enviaM與WAGO共同開(kāi)發(fā)用于維持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的遠(yuǎn)程控制解決方案

電力供應(yīng)需求由核電站和火電站輕松滿(mǎn)足，并在高峰時(shí)期通過(guò)天然氣站加以補(bǔ)充，這樣的局面在德國(guó)已不復(fù)存在。分布式系統(tǒng)在電網(wǎng)中所占的比例正在不斷增加。無(wú)論是基于太陽(yáng)能、風(fēng)能還是生物能，市場(chǎng)上用于控制可再生能源的系統(tǒng)逐漸成熟，并已開(kāi)始市場(chǎng)供應(yīng)。開(kāi)創(chuàng)性遠(yuǎn)動(dòng)解決方案也是如此，并由位于東德的領(lǐng)先能源供應(yīng)商envia Mitteldeutsche Energie AG(enviaM)與WAGO聯(lián)合推向市場(chǎng)。

電力網(wǎng)絡(luò)擁有眾所周知的缺陷，那就是他們自身無(wú)法儲(chǔ)存能量。專(zhuān)業(yè)的電廠(chǎng)管理應(yīng)運(yùn)而生，能夠確保發(fā)電量與用電設(shè)備使用的輸出量（包括輸送線(xiàn)路中損失的部分）一致。這是因?yàn)槊恳淮喂╇娏坎蛔慊蜻^(guò)剩都會(huì)造成供電網(wǎng)絡(luò)中的頻率發(fā)生變化。因此，輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商密切關(guān)注這個(gè)事實(shí)，即能源生產(chǎn)和消耗之間要保持平衡。

通過(guò)使用平衡電力（也稱(chēng)為備用電力）可達(dá)到這個(gè)目的。這會(huì)涉及兩類(lèi)能源生產(chǎn)商：一類(lèi)在供電量不足時(shí)暫時(shí)加入到供電網(wǎng)絡(luò)中，另一類(lèi)在供電量過(guò)剩時(shí)進(jìn)行節(jié)流。此外，可根據(jù)實(shí)際需要增加或減少輸出儲(chǔ)存的用電設(shè)備也發(fā)揮重要作用。

及時(shí)可用性成為

決定性因素

在討論平衡電力時(shí)，會(huì)涉及到三種類(lèi)型的電力輸出，他們之間的一個(gè)重要區(qū)別是他們對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的響應(yīng)時(shí)間。主要平衡電力約占目前發(fā)電量的2%，而且輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商必須能在30秒內(nèi)從它們獲得電力。如果是輔助平衡電力，電廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)商必須在五分鐘之內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸電。備用電力必須能在15分鐘之內(nèi)替代主要平衡電力，從而使主要平衡電力能在有需要時(shí)再次啟用。此第三種形式的平衡電力也稱(chēng)作分鐘備用電力，因?yàn)楸仨氃?5分鐘之內(nèi)輸出電力。

enviaM還提供平衡電力來(lái)為輔助平衡電力和分鐘備用電力提供保障。enviaM是德國(guó)東部一家領(lǐng)先地區(qū)性能源服務(wù)供應(yīng)商，總部位于開(kāi)姆尼茨，它能夠從50 Hz輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商調(diào)控區(qū)域內(nèi)的約150個(gè)分散的發(fā)電系統(tǒng)獲取輸電，這對(duì)其電力輸出十分有益。這些發(fā)電系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)、天然氣發(fā)電廠(chǎng)、沼氣系統(tǒng)等等。

為了保證輔助平衡電力和分鐘備用電力能發(fā)揮最佳作用，enviaM和WAGO開(kāi)發(fā)出能夠統(tǒng)一控制不同制造商制造的各種類(lèi)型系統(tǒng)的技術(shù)解決方案，從而能可靠地滿(mǎn)足各種要求。

以通過(guò)沼氣運(yùn)行的熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)為例，其運(yùn)營(yíng)商（在enviaM這個(gè)案例中，這些運(yùn)營(yíng)商主要是農(nóng)業(yè)合作社）有機(jī)會(huì)將他們?nèi)炕虿糠职l(fā)電量提供給enviaM，成為輔助平衡電力或分鐘備用電力的一部分。

一般情況下，使用沼氣的熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)的發(fā)電量為大約500千瓦(kW)。如果enviaM在輔助平衡電力或分鐘備用電力的形式上所需要的電力，在該沼氣發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)總發(fā)電量中所占比例為40%，運(yùn)營(yíng)商就能保證在5分鐘或15分鐘內(nèi)分別調(diào)用200 kW。

如果輸電干線(xiàn)頻率降低，則該熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)就能向電網(wǎng)中送入電力。而如果輸電干線(xiàn)頻率升高，系統(tǒng)就會(huì)減速，并將沼氣發(fā)電暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)。

定向開(kāi)關(guān)

enviaM通過(guò)使用緊湊型交鑰匙控制柜為調(diào)節(jié)輸出所必需的遠(yuǎn)程控制提供保障。該控制柜主要包含WAGO-I/O-SYSTEM 750、一個(gè)WAGO電源和一個(gè)INSYS MoRoS VPN路由器。

為了能夠控制現(xiàn)場(chǎng)的可再生能源發(fā)電設(shè)備的輸出，enviaM與WAGO聯(lián)合開(kāi)發(fā)了緊湊型解決方案。

重點(diǎn)在于如何選擇供應(yīng)商：長(zhǎng)期的合作關(guān)系對(duì)于來(lái)自enviaM的（左 起）SvenPapst、Gunar Deitert和KristianLeibrich來(lái)說(shuō)都十分重要。

這個(gè)裝置的任務(wù)就是查詢(xún)熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)當(dāng)前電量的輸出情況，從而獲得按計(jì)劃可供輸出電力的規(guī)模。“需要多少電量時(shí)可以開(kāi)啟，輸入多少電量后能關(guān)閉，這才是關(guān)鍵所在，”enviaM能源服務(wù)部的Kristian Leibrich開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地說(shuō)。實(shí)際上，整個(gè)過(guò)程都是通過(guò)模擬信號(hào)來(lái)執(zhí)行的，模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的是發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)輸出，這在事先已與運(yùn)營(yíng)商約定。通過(guò)這種方法，位于馬爾克萊貝爾格的enviaM控制中心能夠在需要平衡電力時(shí)將熱電聯(lián)產(chǎn)廠(chǎng)加入到供電行列中。該裝置通過(guò)WAGO-I/O-SYSTEM附加的輸入端收集故障和準(zhǔn)備就緒信息。?“通過(guò)這種方式，我就能了解我們所控制的系統(tǒng)中是不是至少有一個(gè)能夠調(diào)用的，”Leibrich解釋稱(chēng)。

創(chuàng)建操作簡(jiǎn)便的界面

雖然在頻率為50Hz的范圍內(nèi)有150多個(gè)耦合的分布式系統(tǒng)，但卻可通過(guò)惟一一個(gè)控制系統(tǒng)控制全部系統(tǒng)。這種關(guān)系很快證明了現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)控制器和位于enviaM控制中心的中央系統(tǒng)之間的界面所面臨的是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

可以假設(shè)enviaM要求系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商保持特定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以判斷供應(yīng)商是否能夠連接到平衡電力系統(tǒng)。但是，enviaM采取的商業(yè)政策是，作為能源服務(wù)供應(yīng)商，他們要調(diào)整自己來(lái)適應(yīng)客戶(hù)所采用的異構(gòu)系統(tǒng)，而不是反過(guò)來(lái)讓客戶(hù)來(lái)適應(yīng)他們。“我們談?wù)摰目墒强蛻?hù)滿(mǎn)意度，”能源服務(wù)專(zhuān)家Gunar Deitert談到了重點(diǎn)。

借助WAGO-I/O-SYSTEM 750，這家位于開(kāi)姆尼茨的服務(wù)供應(yīng)商使用的解決方案可以輕松地收集、處理和打包任何數(shù)量的信號(hào)或通信協(xié)議，并依照IEC-60870-5-104將它們發(fā)送到路由器。再由路由器將其安全地傳送到WAGO的數(shù)據(jù)集中器中。數(shù)據(jù)集中器WAGO PLC集中管理WAGO分站，即客戶(hù)系統(tǒng)中的控制器。它們是控制系統(tǒng)的連接組件，并且是使用IEC-60870-5-101協(xié)議的冗余式連接。這可以提高IT安全性并能夠大幅度降低故障風(fēng)險(xiǎn)。

借助于WAGO，我們找到了一個(gè)非常好的解決方案，它能夠自由編程，為我們提供了多種可能。

“與WAGO一起，我們找到了一個(gè)非常好的解決方案，借此能夠自由編程和組合不同I/O模塊，為我們提供了多種可能”，Deitert解釋說(shuō)，他還贊揚(yáng)了他們的協(xié)作水平， 我們需要能夠在關(guān)鍵時(shí)刻幫助我們的合作伙伴。如果一個(gè)解決方案在投入使用前需要耗費(fèi)我們幾個(gè)月的時(shí)間，那么這個(gè)解決方案對(duì)我們毫無(wú)幫助。”他的團(tuán)隊(duì)組成非常精簡(jiǎn)，因此選擇供應(yīng)商十分重要，他們希望“聯(lián)系人能夠在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)提供實(shí)實(shí)在在的幫助，而不僅僅是提供精美的小冊(cè)子。服務(wù)提供商不必立即答復(fù)，但他們必須給予關(guān)注，我們必須要感受到供應(yīng)商確實(shí)對(duì)我們的問(wèn)題很上心，并且能夠提供適當(dāng)?shù)姆答仭Ｈ绻覀儼l(fā)現(xiàn)符合條件的供應(yīng)商，則將很樂(lè)意與這些業(yè)務(wù)伙伴長(zhǎng)期合作。

結(jié)論

enviaM的解決方案實(shí)際展示了，能源轉(zhuǎn)型的復(fù)雜問(wèn)題可以借助控制與通信層面的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)技術(shù)加以解決。可再生能源發(fā)電系統(tǒng)具有一定的特殊性，而使用開(kāi)放接口連接各種I/O模塊可為適應(yīng)這種特殊性打下基礎(chǔ)，而且不會(huì)帶來(lái)巨額的工程費(fèi)用。