西門子6ES7211-0BA23-0XB0西門子6ES7211-0BA23-0XB0

• Print this page
• Share
•   贊 (0)

微型電網(wǎng)：通往電力自給自足的道路

與利用可再生能源的發(fā)電設(shè)施不同的是，常規(guī)電廠供應的不只是電能，它們還提供從源頭確保電網(wǎng)可靠運行的系統(tǒng)服務。因此，如果到2050年，可再生能源發(fā)電量能占到德國總發(fā)電量的80%，那么，就必須開發(fā)出相應的新型解決方案。西門子下的一個研究小組所開發(fā)的微型電網(wǎng)等解決方案，便是適用于此的可選方案之一，它們終將能在世界其他地區(qū)發(fā)揮重要作用。

IREN2項目的研究人員正在Wildpoldsried開發(fā)適合可再生能源并網(wǎng)發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展電網(wǎng)。為此，他們將建造并分析具備獨立操作能力的微型電網(wǎng)原型，以及拓撲電廠原型。

德國正在全力推進可再生能源的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。可再生能源占德國能源構(gòu)成的比重已達25%左右。然而，如果德國要實現(xiàn)到2050年，將可再生能源發(fā)電比例提高至80%的能源轉(zhuǎn)型目標，那么，將需要向電網(wǎng)輸送更多利用可再生能源生產(chǎn)的電能。事實上，屆時可再生能源的發(fā)電量，甚至需要超過當前德國高峰時段的用電總量。

時至今日，德國可再生能源發(fā)電設(shè)施的裝機容量，已令其電網(wǎng)瀕臨崩潰。必須建設(shè)智能電網(wǎng)，以保證即使發(fā)電量隨天氣而波動，分布式發(fā)電系統(tǒng)也能持續(xù)不斷地為電力用戶提供充足的電能。與當今電網(wǎng)不同的是，智能網(wǎng)絡不僅能平衡電能的生產(chǎn)和消耗，而且可以分配電能，其調(diào)控范圍直達終用電環(huán)節(jié)。

為了保證這種方法的有效性，從2011年到2013年，作為德國開展的IRENE（可再生能源與電動交通系統(tǒng)集成）計劃的一部分，西門子下的一個研究小組，在德國南部Allgäu地區(qū)的Wildpoldsried市，建造了一個智能電網(wǎng)，并進行了試驗。在IRENE研究項目中，Michael Metzger博士是西門子派出的項目經(jīng)理。他解釋說，Wildpoldsried是這個項目的理想啟動地點。他說：“早在2010年，Wildpoldsried利用風電、太陽能發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電設(shè)施生產(chǎn)的電能，就已達到其用電量的兩倍左右。換句話說，它已經(jīng)具備我們預期未來將在整個德國看到的條件。”

重疊系統(tǒng)

如今，Wildpoldsried的智能電網(wǎng)已經(jīng)能夠靈活地平衡當?shù)夭▌硬欢ǖ碾娔芄陀秒娦枨?，從而維持電網(wǎng)穩(wěn)定。有許多技術(shù)幫助實現(xiàn)了這一點，包括兩個可控制配電變壓器和一個蓄電池組裝置。當?shù)氐闹悄茈娋W(wǎng)還配備了一個*的測定系統(tǒng)、一套技術(shù)的通信基礎(chǔ)設(shè)施，以及分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，如光伏發(fā)電和沼氣發(fā)電設(shè)施。有了這些系統(tǒng)和智能電網(wǎng)，如今，Wildpoldsried的發(fā)電量已達到其居民用電量的五倍以上，大大超過這個只有2,500人的小型社區(qū)高峰時段的需求量。這樣一來，IRENE計劃的合作伙伴便能創(chuàng)造理想的技術(shù)條件，朝著實現(xiàn)德國2050能源轉(zhuǎn)型目標跨進一步。

不過，相比Wildpoldsried而言，在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)這個目標的挑戰(zhàn)要艱巨得多。來自德國亞琛工業(yè)大學的Torsten Sowa，是IRENE計劃的合作伙伴之一。他表示，“就當前的技術(shù)水平而言，我們?nèi)悦媾R著一個重大挑戰(zhàn)。因為當今的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，尚不能提供所謂的系統(tǒng)服務，如提供無功功率，以維持多電源電網(wǎng)的電壓。換句話說，要想實現(xiàn)2050目標，我們需要一個新型解決方案。”

取代常規(guī)電廠

于是，IREN2計劃應運而生。由德國聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部出資開展的這個計劃，為期三年。其目標是使用分布式發(fā)電系統(tǒng)和組件，如蓄電池組、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、沼氣發(fā)電系統(tǒng)和柴油發(fā)電機等來改造Allgäu地區(qū)現(xiàn)有的電網(wǎng)，使之能夠提供常規(guī)電廠如今提供的系統(tǒng)服務。

在Wildpoldsried，西門子安裝了一臺調(diào)壓變壓器，以消除電壓波動的影響——這種裝置是高壓電網(wǎng)上的標配設(shè)備，但用在電壓較低的配電網(wǎng)中卻是一個。

這一轉(zhuǎn)變將主要涉及兩個概念：

首先，參與研究的計劃伙伴將研究如何將Wildpoldsried的電網(wǎng)轉(zhuǎn)變成微型電網(wǎng)。當上一級主電網(wǎng)發(fā)生故障時，Wildpoldsried微型電網(wǎng)應當能自動與之脫離，并繼續(xù)作為一個獨立網(wǎng)絡向當?shù)毓娔?。Metzger解釋說：“這種微型電網(wǎng)的分散性質(zhì)，使之能夠以經(jīng)濟劃算的方式，幫助保障供電，哪怕它繼續(xù)吸納高比例的可再生能源發(fā)電。”

第二步涉及考察微型電網(wǎng)作為所謂的拓撲電廠，能夠以什么方式運行。拓撲電廠是指，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與附加組件交互作用，從而像如今的常規(guī)電廠那樣調(diào)節(jié)電網(wǎng)的某個網(wǎng)段。

開路先鋒

Sowa說：“一旦我們能夠證明這種拓撲電廠的可行性和經(jīng)濟性，我們就能朝著實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型邁出又一個重要步伐。然后，我們必須確定需要創(chuàng)造什么樣的條件，以及必須將哪些影響因素納入考慮，才能在德國其他地區(qū)推廣我們的模式。我們希望我們的研究結(jié)果起到開路先鋒的作用，而不只是一個實踐示例。”

從紅色到綠色到藍色：IREN2計劃的研究人員將逐步在Wilpoldsried擴展其試驗電網(wǎng)

Sowa口中的“我們”，是指IRENE計劃的所有合作伙伴。包括位于Allgäu的肯普滕應用技術(shù)大學。這所大學與亞琛工業(yè)大學共同負責IREN2計劃的科學研究工作，以及建造和調(diào)試微型電網(wǎng)。另一個合作伙伴是Allgäu的AÜW供電公司，與IRENE一期計劃一樣，AÜW供電公司提供用于研究的電網(wǎng)。AÜW供電公司希望藉此進一步發(fā)展其電網(wǎng)技術(shù)，以應對能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)，從而從中受益。同在IRENE計劃中一樣，西門子將利用IREN2計劃的研究成果，進一步發(fā)展其面向德國及市場的智能電網(wǎng)解決方案。此外，來自肯普滕的IT服務提供商IDKOM Networks也作為AÜW公司的IT服務提供商，間接參與了IRENE計劃。為了便于公司根據(jù)新興智能電網(wǎng)市場的需求，來調(diào)整其產(chǎn)品組合，IDKOM側(cè)重于滿足在智能電網(wǎng)中使用數(shù)據(jù)解決方案的技術(shù)要求。

適于推廣的模式？

IREN2研究人員所設(shè)想的獨立網(wǎng)絡類型不僅對能源轉(zhuǎn)型有重要意義；同時，它也是適合在電網(wǎng)覆蓋不全的地區(qū)使用的解決方案。因此，德國經(jīng)濟合作和發(fā)展部已明確表示，它對IREN2計劃的研究成果十分感興趣。如果Wildpoldsried的研究人員取得成功，那么，德國經(jīng)濟合作和發(fā)展部可能將獨立網(wǎng)絡解決方案與分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的組合，視為解決許多區(qū)域的能源短缺問題的有效手段。譬如，在非洲，仍有約5億人尚未通電。從這個意義上講，對于許多比德國更迫切地需要進行能源轉(zhuǎn)型的國家，Wildpoldsried有點像個實驗室。

西門子西門子6ES7307-1KA02-0AA0電源模塊西門子開關(guān)量模塊6ES7321-1BH10-0AA0原裝S7-300是模塊化PLC，記電源模塊，CPU模塊，存儲卡模塊，IO模塊，導軌，通信模塊，功能模塊等客戶用S7-300，電源模塊，CPU模塊，存儲卡模塊，IO模塊，導軌這些都是必要的

西門子西門子6ES7307-1KA02-0AA0電源模塊西門子S7-300PLC擴展模塊  西門子PLC產(chǎn)品的種類繁多。PLC的型號不同,對應著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側(cè)重。因此,合理選用PLC,對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有著重要意義。

西門子PLC模塊S7-300系列：

20個不同的CPU:

7種標準型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)

6 個緊湊型 CPU（帶有集成技術(shù)功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP）

5 個故障安全型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）

2種技術(shù)型CPU(CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP)歷史

編輯

西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應用非常廣泛的可編程控制器。     

1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。

2、1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。

3、20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400。

5、1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡）及控調(diào)技術(shù)融為一體。

6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。

由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進一步升級，它是西門子自動化系統(tǒng)，功能強的可編程控制器。

西門子PLCS7-400系列

算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設(shè)備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。

西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

存貯器512k ；I/O點12672；

控制性能

可以分為機、中檔機和低檔機。

低檔機

這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。

中檔機   

這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

機

這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。