绝缘栅

ABB周年之旅探索瑞士先进科技背

发布时间:2022/4/20 15:17:36   

年10月2日,两位年轻的电气工程师CharlesBrown和WalterBoveri在瑞士巴登创立布朗勃法瑞公司(BBC)。他们坚信,电力技术的发展将引领一个新时代。

年,BBC与瑞典公司阿西亚(ASEA)合并组建新的ABB。

年后的今天,ABB成长为全球电力和自动化技术领域的领导企业,在电力、工业、交通和基础设施领域为客户提供解决方案,帮助客户提高生产效率和能源效率,同时降低对环境的不良影响。

周年之际,ABB邀请包括中国在内的各国媒体,一路从日内瓦到苏黎世,进行了为期四天的项目考察,全面的参观了解其在电力、交通基建、新能源、半导体等领域的先进科技的运用。

ABB周年之旅(一)

ABB集团的业务分成两大部分,一个是电力,一个是自动化,从服务对象来看,电力市场占收入的35%,工业占45%,交通与基础设施占20%。我们行程的第一站,就参观了ABB在交通领域的最新成果,往返与日内瓦城郊的TOSA公交车。

可持续交通驶入未来充电十五秒续航的TOSA公交车

和平之都日内瓦此时秋意正浓,在其市内靠近机场的一个公交车站,一辆线条简洁颜色明朗的公交车到站了。ABB工作人员介绍,这是即将投入运营的12辆TOSA电动公交车之一,这十二辆车将服务于往返日内瓦机场和城郊地区的23号线。与传统无轨电车相比,TOSA最大的亮点在于其闪充功能。ABB瑞士轨道交通与城市交通全球产品专家BruceWarner介绍,23号线将设13个“闪充站”。闪充站的功率达千瓦(是特斯拉超级充电网络的5倍),公交车只需充电15秒就可以获得足够电能行驶到下一个站点。电动公交每10分钟发车一辆,车辆到终点站后可以有5分钟的快速充电时间。

由于停站时充电时间总共只有15秒,为了能够在乘客上下车的短暂时间内完成“闪充”,车顶的机械臂就需要分毫不差地迅速找到充电装置。在现场,只见TOSA公交车在做“停车”、“伸出机械臂”、“接入电网”的三个动作时,有条不紊,一气呵成。15秒后,闪充就已完成。BruceWarner透露,其中的秘诀就在与电力系统配套的ABB全套感应系统:它作用在车辆停靠位置、充电头接入、开关设备等,充电头由激光传感器控制的移动臂连接。

有了新技术的支持,TOSA与传统燃油公交车相比,每年可减少吨二氧化碳排放量,并可降低噪音至传统公交车的一半。另外,与现有的有轨电车相比,它的运营成本没有太大的区别,如说在使用的规模不断扩展的情况下,这个成本肯定还是会下降。

参观完交通方面的新成果之后,我们又参观了电力业务的欧洲之最-欧洲最高的水电站。

欧洲最高的水电站在山腹之中

来到瑞士林塔尔,看到的是米的高山,山上是“欧洲最高的工程项目”—LinthLimmern空中水电站,水电站由海拔的Muttsee湖和Limmern湖形成米的落差进行储能和发电,存储并交易电力;这一水电站还有另一个相当典型的特征,由于山势险峻,无法在地表建造和进出,全部工程都在山腹的隧道内,隧道长达4公里。

从山底的变电站到达山顶的发电站,随行记者们都需要穿上橙色的连体工装裤,戴上安全帽,乘坐缆车。缆车轨道近乎4公里长,中间一段有双轨,可以安排运货揽车相错运行。记者一路几乎看不到工作人员,ABB瑞士电网自动化高级项目经理HansMatzner向记者介绍,此水力发电站基本上实现全自动化,其自动化监控系统可预测可能发生的故障并提前报警,提醒维修维护。正常情况下,只有在水电站定期维护时,才有工作人员到现场。

同时,HansMatzner指出,现在的供电模式已经发生了非常大的变化,由单向供电转为双向供电,消费者和电厂的关系交互性更强;因此,如何保存能源成为重点。“LinthLimmern项目是一个完美的典范,在用电低谷的时候将上游水库蓄满,用电高峰的时候进行发电,非常好地解决了削峰平谷的作用。”HansMatzner评价说。

在瑞士这个尊崇自然的国度,ABB创造的因地制宜楷模工程当然不止LinthLimmern这一个。

世纪工程-圣哥达隧道

在卢塞恩的交通博物馆,ABB瑞士基础设施与数据中心负责人RalfR?sch向我们介绍了世纪工程—圣哥达隧道中的电力供应和全方位监测控制系统。

圣哥达隧道穿越阿尔卑斯山,贯穿57公里的长度,为乘客提供了便利的交通,一天的时间就可以从北欧到地中海;最主要的是圣哥达隧道将英格兰与北美的港口连通,成为欧洲货运轴心,增加了40万重型货物车辆在铁道上的使用,相当于增加了个火车的运输量,与之相伴的经济意义十分巨大。但同时,众所周知,铁路隧道中盐矿粉尘、刹车灰尘、轨道和线路磨损产生的铁锈颗粒,以及列车驶过时引起的剧烈气压波动和高温、高湿等(圣哥达基线隧道内温度最高超过40摄氏度,而相对湿度能够达到70%),这些都对安装在隧道内的电气设备提出了更为苛刻的要求。不仅如此,电气设备在承受极端气候条件的同时还要尽可能减少维修次数。而安装在隧道内ABB近台中压开关柜、超过套保护及控制单元和多台变压器,以及为隧道内全球最大的通风系统(功率高达15.6兆瓦)提供的电力供应、变频、控制等,经受住考验。另外,通风功能是隧道最为重要的运行条件,封闭环境中,散发的热量和气体具有很大的安全隐患。为此,ABB提供了目前世界上最大型的,力量非常高的航道通风系统。RalfR?sch介绍称,当发生火灾时,其强大的通风系统里的抽风仪器可以抽干净隧道里的烟,感应器也可以感应出是哪一节车厢着了火。

ABB周年之旅(二)

在旅程的后半部分,我们考察了铁力士山缆车、伦茨堡功率半导体工厂的实施案例,进一步见证了ABB“用电力和效率创造美好世界”的实力与决心。

铁力士山上的缆车系统

铁力士山海拔米,位于卢塞恩湖以南的英格堡,以世界上首架度旋转的缆车和欧洲海拔最高的悬索桥而闻名。当天,我们坐上了铁力士山的缆车,钻进了缆车的心脏,亲眼看看缆车是如何通过电动机转动起来。

铁力士山市场营销负责人Peter向我们介绍,目力所及之处使用的传动系统都是ABB提供的。传动系统比较大型的是KW,另外一种是KW。除了这个KW的类型,有的平均使用的是千瓦的,在山顶上需要许多电力,电力的使用不仅仅是供应这个缆车,还有一部用来做人工造雪。

据Peter介绍,铁力士山缆车公司有百年历史。年,公司投入万瑞郎,对缆车站进行了全面更新改造。其中购买的传动系统由ABB提供,分为kkw和kw,平均使用kw。年12月,新的缆车系统投入运营,辆缆车,每小时可运载人。

据ABB瑞士电机与传动销售负责人介绍,ABB多年来一直为缆车公司提供服务,ABB的电动机最主要的成功因素是在创新节能领域的驱动器,在提高电力效率的同时,把电机维护成本减少到最低。

ABB是电力和自动化领域的技术专家,产品和技术遍布你想到和想不到的各个角落。你猜猜,我们从铁力士山上下来,又去参观什么工程项目呢?

功率半导体元件工厂像外科医生一样的生产人员

如果没有旁边的陈博士介绍,我们会以为来到了外科手术室。在伦茨堡工厂设置的是十级的净化车间,也就是说每立方米的不能有超过10颗直径小于0.毫米的尘埃。ABB瑞士高级技术销售专家MakanChen介绍说:“对半导体来说,颗粒越少越好,因为任何颗粒可能就意味着缺陷。半导体说到底就是一个暗室成像的过程,相信照相爱好者很容易能够理解这个事。比如说你的脸上如果有个东西,你的底片上有个0.5厘米的点,出来之后你的照片上就会有,这对芯片来说就是缺陷。这就是为什么半导体要在无尘室里面制作。”

功率半导体元件在低损耗电力传输中发挥着重要作用。半导体元件常用于供电系统、交通行业和工业中,实现远距离输电、铁路牵引传动系统以及数据中心不间断电源系统。

整个半导体市场像一个金字塔,底端的是手机充电器配件市场,顶端则是运用于高压直流,对技术要求极为苛刻。这在ABB看来,奠定了其在中国的市场基础,ABB与中国的高铁有合作,高铁上的半导体的变频功能就是乘客在列车起步时感觉不到加速带来不稳定的秘诀。

多年来,ABB是电力电子器件领域的开拓者,实现了众多进一步创新,比如GTO(门极可关断晶闸管)。GTO不仅能够随意开启,亦可随意关断。GTO已在20世纪80年代中期开始生产。瑞士首辆采用GTO晶闸管的交流传动驱动的机车于年投运。

自年以来,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)也已在ABB伦茨堡工厂生产。这类功率半导体器件并非电流控制型,而是电压控制型。这减小了功率半导体元件所需要的物理空间,而且使采用功率半导体的传动设备更紧凑。IGBT还可以更快地开通关断,大幅提高功率容量和模块性能。

IGCT(集成门极换流晶闸管)是该技术下的最新器件,其对保护电路的要求更低。ABB在20世纪90年代中期开始生产这类器件,而且业界很长一段时间内认为晶闸管技术已达到顶峰。

然而,全新的ABB低损耗晶闸管表明效率可以进一步提高。采用这些新型晶闸管的变流器的导通损耗可以降低13%,换言之,变流器所需要的功率从一开始就减少了13%。这些器件为功率半导体的未来翻开了新篇章。

短短几天的考察还未能走遍瑞士的各个角落去了解其最新最先进的科技。而ABB近期也推出“ABBAbility”数字化解决方案,覆盖所有客户行业,进一步巩固集团在第四次工业革命的行业领先地位。创新和全球化,也在成为这家百年企业继续基业长青的动力。

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