太阳能发电园区的全面控制

菲尼克斯电气 Michael Gulsch

Jura太阳能发电园区鸟瞰图

1 引言

Jura太阳能发电园区在监视和管理输入电能时采用了菲尼克斯电气的方案，运营商IBC太阳能公司将产生的电能传输及并入供电公司的电网，并能有效满足供电公司对于相关标准的要求和规定。现在，通过菲尼克斯电气的方案，系统和逆变器的运行数据可以随时获得。

Jura太阳能发电园区的总发电最高可达37兆瓦，是德国最大的光伏系统之一。9个园区位于班贝克和拜罗伊特之间A70高速公路110米的延伸带，占地总面积近80公顷，其中分布了大约160,000个光伏模块。

该园区有自己的变电站，产生的电能将直接并入110千伏高压电网。因此，为运营商节省了额外输电线缆方面的投资成本。

2 强制输入管理

为了确保电网的稳定性，早在2012年之前，可再生能源法就规定输出量超过30千瓦的分布式发电站（例如光伏系统）必须具有使供电公司能控制电能并入的技术设备。

于是，菲尼克斯电气生产的100级ILC 1xx紧凑型控制器便有了用武之地。供电公司可用该装置指定输出功率和电压与电流间的相位角功率参数。这样就可以控制总功率、实际功率和无功功率元件。

这一点相当重要，因为传统的大规模发电站不能应对能源利用的快速变化，因此发电站产能缓慢下降；而另一方面，太阳能发电园区的产能却相应上升。在Jura太阳能发电园区，供电公司这一需求通过9个子区得以满足。

3 紧凑型控制器将设置点定义转换成控制信号

操作员通过从逆变器上读取相关数据，来获悉电流系统状态、光伏板效率和并入的累积电能等信息。每一子区都包含了几千个230 瓦太阳能光伏板，分组建立逆变器储存库。

每个存储库由大约8个逆变器组成，每个逆变器的容量大约为17千瓦。50个逆变器串联并与网络数据箱相连。网络数据箱为更高级别的控制提供了数据记录和通讯界面。Jura太阳能发电区的每个子区都有相应的中心建筑，而每个中心逆变器都有自己的网络数据箱，网络数据箱通过光纤网络与菲尼克斯电气生产的ILC170 ETH 2TX紧凑型控制器进行数据交换，线间控制器将供电公司以4~20mA模拟值方式提供的设置点定义转化成逆变器的控制信号。最后，控制信号将在逆变器的命令下传输给网络数据项。

“Jura太阳能发电园区特别之处在于我们安装了20多公里的光缆，将网络中的所有元器件连接起来。这就是说我们可以从控制中心访问每一台逆变器。”IBC 公司的Thomas Reuter解释道。此外，ILC 170 ETH 2TX可以读取并记录系统和转流器的重要运行数据。如果有需要，可以使用GSM/GPRS调制解调器将数据以网页或工作表形式传送给操作员，操作员可以在个人电脑上直接浏览和评估数据。

菲尼克斯电气紧凑型控制器是执行上述任务的理想选择。作为执行的标准，这些控制器拥有可自由编程的以太网界面和用户友好程序库，此外，根据要求的变化可以灵活扩展控制的概念。数量众多的串联输入/输出模块涵盖了所需的各种功能。例如，在Jura太阳能发电园区，模拟模块直接用来评估供电公司定义的设置点。RS-485接线盒可以接上GSM/GPRS调制解调器，将产生数据传送给操作员，从而可以让系统独立于电缆网络实现远程操作。

4 用户观点

Jura太阳能发电园区是IBC太阳能股份公司迄今完成的最大独立工程。对位于Franconian Jura的各园区来说，中心控制是一特殊挑战。园区装配了20多公里的光缆，将所有网络元设备连接起来，这就是说我们可以从控制中心访问每一台逆变器。由于有菲尼克斯电气的ILC 170 ETH 2TX，我们可以随时读取并记录系统和逆变器的重要运行数据，同时，我们可以在总部直接评估数据，随时全面了解各园区的运行情况。我们通过公众参与的太阳能基金运行Jura太阳能发电园区系统，因此我们需要能随时监测到故障并采取适当措施，这一点十分重要，这是我们确保公众投资安全并取得预期收益的唯一方法。