1 MW電池補(bǔ)償電壓波動(dòng)
新電池（可用來儲(chǔ)存可再生能源所產(chǎn)生的電量）的開發(fā)被認(rèn)為是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。KE-TEC GmbH在其位于阿爾高 (BIZA)的電池信息中心測(cè)試了多種電池；為了補(bǔ)償自身電力生產(chǎn)和消耗之間產(chǎn)生的電壓波動(dòng)，他們將1 MW電池連接到位于貝齊高總部的電力網(wǎng)絡(luò)。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化充電和放電，KE-TEC采用了WAGO的完整解決方案。
“在位于阿爾高的電池信息中心，我們測(cè)試了汽車行業(yè)客戶開發(fā)的鋰離子電池的續(xù)航能力。創(chuàng)立于2007年的KETEC GmbH一直致力于構(gòu)建電池原型、開發(fā)電池測(cè)試及管理用電子設(shè)備和軟件以及提高電池的安全性。
汽車行業(yè)的客戶在鋰離子電池及其他類型電池的研發(fā)方面進(jìn)行了大規(guī)模投資，以期能將其應(yīng)用于電動(dòng)汽車 。為了在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車市場(chǎng)上推廣電動(dòng)汽車，其采用的電池必須更小巧、儲(chǔ)存電量更多，而且更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。Roland Weixler 應(yīng)用電動(dòng)汽車電池的地方看起來十分與眾不同。“除了為客戶進(jìn)行一系列測(cè)試之外，我們還為BIZA的能源供應(yīng)商、 市政代表、工業(yè)用戶和客戶提供合作平臺(tái)。”Weixler解釋稱。這是因?yàn)殡姵夭粌H能用作電動(dòng)汽車的電源，還可加入電力網(wǎng)絡(luò)。為實(shí)現(xiàn)這種用途，電池的尺寸影響不大。作為固定應(yīng)用，多個(gè)電池會(huì)被綁定到較大型的單元中。連接到電網(wǎng)的大型電池幫助補(bǔ)償太陽能、風(fēng)能等可再生能源造成的波動(dòng)。他們可借助可再生能源日間產(chǎn)生的電力充電，這些電力不會(huì)被立即消耗，而是在可再生能源不足以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的電力需求時(shí)釋放電力。另一種類型的電力儲(chǔ)存單元在電力市場(chǎng)上的應(yīng)用場(chǎng)景則大不相同。
可在開關(guān)柜內(nèi)測(cè)量電池、變壓器和PV系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送到控制系統(tǒng)。
KE-TEC運(yùn)營的能源儲(chǔ)存單元代表的是電池制造商，他們會(huì)將批量生產(chǎn)的能源儲(chǔ)存單元用于電動(dòng)汽車。egrid applications & consulting GmbH是Allgäuer überlandwerk GmbH（AüW為阿爾高地區(qū)公用事業(yè)企業(yè)）的子公司，控制著電池在電力網(wǎng)絡(luò)中的使用。egrid 優(yōu)化了本地供電網(wǎng)絡(luò)，旨在利用小規(guī)模投資來擴(kuò)展電力網(wǎng)絡(luò)，使其轉(zhuǎn)型為智能電網(wǎng)。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，egrid分析了現(xiàn)有的供電網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。egrid與KE-TEC GmbH一道，于2015年夏季共同開始了新一輪的測(cè)試。“為構(gòu)建大型電池，我們采用了通常安裝在汽車中的模塊，并將其用在固定應(yīng)用中。關(guān)鍵就是批量生產(chǎn)的零部件僅被用在較大型的包中。”Weixler解釋稱。
不良運(yùn)行反應(yīng)測(cè)試
測(cè)試持續(xù)運(yùn)行的大型電池實(shí)際上是KE-TEC的任務(wù)。但是，持續(xù)運(yùn)行意味著1MW電池每天要多次使用電力供應(yīng)充電和向電力供應(yīng)中放電，因?yàn)閮H單純用作PV發(fā)電蓄電庫會(huì)大幅延長(zhǎng)回報(bào)時(shí)間。我們的目標(biāo)是每天進(jìn)行盡可能多輪的充電、放電周期，即盡可能多地使用其自身儲(chǔ)存的電力來補(bǔ)償1MW電池發(fā)電或耗電的高峰期。在1MW電池的運(yùn)營期間，必須通過釋放來安裝新的20kV變電站。“那時(shí)，即使沒有應(yīng)急電力聚集能力，我們的運(yùn)營孤島也沒遇到涉及運(yùn)營的問題。”Weixler回憶道。
供電網(wǎng)絡(luò)連接的實(shí)施
為了連接到區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)，除了位于BIZA的變電站之外，egrid還構(gòu)建了另外兩座變電站，即用于阿爾高區(qū)域電網(wǎng)的大型變電站和用于kE-TEC供電網(wǎng)絡(luò)的較小一些的變電站。這兩座變電站通過兩根獨(dú)立的母線連接到PV系統(tǒng)、1 MW電池以及kE-TEC和BIZA的建筑物。所面臨的挑戰(zhàn)在于采集該系統(tǒng)內(nèi)部電流的相關(guān)數(shù)據(jù)并使其可視化，以及為系統(tǒng)元件構(gòu)建可自動(dòng)化控制的控制回路。用來執(zhí)行這些任務(wù)的開關(guān)柜安裝在1MW電池 和兩根母線之間。可在開關(guān)柜內(nèi)測(cè)量電池、變壓器和PV系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)，以及KE-TEC和BIZA的消耗數(shù)據(jù)。記錄的數(shù)據(jù)被發(fā)送到控制系統(tǒng)，并進(jìn)行評(píng)估，然后根據(jù)編程輸出相應(yīng)的控制命令。
隨時(shí)隨地可以獲取1MW電池的輸出數(shù)據(jù)
測(cè)量電流并實(shí)現(xiàn)可視化
開關(guān)柜的核心是以787-722電源為依托的模塊化WAGO-I/O-SYSTEM 750。它可以將測(cè)定的電流轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)動(dòng)變量，并通過IEC 60870-5-104數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議將其發(fā)送到控制系統(tǒng)。借助WAGO的750-495三相電力測(cè)量模塊將不同測(cè)量點(diǎn)的電流記錄下來。這些模塊能直接以過程映像的方式發(fā)送測(cè)度（例如無功/表觀/有效功率、能耗、功率因數(shù)、相位長(zhǎng)度、頻率、過電壓/欠電壓），不要求控制器有較高的計(jì)算能力。憑借廣泛的測(cè)定變量，可使用現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的分析。
WAGO的750-8202 PFC200控制器被用來控制系統(tǒng)，它除了具有網(wǎng)絡(luò)接口和現(xiàn)場(chǎng)總線接口外，還支持750/753 系列數(shù)字量和模擬量輸入/輸出模塊以及特殊功能模塊。其中包括TOPJOB?S軌裝式接線端子系列，可用來打開和關(guān)閉電力網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載開關(guān)。為連接到PV系統(tǒng)，需要安裝逆變器，可使用Modbus通信協(xié)議對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
借助控制器集成的web服務(wù)器，KETEC和egrid可使用智能手機(jī)和平板電腦等終端設(shè)備調(diào)用有關(guān)供電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息。“因此我們隨時(shí)可以使用IPad獲取1MW電池的輸出數(shù)據(jù)，從而了解其運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。”Weixler在解釋移動(dòng)可視化時(shí)如是說。借助可編程控制器，可根據(jù)市場(chǎng)和情況需要，將電流導(dǎo)向所需的任意方向。
