生產工廠的直流智能電網

如今，大多數生產工廠仍由交流電供電。從長遠來看，弗勞恩霍夫制造工程與自動化研究所IPA和集成系統與設備技術IISB的研究團隊希望看到工業制造轉向使用直流電。在合作研究項目DC-INDUSTRIE 2中，這些團隊與30多個合作伙伴共同開發了用于工業的新型電源系統。想法是將工廠的所有電氣系統鏈接到智能DC電網(直流電)，以使電源更加節能，穩定和靈活。

自19世紀末以來，交流電一直是電力傳輸和分配的標準手段。例如，在德國，AC(交流電)是從電源插座中出來的。然而，就工業而言，弗勞恩霍夫研究人員現在想改變這一點：“有很多很好的理由說明，工業應該從交流電變為直流電，”斯圖加特弗勞恩霍夫IPA研究助理Timm Kuhlmann說。Kuhlmann和他的項目合作伙伴希望帶來工業電源供應的范式轉變，從長遠來看，希望將整個工廠車間從交流轉換為直流。他解釋說：“我們已經被直流設備所包圍。” “電腦，在供應方面，情況也在發生變化。傳統的發電廠，例如燃煤和核能，產生交流電，本地安裝的可再生能源，例如光伏電站，或者就此而言，產生電化學能存儲系統-只能提供直流電。

供應生產機械的節能替代品

在DC-INDUSTRIE 2項目中，來自Fraunhofer IPA和Fraunhofer IISB的研究人員與30多個合作伙伴合作，開發并試用了用于生產車間的智能，經濟，高效的DC供應系統的概念。該項目由德國聯邦經濟事務和能源部(BMWi)資助，計劃運行至2022年底。

DC-INDUSTRIE這個先驅項目已經給出了樂觀的理由。在這里，合作伙伴能夠論證工廠中直流電源電網進行局部潮流控制的可行性。此外，從交流電壓轉換為直流電壓的效率提高了5%至10%，這在很大程度上是因為使用直流網絡更容易利用再生制動，變速驅動器的能量回收能量。總共對來自不同制造商的裝有直流組件的四個測試系統進行了試驗。既然已經證明此概念適用于一組機械，那么任務就是將其應用于整個生產車間。“在后續項目DC-INDUSTRIE 2中，我們希望進一步提高能效并減少CO 2Kuhlmann解釋說：“與此同時，我們希望使系統更加靈活，以適應日益增長的氣候中和技術的使用。在工廠中擁有本地DC電網可以更容易地平衡由可再生能源所產生的電量與天氣相關的變化而導致的任何電源波動，從而也可以解決常見的電網波動。”

此外，生產機械中的大多數驅動器都是變速電動機。這些都配備有變頻器，它們使用直流電運行。因此，為了給電動機提供可變的電壓和頻率，必須首先對交流電源電壓進行整流。通過直接向變頻器提供直流電，消除了該轉換步驟，從而避免了能量轉換損失，并且還簡化了制動能量的回收。類似地，整流過程使AC網絡承受高諧波負載，這又需要使用復雜且昂貴的濾波措施，以確保規范的電壓質量。使用DC網絡時，不再需要此類措施。