西班牙 Power Electronics 集團(tuán)已在全球 3000 多個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電及儲(chǔ)能項(xiàng)目中展現(xiàn)其在可持續(xù)能源供應(yīng)領(lǐng)域的綜合專業(yè)實(shí)力，總裝機(jī)容量達(dá) 120 吉瓦。為控制其模塊化系統(tǒng)，該公司采用開(kāi)放式高性能倍?？刂萍夹g(shù)：性能強(qiáng)大的嵌入式控制器與 TwinCAT 軟件協(xié)同工作，可在 110 毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn) 330 兆瓦的靈活調(diào)度與動(dòng)態(tài)負(fù)載切換。

　　總部位于瓦倫西亞附近利利亞的 Power Electronics 公司專注從事公用事業(yè)及儲(chǔ)能系統(tǒng)逆變器制造，是全球光伏領(lǐng)域太陽(yáng)能逆變器的領(lǐng)先生產(chǎn)商。 這家成立于 1987 年的企業(yè)業(yè)務(wù)遍及 36 個(gè)國(guó)家，已實(shí)施超過(guò) 3000 個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電及儲(chǔ)能項(xiàng)目，交流側(cè)裝機(jī)容量達(dá) 120 吉瓦，累計(jì)減少近 1.2 億噸二氧化碳排放。 除生產(chǎn)太陽(yáng)能、電池及混合逆變器外，Power Electronics 公司還為電站提供自主研制的控制系統(tǒng)，其核心組件包括電池控制器接口（BCI）和電站控制器（PPC）。

　　Power Electronics 公司應(yīng)用工程部經(jīng)理 David Dobón、控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Agustin Cano 與軟件團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Hector Ortega 在功率模塊前合影（從左至右）

　　光伏電站由眾多包含太陽(yáng)能和/或電池單元的獨(dú)立功率模塊構(gòu)成，每個(gè)模塊均通過(guò)采用基于 PC 控制的 BCI 進(jìn)行監(jiān)測(cè)與調(diào)控。每個(gè)功率模塊配備一套用于太陽(yáng)能組件的逆變器，若配套電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，則需額外配置直流/直流轉(zhuǎn)換器。該逆變器將太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，根據(jù)需求既可向電網(wǎng)供電，也可實(shí)現(xiàn)電池雙向充放電。中央 PPC 則根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商要求，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)電站所有功率模塊進(jìn)行上層協(xié)調(diào)與控制。

　　01

　　通過(guò)動(dòng)態(tài)控制提升經(jīng)濟(jì)效益

　　憑借數(shù)十年專業(yè)技術(shù)積累，該公司能夠滿足全球各地差異化的嚴(yán)苛能源供應(yīng)商規(guī)范，這些規(guī)范明確了電站在特定情況下為保障電網(wǎng)穩(wěn)定所需實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行特性。“若發(fā)電廠在響應(yīng)時(shí)間方面滿足更嚴(yán)格的要求，便可提供所謂的輔助服務(wù)。”Power Electronics 應(yīng)用工程部經(jīng)理 David Dobón 在強(qiáng)調(diào)高性能控制技術(shù)重要性時(shí)指出。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，其優(yōu)勢(shì)在于能以更高價(jià)格出售饋入電網(wǎng)的電力。“我們最初實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)切換性能為 130 毫秒內(nèi)從消耗 150 兆瓦功率轉(zhuǎn)變?yōu)檩斔?180 兆瓦，而現(xiàn)在這一過(guò)程僅需 110 毫秒。”Power Electronics 公司控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Agustin Cano 補(bǔ)充道。實(shí)現(xiàn)如此極速切換需要快速精準(zhǔn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，Power Electronics 通過(guò)倍福的硬件與軟件方案達(dá)成了這一目標(biāo)，從而能全面控制太陽(yáng)能組件、電池及混合型這三種功率模塊類型。

　　當(dāng) BCI 逆變器需要同時(shí)管理太陽(yáng)能組件與電池時(shí)，就形成了最復(fù)雜的運(yùn)行場(chǎng)景。

　　—— Power Electronics 軟件團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人

　　Hector Ortega

　　Power Electronics 采用倍福 CX 系列 嵌入式控制器與 TwinCAT 3 PLC (TC1200) 控制各類電池控制器接口。“根據(jù)功率模塊的配置需求，我們會(huì)選用不同型號(hào)的嵌入式控制器，例如 Intel Atom® 處理器的 CX5120 或 CX5240。”倍福西班牙技術(shù)支持工程師 Javier Menchén 解釋道。BCI 通過(guò) Modbus TCP 協(xié)議與逆變器、電池及其它組件通信，并以極短周期執(zhí)行復(fù)雜控制算法。

　　TwinCAT 3 PLC HMI Web (TF1810)作為可視化系統(tǒng)被集成在控制系統(tǒng)的嵌入式控制器中。這使得服務(wù)人員能夠通過(guò)網(wǎng)頁(yè)界面直接在現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程訪問(wèn)連接設(shè)備的參數(shù)。

　　未來(lái)功能升級(jí)與軟件優(yōu)化預(yù)計(jì)將需要更強(qiáng)的計(jì)算能力。屆時(shí)，通過(guò)更換為搭載雙核處理器的 CX5330 嵌入式控制器即可輕松提升性能。倍福西班牙銷售經(jīng)理 Miquel Coca 表示：“倍福會(huì)定期推出性能更強(qiáng)的工業(yè) PC 和嵌入式控制器型號(hào)，以進(jìn)一步豐富其產(chǎn)品線，并且始終確?？刂朴?jì)算機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定供貨保障與便捷擴(kuò)展性。”

　　02

　　電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為動(dòng)態(tài)控制儲(chǔ)備

　　PPC 作為關(guān)鍵組件，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)控制多個(gè) BCI 并協(xié)調(diào)電站內(nèi)所有功率模塊。Power Electronics 為此采用搭載 AMD Ryzen™ 處理器的 CX2033 嵌入式控制器。“在一個(gè)項(xiàng)目中，通過(guò)該嵌入式控制器協(xié)調(diào) 160 個(gè) BCI，其性能儲(chǔ)備仍遠(yuǎn)未觸頂。”David Dobón 說(shuō)道。該 PPC 通過(guò) ADS 通信協(xié)議采集處理各個(gè) BCI 數(shù)據(jù)，并為其提供運(yùn)行設(shè)定值。“ADS 協(xié)議兼具高速性與靈活性，支持通過(guò)電站以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信。”Miquel Coca 強(qiáng)調(diào)道。針對(duì) PPC 軟件的升級(jí)計(jì)劃也已提上日程，未來(lái)將采用搭載四核處理器的 CX2043 嵌入式控制器。

　　“采用搭載開(kāi)放式操作系統(tǒng)的控制 PC 使我們能夠集成 .Net 代碼，這對(duì)我們而言是重大優(yōu)勢(shì)。”Hector Ortega 在闡述倍?；?PC 的控制技術(shù)的重要特性時(shí)強(qiáng)調(diào)。Power Electronics 由此成功實(shí)施了 DNP3 協(xié)議，該協(xié)議被眾多能源供應(yīng)商用于上層 SCADA 系統(tǒng)與變電站之間的通信。此外，.Net 框架還用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理與可視化界面開(kāi)發(fā)。

　　TwinCAT 實(shí)時(shí)任務(wù)管理結(jié)合高性能嵌入式控制器，對(duì)保障太陽(yáng)能電站與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力至關(guān)重要。”

　　—— Power Electronics 公司

　　控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Agustin Cano

　　關(guān)于德國(guó)倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于1980年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、I/O 和現(xiàn)場(chǎng)總線組件、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)化軟件、無(wú)控制柜解決方案以及工業(yè)圖像解決方案既可作為獨(dú)立的組件使用，也可將它們集成到一個(gè)完整的控制系統(tǒng)中，適用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立40家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及75個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

　　倍福于1997年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工350人，辦事處遍及國(guó)內(nèi)30座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電、鋰電池制造、電子制造、汽車制造、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、煙草機(jī)械、塑料加工、物流輸送、流程工業(yè)以及智能建筑等眾多領(lǐng)域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于2014年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍?；赑C的控制技術(shù)具有良好的開(kāi)放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

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