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汽车制造-电动汽车用电池—— 智能电网的缓冲器

供稿:WAGO—万可电子(天津)有限公司 2018/5/4 10:03:10

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  • 关键词: 电动汽车 汽车用电池
  • 摘要:新电池(可用来储存可再生能源所产生的电量)的开发被认为是能源转型的关键。KE-TEC GmbH在其位于阿尔高 (BIZA)的电池信息中心测试了多种电池;为了补偿自身电力生产和消耗之间产生的电压波动,他们将1 MW电池连接到位于贝齐高总部的电力网络。为了实现自动化充电和放电,KE-TEC采用了WAGO的完整解决方案。

1 MW电池补偿电压波动

  

新电池(可用来储存可再生能源所产生的电量)的开发被认为是能源转型的关键。KE-TEC GmbH在其位于阿尔高 (BIZA)的电池信息中心测试了多种电池;为了补偿自身电力生产和消耗之间产生的电压波动,他们将1 MW电池连接到位于贝齐高总部的电力网络。为了实现自动化充电和放电,KE-TEC采用了WAGO的完整解决方案。

  

“在位于阿尔高的电池信息中心,我们测试了汽车行业客户开发的锂离子电池的续航能力。创立于2007年的KETEC GmbH一直致力于构建电池原型、开发电池测试及管理用电子设备和软件以及提高电池的安全性。

  

汽车行业的客户在锂离子电池及其他类型电池的研发方面进行了大规模投资,以期能将其应用于电动汽车 。为了在竞争激烈的汽车市场上推广电动汽车,其采用的电池必须更小巧、储存电量更多,而且更经济实惠。Roland Weixler 应用电动汽车电池的地方看起来十分与众不同。“除了为客户进行一系列测试之外,我们还为BIZA的能源供应商、 市政代表、工业用户和客户提供合作平台。”Weixler解释称。这是因为电池不仅能用作电动汽车的电源,还可加入电力网络。为实现这种用途,电池的尺寸影响不大。作为固定应用,多个电池会被绑定到较大型的单元中。连接到电网的大型电池帮助补偿太阳能、风能等可再生能源造成的波动。他们可借助可再生能源日间产生的电力充电,这些电力不会被立即消耗,而是在可再生能源不足以应对现有的电力需求时释放电力。另一种类型的电力储存单元在电力市场上的应用场景则大不相同。

可在开关柜内测量电池、变压器和PV系统的输出数据,然后将其发送到控制系统。

KE-TEC运营的能源储存单元代表的是电池制造商,他们会将批量生产的能源储存单元用于电动汽车。egrid applications & consulting GmbH是Allgäuer überlandwerk GmbH(AüW为阿尔高地区公用事业企业)的子公司,控制着电池在电力网络中的使用。egrid 优化了本地供电网络,旨在利用小规模投资来扩展电力网络,使其转型为智能电网。为实现这个目标,egrid分析了现有的供电网络,并根据应用对其进行优化。egrid与KE-TEC GmbH一道,于2015年夏季共同开始了新一轮的测试。“为构建大型电池,我们采用了通常安装在汽车中的模块,并将其用在固定应用中。关键就是批量生产的零部件仅被用在较大型的包中。”Weixler解释称。

  

不良运行反应测试

  

测试持续运行的大型电池实际上是KE-TEC的任务。但是,持续运行意味着1MW电池每天要多次使用电力供应充电和向电力供应中放电,因为仅单纯用作PV发电蓄电库会大幅延长回报时间。我们的目标是每天进行尽可能多轮的充电、放电周期,即尽可能多地使用其自身储存的电力来补偿1MW电池发电或耗电的高峰期。在1MW电池的运营期间,必须通过释放来安装新的20kV变电站。“那时,即使没有应急电力聚集能力,我们的运营孤岛也没遇到涉及运营的问题。”Weixler回忆道。

  

供电网络连接的实施

  

为了连接到区域电力网络,除了位于BIZA的变电站之外,egrid还构建了另外两座变电站,即用于阿尔高区域电网的大型变电站和用于kE-TEC供电网络的较小一些的变电站。这两座变电站通过两根独立的母线连接到PV系统、1 MW电池以及kE-TEC和BIZA的建筑物。所面临的挑战在于采集该系统内部电流的相关数据并使其可视化,以及为系统元件构建可自动化控制的控制回路。用来执行这些任务的开关柜安装在1MW电池 和两根母线之间。可在开关柜内测量电池、变压器和PV系统的输出数据,以及KE-TEC和BIZA的消耗数据。记录的数据被发送到控制系统,并进行评估,然后根据编程输出相应的控制命令。

随时随地可以获取1MW电池的输出数据

测量电流并实现可视化

  

开关柜的核心是以787-722电源为依托的模块化WAGO-I/O-SYSTEM 750。它可以将测定的电流转换成远动变量,并通过IEC 60870-5-104数据传输协议将其发送到控制系统。借助WAGO的750-495三相电力测量模块将不同测量点的电流记录下来。这些模块能直接以过程映像的方式发送测度(例如无功/表观/有效功率、能耗、功率因数、相位长度、频率、过电压/欠电压),不要求控制器有较高的计算能力。凭借广泛的测定变量,可使用现场总线对供电网络进行全面的分析。

WAGO的750-8202 PFC200控制器被用来控制系统,它除了具有网络接口和现场总线接口外,还支持750/753 系列数字量和模拟量输入/输出模块以及特殊功能模块。其中包括TOPJOB?S轨装式接线端子系列,可用来打开和关闭电力网络的负载开关。为连接到PV系统,需要安装逆变器,可使用Modbus通信协议对其进行监测。

  

借助控制器集成的web服务器,KETEC和egrid可使用智能手机和平板电脑等终端设备调用有关供电网络的状态信息。“因此我们随时可以使用IPad获取1MW电池的输出数据,从而了解其运转是否正常。”Weixler在解释移动可视化时如是说。借助可编程控制器,可根据市场和情况需要,将电流导向所需的任意方向。

审核编辑(王静)
更多内容请访问 WAGO—万可电子(天津)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=41817)

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