行業(yè)背景

風能是一種可再生的綠色能源，有著清潔、無污染、取之不盡、用之不竭的特點。目前，為了低碳環(huán)保可持續(xù)發(fā)展，世界各國相繼將發(fā)展再生能源列為重要目標。在此情形下，風力發(fā)電也就成為各國首選的能源發(fā)展重點。

風力發(fā)電具有間歇性和隨機性的特點，規(guī)模并網(wǎng)會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成沖擊。儲能則能平抑風電波動、提高電能質(zhì)量，從而減少棄風。當前我國風電裝機增量規(guī)模龐大，但是消納問題依然是整個產(chǎn)業(yè)的痛點，因此對于整個風電產(chǎn)業(yè)來說，儲能之于風電意義重大。目前，已有不少省份出臺了新能源配置儲能相關政策要求，在前不久國際能源網(wǎng)/風電頭條整理發(fā)布的建設方案中，就有9省市明確要求風光配套儲能。

風電儲能系統(tǒng)是一個可完成存儲電能和供電的系統(tǒng)，可以使太陽能、風能發(fā)電平滑輸出，減少其隨機性、間歇性、波動性給電網(wǎng)和用戶帶來的沖擊；通過谷價時段充電，峰價時段放電可以減少用戶的電費支出；在大電網(wǎng)斷電時，能夠孤島運行，確保對用戶不間斷供電，微電網(wǎng)運行。采用EMS能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)對儲能電站BMS和PCS的集中監(jiān)控，統(tǒng)一操作、維護、檢修和管理，實現(xiàn)故障的快速切除、在負荷高峰時緩解電網(wǎng)壓力、降低電網(wǎng)運行成本、提高經(jīng)濟效益。

風力發(fā)電系統(tǒng)

在全球溫室效應愈加嚴重的國際大背景下，風力發(fā)電無疑是“0污染”發(fā)電的最佳途徑之一。風力發(fā)電系統(tǒng)一般由發(fā)電機，風輪，變速機以及控制系統(tǒng)組成。

風電機組葉片主要負責從周圍環(huán)境中吸收風能，當風力達到一定程度時，由三片旋轉葉片組成的風輪便會開始旋轉。通過自身的旋轉，風能帶動葉片后的齒輪轉動，將風能轉化成為機械能，接下來再通過發(fā)電機的運動轉化為電能，從而實現(xiàn)發(fā)電。

風電機組變槳系統(tǒng)負責在風電機組運行過程中對葉片進行控制，從而使得機組在所有風速階段的情況下，葉片都能保持在能最大吸收風能的狀態(tài)。

風電儲能系統(tǒng)難題與解決方案

由于風電場多處于野外山地，自然環(huán)境惡劣，站點分散，且每兩個相鄰的風電機之間的間隔距離需要大于500米，否則會出現(xiàn)相互干擾的情況。風電儲能系統(tǒng)必須思考如何解決以下難題。

01

如何實現(xiàn)塔基主控系統(tǒng)和機艙可再生能源控制系統(tǒng)的通信協(xié)議轉換？

變槳時，需要根據(jù)風速以及風向來調(diào)整扇葉的角度，以達到發(fā)電的最佳狀態(tài)。大型MW級以上風電機組通常采用液壓變槳系統(tǒng)或電動變槳系統(tǒng)。變槳系統(tǒng)由前端控制器對3個風機葉片的槳距驅動裝置進行控制，其是主控制器的執(zhí)行單元，采用CANopen與主控制器進行通訊，以調(diào)節(jié)3個葉片的槳距工作在最佳狀態(tài)。變槳系統(tǒng)有后備電源系統(tǒng)和安全鏈保護，保證在危急工況下緊急停機。虹科協(xié)議轉換網(wǎng)關支持各類現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之間的相互轉換，時間延遲低，能夠有效解決多個設備之間通訊不兼容的難題。

02

如何確保多個風力發(fā)電塔之間，以及風電塔與測風塔之間的遠距離、穩(wěn)定通信？

多個風電塔之間遠距離進行通信時，可能會受到內(nèi)部發(fā)電機組對其產(chǎn)生的電磁干擾，而導致通信不穩(wěn)定，影響信號傳輸質(zhì)量。虹科CAN轉光纖中繼器，可以在CAN網(wǎng)絡的任何一點用光纖線路代替一段CAN網(wǎng)絡，通過將傳輸?shù)?CAN 信號轉換為光信號，來實現(xiàn)信號的長距離傳輸，并減少抗電磁干擾對信號的影響，確保了塔間信號通訊的穩(wěn)定性。

03

BMS系統(tǒng)中經(jīng)常存在多個電池柜，如何實現(xiàn)電池狀態(tài)信息的跨電池柜遠距離穩(wěn)定傳輸？

BMS將電池狀態(tài)量及異常信息發(fā)送給變流器，儲能變流器PCS接到BMS警告信息后應進行相應的保護動作。CAN總線上任意兩個節(jié)點之間的最大傳輸距離與其波特率相關，隨著儲能系統(tǒng)中各儲能電池組的增加，CAN總線通訊會隨著傳輸距離和傳輸時間的增加，出現(xiàn)信號衰減，或者隨著波特率的增加縮短傳輸距離。虹科HK-PCAN-Repeater DR 中繼器能夠在兩個具有高達 5 kV 電流隔離的高速 CAN 總線之間建立連接，有效延長分支通訊距離。

BMS下通常掛載多個電池柜，為保證CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕缈艸K-PCAN-Router DR 路由器可以將整個CAN網(wǎng)絡分為獨立的不同網(wǎng)段，用于跨電池柜之間的遠距離傳輸，從而拓展CAN總線長度。憑借HK-PCAN-Repeater DR 中繼器與HK-PCAN-Router DR 路由器對CAN網(wǎng)絡的進行分支、電氣隔離、消息轉發(fā)，可以實現(xiàn)整個CAN網(wǎng)絡設備連接數(shù)量增加以及CAN網(wǎng)絡傳輸距離擴展，提高儲能系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，保障儲能系統(tǒng)高效可靠的運行。

04

如何進行電池組的實時監(jiān)測和控制，實現(xiàn)對電池的保護？

如上圖，PCAN被用來收集每個電池的數(shù)據(jù)，包括溫度、電壓和其他參數(shù)，BMS處理這些信息以實時監(jiān)測電池單元的狀態(tài)。BMS利用CAN通信持續(xù)監(jiān)測電池組的溫度、電壓和電流，并且在上位機PE6上解析，檢測是否有任何異常情況，比如過熱、過度充電或過度放電等。除了上位機監(jiān)控軟件，我們還提供便攜的手持式診斷儀，工程師和開發(fā)人員可以輕易地用它設備中的總線網(wǎng)絡，快速完成簡單的總線診斷任務，包括測量終端電阻、總線負載以及CAN連接器上的電平等。

05

風力發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)之間并網(wǎng)時容易發(fā)生事故，如何提升系統(tǒng)安全性？

如上圖，虹科NA003電網(wǎng)保護器被安裝在新能源發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)之間，可用于諸如光伏、電池儲能、風力發(fā)電、水電、生物質(zhì)等新能源發(fā)電系統(tǒng)中。當公共電網(wǎng)出現(xiàn)電路故障，如電壓過高，虹科NA003能夠在極短的時間內(nèi)快速切斷發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)之間的并網(wǎng)連接，從而避免發(fā)電系統(tǒng)造成損壞；也可以避免發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)向電網(wǎng)供電，造成電網(wǎng)維修人員存在觸電風險。

虹科智能自動化

虹科是一家在工業(yè)自動化領域，特別是工業(yè)總線通訊行業(yè)經(jīng)驗超過15年的高科技公司。虹科智能自動化事業(yè)部與歐洲和美國的世界知名工業(yè)自動化、能源管理與樓宇自動化專家展開深度合作，提供各類通信協(xié)議的軟硬件解決方案，通信技術類型涉及工業(yè)自動化通訊協(xié)議【CAN、CANopen、EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、IO-Link、OPC UA、MQTT、TSN】等，能源管理與樓宇自動化通訊協(xié)議【ASCII、BACnet、KNX、Modbus】等，解決方案包含：代碼、芯片/模塊、板卡、網(wǎng)關、IO、工控機、繼電器、測試方案、培訓和開發(fā)服務等。因此，虹科是國內(nèi)為數(shù)極少的在OT領域深耕多年并技術經(jīng)驗全面的供應商。

虹科智能自動化事業(yè)部以客戶需求為導向，以技術能力為基礎，為國內(nèi)企業(yè)提供最適合的產(chǎn)品和最滿意的服務。作為鏈條最全、方案最豐富、且兼?zhèn)浼夹g服務落地的通信技術資源整合商，虹科服務的客戶已經(jīng)超過1000家，虹科工程師們一直在萬物互聯(lián)的潮流中扮演著如高速公路般的連接作用，這是我們的使命也是我們的自豪。