明日未來 | 自給自足的幼兒園儲(chǔ)能系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間：2019-03-29作者：萬可電子（天津）有限公司
Heiligkreuz幼兒園依靠分布式可再生能源系統(tǒng)滿足自身峰值負(fù)荷期間的用電需求，萬可組件在控制和通信上起著非常重要的作用。
位于維爾茨堡的Heiligkreuz幼兒園十分專注于未來發(fā)展。因?yàn)檫@里是明日主人翁們學(xué)習(xí)和玩耍的地方。
一個(gè)對(duì)能源格局越來越重要的電力供應(yīng)解決方案也由此應(yīng)運(yùn)而生：依靠自身進(jìn)行發(fā)電。
為此，屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)承擔(dān)了這一任務(wù)。由于儲(chǔ)能設(shè)備可存儲(chǔ)多余電力并根據(jù)需要進(jìn)行放電，這一系統(tǒng)運(yùn)行起來十分經(jīng)濟(jì)。
出于需要，Heiligkreuz幼兒園在2017年進(jìn)行了一次翻新改造。然而，由于擴(kuò)建，最大72千瓦的電力連接已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，所以還必須對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。包括廚房、電梯以及分布式熱水供應(yīng)系統(tǒng)在內(nèi)的現(xiàn)代化設(shè)備明顯需要更多電能。
能耗的間歇性加倍要求具有比當(dāng)前電力輸出更高的功率。直觀選擇便是對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接容量進(jìn)行擴(kuò)展。為此，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商必須從公共網(wǎng)絡(luò)建立新的分支點(diǎn)并鋪設(shè)更多的地下電纜。當(dāng)然，還需額外配備一個(gè)變電站。
施工經(jīng)理決定摒棄傳統(tǒng)解決方案，轉(zhuǎn)而采用近幾年剛被提出并廣泛應(yīng)用的前瞻性解決方案：依靠分布式可再生能源系統(tǒng)滿足自身峰值負(fù)荷期間的用電需求。
幼兒園成為產(chǎn)消者
這一現(xiàn)象首先出現(xiàn)于具有光伏系統(tǒng)的個(gè)體家庭和小型企業(yè)，在德國已進(jìn)入新的發(fā)展階段。即當(dāng)報(bào)酬較高時(shí)，這些主體向電網(wǎng)饋電。
然而，隨著補(bǔ)貼的下降，可再生能源生產(chǎn)的電力價(jià)格也大幅下跌。與此同時(shí)，依靠自身發(fā)電比從電網(wǎng)購電也變得更加劃算。
因此，越來越多的光伏系統(tǒng)得以建造，且它們產(chǎn)生的能量隨即便被就地消耗。其目的不再是完全用于向電網(wǎng)饋電，而是滿足自身消耗。然而，只有當(dāng)系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)多余電力時(shí)，才可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
這是因?yàn)樘柲芫哂胁▌?dòng)性和不確定性，而無關(guān)能量需求高峰與否。太陽能受益于市場發(fā)展的另外一個(gè)方面即是——因?yàn)榛阡囯x子電池的系統(tǒng)價(jià)格也大幅下降。
如此一來，幼兒園便成了產(chǎn)消者：是生產(chǎn)者同時(shí)又是消費(fèi)者，且完全獨(dú)立于能源供應(yīng)商。自2017年年底，光伏陣列就開始在新幼兒園屋頂上運(yùn)行。由于峰值負(fù)荷功率高于60千瓦的最大連接輸出，系統(tǒng)自身并不足以滿足峰值負(fù)荷的需求。
為此，來自維爾茨堡的TEAM ELECTRIO BECK為太陽能陣列額外安裝了一個(gè)由其與BMW共同開發(fā)的固定式電力存儲(chǔ)系統(tǒng)。
存儲(chǔ)設(shè)備限制網(wǎng)絡(luò)用電
電力存儲(chǔ)系統(tǒng)由一個(gè)BECK電源、控制單元以及六塊全新BMW i3鋰離子電池組成。每個(gè)電池的標(biāo)稱存儲(chǔ)容量為33千瓦·時(shí)，總凈容量相當(dāng)于175千瓦·時(shí)。借助該緩沖器，可根據(jù)需要對(duì)屋頂產(chǎn)生的電力進(jìn)行使用。
在維爾茨堡，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅使得輸出受限，而且還要盡量降低網(wǎng)絡(luò)用電需求。首先，我們可以將自產(chǎn)電能用于電力供應(yīng)。不夠時(shí)，再從鋰離子電池中獲取電力。但事先應(yīng)在低消耗時(shí)對(duì)不能立即消耗的自產(chǎn)電力進(jìn)行存儲(chǔ)。
“除了優(yōu)化自身消耗外，在峰值負(fù)荷期間使電池放電并在谷值負(fù)荷期間對(duì)電池充電也可避免網(wǎng)絡(luò)供電的增加，”來自BECK AUTOMATION的Ralf Klin-genberg解釋說?！斑@背后的算法可以連續(xù)計(jì)算最佳電池輸出，并防止不必要的電池放電。”
此外，還可根據(jù)負(fù)載管理優(yōu)先級(jí)列表對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行阻塞；例如，根據(jù)需要關(guān)閉用于提供清潔水的直流式加熱器。
如果光伏陣列的發(fā)電量不足，那么電池可以在晚上等非高峰時(shí)段通過網(wǎng)絡(luò)充電。相反，如果光伏系統(tǒng)的發(fā)電量高于消耗量，并且電池已經(jīng)充滿，那么也可將多余能量饋入電網(wǎng)。
PLC用于協(xié)調(diào)太陽能陣列、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及耗電設(shè)備之間的能量流
復(fù)雜的通信，靈活的遠(yuǎn)動(dòng)解決方案
BECK AUTOMATION使用萬可組件在電池、網(wǎng)絡(luò)、光伏陣列和耗電設(shè)備之間進(jìn)行復(fù)雜的信息交換。
其中，WAGO-I/O-SYSTEM 750系列的PFC200遠(yuǎn)動(dòng)控制器便充當(dāng)了控制和通信單元。板載RS-485接口則通過開源Modbus RTU協(xié)議與安裝在電網(wǎng)點(diǎn)的能量表進(jìn)行通信。
此外，借助記錄的能量測量數(shù)據(jù)還可對(duì)能量生產(chǎn)與存儲(chǔ)進(jìn)行有效控制。
控制器通過滿足最高安全標(biāo)準(zhǔn)的加密虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)連接至Internet。
此外，萬可PLC還可將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)——以自產(chǎn)電能為例，包括電池充電狀態(tài)和消耗數(shù)據(jù)——傳輸至BECK服務(wù)器，并將歷史記錄發(fā)送到BECK數(shù)據(jù)庫進(jìn)行評(píng)估。由此可進(jìn)一步優(yōu)化太陽能電池組之間的相互作用。
萬可新推出的緊湊型遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)(WTG)支持在控制層以開放式結(jié)構(gòu)連接多達(dá)16個(gè)分站。供應(yīng)商的自由度、透明度和成本效率因而上升到一個(gè)新高度。
新款緊湊型網(wǎng)關(guān)尤其適合分布式系統(tǒng)使用，可作為數(shù)據(jù)集中器/前端通信渠道和控制系統(tǒng)的前驅(qū)。
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