貝加萊正在為“零碳”能源轉型戰(zhàn)略提供基礎的自動化產(chǎn)品、技術與方案、工程實施等服務，其中覆蓋了光伏電池制造、風力風電機組、光伏電站、儲能、氫能、基礎設施、用電等環(huán)節(jié)在內(nèi)的全鏈條布局。

　　文/貝加萊工業(yè)自動化(中國)有限公司

　　實現(xiàn)“零碳”是全球能源發(fā)展的重點，也是國家能源發(fā)展的戰(zhàn)略，它通過清潔能源(光伏、風電、潮汐發(fā)電等)，以及更好的基礎設施建設到綠色能源的應用，構成完整的生態(tài)系統(tǒng)。在這個清潔能源網(wǎng)絡中，需要每個角色都能發(fā)揮其關鍵作用，最終實現(xiàn)從發(fā)電、輸配電、用電的全流程“零碳”效果。

圖1 “零碳”能源生態(tài)系統(tǒng)

　　貝加萊正在為“零碳”能源轉型戰(zhàn)略提供基礎的自動化產(chǎn)品、技術與方案、工程實施等服務，其中覆蓋了光伏電池制造、風力風電機組、光伏電站、儲能、氫能、基礎設施、用電等環(huán)節(jié)在內(nèi)的全鏈條布局。

　　1 Power to X

　　電轉X(Power to X，或P2X)，是經(jīng)由“氫能”來實現(xiàn)到各種化工燃料的轉換，它將風力發(fā)電、光伏、潮汐能等“綠色能源”通過電解轉化為“綠氫”，并通過化學合成轉為“綠色甲烷”、“綠氨”、“綠色甲醇”、“綠色汽油”等，以實現(xiàn)對于富余的新能源的消納。今天，新能源的不穩(wěn)定性以及快速發(fā)展對于電網(wǎng)的輸配提出了挑戰(zhàn)，因此，P2X是解決這些能源問題的有效渠道，全程“綠色”。

　　貝加萊在 Power to X 方向的技術儲備包括在對電解槽、氣體分離以及碳捕捉、水處理方面的控制系統(tǒng)。如圖2所示。它包括了以下的軟硬件方案：

　　l APROL系統(tǒng)用于電解槽的控制與管理;

　　l OPC UA/IEC61850的電力數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約集成;

　　l IEC62443的信息安全規(guī)約集成;

　　l IEC61800/IEC61508/IEC61784-3功能安全集成;

　　l 集成的Web數(shù)據(jù)顯示。

圖2 Power to X概念示意圖

　　圖3是電解制氫的應用場景，可針對堿水電解制氫(AIK)以及質子交換膜的制氫(PEM)，提供完整的機組控制，包括前端的水處理、氣體分離，均可被納入到APROL的系統(tǒng)控制之下。

圖3 電解槽控制系統(tǒng)配置

　　2 儲能與充電系統(tǒng)

　　針對電池儲能單元，貝加萊提供大型儲能站(在發(fā)電側的固定式儲能)、集裝箱式儲能站(應用側的移動儲能及充電)的管理。儲能系統(tǒng)通常包括了模塊化的電堆和匯流(包含電池管理 BMS)、整流PCS/逆變、整個能源管理EMS系統(tǒng)，消防/空調(diào)機組等。

　　如圖4所示，通常BMS會由單片機開發(fā)的帶有RS485/CAN等總線的控制板，這些板可以作為從站連接到X20的本地控制器，或X20BC系列的總線控制器，匯集到中心節(jié)點的EMS工業(yè)PC上。運行能源管理/調(diào)度、優(yōu)化、報警、趨勢等集中管理功能，這可以基于APROL系統(tǒng)來實現(xiàn)。

圖4 貝加萊儲能系統(tǒng)配置

　　3 氫能發(fā)電

　　氫能發(fā)電是未來快速成長的一個領域，大型的氫能發(fā)電在船用發(fā)電機組、重型礦山車輛的應用潛力巨大(圖5、6)。

圖5 重型車輛的氫發(fā)電機組

圖6 為氫能發(fā)電機組提供的可擴展的控制系統(tǒng)架構

　　貝加萊為氫能發(fā)電機組提供功率控制所需的模塊，如X20CM0985、為固定式的機組提供本地控制及多機組的集中能源管理，針對移動裝備(如重型礦山車輛)提供采用X90移動控制器的機組控制。并可通過IEC61850提供與電力網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)連接與管理。

　　X20CM0985模塊是專為電力測量與并網(wǎng)同步而開發(fā)的獨特的模塊，如圖7所示，它包括了以下功能：

　　(1)電力測量

　　l 電力相位/電壓/電流/頻率的測量，以及直接并網(wǎng);

　　l 過壓/欠壓/過頻/欠頻;

　　l 不平衡負載監(jiān)控;

　　l 熱過流監(jiān)控/短路監(jiān)控;

　　l 不對稱電壓監(jiān)控;

　　l 無功功率監(jiān)控。

　　(2)UL6200認證

　　針對于電力領域的設備安全控制，在北美地區(qū)需要通過UL6200認證，貝加萊控制器及測量模塊經(jīng)過了UL6200認證，以滿足機組的安全控制需求。

圖7 X20CM0985電力測量與并網(wǎng)同步模塊

　　4 清潔能源生態(tài)——通信集成

　　電力系統(tǒng)實際上是一個“生態(tài)系統(tǒng)”，它必須有統(tǒng)一的連接和規(guī)范接口，才能在各個單元間實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交互、全局的管理優(yōu)化。IEC61850 是針對電力網(wǎng)絡，從發(fā)電側、輸配、用電側的設備建模、數(shù)據(jù)連接信息模型、數(shù)據(jù)交互的機制(圖8)。IEC61850已經(jīng)被封裝為內(nèi)嵌在貝加萊控制系統(tǒng)運行的、經(jīng)由 Automation Studio 配置的標準模塊中。

　　貝加萊目前IEC61850規(guī)約覆蓋MMS服務、GOOSE和SVM協(xié)議，這些都是與當前電力網(wǎng)絡的兼容性設計，以讓電力設備制造商、輸配電、用戶側的設備可以被有效互聯(lián)，并通過APROL系統(tǒng)集中的能源管理。

　　綜上所述，貝加萊已經(jīng)為清潔能源制定自動化的可持續(xù)發(fā)展方案，并與全球領先的能源裝備、系統(tǒng)、集成商、用戶一道，共同致力于“零碳”社會的發(fā)展。

圖8 IEC61850滿足電力系統(tǒng)連接規(guī)范