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明日未来 | 自给自足的幼儿园储能系统

  2019年03月22日  

  Heiligkreuz幼儿园依靠分布式可再生能源系统满足自身峰值负荷期间的用电需求,万可组件在控制和通信上起着非常重要的作用。

  位于维尔茨堡的Heiligkreuz幼儿园十分专注于未来发展。因为这里是明日主人翁们学习和玩耍的地方。

  一个对能源格局越来越重要的电力供应解决方案也由此应运而生:依靠自身进行发电。

  为此,屋顶的光伏系统承担了这一任务。由于储能设备可存储多余电力并根据需要进行放电,这一系统运行起来十分经济。

  出于需要,Heiligkreuz幼儿园在2017年进行了一次翻新改造。然而,由于扩建,最大72千瓦的电力连接已远远不能满足需求,所以还必须对电力供应系统进行重新设计。包括厨房、电梯以及分布式热水供应系统在内的现代化设备明显需要更多电能。

  能耗的间歇性加倍要求具有比当前电力输出更高的功率。直观选择便是对网络连接容量进行扩展。为此,网络运营商必须从公共网络建立新的分支点并铺设更多的地下电缆。当然,还需额外配备一个变电站。

  施工经理决定摒弃传统解决方案,转而采用近几年刚被提出并广泛应用的前瞻性解决方案:依靠分布式可再生能源系统满足自身峰值负荷期间的用电需求。

  幼儿园成为产消者

  这一现象首先出现于具有光伏系统的个体家庭和小型企业,在德国已进入新的发展阶段。即当报酬较高时,这些主体向电网馈电。

  然而,随着补贴的下降,可再生能源生产的电力价格也大幅下跌。与此同时,依靠自身发电比从电网购电也变得更加划算。

  因此,越来越多的光伏系统得以建造,且它们产生的能量随即便被就地消耗。其目的不再是完全用于向电网馈电,而是满足自身消耗。然而,只有当系统能够存储多余电力时,才可实现经济运行。

  这是因为太阳能具有波动性和不确定性,而无关能量需求高峰与否。太阳能受益于市场发展的另外一个方面即是——因为基于锂离子电池的系统价格也大幅下降。

  如此一来,幼儿园便成了产消者:是生产者同时又是消费者,且完全独立于能源供应商。自2017年年底,光伏阵列就开始在新幼儿园屋顶上运行。由于峰值负荷功率高于60千瓦的最大连接输出,系统自身并不足以满足峰值负荷的需求。

  为此,来自维尔茨堡的TEAM ELECTRIO BECK为太阳能阵列额外安装了一个由其与BMW共同开发的固定式电力存储系统。

  存储设备限制网络用电

  电力存储系统由一个BECK电源、控制单元以及六块全新BMW i3锂离子电池组成。每个电池的标称存储容量为33千瓦·时,总净容量相当于175千瓦·时。借助该缓冲器,可根据需要对屋顶产生的电力进行使用。

  在维尔茨堡,系统设计不仅使得输出受限,而且还要尽量降低网络用电需求。首先,我们可以将自产电能用于电力供应。不够时,再从锂离子电池中获取电力。但事先应在低消耗时对不能立即消耗的自产电力进行存储。

  “除了优化自身消耗外,在峰值负荷期间使电池放电并在谷值负荷期间对电池充电也可避免网络供电的增加,”来自BECK AUTOMATION的Ralf Klin-genberg解释说。“这背后的算法可以连续计算最佳电池输出,并防止不必要的电池放电。”

  此外,还可根据负载管理优先级列表对各个设备进行阻塞;例如,根据需要关闭用于提供清洁水的直流式加热器。

  如果光伏阵列的发电量不足,那么电池可以在晚上等非高峰时段通过网络充电。相反,如果光伏系统的发电量高于消耗量,并且电池已经充满,那么也可将多余能量馈入电网。

  PLC用于协调太阳能阵列、存储设备、网络及耗电设备之间的能量流

  复杂的通信,灵活的远动解决方案

  BECK AUTOMATION使用万可组件在电池、网络、光伏阵列和耗电设备之间进行复杂的信息交换。

  其中,WAGO-I/O-SYSTEM 750系列的PFC200远动控制器便充当了控制和通信单元。板载RS-485接口则通过开源Modbus RTU协议与安装在电网点的能量表进行通信。

  此外,借助记录的能量测量数据还可对能量生产与存储进行有效控制。

  控制器通过满足最高安全标准的加密虚拟专用网络(VPN)连接至Internet。

  此外,万可PLC还可将实时数据——以自产电能为例,包括电池充电状态和消耗数据——传输至BECK服务器,并将历史记录发送到BECK数据库进行评估。由此可进一步优化太阳能电池组之间的相互作用。

  万可新推出的紧凑型远动网关(WTG)支持在控制层以开放式结构连接多达16个分站。供应商的自由度、透明度和成本效率因而上升到一个新高度。

  新款紧凑型网关尤其适合分布式系统使用,可作为数据集中器/前端通信渠道和控制系统的前驱。

标签:万可 PFC200远动控制器我要反馈
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