enviaM與WAGO共同開發用于維持網絡穩定的遠程控制解決方案
電力供應需求由核電站和火電站輕松滿足,并在高峰時期通過天然氣站加以補充,這樣的局面在德國已不復存在。分布式系統在電網中所占的比例正在不斷增加。無論是基于太陽能、風能還是生物能,市場上用于控制可再生能源的系統逐漸成熟,并已開始市場供應。開創性遠動解決方案也是如此,并由位于東德的領先能源供應商envia
Mitteldeutsche Energie AG(enviaM)與WAGO聯合推向市場。
電力網絡擁有眾所周知的缺陷,那就是他們自身無法儲存能量。專業的電廠管理應運而生,能夠確保發電量與用電設備使用的輸出量(包括輸送線路中損失的部分)一致。這是因為每一次供電量不足或過剩都會造成供電網絡中的頻率發生變化。因此,輸電網絡運營商密切關注這個事實,即能源生產和消耗之間要保持平衡。
通過使用平衡電力(也稱為備用電力)可達到這個目的。這會涉及兩類能源生產商:一類在供電量不足時暫時加入到供電網絡中,另一類在供電量過剩時進行節流。此外,可根據實際需要增加或減少輸出儲存的用電設備也發揮重要作用。
在討論平衡電力時,會涉及到三種類型的電力輸出,他們之間的一個重要區別是他們對輸電網絡運營商的響應時間。主要平衡電力約占目前發電量的2%,而且輸電網絡運營商必須能在30秒內從它們獲得電力。如果是輔助平衡電力,電廠運營商必須在五分鐘之內實現輸電。備用電力必須能在15分鐘之內替代主要平衡電力,從而使主要平衡電力能在有需要時再次啟用。此第三種形式的平衡電力也稱作分鐘備用電力,因為必須在15分鐘之內輸出電力。
enviaM還提供平衡電力來為輔助平衡電力和分鐘備用電力提供保障。enviaM是德國東部一家領先地區性能源服務供應商,總部位于開姆尼茨,它能夠從50
Hz輸電網絡運營商調控區域內的約150個分散的發電系統獲取輸電,這對其電力輸出十分有益。這些發電系統包括熱電聯產廠、天然氣發電廠、沼氣系統等等。
為了保證輔助平衡電力和分鐘備用電力能發揮最佳作用,enviaM和WAGO開發出能夠統一控制不同制造商制造的各種類型系統的技術解決方案,從而能可靠地滿足各種要求。
以通過沼氣運行的熱電聯產廠為例,其運營商(在enviaM這個案例中,這些運營商主要是農業合作社)有機會將他們全部或部分發電量提供給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,使用沼氣的熱電聯產廠的發電量為大約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,在該沼氣發電熱電聯產廠總發電量中所占比例為40%,運營商就能保證在5分鐘或15分鐘內分別調用200 kW。
如果輸電干線頻率降低,則該熱電聯產廠就能向電網中送入電力。而如果輸電干線頻率升高,系統就會減速,并將沼氣發電暫時儲存起來。
enviaM通過使用緊湊型交鑰匙控制柜為調節輸出所必需的遠程控制提供保障。該控制柜主要包含WAGO-I/O-SYSTEM 750、一個WAGO電源和一個INSYS MoRoS VPN路由器。
為了能夠控制現場的可再生能源發電設備的輸出,enviaM與WAGO聯合開發了緊湊型解決方案。
重點在于如何選擇供應商:長期的合作關系對于來自enviaM的(左 起)SvenPapst、Gunar Deitert和KristianLeibrich來說都十分重要。
這個裝置的任務就是查詢熱電聯產廠當前電量的輸出情況,從而獲得按計劃可供輸出電力的規模。“需要多少電量時可以開啟,輸入多少電量后能關閉,這才是關鍵所在,”enviaM能源服務部的Kristian
Leibrich開門見山地說。實際上,整個過程都是通過模擬信號來執行的,模擬信號對應的是發電系統的目標輸出,這在事先已與運營商約定。通過這種方法,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將熱電聯產廠加入到供電行列中。該裝置通過WAGO-I/O-SYSTEM附加的輸入端收集故障和準備就緒信息。?“通過這種方式,我就能了解我們所控制的系統中是不是至少有一個能夠調用的,”Leibrich解釋稱。
雖然在頻率為50Hz的范圍內有150多個耦合的分布式系統,但卻可通過惟一一個控制系統控制全部系統。這種關系很快證明了現場的系統控制器和位于enviaM控制中心的中央系統之間的界面所面臨的是一項艱巨的任務。
可以假設enviaM要求系統運營商保持特定的標準,這樣可以判斷供應商是否能夠連接到平衡電力系統。但是,enviaM采取的商業政策是,作為能源服務供應商,他們要調整自己來適應客戶所采用的異構系統,而不是反過來讓客戶來適應他們。“我們談論的可是客戶滿意度,”能源服務專家Gunar
Deitert談到了重點。
借助WAGO-I/O-SYSTEM
750,這家位于開姆尼茨的服務供應商使用的解決方案可以輕松地收集、處理和打包任何數量的信號或通信協議,并依照IEC-60870-5-104將它們發送到路由器。再由路由器將其安全地傳送到WAGO的數據集中器中。數據集中器WAGO
PLC集中管理WAGO分站,即客戶系統中的控制器。它們是控制系統的連接組件,并且是使用IEC-60870-5-101協議的冗余式連接。這可以提高IT安全性并能夠大幅度降低故障風險。
借助于WAGO,我們找到了一個非常好的解決方案,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,他還贊揚了他們的協作水平,
我們需要能夠在關鍵時刻幫助我們的合作伙伴。如果一個解決方案在投入使用前需要耗費我們幾個月的時間,那么這個解決方案對我們毫無幫助。”他的團隊組成非常精簡,因此選擇供應商十分重要,他們希望“聯系人能夠在出現問題時提供實實在在的幫助,而不僅僅是提供精美的小冊子。服務提供商不必立即答復,但他們必須給予關注,我們必須要感受到供應商確實對我們的問題很上心,并且能夠提供適當的反饋。如果我們發現符合條件的供應商,則將很樂意與這些業務伙伴長期合作。
enviaM的解決方案實際展示了,能源轉型的復雜問題可以借助控制與通信層面的標準化工業技術加以解決。可再生能源發電系統具有一定的特殊性,而使用開放接口連接各種I/O模塊可為適應這種特殊性打下基礎,而且不會帶來巨額的工程費用。