открытости для революционных технологий. Более того, компании часто пренебрегают разработкой перспективной стратегии передачи данных и датчиков на границе предприятия.Наконец, финансирование обычно подпадает под условие «доказывающих» испытаний.
  3. Междисциплинарная оптимизация. Хотя это гораздо реже и обычно демонстрируется только нынешними лидерами, на этом этапе компании изучают междисциплинарную оптимизацию, для которой развертываются и подключаются несколько цифровых решений. На данный момент эти компании в целом решили проблему масштабирования и, следовательно, имеют представление о том, где цифровое развертывание может принести пользу. Примеры включают компании с полностью интегрированными решениями по планированию и составлению графиков, хорошо спроектированные системы ERP, которые оказывают влияние на организацию, оптимизацию процессов с несколькими подразделениями и цифровые двойники для мониторинга выбросов в масштабах всего актива.У них также есть цифровые организации, какими бы зарождающимися они ни были, а также культурный энтузиазм и импульс вокруг того, что могут сделать технологические решения. Основополагающим шагом является внимание к стратегии данных от периферии к предприятию. Если решения внедряются правильно и компания получает положительное влияние, цифровые программы часто становятся «самофинансируемыми», и препятствия для внедрения значительно снижаются. Это важный этап для достижения и — для подготовки к следующему уровню зрелости — ускоренное внедрение должно стать сегодня приоритетом.
  4. Автономный завод. Для перехода к этому этапу требуется значительно больше доверия к цифровым инструментам, организационная согласованность в отношении рисков и полноценные цифровые организации, которые способствуют постоянным изменениям. Это означает, что компании исследуют оптимизацию процессов с замкнутым циклом, интегрируют рабочие процессы на площадках и, вероятно, испытают общее снижение затрат за счет сокращения трудозатрат, повышения стабильности процесса и повышения надежности. Непосредственные сотрудники являются неотъемлемой частью культуры внедрения и подталкивают сотрудников службы технической поддержки к тому, как продолжать цифровую стратегию.Хотя в настоящее время нет автономных предприятий, на нескольких предприятиях предпринимаются значительные шаги по развертыванию интегрированных решений в этом направлении. Гибридные решения, использующие ИИ, являются ключевыми на этом этапе.
  5. Автономное предприятие. Актив или завод создают стоимость только в контексте цепочки создания стоимости предприятия. Чтобы полностью раскрыть потенциал автономного завода, цепочка создания стоимости должна стать интеллектуальной. Это означает, что он может принимать решения по всей корпоративной сети, определяя приоритеты, какие активы производят, какой продукт и какие цели оптимизируются для каждого продукта и производственной линии на каждом объекте.Как следует из названия, этот шаг — зенит на пути к автономии. На данный момент решения полностью интегрированы, визуализация данных в реальном времени обеспечивает непрерывную оптимизацию на уровне предприятия, а рабочие процессы на уровне объекта связаны с не менее продвинутыми рабочими процессами бэк-офиса. По сути, нет компаний, которые можно квалифицировать как «автономные предприятия», хотя многие из них разрабатывают элементы автономного будущего. Одним из примеров этого может быть торговая организация компании, позволяющая в режиме реального времени (или почти в реальном времени) отслеживать операции и логистику для непрерывного определения последней относительной стоимости сырой нефти или стоимости производства различных продуктов для принятия коммерческих решений.

При рассмотрении модели цифровой зрелости ключевой вывод состоит в том, что у каждой организации есть доступные шаги — независимо от их положения или прогресса на пути к автономии. У всего спектра заводов и компаний есть возможности двигаться вперед, внедряя цифровизацию и продолжая трансформировать свою базу затрат. Мы рекомендуем компаниям сначала прояснить свои амбиции, а затем наметить путь к любой желаемой степени автономной работы, но в конечном итоге вариантов много и часто требуется ограниченное капиталовложение или вообще не требуется.Благодаря продолжающемуся внедрению цифровизации на заводе и предприятии предприятия могут стать более автономными и самооптимизирующимися, что заложит основу для автономного предприятия.


Независимо от внедрения цифровых технологий, зрелости процессов и операций и географии, компании могут и должны предпринять важные шаги для повышения устойчивости своих предприятий и сетей. Включение даже самых незначительных достижений может стимулировать изменение амбиций и энергии предприятия.Хотя мы часто слышим комментарий: «Но мы не можем позволить себе инвестировать в технологии в этой среде», мы утверждаем, что во многих случаях компании не могут позволить себе этого не делать.

Безкомпьютерная автономная навигация и выработка энергии с использованием электрохемотаксиса — Ван — — Передовые интеллектуальные системы

Живые организмы движутся в ответ на окружающую среду, чтобы найти пищу, избежать хищников или опасностей и размножаться. [ 1 ] Области робототехники, [ 2 ] анимация, [ 3 ] искусственный интеллект, [ 4 ] и искусственная жизнь [ 5 ] давно пытались имитировать способность биологии автономно ориентироваться, чаще всего с помощью алгоритмов принятия решений, которые выполняются на компьютере. [ 6 ] Напротив, активные коллоиды, микропловцы и микророботы (мобильные микроустройства) могут автономно перемещаться в направлении или от аттрактантов окружающей среды или опасностей без компьютеров, подключая сенсорную реакцию к механизму, который движет движением, [ 7 ] подобно тому, как клеточные организмы автономно перемещаются к богатой питательными веществами среде или оплодотворяемым яйцам с использованием хемотаксиса. [ 8 ] Несмотря на то, что мобильные микроустройства являются чисто синтетическими, они, кажется, принимают решения и действуют как живые, потому что они имитируют основу многих биологических поведений, как описано в каноническом мысленном эксперименте Валентино Брайтенберга о серии транспортных средств, которые постепенно ведут себя более реалистично, поскольку они демонстрируют более сложные связи между датчиками и двигателями. [ 9 ]

Хотя автономная навигация без компьютера является привлекательной для многих приложений, она была продемонстрирована только на устройствах микрометрового масштаба, работающих с жидкостями. [ 7 ] Жидкости полезны для микроустройств, потому что энергия, доступная в окружающей среде, преобладает над энергией, необходимой для приведения в движение мобильного микроустройства. [ 10 ] Эти микроприборы, однако, не могут работать в сухой среде из-за химических требований к их исполнительным механизмам и из-за сильных сил Ван-дер-Ваальса, которые затрудняют скольжение устройств микрометрового размера.Хотя в настоящее время это невозможно, было бы привлекательно иметь автономную навигацию в более крупных системах и в сухой среде, [ 11 ] , где транспортные средства и роботы размером от миллиметра до сантиметра могут приводить себя в действие и принимать решения на основе химической информации. в их среде без бортового питания, вычислений или традиционных систем управления. Основной проблемой в реализации этой возможности является сложность извлечения достаточной мощности из сигналов окружающей среды, чтобы можно было перемещать устройства с миллиметровым или сантиметровым масштабом.Датчики могут обнаруживать сигналы окружающей среды, но они не обеспечивают достаточной мощности для двигателя. [ 12 ] Харвестеры могут извлекать энергию из окружающей среды, но, за заметным исключением солнечных панелей, которые могут обеспечивать до ≈30 мВт / см −2 энергии, большинство сборщиков энергии не могут обеспечить достаточно энергии для работать с двигателем (обычно <1 мВт / см -2 , при этом многие харвестеры вырабатывают только <1 мкВт / см -2 ). [ 13 ] Кроме того, большинство комбайнов извлекают энергию только из одного источника энергии (например, тепла, света или вибрации), и ни один из них не может извлекать энергию из широкого спектра химических веществ, которые предоставляют важную информацию о среда.Из-за этих ограничений мощности микробатареи являются доминирующей технологией хранения энергии для микромасштабных систем. Однако сантиметровый робот может работать только в течение ≈1 мин с лучшими текущими микробатареями из-за ограниченной плотности энергии этих технологий. [ 14 ] Совершенно разные источники энергии, которые могут извлекать большое количество энергии из окружающей среды при высокой мощности, необходимы для создания транспортных средств и роботов от миллиметра до сантиметра, которые работают дольше и реализуют автономную навигацию без потери бортовой энергии. системы.

В этой статье показано, как новый источник микроэнергии может приводить в действие транспортное средство на твердых поверхностях, используя внешние химические вещества, и принимать безкомпьютерные решения о том, как ориентироваться в окружающей среде, реагируя на химические свойства посредством электрохемотаксиса. Реактивное транспортное средство похоже на транспортное средство Брайтенберга по конструкции и может следовать по извилистым путям химического топлива, двигаясь к поверхностям с большей свободной энергией, более быстрой электрохимической кинетикой и более высокой ионной проводимостью, а также удаляясь от поверхностей, которые лишены этих свойств.Разрешающая технология представляет собой активный элемент схемы, который извлекает электрическую энергию высокой плотности из химических связей на внешней поверхности за счет разности свободной энергии Гиббса окисляющей поверхности и кислорода, восстановленного из воздуха. Мы называем этот элемент схемы экологически контролируемым источником напряжения (ECVS), потому что он работает как аккумулятор, но его удельная мощность чувствительна к химическим веществам в окружающей среде. ECVS напрямую питает двигатели постоянного тока без элементов промежуточной цепи. Два элемента ECVS, взаимодействующие с разными поверхностями, также предназначены для выполнения логики И, ИЛИ и НЕ в зависимости от способности извлекать энергию из этих поверхностей.В этой работе представлен метод одновременного управления и управления транспортными средствами и роботами без компьютеров путем непосредственного реагирования на широкий спектр химических полей в их среде с помощью электрохимии.

Рисунок 1A показывает, как живой организм, такой как муравей, инстинктивно движется, чтобы избежать опасностей и найти пищу (например, сахар) для получения энергии. Чтобы имитировать этот вид инстинкта, мы разработали средство передвижения с реактивным агентом, которое может следовать за источником топлива, избегая при этом поверхностей или опасностей, которые снижают его способность потреблять топливо (рис. 1B).На рис. 1С показан носитель реактивного агента на металлической поверхности с дорожкой, обведенной полиимидной лентой. В машине есть две ECVS, которые напрямую приводят в действие два электродвигателя. ECVS обеспечивает питание за счет окисления химикатов, с которыми он контактирует в окружающей среде. На металле ECVS может обеспечивать непрерывную мощность, поскольку металл является топливом с высокой плотностью энергии (84 и 40 МДж / л −1 для алюминия и железа), которое легко окисляется и дает больше энергии, чем бензин (34 МДж · л −1 ), глюкоза (24 МДж л -1 ) или литий-ионные батареи (≈3 МДж л -1 ).Когда ECVS соприкасается с поверхностью, которая не может быть окислена или имеет плохую ионную проводимость (считается опасностью), транспортное средство автоматически поворачивается, чтобы избежать этой «опасности», и находит новое топливо для получения электроэнергии без помощи компьютера. На рисунке 1C показано последовательное во времени изображение транспортного средства с приводом от ECVS, которое интеллектуально и автономно отслеживает путь топлива и избегает желтой инертной области, где он не может извлекать энергию (см. Дополнительный фильм 1, вспомогательная информация).

Автономная навигация.А) Иллюстрация муравья, который избегает опасностей и следует за едой, чтобы набраться энергии. Фотография адаптирована с разрешения «Прыгающего муравья Джердона с добычей» Випина Балиги, лицензия CC BY-NC-SA 2.0. Б) Схема синтетического аналога, состоящего из транспортного средства, которое движется вдоль источника металлического топлива, избегая опасностей. C) Последовательные изображения автомобиля с реактивным агентом, движущегося по металлическому топливному пути без компьютеров.

Рисунок 2A показывает конфигурацию и рабочий механизм ECVS.Когда ECVS помещается на металлическую поверхность, он обеспечивает питание, преобразовывая разность химической энергии металлических связей и газообразного кислорода в воздухе в электрическую энергию посредством реакций окисления металла и восстановления кислорода. Когда металлический анод M окисляется в присутствии основного гидрогелевого электролита, он дает электроны в соответствии с M + n OH → M (OH) n + n e . Затем электроны проходят через металл и электродвигатель к катоду, где они восстанавливают кислород из окружающего воздуха в присутствии платинового катализатора согласно 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH .Ионы гидроксида переносятся к аноду за счет миграции и диффузии в гидрогеле, замыкая цепь. Гидрогелевый электролит необходим для обеспечения высокой ионной проводимости пути между анодом и катодом, подачи воды и поддержания его твердой формы при прохождении через поверхность. [ 15 ]

Предотвращение опасностей. A, B) Принципиальная схема рабочего механизма ECVS и конфигурации автомобиля.Левый и правый ECVS напрямую подключены к противоположным двигателям. C) Принципиальная электрическая схема электрических соединений ECVS и двигателей. D) Демонстрация поворота автомобиля налево к алюминиевой поверхности, чтобы избежать полиимидной ленты, которая не может привести в действие ECVS. E) Демонстрация поворачивающего налево транспортного средства, чтобы избежать медного листа, который обеспечивает меньшую мощность, чем алюминиевый. F) Демонстрация транспортного средства, автоматически поворачивающего направо к поверхности Al, чтобы избежать попадания глицерина (окрашен в зеленый цвет для облегчения визуализации) из-за плохой ионной проводимости глицерина по сравнению с водой.

Для реализации автономного принятия решений мы подключили ECVS в левой передней части автомобиля к двигателю переднего правого колеса, а ECVS в правой передней части автомобиля — к двигателю переднего левого колеса (рис. 2B и S1, вспомогательная информация). В этой конфигурации автомобиль повернулся к ECVS, который обеспечивал наибольшую мощность, и от ECVS, который обеспечивал наименьшую мощность. Мы разработали три различных дорожных окружения, чтобы проверить способность транспортного средства выбирать путь с высокой выходной мощностью и избегать участков с нулевым и низким энергопотреблением.На рисунке 2D показана алюминиевая поверхность с полиимидной лентой, закрывающая область в направлении движения транспортного средства. Полиимидная лента не реагирует и не питает ECVS. На алюминиевых колесах левое и правое колеса имели одинаковую мощность, и автомобиль двигался прямо. Когда правый ECVS контактировал с полиимидной лентой, реакции разряда блокировались, и левый двигатель замедлялся, пока, наконец, не остановился, когда ECVS был полностью на ленте. В то же время правый двигатель продолжал вращаться, поскольку левый ECVS поддерживал контакт с алюминиевой подложкой, и, следовательно, транспортное средство повернуло налево, чтобы избежать области, покрытой полиимидной лентой.После того, как правый ECVS миновал отмеченную лентой область, левый двигатель восстановил мощность, и автомобиль двинулся прямо по трассе Al. На рисунке 2C показана принципиальная электрическая схема, показывающая работу двух ECVS и электрические соединения с двумя двигателями. На рис. 2Е показан эксперимент с медной фольгой вместо полиимидной ленты. Поверхность Cu может обеспечивать питание ECVS, но разность свободной энергии Cu – O 2 Гиббса меньше, чем Al – O 2 , так что транспортное средство поворачивает от Cu к источнику энергии с более высоким напряжением, следуя Δ G ° ячейка = — nFE ° ячейка .Транспортное средство также будет отказываться от материалов, снижающих электрохимическую кинетику. В гидрогеле в качестве электролита используется вода, обладающая высокой ионной проводимостью. Когда вода попадает на металлическую поверхность, транспортное средство будет продолжать двигаться прямо через водную пленку, поскольку она точно имитирует естественную границу раздела, которая возникает, когда гидрогель смачивает металлическую поверхность. Однако рисунок 2F показывает, что транспортное средство избегает участков, покрытых глицерином, который представляет собой вязкую жидкость с плохой ионной проводимостью по сравнению с водой. [ 16 ] Транспортное средство также подвергается меньшему радиусу поворота при взаимодействии с глицерином по сравнению с полиимидом и Cu, поскольку глицерин является жидким и следует за поверхностью раздела гидрогеля до тех пор, пока не будет удалено достаточное количество, и транспортное средство не возобновит движение по прямой. Глицерин поддерживает контакт с поверхностью раздела гидрогеля, поскольку он гидрофильный и имеет высокую вязкость (1,455 мПа · с). [ 16, 17 ] Чем больше глицерина прикреплено к поверхности гидрогеля, тем ниже выходная мощность и увеличивается время поворота транспортного средства, что в конечном итоге уменьшает радиус поворота.Эта взаимосвязь между временем контакта и радиусом поворота от опасности, вероятно, универсальна. Полный набор экспериментов показан в дополнительном фильме 2–4, вспомогательная информация.

Мы измерили электрохимические характеристики ECVS на Al, Cu и Al, частично покрытых полиимидом, чтобы сравнить относительную выходную мощность этих корпусов. Рисунок 3A схематически показывает изменение площади контакта границы раздела Al-гидрогель, когда она перемещается по полиимидной ленте.На А1 ECVS обеспечивал средний рабочий потенциал около 1,2 В, но напряжение снижалось по мере увеличения плотности выходного тока. Рисунок 3B показывает это соотношение I V на поляризационных кривых с увеличивающейся долей границы раздела Al-гидрогель, заблокированной полиимидом. Соответствующие кривые плотности мощности показаны на рисунке 3C. Рабочее напряжение и плотность мощности уменьшались для данной плотности тока по мере уменьшения площади контакта. Мы также изучили мощность и плотность тока ECVS на подложке из медной фольги, которая обеспечила значительно более низкую выходную мощность из-за медленной кинетики реакций окисления меди и низкого напряжения реакции Cu – O 2 (Рисунок 3D) .Эти результаты согласуются с поведением транспортного средства на рисунке 2. На рисунке 3E показаны измеренные в реальном времени выходные напряжения левого и правого двигателей как функции времени, соответствующие автомобилю, отворачивающемуся от полиимидной поверхности (рисунок 2D). Этот график показывает, что полиимидная лента значительно снижает выходное напряжение на двигатель, что приводит к повороту автомобиля.

Производительность ECVS. A) Схема изменения площади контакта гидрогеля с Al при перемещении ECVS от листа полиимида к Al.B) Кривая поляризации и C) соответствующая плотность мощности стационарного ECVS на основе PAM на различных контактных площадках на (A). D) Поляризационная кривая и соответствующая плотность мощности стационарного ECVS на основе PAM на Cu. E) Напряжение, измеренное на правом и левом двигателях, когда левый двигатель проходит через лист полиимида, как показано на рисунке 2D.

ECVS также может быть организован в виде логических элементов, которые выполняют операции AND, OR и NOT при контакте с различными электрически изолированными поверхностями. На рисунке 4A показан вход логического элемента. Мы определяем гидрогель в контакте с алюминиевым листом и без него как 1 и 0, всего четыре входа, (0 0), (0,1), (1,0) и (1 1), между левыми и правый ECVS. На рис. 4B, C, D показаны конфигурации затвора И, ИЛИ и НЕ с соответствующими измерениями выходного тока, когда эти цепи были подключены к стационарному двигателю. ECVS в логических элементах AND и OR были сконфигурированы как переключатели, включенные последовательно или параллельно, за исключением того, что здесь переключатели также обеспечивают питание.Затвор НЕ был сформирован путем соединения противоположных клемм на ECVS, что довело чистый ток почти до нуля, когда оба гидрогеля были подключены к Al. Эта функция НЕ работает лучше всего, когда два металла имеют одинаковое рабочее напряжение, например, цинк и алюминий, но можно реализовать тот же эффект на разнородных металлах с дополнительным повышением или понижением напряжения электроникой. На рисунках 4E, F показано различное поведение транспортного средства, подключенного к вентилю ИЛИ, и ECVS, подключенного к противоположным двигателям (как показано на рисунке 2).Транспортное средство у ворот операционной может продолжать движение прямо при столкновении с опасностью только на одном ECVS, тогда как исходная конфигурация отворачивается от опасности (см. Дополнительные видеоролики 5–7, вспомогательная информация). Эти функции ворот могут быть объединены для создания дополнительных логических функций и показать путь вперед для реализации более сложных реакций на многочисленные химические вещества в окружающей среде.

Логические вентили ECVS. A) Схема входов логического элемента, где ECVS на алюминии имеет значение 1, а ECVS, не контактирующее с алюминием, равно 0.B – D) ECVS можно подключать последовательно, параллельно и с противоположными электродами для реализации логики И, ИЛИ, и НЕ. Соответствующие выходные токи двигателей при размещении ECVS на соответствующих профилях поверхности (1 или 0) и логические таблицы показаны ниже. E) Транспортное средство с ECVS, подключенным как ворота OR, движется прямо, когда левый ECVS контактирует с полиимидной лентой. F) Тот же автомобиль поворачивает направо к алюминиевой поверхности, чтобы избежать полиимидной ленты, когда ECVS подключены к противоположным двигателям, как показано на рисунке 2.

В этой статье показано, как новый тип источника напряжения с высокой плотностью мощности, выходная мощность которого зависит от химической энергии в окружающей среде, ECVS, может быть легко интегрирован в транспортное средство с реактивным агентом и использоваться для реализации безкомпьютерного предотвращения опасностей и отслеживания топлива. , подвиг, который ранее демонстрировался только на устройствах в 100–1000 раз меньших размеров и в жидкой среде. Этот подход может использоваться в аналоговых, цифровых или гибридных конфигурациях и может быть легко интегрирован в интеллектуальные материалы или роботов для реализации новых методов управления их реакцией на воздействия окружающей среды или увеличения времени их работы.Поскольку ECVS может обеспечивать в 13 раз больше энергии, чем подобная взвешенная литий-ионная батарея, [ 15 ] продемонстрированная автономная навигация может значительно увеличить дальность и время работы транспортных средств и роботов, устраняя необходимость разряжать любые бортовые батареи. мощность, когда устройство работает рядом с металлическими источниками. Такой комбинированный энергетический подход принесет пользу роботам размером от миллиметра до сантиметра, используемым для поиска людей или животных в разрушенных зданиях, где они могут переключаться между бортовым питанием и ECVS для извлечения энергии из окружающей металлической инфраструктуры и увеличения времени и глубины поиска.В этой работе источником топлива был металл, но в будущих исследованиях он может быть расширен до нескольких электрохимических видов топлива, таких как глюкоза или этанол, чтобы транспортное средство могло реагировать на многие химические воздействия и демонстрировать естественное поведение. [ 18 ]

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Управления военно-морских исследований, грант №: N00014-19-1-2353. Эта работа была частично проведена в Центре нанотехнологий Сингха, который поддерживается Национальной программой координации инфраструктуры нанотехнологий NSF в рамках гранта NNCI-1542153.Ю.Г. благодарит Институт энергетики и технологий Вагелоса Пенсильванского университета за постдокторскую стипендию. M. W. и J. H. P. подали заявку на патент, который охватывает некоторые технологии, используемые для реализации ECVS.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Заявление о доступности данных

    Данные, подтверждающие выводы этого исследования, могут быть предоставлены соответствующим автором по обоснованному запросу.

    Малая автономная электроэнергетика на основе радиоизотопных и возобновляемых источников энергии для Арктической зоны и Дальнего Востока

  1. 1.

    Г. Фрадкин, В. Кодюков, «Радиоизотопные термоэлектрические генераторы», Ат. Energ. , 26 , № 2, 169–173 (1969).

    Артикул Google ученый

  2. 2.

    Ю., Флекель Б., Суков Б.С., Рагозинский А.И. Автономные радиоизотопные энергетические установки для систем навигационного оборудования.Energ. , 39, , № 1, 78–79 (1975).

  3. 3.

    А.С. Григорьев, С.А. Григорьев, Ю.В. Кухмистров, Ю. Нечаев, «Выбор критериев оптимизации при разработке гибридных установок на основе солнечных модулей для электроснабжения локальных удаленных потребителей промышленного и бытового назначения», Альтернат. Энергия. Ekol. , № 12. С. 39–48 (2011).

  4. 4.

    Варнавин А.П., Васин С.Е., Григорьев А.С. Системы автономного электроснабжения локальных потребителей, расположенных в Арктической зоне России.Форум «Арктика: настоящее и будущее», , Санкт-Петербург, 7–9 декабря 2015 г., стр. 232–243.

  5. 5.

    Волощенко Г.Н., Григорьев А.С., Кухаркин Н.Е. и др. Маломощная автономная энергоустановка на основе топливных элементов для замены РИТЭГов // Альтерн. Энергия. Ekol. , № 7 (27), 45–48 (2005).

  6. 6.

    Григорьев С.А., Григорьев А.С., Кулешов Н.В. и др. Электростанция с когенерацией электроэнергии и тепла на основе возобновляемых источников энергии и электрохимических водородных систем.2, 3–9 (2015).

  7. 7.

    Тарасевич М.Р., Кузов А.В. Топливные элементы на основе прямого окисления спиртов. Энергия. Ekol. , № 7 (87), 86–108 (2010).

  8. 8.

    Бредихин С.И., Голодницкий А.Е., Дрожжин О.А. и др., Стационарные электростанции с топливными элементами: материалы, технологии, рынки , НТФ Энергопрогресс, Корпорация ЕСЭК, Москва (2017).

    Google ученый

  9. 9.

    С. И. Козлов, В. Н. Фатеев, Водородная энергетика: современное состояние, проблемы и перспективы , Велихов Е. П. (ред.), Газпром ВНИИГАЗ, Москва (2009).

    Google ученый

  10. 10.

    Григорьев С. Водородные электрохимические системы с твердым полимерным электролитом // Альтернатив. Энергия. Ekol. , № 10 (150), 8–26 (2014).

  11. 11.

    Григорьев А.С., Скорлыгин В.В., Григорьев С.А. и др. «Гибридная электростанция на основе возобновляемых источников и электрохимических систем хранения и генерации энергии для децентрализованного электроснабжения северных территорий», Int.J. Electrochem. Sci ., 13 , № 2, 1822–1830 (2018).

    Артикул Google ученый

  12. 12.

    Ю. Васильев В., Агарков Д.А., Бредихин С.И. и др. Развитие автономной энергетики в рамках Арктической программы МФТИ // Вісник: V Всеросс. Конф. по топливным элементам и электростанциям на их основе , Суздаль, 17–21 июня 2018 г., с. 48.

  13. 13.

    А.С. Григорьев, С.А.Григорьев, Д.А. Мельник и др. Патент 179979 РФ «Регулятор распределения электроэнергии автономной электростанции», Бюл. Изобрет. Polezn. Модели , №16 (2018).

  14. Завод как автономный источник — Peter Sjöstedt-H

    При смешивании соков растительного и животного происхождения возникают новые молекулы, образуются цепочки и кольца самых разных видов. Лишь недавно мы смогли немного заглянуть в эту тонкую структуру — если бы мы не смогли, то мало или вообще ничего не изменилось бы.Это понимание, как некоторые полагают и многие подозревают, вероятно, отвлекает от более важных вещей.

    То, что одни молекулы питают тело, а другие проходят через него естественным путем, так же мало оспаривается, как и тот факт, что третьи вызывают психические эффекты. Различие американских индейцев между повседневной и божественной пищей основано на этом восприятии, как и в более высоких культурах, на восприятии природных и священных веществ в целом.

    Вопрос о том, являются ли эти эффекты просто запускаемыми или они «следуют», выходит за рамки проблем психологов и химиков.Если мы признаем растение как автономную силу, которая входит, чтобы пустить в нас корни и цветы, тогда мы на несколько градусов дистанцируемся от искаженной точки зрения, которая воображает, что дух [ Geist ] является монополией людей и не соответствует вне их. Новая картина мира должна следовать за планетарным нивелированием; это задача, которой займется следующее столетие. Нигилистические и материалистические теории призваны подготовить почву для этого; таким образом, их сила убеждения, столь непонятная их противникам.Конечно, даже в шторм, который вырывает с корнем леса и срывает крыши с домов, мы не видим тяги безветренной даль — то же самое и со временем.

    Мы движемся сюда на грани ссор из-за Вечери Господней, которая занимала умы тысячи лет и время от времени усиливалась. Это вопрос хлеба и вина, различия между присутствием и подходом. Когда что-то действительно происходит, рушатся грубые и тонкие различия. Ведь они не проникают в «недра природы».«Мы можем дать как можно более широкие возможности как« то, что есть », так и« это означает ». В основном они сходятся в одной точке. Даже в вечер своего учреждения Ужин «означал» нечто, выходящее за рамки ее действительности, хотя и как высокий этап приближения.

    Сегодня нас мучают другие заботы. Прежде всего, это: что на этом пути боги больше не крадут.

    §30

    Около 1806 г.1 кокаин был успешно приготовлен в знаменитом Гёттигенском институте Велера, одном из ящиков Пандоры для всего мира.Весь девятнадцатый век перемежается осаждением и концентрацией активных начал из органических веществ. Все началось с извлечения морфина из сока мака двадцатилетним Сертюрнером, который таким образом разработал [ entwickelte ], или, скорее, развернул [ auswickelte ] первый алкалоид.

    Как и везде с приближением к миру Титанов, здесь тоже возрастают концентрация и радиация. В этом мире появляются силы и субстанции, которые, конечно, получены от природы, но слишком сильны, слишком яростны для естественных способностей понимания, так что людям приходится полагаться на увеличивающееся расстояние и большую осторожность, если они этого не делают. не хотят уничтожить себя.Эти силы и субстанции являются видимыми модификациями входа в новый мир духа.

    Ферментация, дистилляция, осаждение и, наконец, производство радиоактивных веществ из органических веществ. С этого начинается ХХ век — 1903 год, открытие радия и полония; 1911 г. — Нобелевская премия Кюри за очистку радия от огромных количеств настураны Joachimsthal . В 1945 году американцы передали этот Joachimsthal русским, которые добыли там большое количество расщепляющегося материала.

    Каждый переход — это одновременно перерыв, каждая прибыль — это убыток. Когда это чувствуется в глубине, даже если не осознано, боль особенно велика — прежде всего, когда еще есть страдания из-за отступления богов от Титанов. Мнения по этому поводу расходятся как днем, так и ночью. Пьер Кюри был среди первых жертв моторизованного транспорта (1906). Леон Блуа злорадствовал по поводу новостей о «сокрушении печально известного мозга».

    §31

    Подобно тому, как Гете рассматривает цвет как одно из приключений света, мы могли бы рассматривать экстатическое опьянение [ Rausch ] как триумфальное шествие растения по психике.Таким образом, огромное семейство пасленовых кормит нас не только физически, но и во сне. Для их изучения систематика должна быть объединена с видением Фехнера. Их название «Пасленовые», по-видимому, происходит от «соламен», утешение.

    Подобно тому, как растение обращается к нам не только физически, но и духовно, оно сделало это гораздо раньше эротически, по отношению к животным. Чтобы увидеть это, мы, конечно, должны признать их равными с нами, даже как более сильного партнера.Среди наиболее примечательных явлений, истинных чудес нашей планеты, является загадка пчел, которая одновременно является загадкой цветов. Любовный дуэт между двумя существами, столь далекими друг от друга по форме и развитию, должен был когда-то засвидетельствоваться, словно с помощью магии, бесчисленными актами заботы. Цветки трансформируются в половые органы, которые чудесным образом адаптируются к совершенно чужеродным существам — мухам, ястребиным мотылькам и бабочкам, а также солнечным птицам и колибри.Когда-то их опылял ветер.

    Это было одно из коротких замыканий в линии предков. Великий переход. На таких изображениях вуаль радужки становится прозрачной. Космогонический Эрос прорывается сквозь разобщенность образованного мира. Мысль о том, что такое возможно, никогда бы не пришла нам в голову, если бы она не подтверждалась бесчисленным множеством способов во время прогулки по весеннему лугу, на каждом цветущем склоне. Тем не менее, только в нашу эпоху человек разгадал загадку.И снова настоятель: Кристиан Конрад Шпренгель — Раскрытая тайна природы (1793) 2. То, что мы называем тайнами, конечно, только проявления; мы приближаемся к ним в гудении колокольчика под цветущей липой. Знание — это соответствие.

    §32

    Это растение, хотя само по себе малоподвижное, завораживает то, что движется. Новалис видел это в своих гимнах. Без растения нигде не было бы жизни. Все существа, которые едят и дышат, зависят от этого.Можно только догадываться, как далеко простирается его духовная сила. Притча относится прежде всего к этому, и не без причины.

    То, что пробуждает, например, чай, табак, опиум, часто просто запах цветов — этот диапазон удовольствий, от неопределенных снов до анестезии — больше, чем палитра состояний. За этим должно последовать что-то еще, что-то новое.

    Подобно тому, как растение формирует половые органы для спаривания с пчелами, оно также вступает в брак с людьми — и контакт дает нам доступ к мирам, в которые мы бы никогда не попали без него.Здесь также скрыта тайна всех зависимостей — и тот, кто хочет их вылечить, должен дать духовный эквивалент.


    Список литературы

    Sämtliche Werke , Штутгарт: Клетт-Котта. 1978; 11: 42-45.

    Автономный энергоцентр на Северо-Комсомольском месторождении

    На Северо-Комсомольском месторождении создан автономный энергоцентр, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение буровых и технологических комплексов.Центр состоит из мобильных интеллектуальных газотурбинных установок мощностью по 2500 кВт каждая.

    Их главное преимущество связано с дешевизной выработки электроэнергии при бурении горизонтальных скважин до 3,5 км — 1 кВт / ч в пять раз дешевле, чем у дизельных генераторов.

    Кроме того, поскольку мощность, подаваемая на буровую установку, изменяется в зависимости от технологии бурения и состава горных пород, газотурбинные установки могут выдерживать резкое изменение объема нагрузки.

    Снижение затрат на строительство скважин — один из приоритетов Стратегии Роснефти-2022.Компания постоянно ищет новые эффективные решения и поддерживает внедрение отечественных инноваций.

    Для дальнейшего снижения затрат на месторождении начаты опытно-промышленные испытания газопоршневой электростанции; газопоршневые агрегаты также способны выдерживать резкие изменения нагрузки, но они более эффективны, чем газотурбинные агрегаты. Если пилотные испытания окажутся положительными, снижение затрат на топливо поможет достичь экономического преимущества.

    Освоение Северо-Комсомольского месторождения будет способствовать включению новых запасов высоковязкой нефти и реализации разведочного потенциала лицензионного участка, а также замене ресурсной базы и поддержанию уровня добычи нефти на Ямало. -Ненецкий автономный округ.

    Примечание для редакторов:

    Северо-Комсомольское месторождение расположено на суше в пределах муниципальных образований Пур и Надым Ямало-Ненецкого автономного округа. Освоением месторождения занимается ООО «СевКомНефтегаз», совместное предприятие НК «Роснефть» (66,67%) и норвежской Equinor (33,33%).

    По состоянию на 1 января 2019 года остаточные извлекаемые запасы нефти и конденсата (AB1B2) составляют 206 млн тонн, запасы газа 168 млрд м3 3 . Нефть Северо-Комсомольского месторождения отличается высокой вязкостью, поэтому в производственном процессе применяются сложные технологии, обеспечивающие его эффективность.

    Роснефть
    Информационный отдел
    Телефон: + 7 (499) 517-88-97
    26 марта 2019 г.

    Power Electronics-Enabled Autonomous Power Systems: Next Generation Smart Grids (Wiley — IEEE), Zhong, Qing-Chang, eBook

    Цин-Чанг Чжун, член IEEE и член IET, занимает должность профессора кафедры энергетики МакГроу. и энергетика и менеджмент в Иллинойсском технологическом институте, Чикаго, США, и является основателем & amp; Генеральный директор Syndem LLC, Чикаго, США.Он получил образование в Имперском колледже Лондона (доктор философии, 2004 г., награжден премией за лучшую докторскую диссертацию), Шанхайском университете Цзяо Тонг (доктор философии, 2000 г.), Хунаньском университете (магистр наук, 1997 г.) и Хунаньском инженерном институте (диплом 1990 г.).

    Он работал заслуженным лектором в IEEE Power Electronics Society, IEEE Control Systems Society и IEEE Power and Energy Society. Он (соавтор) является автором четырех исследовательских монографий: «Управление инверторами мощности в возобновляемых источниках энергии и интеграция интеллектуальных сетей» (Wiley-IEEE Press, 2013), «Управление интегральными процессами с мертвым временем» (Springer-Verlag, 2010), «Надежное управление временем». Системы задержки (Springer-Verlag, 2006) и Автономные энергетические системы на базе силовой электроники: интеллектуальные сети нового поколения (Wiley-IEEE Press, 2020).Он предложил сетевую архитектуру SYNDEM для интеллектуальных сетей следующего поколения, основанную на механизме синхронизации синхронных машин, который унифицирует и гармонизирует интерфейс и взаимодействие игроков энергосистемы с сетью для достижения автономной работы, не полагаясь на сети связи. Это направление исследований было представлено журналом IEEE Power Electronics Magazine в качестве обложки, Energy News Network — как средство изменения правил для сети, IEEE Spectrum — как видение гармоничной сети и Целевой группой IEEE PES по первичному контролю частоты — как Путь в будущее.

    Он поистине глобализован. Перед переездом в Чикаго он провел около 14 лет в Великобритании в качестве научного сотрудника Имперского колледжа Лондона, старшего преподавателя в Университете Гламоргана и Ливерпульского университета, профессора кафедры инженерии управления в Университете Лафборо и профессора кафедры управления и системной инженерии. в Университете Шеффилда и один год в Израиле в Технионе — Израильском технологическом институте в качестве постдокторанта. Он провел более 200 приглашенных выступлений в 20+ странах, в том числе выступил с полупленарным докладом по интеллектуальным сетям SYNDEM на 20-м Всемирном конгрессе МФБ, который является крупнейшей в мире конференцией в области управления и системного проектирования.

    Он работал в Руководящем комитете IEEE Smart Grid и является заместителем председателя Технического комитета IFAC по электроэнергетике и энергетическим системам. Он был старшим научным сотрудником Королевской инженерной академии / Leverhulme Trust, Великобритания (2009-2010) и представителем Великобритании в Европейской контрольной ассоциации (2013-2015). Он работал заместителем редактора IEEE Trans. по автоматическому управлению, IEEE Trans. по силовой электронике, IEEE Trans. по промышленной электронике, IEEE Trans. по технологии систем управления, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, IEEE Access и European Journal of Control.Он также выступал в качестве рецензентов грантов для финансирующих организаций из США, Великобритании, Китая, Сингапура, Финляндии, Кувейта, Италии, Нидерландов, Израиля и других стран.

    Его текущие исследования сосредоточены на теории управления и систем, силовой электронике и их полной интеграции для решения фундаментальных проблем в энергетических и энергетических системах.

    Видение доктора Чжун — комплексное решение трех глобальных проблем:

    1) Изменение климата за счет широкомасштабного использования возобновляемых источников энергии;

    2) Стабильность и безопасность энергосистемы благодаря его синхронизированной и демократизированной (SYNDEM) архитектуре и технологиям энергосистемы; и

    3) Свобода энергии за счет предоставления миллиардам людей доступа к недорогой чистой электроэнергии.

    Вот версия, написанная Китом Шнайдером, корреспондентом New York Times с 1982 года.

    Чжун не продвинулся в высшие эшелоны глобальных энергетических инноваций благодаря привилегии рождения или счастливой случайности. Его семья выросла в сельской местности провинции Сычуань, Китай, в бедной семье. Его перспективы поступить в университет были невелики. По этой причине его семья отправила его в среднюю техническую школу в Сянтане вместо средней школы. Поскольку его траектория указывала для него в этом направлении, его шансы получить высшее образование были практически нулевыми.

    Однако во время учебы в техническом училище Чжун преуспел и был переведен на курсы уровня колледжа. После окончания учебы начал карьеру техника. Вскоре он начал свое первое предпринимательское начинание с подачи заявки на патент в 1991 году. Zhong успешно коммерциализировал его — быстро изготовил и продал 120 единиц. Изобретение вызвало такой интерес рынка, что радиостанция города Сянтань бесплатно продвигала продукт в течение одного месяца.

    Чжун понял, что может достичь даже большего, чем думал, и разработал эти шесть слов в качестве своей мантры.Контролировать себя. Испытай себя. Превзойдите себя.

    В 1994 году Чжун вернулся в университет, чтобы получить степень магистра. Одним из требований для поступления была сдача государственного экзамена, включающего знание английского языка. Его первым иностранным языком был японский, поэтому изучение английского было почти невыполнимой задачей. Он безуспешно пытался найти репетитора по английскому, но в конце концов научился сам. Он освоил языковую часть и был принят в Хунаньский университет, лучшее высшее учебное заведение в провинции, с самым высоким общим баллом среди всех поступивших в университет в этом году.

    В 1997 году Чжун временно оставил свою жену Сью и годовалую дочь в Хунани и отправился в Шанхай, чтобы получить степень доктора философии. После получения докторской степени в 2000 году доктор Чжун уехал в Израиль на постдокторскую должность. На этот раз его сопровождала семья.

    После завершения контракта в Израиле, Чжонги переехали в Англию, чтобы принять предложение Имперского колледжа Лондона о второй постдокторской должности. Доктор Чжун планировал стать профессором через 10 лет.Для достижения этой цели он учился ночью, чтобы получить вторую степень доктора философии, а днем ​​работал постдокторантом. Девять лет спустя д-р Чжун был назначен на должность профессора кафедры инженерии управления в университете Лафборо.

    Не менее важно то, что произошло два года назад. Он совершил прорыв в своих исследованиях и изобрел синхронизатор, виртуальную синхронную машину первого поколения. Он знал, что это революция. Продвигая исследования, включая строительство лаборатории за 5 миллионов долларов в Университете Шеффилда, он начал изучать различные способы коммерциализации.

    Доктор Чжун в конце концов понял, что лучшие перспективы для этого лежат за океаном, и запустил инициативу Go Global. После почти 14 лет работы в Великобритании он решил переехать еще раз, на этот раз в США. Его наняли в Чикаго, глобальный центр, где он принял на себя должность профессора кафедры энергетики и энергетики и управления им. МакГроу в Иллинойсе. Технологический Институт.

    После того, как д-р Чжун успокоился, в 2017 году основал компанию Syndem LLC. Компания фокусируется на разработке виртуальных синхронных машин, чтобы ускорить широкомасштабное внедрение распределенных энергетических ресурсов и сделать энергосистемы автономными, не полагаясь на сети связи.В течение одного года он привел свою команду к нескольким достижениям. Доктор Чжун выполнил редкую — почти невозможную — задачу — довести свою команду почти до безубыточности в первый год, запустив два продукта и обеспечив контрактную выручку еще на один год работы.

    Чжун живет в пригороде Чикаго со Сью, инженером, и их двумя дочерьми. Сью — партнер и инженер Syndem. Старшая из их двух дочерей, Руи, сейчас работает в ведущем инвестиционном банке в секторе зеленых технологий и является опытным художником-оформителем.Младшая, Лиза, энергичный читатель, танцор и гимнастка, с нетерпением ожидает поступления в среднюю школу в США. В 2018 году она прочитала более 800 книг.

    Как технологии Microsoft позволяют создавать автономные сети

    В электроэнергетике происходят трансформационные изменения. В технологическом секторе мы привыкли к серьезным изменениям в нашей отрасли каждые несколько лет. Но если вы коммунальное предприятие, эти сбои, скорее всего, не дают вам спать по ночам. Как обеспечить надежную поставку энергии более заинтересованной и динамичной клиентской базе, когда ваше энергоснабжение становится все более возобновляемым и, следовательно, прерывистым, и все это в системе, которая практически не изменилась с начала 1900-х годов? У коммунальных предприятий есть выбор — придерживаться бизнес-модели столетней давности или принять подрыв и в процессе трансформировать свою отрасль.

    Microsoft делает ставку на трансформацию. Мы глубоко верим в силу основанных на данных аналитических данных для повышения эффективности во всех отраслях, особенно в энергетическом и коммунальном секторах. То, что мы видим и слышим, указывает на то, что технологии могут помочь коммунальным предприятиям создавать более эффективные, надежные и автономные сети. Подобно тому, как беспилотные автомобили преобразуют столетнюю автомобильную промышленность, энергосистема с автономным управлением станет катализатором преобразований в электроэнергетике.

    Сегодня я рад объявить о выпуске нового видео, демонстрирующего работу Microsoft в этой области.Он показывает, как автономные сети могут помочь создать эффективную петлю обратной связи как для коммунальных предприятий, так и для потребителей, поскольку спрос совпадает с предложением, что позволяет потреблять чистую и доступную энергию.

    Нажмите здесь, чтобы загрузить носитель

    Проект с Agder Energi и Powel, выделенный на видео, поддерживается Azure, PowerBI и Azure IoT Hub. Используя эти технологии Microsoft, операторы теперь могут лучше прогнозировать спрос и задействовать распределенные ресурсы, такие как солнечные панели на крыше, электромобили и умные дома, когда они необходимы.Это не только приносит пользу клиентам, так как свет остается включенным, но также может помочь Agder Energi, избавляя их от необходимости строить новую подстанцию ​​- экономя время, деньги и выбросы.

    Изменяющаяся среда требует преобразованной сетки

    Потребность в этих решениях никогда не была такой острой. Сочетание меняющегося климата, быстрого роста возобновляемых источников энергии и растущего внедрения распределенных энергоресурсов означает, что коммунальные предприятия должны адаптироваться к гораздо более динамичной системе, чем то, что существовало всего несколько лет назад.А в развивающемся мире коммунальные предприятия и правительства должны удовлетворять растущий спрос на электроэнергию со стороны растущего среднего класса. Поскольку население мира растет и становится все более городским, мир должен найти способы поставлять больше электроэнергии, одновременно добиваясь массовой декарбонизации.

    Утилиты предвидели это и, как и многие организации по всему миру, начали изучать, как облако и Интернет вещей могут помочь. Концепция «умной» сети существует уже некоторое время.Но по мере развития проблем возникает потребность в более элегантном решении, чем «умная» сетка. Сетка должна стать более автономной и отзывчивой. Это означает расширение существующей сети с возможностью прогнозирования спроса, а также использование новых распределенных ресурсов для удовлетворения этого спроса без строительства новых электростанций.

    Работа Microsoft по подключенной сети

    Сейчас мы вступаем в эру подключенных и все более автономных сетей, когда поставщики энергии могут использовать интеллектуальное облако для более эффективного и точного прогнозирования спроса. , а также интегрируют и используют мощность подключенных устройств на уровне клиента.

    Microsoft работает с несколькими компаниями и коммунальными предприятиями, чтобы построить эту сеть будущего. Австралийский технологический стартап Evergen создал решение, сочетающее в себе мощь Azure и передовые возможности машинного обучения с Интернетом вещей (IoT), чтобы помочь домовладельцам получить наилучшее энергопотребление. На Гавайях Steffes Corporation и Mesh Systems используют датчики и Microsoft Azure для преобразования умных водонагревателей в гигантскую коммунальную батарею, которая может накапливать энергию и помогать сбалансировать сеть.И недавно мы завершили еще один пилотный проект по сетке в Голландии. В партнерстве с ICT и городом Херруговард проект Energie Koploper тестирует передовую интеллектуальную сеть в районе, где проживает около 200 домашних хозяйств, с использованием интеллектуальных термостатов и датчиков для оптимизации использования энергии.

    Мы также изучаем новые способы использования облака по-другому, чтобы стимулировать эту трансформацию, используя наши центры обработки данных. В каждом центре обработки данных мы создаем значительный объем резервного питания в виде распределенных энергоресурсов, таких как генераторы и батареи.Но промышленный стандарт дизельных генераторов и свинцово-кислотных аккумуляторов мало что поможет в обеспечении гибкости поставок и сокращении выбросов. В Шайенне, штат Вайоминг, мы создали новую модель, которая позволяет нам интегрировать резервные генераторы газовых турбин в центр обработки данных. Когда сеть испытывает нагрузку, мы будем использовать эти более чистые генераторы для обеспечения резервного питания в сеть — это нововведение устранило потребность коммунального предприятия в строительстве новой электростанции. Microsoft также инвестировала во многие проекты НИОКР по тестированию вариантов хранения энергии, включая тестирование возможностей интеграции в сеть для проточных батарей в партнерстве с Техасским университетом в Сан-Антонио (UTSA) и тестирование интеграции другой проточной батареи в среду центра обработки данных в Редмонде, штат Вашингтон. в партнерстве с Primus Power.

    Создание тройного выигрыша

    Повышение устойчивости и гибкости электрических сетей с помощью технологий — тройная победа. Это полезно для окружающей среды, позволяя более широко использовать и адаптировать возобновляемые источники энергии для электроснабжения сети. Это хорошо для потребителей, так как снижает как воздействие, так и затраты, поскольку они могут использовать свои собственные интеллектуальные устройства и распределенные энергоресурсы. И это хорошо для коммунальных предприятий и городов, которым необходимо предоставлять рентабельные и надежные услуги.

    Мы с нетерпением ждем возможности работать с другими коммунальными предприятиями и клиентами над цифровым преобразованием работы энергетической системы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *