太陽能發電園區的全面控制

菲尼克斯電氣 Michael Gulsch

Jura太陽能發電園區鳥瞰圖

1 引言

Jura太陽能發電園區在監視和管理輸入電能時采用了菲尼克斯電氣的方案，運營商IBC太陽能公司將產生的電能傳輸及并入供電公司的電網，并能有效滿足供電公司對于相關標準的要求和規定。現在，通過菲尼克斯電氣的方案，系統和逆變器的運行數據可以隨時獲得。

Jura太陽能發電園區的總發電最高可達37兆瓦，是德國最大的光伏系統之一。9個園區位于班貝克和拜羅伊特之間A70高速公路110米的延伸帶，占地總面積近80公頃，其中分布了大約160,000個光伏模塊。

該園區有自己的變電站，產生的電能將直接并入110千伏高壓電網。因此，為運營商節省了額外輸電線纜方面的投資成本。

2 強制輸入管理

為了確保電網的穩定性，早在2012年之前，可再生能源法就規定輸出量超過30千瓦的分布式發電站（例如光伏系統）必須具有使供電公司能控制電能并入的技術設備。

于是，菲尼克斯電氣生產的100級ILC 1xx緊湊型控制器便有了用武之地。供電公司可用該裝置指定輸出功率和電壓與電流間的相位角功率參數。這樣就可以控制總功率、實際功率和無功功率元件。

這一點相當重要，因為傳統的大規模發電站不能應對能源利用的快速變化，因此發電站產能緩慢下降；而另一方面，太陽能發電園區的產能卻相應上升。在Jura太陽能發電園區，供電公司這一需求通過9個子區得以滿足。

3 緊湊型控制器將設置點定義轉換成控制信號

操作員通過從逆變器上讀取相關數據，來獲悉電流系統狀態、光伏板效率和并入的累積電能等信息。每一子區都包含了幾千個230 瓦太陽能光伏板，分組建立逆變器儲存庫。

每個存儲庫由大約8個逆變器組成，每個逆變器的容量大約為17千瓦。50個逆變器串聯并與網絡數據箱相連。網絡數據箱為更高級別的控制提供了數據記錄和通訊界面。Jura太陽能發電區的每個子區都有相應的中心建筑，而每個中心逆變器都有自己的網絡數據箱，網絡數據箱通過光纖網絡與菲尼克斯電氣生產的ILC170 ETH 2TX緊湊型控制器進行數據交換，線間控制器將供電公司以4~20mA模擬值方式提供的設置點定義轉化成逆變器的控制信號。最后，控制信號將在逆變器的命令下傳輸給網絡數據項。

“Jura太陽能發電園區特別之處在于我們安裝了20多公里的光纜，將網絡中的所有元器件連接起來。這就是說我們可以從控制中心訪問每一臺逆變器。”IBC 公司的Thomas Reuter解釋道。此外，ILC 170 ETH 2TX可以讀取并記錄系統和轉流器的重要運行數據。如果有需要，可以使用GSM/GPRS調制解調器將數據以網頁或工作表形式傳送給操作員，操作員可以在個人電腦上直接瀏覽和評估數據。

菲尼克斯電氣緊湊型控制器是執行上述任務的理想選擇。作為執行的標準，這些控制器擁有可自由編程的以太網界面和用戶友好程序庫，此外，根據要求的變化可以靈活擴展控制的概念。數量眾多的串聯輸入/輸出模塊涵蓋了所需的各種功能。例如，在Jura太陽能發電園區，模擬模塊直接用來評估供電公司定義的設置點。RS-485接線盒可以接上GSM/GPRS調制解調器，將產生數據傳送給操作員，從而可以讓系統獨立于電纜網絡實現遠程操作。

4 用戶觀點

Jura太陽能發電園區是IBC太陽能股份公司迄今完成的最大獨立工程。對位于Franconian Jura的各園區來說，中心控制是一特殊挑戰。園區裝配了20多公里的光纜，將所有網絡元設備連接起來，這就是說我們可以從控制中心訪問每一臺逆變器。由于有菲尼克斯電氣的ILC 170 ETH 2TX，我們可以隨時讀取并記錄系統和逆變器的重要運行數據，同時，我們可以在總部直接評估數據，隨時全面了解各園區的運行情況。我們通過公眾參與的太陽能基金運行Jura太陽能發電園區系統，因此我們需要能隨時監測到故障并采取適當措施，這一點十分重要，這是我們確保公眾投資安全并取得預期收益的唯一方法。