自動(dòng)化技術(shù)可瞬間安全、精準(zhǔn)控制平衡電力
平衡電力在電網(wǎng)中出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡而需要補(bǔ)充時(shí)不可或缺——因此成功營(yíng)銷(xiāo)平衡電力成為一大挑戰(zhàn)。從而對(duì)饋入的平衡電力提出較高要求，即必須在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)可靠輸入。市政公用事業(yè)協(xié)會(huì)Trianel選擇了WAGO，以其自動(dòng)化解決方案運(yùn)營(yíng)虛擬電廠：整個(gè)通信系統(tǒng)都在PFC200 Telecontrol PLC上運(yùn)行。
能源轉(zhuǎn)型正在加速：在逐步停用核電后，現(xiàn)在聯(lián)邦政府正在準(zhǔn)備逐步淘汰燃煤發(fā)電。首批褐煤發(fā)電廠將于2022年前關(guān)閉。由此造成的缺口將很快由太陽(yáng)能電場(chǎng)和風(fēng)力渦輪機(jī)等可再生能源填補(bǔ)——預(yù)計(jì)到2050年他們?cè)诠╇娭兴急壤龑?huì)從目前的30%上升至80%。
但是對(duì)于能源系統(tǒng)而言，這種向經(jīng)濟(jì)型電力轉(zhuǎn)型絕非易事。由于太陽(yáng)能和風(fēng)能會(huì)隨天氣變化產(chǎn)生波動(dòng)，因此必須通過(guò)智能負(fù)載管理來(lái)平衡電網(wǎng)，從而使其穩(wěn)定在50Hz頻率。為此目的，大型輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商使用從注冊(cè)供應(yīng)商處獲得的所謂平衡電力或備用電力。如果供電網(wǎng)絡(luò)中電流不足，他們會(huì)提供備用能源；而在電流過(guò)量時(shí)，他們會(huì)撤回電流。這種負(fù)載管理成功通過(guò)虛擬電廠實(shí)現(xiàn)，可在瞬間精準(zhǔn)增加或減少電流輸出。為了保證一直能有足夠的平衡能源可用，供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)競(jìng)賣(mài)形式從所謂的主要、輔助以及分鐘備用電力層面獲得平衡能量。價(jià)格最優(yōu)的投標(biāo)會(huì)中標(biāo)。
作為德國(guó)一家領(lǐng)先的電力供應(yīng)商，位于亞琛的Trianel
GmbH（市政公用事業(yè)協(xié)會(huì)）參與了這些每日和每周舉行的競(jìng)賣(mài)活動(dòng)。自2013年起，該公司還運(yùn)營(yíng)一個(gè)平衡能量庫(kù)，而且現(xiàn)在已將400多個(gè)系統(tǒng)捆綁在一起，總輸出量達(dá)到700多兆瓦。該系統(tǒng)廣泛包含各種發(fā)電和儲(chǔ)存技術(shù)以及工業(yè)用電設(shè)備。“毫無(wú)疑問(wèn)我們的虛擬電廠不僅對(duì)市政公用事業(yè)開(kāi)放，也對(duì)所有適合的發(fā)電與消耗系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放。這些虛擬電廠與我們的控制系統(tǒng)連接，因此在需要時(shí)完全可以進(jìn)行自動(dòng)化使用，”Trianel的Nico
Bürkel解釋說(shuō)。
德國(guó)亞琛市政公用事業(yè)協(xié)會(huì)Trianel總部。
事實(shí)上，沼氣系統(tǒng)、儲(chǔ)存設(shè)施等會(huì)照常運(yùn)行。如果供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要平衡電力，控制系統(tǒng)中的計(jì)算程序會(huì)選擇適合的系統(tǒng)，并在控制中心對(duì)其進(jìn)行控制。由于虛擬電廠擁有由許多較小型系統(tǒng)組成的庫(kù)，因此具有高度的靈活性，對(duì)緩解電網(wǎng)中的短期波動(dòng)十分有效。
但是，運(yùn)營(yíng)商要想在運(yùn)營(yíng)時(shí)獲得經(jīng)濟(jì)上的成功變得越來(lái)越困難。由于電力的批發(fā)價(jià)格在不斷下跌，越來(lái)越多的電力供應(yīng)商試圖加入到平衡電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)行列。其結(jié)果就是電力供應(yīng)量增加了，而價(jià)格卻在下降。“鑒于不斷增加的價(jià)格壓力，我們除了提高效率之外別無(wú)選擇，”Bürker表示。
Trianel Nico Bürker
Trianel通過(guò)持續(xù)優(yōu)化虛擬電廠和營(yíng)銷(xiāo)策略的過(guò)程和技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這種局面。因此Trianel尤為關(guān)注系統(tǒng)控制器，必須使其能快速且安全地運(yùn)行，才能確保對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視和控制不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題。借助WAGO的PFC200緊湊型控制器，Trianel將各個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)連接到其自身的控制系統(tǒng)。
決定性優(yōu)勢(shì)：該控制器以小巧的外形同時(shí)提供高性能與重要的安全功能。因此該控制器成為虛擬電廠中既不顯突兀又能起到關(guān)鍵作用的重要成員，它會(huì)將高度同步的電流輸出數(shù)據(jù)從庫(kù)成員傳輸?shù)娇刂浦行模筠D(zhuǎn)而再將供電需求傳遞給庫(kù)成員。“最終促使我們做出此決定的決定性因素是遠(yuǎn)動(dòng)裝置的通用性，以及知名制造商提供的相關(guān)服務(wù)。另外，WAGO還提供了一套完整的配電箱解決方案，為我們帶來(lái)了快速實(shí)現(xiàn)調(diào)試的可能性”，Bürker在解釋他們?yōu)楹螞Q定使用WAGO技術(shù)時(shí)講道。
“我們的虛擬電廠對(duì)所有適合的發(fā)電與消耗系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放。”
在預(yù)配置的WAGO系統(tǒng)配電箱中，標(biāo)配有750-8202/025-001遠(yuǎn)動(dòng)PLC，連同一個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)的外部路由器、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入 /輸出模塊、EPISTRON?
COMPACT系列電源，以及工業(yè)接口模塊。PFC200使用了Cortex-A8處理器，能夠在最小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最快的計(jì)算速度。其中具有可用于與控制系統(tǒng)通信的兩個(gè)以太網(wǎng)端口和CAN、PROFIBUS、RS-232/RS-485等的其他接口。該遠(yuǎn)動(dòng)PLC可根據(jù)IEC
61131進(jìn)行編程，支持所要求的IEC 60870-5-104遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議以及符合IEC 60870-5-101的串行協(xié)議，并能根據(jù)IEC
61850進(jìn)行通信。PFC200可使用CODESYS編程環(huán)境進(jìn)行編程，并能以同樣方式實(shí)現(xiàn)過(guò)程可視化。
該P(yáng)LC擁有兩個(gè)符合基于TCP/IP?104協(xié)議的以太網(wǎng)接口和一個(gè)符合101協(xié)議的串行接口，還集成了軟件工具，這樣就能輕松實(shí)現(xiàn)IEC通信。借助此工具還可為各設(shè)置調(diào)整參數(shù)。除了功能齊全之外，PFC200還具有高度的IT安全性，這一點(diǎn)在能源供應(yīng)中的重要性正在不斷攀升。由于去年發(fā)生了許多IT安全故障，因而德國(guó)聯(lián)邦政府剛剛將供電網(wǎng)絡(luò)和發(fā)電系統(tǒng)歸類(lèi)為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。通過(guò)使用WAGO的遠(yuǎn)程控制PLC，可以直接利用OpenVPN或IPsec建立一個(gè)VPN通道，從而將加密數(shù)據(jù)傳送給控制中心。這意味著不再需要上游VPN路由器。
對(duì)Trianel而言，這是一個(gè)極為有力的解決方案。WAGO的自動(dòng)化技術(shù)還將在Trianel的未來(lái)規(guī)劃中發(fā)揮重要作用。該公司目前正在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，添加主要備用電力功能：這種形式的平衡電力必須能在30秒內(nèi)輸送到供電網(wǎng)絡(luò)中，這與輔助和分鐘級(jí)備用電力不同，后兩者的要求供應(yīng)時(shí)間分別為五分鐘和十五分鐘。該公司目前僅供應(yīng)輔助和分鐘備用電力。“主要備用電力對(duì)遠(yuǎn)程控制PLC提出了有關(guān)測(cè)量和控制功能方面的其他要求，”Bürker解釋道。他始終堅(jiān)信WAGO也將開(kāi)發(fā)出能滿足這些更復(fù)雜要求的自動(dòng)化解決方案。
