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上海西齐机电设备有限公司

要成功实现向新能源结构的转型和**脱碳，储能技术至关重要。由于输电线路越来越多地承载了来自波动的可再生能源的电力，为了避免断电，电网的灵活性亟待提高。针对这一点，西门子*研究院的研究人员正在研发解决方案。

当来自可再生能源的电力日益增多，我们需要多大的能源储量才能够确保电网的稳定？从低至3吉瓦到多达30吉瓦，各方对德国在未来4到6年内电力需求的预测大相径庭。欧洲较大的应用型研究机构弗劳恩霍夫研究所开展的一项调查则预测，到2030年，德国的能源储量需求将在13吉瓦到50吉瓦之间。各方预测的数字悬殊巨大，这主要是因为研究所基于的复杂假设千差万别。

基于电池的储能系统在技术上取得长足进步 

西门子*研究院储能解决方案创新项目负责人Karl-Josef Kuhn表示：“储能技术不仅是德国实现向新能源结构转型的关键，也是**脱碳的关键。”储能解决方案多种多样，从常规的抽水蓄能电站到先进的电池蓄电系统，不一而足。前者可储存大量水用于发电。目前，德国拥有9座抽水蓄能电站，总发电量约为7吉瓦，但这远不能满足未来的需求。

Kuhn解释道：“抽水蓄能电站的扩张潜力有限。这意味着我们必须找到能够储存大量电力的替代储能技术。”正因如此，西门子与AES Corporation联合成立了一家公司，主要开展储能技术和服务相关业务。这家名为Fluence的公司除了提供AES的Advancion和西门子的Siestorage储能平台之外，也在研发新技术。Siestorage是一个模块化系统，它可将高性能锂离子电池和接入电网所需的电力电子系统结合起来。这个系统可以储存并在日后释放较多500千瓦时的电力，储电容量可达1兆瓦。其他传统的短期储能解决方案则包括电容器、飞轮储能系统和压缩空气储能系统等。

转向长期解决方案

上述所有解决方案的共同缺点是，它们的储能周期仅能以分钟或小时计。为此，西门子研究人员正专注于研发可以将电能转换为能够长期储存的能源形式的解决方案，如氢气，以及氨和甲醇等化学制品。

这些电转气技术可以利用电解技术，将水和电能转化为化学原料。例如，一个初步试点项目是西门子的制氢装置Mainz Energy Farm。它的功率高达6兆瓦，是**同类装置中规模较大的。它的氢气产量可以满足约2000辆燃料电池汽车的需求。除电解制氢之外，西门子也将目光投向了甲烷。氢气和甲烷都能储存在天然气管网中并可在日后再次转化为电力。西门子*也在研究利用如甲醇等二氧化碳零排放的燃料来进行转化的技术。

其他研究领域包括热储能和机械储能，以及以压缩空气的形式储存电能的系统。Kuhn表示：“成功实现向新能源结构转型的关键是我们必须综合利用多种储能技术。”

西门子研究人员正在研发燃气轮机的虚拟拷贝，这有望在预测性维护和维修领域掀起变革。研究人员基于来自传感器的即时数据和人工智能技术，利用VR眼镜实现了对燃气轮机数字化双胞胎的可视化。

西门子较先进的燃气轮机配有500多个传感器，可以持续不断地记录压力状况、温度和组件应力等数据。这些数据经软件评估后可帮助燃气轮机操作人员轻松追踪对运行至关重要的参数。

不过，传感器数据的益处不止于此。工程师还可利用这些数据来创建燃气轮机的数字化双胞胎，即它们在虚拟世界里的拷贝，以便远程监控系统并尽早解决维护问题。

2017年，西门子*研究院的*成功实现了这一点。在不断搜寻新的数据集以改进创新算法的过程中，西门子*在西门子发电服务集团中找到了他们想要的东西——较尖端的西门子燃气轮机传感器数据和运行记录。

西门子*研究院VR研究团队负责人Ulli Waltinger表示：“许多人都不愿意分享他们的数据。但他们其实*担心，因为我们可以保证所有数据都是保密的。而且，在将这些数据用于研究之前，我们也会对它们先做匿名处理。”为了改进用于预防性维护、图像识别和功能优化等的算法，研究人员需要大量数据集。团队成员Felix Buggenthin是一位机器智能*，他补充道：“我们需要利用这些数据集来开发新的应用。”

现在，西门子*研究院的研究人员能够利用传感器数据、燃气轮机的三维模型（由西门子发电与天然气集团提供）以及他们掌握的控制中心和维护工作的专业知识，来展现未来对复杂机器进行远程维护将是什么样子。

戴上VR眼镜后，研究人员步入了一间放有燃气轮机数字化双胞胎的虚拟大厅。在这里，由计算云提供的传感器数据展现了包括燃烧温度和旋转速度等信息在内的燃气轮机的运行状态。这些数据共同构成一个多维度的信息综合体。Jan-Philipp Fahlbusch在项目中负责VR环境的开发。他解释道：“开始时，我们利用数据做了许多不同的尝试。这个项目的挑战就在于如何以易于理解的方式展现所有传感器数据。”

对数字空间的自由操纵为研究人员提供了应对挑战的方法。举例来说，借助数字空间的虚拟属性，他们可以利用某种“X光眼”来透视机器内部，或改变组件颜色以体现不断变化的温度或速度。

由此，西门子的研究人员可以模拟燃气轮机当前运行情况并利用人工智能程序来展现其它不容易获取的数据，例如利用颜色来表明预期的组件磨损以便及时采取维护措施，避免不必要的停机。

如果这种基于燃气轮机实时数据的模拟被放入云端，维护工程师就可以从世界任何地方进入这个数字空间并共同解决问题，这将为西门子开启全新的业务机会。