为电网电气化做好准备

世界正变得越来越电气化。 因此，在几乎所有目前使用其他能源的工艺或设备中，电动替代品正在迅速获得市场份额。

电动乘用车和其他电动交通工具正在用内燃机取代车辆。房主们正在放弃使用石油和天然气作为他们的烹饪和加热/冷却系统。工业自动化和协作式机器人的兴起使更多电气设备进入工厂车间。

这种“万物电气化”推动了对清洁、可靠电力的巨大需求。根据国际能源署的预测，到 2030 年，全球能源需求将增长近 25%-30%，达到约 3 万太瓦时 (TWh)。预测表明，到 2030 年，仅电动汽车就将占 1,100 TW 的用电量，约占总电力需求的 4%。这个数字相当于巴西一天总用电量的两倍^[1]。

实现全球电气化的承诺需要对我们的电网进行重大变革。我们必须升级现有系统，使其变得更智能、更加可持续、更可靠并且更有弹性。

TE 与直接参与“万物电气化”活动的客户（从电动汽车制造商和其他电动汽车专家到整个能源领域的众多公司）密切合作。基于这些经验，我们确定了打造未来电网所需的四项关键变革。

世界能源系统面临着两个相互矛盾的挑战： 如何满足不断增长的电力需求，同时努力实现减少碳排放的宏伟目标。用可再生能源取代基于化石燃料的发电设施可以帮助完成这两个优先任务，但这不是一个简单的一对一权衡。

风能和光伏等可再生能源不能像传统的蒸汽发生器或核电站那样提供稳定的电力。相反，风速和阳光照射等条件决定了可再生能源的发电量，当条件不佳时，电网容易出现电力短缺。事实上，核电厂产生的能量是具有相同装机容量的光伏发电场的四到七倍。

为了提供足够的电力来满足高峰电力需求，电网所有者必须迅速大幅增加可再生能源的装机容量。实现这种能力需要能够轻松配置可再生能源发电设施并将其与现有基础设施进行连接的解决方案。尽管如此，对额外投资的需求仍然延伸到了整个网络。

电网所有者必须建造更多变电站，将配电和传输线路铺设到那些增加了可再生能源装机容量的地方，同时还需升级其他设备。例如，采用可再生能源需要可根据能源来源自动将电压调节到不同水平的现代变压器，而不是根据固定比率来上下调节电压的传统变压器。

增加可再生能源的装机容量将改变发电的本质 – 从集中式单向系统转变为更加分散和动态的系统。因此，电力公司需要先进的监测和控制系统来优化电网性能。 

新出现的挑战包括将多余的电力从一个地方轻松转移到另一个地方，以平衡供需。随着越来越多的终端用户在家庭和企业中安装光伏电池板，管理双向能量流成为一项更大的任务。

除了这些实时需求外，电网运营商还需要先进的系统来帮助管理长期性能问题。传统上，为了延长其基础设施的使用寿命，电力公司
以大约 60% 的负荷水平运行其电网。现在，多变的风力和阳关照射条件正在造成更大的发电量波动，给电网带来压力，并且经常要求它们在更高的负荷下运转。这些增加的负荷会导致维护工作增加和设备寿命缩短。

为了帮助电力公司管理高负荷的压力，我们预计智能电网将迅速发展。智能电网允许扩展数据收集功能，包括额外的电压、电流和温度传感器，以监测电网的运行状况。将这些数据输入中央收集点，使运营商能够更好地了解其整个网络的状况。先进的自动切换功能和人工智能技术将帮助电网自我调节其功率流。

对于在严苛天气条件下运行的电力基础设施元件，耐用性始终至关重要，尤其是在考虑特别脆弱的连接点时。 电力行业正在努力满足新的要求，以应对可变能量负荷的预期压力、风力涡轮机的持续振动、极端的海上条件等众多情况。

例如，我们为最新一代 15 MW 风力涡轮机设计了新的连接器，并正在利用我们在过去三十年中汲取的经验教训，开发满足下一代 20 MW 涡轮机规格要求的连接器。

TE 的另一个目标是使可再生能源项目的安装更轻松、更安全且更加可靠。例如，使用我们生产的用于海上风电场的可分离连接器，只需一个人即可完成涡轮机的连接。我们还提供培训服务，对安装人员和电缆接线工进行培训，使其掌握可实现准确和安全安装的技术，因为从一开始就正确安装设备对于长期电网可靠性至关重要。

在为“万物电气化”准备电网所需的所有增强功能中，最重要的一项功能是满足对广泛、可靠储能的需求。 能源储存在过去是次要的，因为电力公司可以根据需求很轻松地打开或关闭化石燃料发电机。然而，可再生能源的可变输出需要在条件有利时储存多余的能源，然后在需求超过当前供应时提供这些能源。

电力行业正在探索一系列储存技术，包括使用多余的电力将水泵入储水区，然后在需要时释放水以便为水力涡轮机供电的系统。同样，空气动力系统使用多余的电力来压缩和储存空气，这些空气以后可用来驱动涡轮机。电池技术的进步也将允许更多地使用电池储存系统，当条件理想时，可以通过可再生能源充电。

而氢能源最终会成为可持续、长期储能的有力候选者。多余的电力可用于制造氢气，当可再生能源的产量低时，公用事业运营商可以储存和使用氢气。该过程已经得到证实，但目前从过剩电力中生产氢气的效率不足，这限制了其商业可行性。然而，一旦全球电网生产的能源远远超过当前所需，并能够从可再生能源中产生电力，绿色氢转换就可以成为解决世界能源问题的重要组成部分。

这些变化现在已经发生了， 但我们认为，创新的步伐必须加快，才能满足“万物电气化”带来的不断增长的需求。此外，进步不能局限于一个领域，必须围绕发电能力、变电站、布线、连接器、传感器、监控系统和存储技术同时发展。

整个能源领域的协作是电网成功转型的关键。TE 将通过与客户合作发挥自己的作用，帮助将更多的可再生能源发电技术整合到他们的网络中，并进行其他改进，以确保下一代电力基础设施更智能、更安全、更可靠、更加可持续、稳定和耐用。