太陽能、風能和水能等可再生能源的發(fā)電量占比正不斷攀升。為了確?？稍偕茉吹玫阶畲蟪潭鹊母咝Ю茫幢闶窃谀茉垂^剩的情況下，充足的儲能方案亦是不可或缺的，例如吉凱恩氫能公司提供的一種特別緊湊且安全的解決方案，即配備了倍?；?PC 的控制技術的低壓金屬氫化物儲氫系統(tǒng)。

　　“若缺乏長期穩(wěn)定的可持續(xù)能源儲存方案，能源轉型之路將難以前行。”來自意大利法爾澤斯（Pfalzen）的吉凱恩氫能公司的首席技術官 Gottfried Rier 說道。他進一步指出，鑒于未來全球能源需求的持續(xù)增長態(tài)勢，這一點顯得尤為關鍵。因此，若要持續(xù)依賴可再生能源，就必須有充足的儲能解決方案來有效平滑光伏和風電發(fā)電間歇性和波動性給電網(wǎng)帶來的沖擊。正如 Gottfried Rier 所進一步闡釋的，儲氫技術非常理想地解決了這些問題：“通過可再生能源制取的氫是完全碳中和的綠氫，有兩種主要的利用方式：直接作為燃料使用，或送入燃料電池進行發(fā)電。尤為值得一提的是，我們采用的低壓工藝極大地提升了氫氣的運輸便利性，因此能夠實現(xiàn)分布式綠氫應用。此外，氫的能量密度極高，是化石燃料的 2.7 倍，而且能夠與氫化的金屬相結合，以固體金屬氫化物的形式存在，因此能夠以一種極為緊湊且安全的方式進行儲存。”

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　　金屬氫化物儲氫系統(tǒng)用途廣泛

　　吉凱恩氫能公司開發(fā)的技術可對特殊制備的金屬氫化物進行數(shù)千次氫充放電，而在此過程中，其儲存容量絲毫未減。另一個優(yōu)勢（特別是相較于電池儲能系統(tǒng)）是儲存時間長：氫氣可儲存數(shù)年而不會損失能量。具體而言，吉凱恩氫能公司目前已成功研發(fā)出三款儲氫系統(tǒng)：HY2MINI（最多可儲存 25 公斤氫氣，電力存儲容量為 420 千瓦時）、H2YMEDI（最多 120 公斤，2 兆瓦時）和 HY2MEGA（可級聯(lián)，最多 250 公斤，超過 8.3 兆瓦時）。

　　金屬氫化物只需加熱到約 20 至 30 °C，即可達到最佳的吸氫效果；而釋氫則需要溫度達到 60 至 90 °C。吉凱恩氫能公司高級工程師 Daniel Schwingshackl 補充道：“我們的工藝還有另一大優(yōu)勢：它只需要很小的壓力。我們的解決方案可在低壓范圍內(nèi)工作，工作壓力最大為 40 bar。與氣罐相比，它們所需的體積減少了 15 倍，并且與壓力高達 700 bar 的氫氣汽車氣罐相比，危險性大大降低。”另一個安全方面的優(yōu)勢是，大約 96% 的氫可以與金屬反應，生成金屬氫化物，只有 4% 的氫可能會被揮發(fā)掉。此外，系統(tǒng)采用可回收材料，因此可以實現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)，而且低壓操作不會限制材料的允許使用時間。

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　　更換控制系統(tǒng)，提升靈活性

　　面對復雜的工藝流程以及對約 150 個傳感器的高精度評估需求，需要采用功能強大、高度靈活且便于未來擴展的控制技術。2021 年，鑒于上述需求，公司決定從以前使用的傳統(tǒng) PLC 控制技術轉向采用倍?；?PC 的控制技術。吉凱恩氫能公司電氣與軟件工程師 Roland Hilber 解釋道：“倍?？刂萍夹g在向更高計算能力和整體處理能力擴展方面展現(xiàn)出了決定性的優(yōu)勢。此外，該系統(tǒng)還具有開放性和模塊化設計等特點。種類豐富的 I/O 端子模塊讓我們能夠輕松集成各種組件，無論是各種傳感器和其它關鍵的第三方設備，還是燃料電池和電解槽等重要的系統(tǒng)連接組件。此外，我們更應銘記于心的是，倍福奧地利分公司的快速響應以及專業(yè)化的支持服務為我們帶來了全方位的優(yōu)勢。在我們考慮未來項目合作時，這一點將成為我們決策過程中的重要考量因素。”

　　對于 Daniel Schwingshackl 來說，倍?；?PC 和 EtherCAT 的控制技術的高精度和高速度卻具有重要意義：“未來，當我們的客戶需要提供能源進行交易時，高精度控制將顯得尤為關鍵，它必須在時間維度上達到極高的精度。”Roland Hilber 補充道：“若要達成這一目標，能源采集與評估的精確性至關重要。幸運的是，我們可以使用 EL3443 和 EL3446 能源測量端子模塊以及倍福的分布式電力測量解決方案來實現(xiàn)目標。”系統(tǒng)控制還集成了其它關鍵數(shù)據(jù)。所有這些信息都可用于高效管理整個能量流動。

　　控制系統(tǒng)的核心，C6015 超緊湊型工業(yè) PC，在 Roland Hilber 眼中，不僅以其精巧的設計令人矚目，更將節(jié)能優(yōu)勢巧妙融入其中。據(jù) Roland Hilber 介紹，P2916 多點觸控控制面板之所以成為他們的首選，是因為它的設計非常吸引人，而且性價比也極高。此外，吉凱恩氫能公司還采用 TwinCAT HMI 實現(xiàn)可視化，使操作員能夠輕松使用自己的控制器進行控制。

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　　高效使用 I/O 和軟件

　　吉凱恩氫能公司不僅非常欣賞倍福 I/O 系統(tǒng)（包括 ELX 防爆端子模塊）的多樣化性和模塊化設計，還高度重視 EtherCAT 通信這一基礎技術。Roland Hilber 將 EtherCAT 組件的即插即用特性、網(wǎng)絡擴展過程中的設備自動檢測功能以及整體網(wǎng)絡運行的極高穩(wěn)定性視為最重要的優(yōu)勢。

　　基于 PC 的控制系統(tǒng)中的集成的測量技術同樣為吉凱恩氫能公司帶來了優(yōu)勢。首先要提及的是 SCT 系列電流互感器，它不僅能夠無縫替代傳統(tǒng)互感器，而且在操作層面也同樣簡便。EtherCAT 能源測量端子模塊用于詳細記錄整個系統(tǒng)的功耗。EL3443 和 EL3446 能源測量端子模塊所構建的分布式電力測量解決方案的獨到之處，它提供了一種前所未有的高效且經(jīng)濟的方式，即使在復雜系統(tǒng)中也能獲取精確的電力測量數(shù)據(jù)。EL3446 是一個純電流測量端子模塊，它能夠測定供電網(wǎng)絡的所有相關電氣數(shù)據(jù)，包括所有電力測量值。

　　據(jù) Roland Hilber 介紹，TwinCAT 的使用進一步證實了該系統(tǒng)在效率上的出色表現(xiàn)：“將 TwinCAT 集成到 Visual Studio 中的益處尤為顯著，因為我們團隊中的很多專家都來自這一領域，并習慣于使用高級語言。得益于軟件和控制項目極為清晰的邏輯結構，我們能夠迅速掌握并熟練運用 TwinCAT 的各項功能。”此外，公司還選用了 TwinCAT Scope View，這一工具極大地簡化了相關數(shù)據(jù)的評估流程，并且可確保在必要時，能夠進行長達數(shù)日的深度數(shù)據(jù)分析。換句話說，得益于 TwinCAT 提供的連接性，尤其是 OPC UA 和 MQTT 在 IoT 數(shù)據(jù)傳輸方面的應用，吉凱恩氫能公司得以在各種應用場景中暢通無阻。

　　支持多種應用場景

　　吉凱恩氫能公司的儲氫系統(tǒng)應用范圍極為廣泛，不僅覆蓋風力發(fā)電機組及其配套基礎設施，還深入滲透至工業(yè)廠房、醫(yī)療機構乃至居民公寓樓。一個典型的例子是為南蒂羅爾州海拔高達 3145 米的 Müllerhütte 機艙提供可持續(xù)能源供應，該機艙僅在夏季開放。經(jīng)營者正積極探尋一種創(chuàng)新的替代方案，旨在替換掉性能不佳的風力發(fā)電機和過時的柴油發(fā)電機。公司在氣候條件極端惡劣的偏遠山區(qū)成功部署了 HY2MEDI 儲氫系統(tǒng)（可儲存 60 公斤氫氣），實現(xiàn)了自給自足的清潔能源供應。公司利用當?shù)刎S富的太陽能和水能資源，通過電解水技術現(xiàn)場制取系統(tǒng)所需的氫氣。

　關于德國倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業(yè)，創(chuàng)立于1980年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、I/O 和現(xiàn)場總線組件、驅動技術、自動化軟件、無控制柜解決方案以及工業(yè)圖像解決方案既可作為獨立的組件使用，也可將它們集成到一個完整的控制系統(tǒng)中，適用于各個行業(yè)領域。經(jīng)過40多年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設立40家分支機構，加上全球的合作伙伴，業(yè)務遍及75個國家和地區(qū)。

　　倍福于1997年進入中國市場，中國區(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，辦事處遍及國內(nèi)30座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應用于半導體、光伏太陽能、風力發(fā)電、鋰電池制造、電子制造、汽車制造、機器人、數(shù)控機床、包裝機械、煙草機械、塑料加工、物流輸送、流程工業(yè)以及智能建筑等眾多領域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于2014年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽。倍?；赑C的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將IT技術、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。

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