中國儲能網(wǎng)訊：盡管替代能源行業(yè)的政府補貼有所波動，美國政府將繼續(xù)支持使用單風(fēng)力發(fā)電機項目利用風(fēng)能的措施。在許多情況下，運營商利用投資稅收來抵免 1 兆瓦以下的風(fēng)力發(fā)電項目。這個細分市場在 2013 年取得了特別強勁的增長，預(yù)計2014 年將持續(xù)保持增長，該市場也是風(fēng)力發(fā)電機組專家 Renewtech LLC 公司最擅長的領(lǐng)域。
傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機組控制不再能夠滿足需求
Renewtech 的風(fēng)力發(fā)電機組有 20 年的質(zhì)保期，可在七到十二年內(nèi)收回成本，這取決于每個特定地點的利用率。長質(zhì)保期的基礎(chǔ)是公司采用高品質(zhì)的元件以及它的容量余量，遠遠超出了常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機組的峰值需求。這在可能有大風(fēng)的地區(qū)尤為關(guān)鍵?！皩τ谖覀兊?99 千瓦系統(tǒng)，我們使用了專為 150 千瓦設(shè)計的齒輪，齒輪比約為 2.3，使它們能夠在高峰期時處理超過 300 千瓦?！盧enewtech 公司的高級調(diào)試技術(shù)員 Matt Kugler 解釋說道。“此外，Renewtech 的風(fēng)力發(fā)電機組可以操作兩個發(fā)電機，而不是一個。盡管系統(tǒng)具有高可靠性和冗余性，對于 Renewtech 及其客戶來說，具有遠程訪問和診斷功能是一個關(guān)鍵優(yōu)勢：“我們記錄每個風(fēng)力發(fā)電機和整個風(fēng)電場的數(shù)據(jù)。我們還會在我們總部存儲所有風(fēng)電場數(shù)據(jù)。我們可以從這里遠程監(jiān)控所有的風(fēng)力發(fā)電機組。“Kugler 解釋道。
2012 年，Renewtech 進入了系統(tǒng)開發(fā)的下一階段，對其 99 千瓦的風(fēng)力發(fā)電機組的控制進行批判性分析。事實證明，當(dāng)時使用的平臺面臨一些限制，如受限的廠商支持、系統(tǒng)與標準媒介和網(wǎng)絡(luò)的連接有問題以及不靈活的軟件。簡而言之，公司需要為其風(fēng)力發(fā)電機組尋求一個新的控制平臺。“我們知道，Beckhoff 公司在全球風(fēng)力發(fā)電機組市場上一直非常成功，它的技術(shù)非常適合我們的 99 千瓦系統(tǒng)?！盧enewtech 公司運營總監(jiān) Steve Martineau 回憶道。在隨后的開發(fā)和測試階段，Beckhoff 的應(yīng)用工程師幫助 Renewtech 為新一代風(fēng)力發(fā)電機組進行了重新編程。此后不久，公司認為基于 PC 的控制技術(shù)和 EtherCAT 作為通信系統(tǒng)能夠最佳滿足其需求。
基于 PC 的自動化技術(shù)推動力風(fēng)力發(fā)電機組的現(xiàn)代化改造進程
用于 Renewtech 的 99 千瓦的雙發(fā)電機系統(tǒng)的標準控制系統(tǒng)由一臺采用Windows CE 和裝有 TwinCAT PLC Runtime 的 CX5020 嵌入式控制器、一個 TwinCAT SMS/ SMTP 服務(wù)器和 EtherCAT I/O 端子模塊組成。對于由 50個風(fēng)力發(fā)電機組構(gòu)成的風(fēng)電場，C69xx 系列工業(yè) PC 也被用作為服務(wù)器。CX5020 用作風(fēng)力發(fā)電機組的中央控制器。它監(jiān)測饋電情況、進行必要的風(fēng)向?qū)?、記錄?shù)據(jù)并生成故障消息。除了執(zhí)行 PLC、測量和通信功能之外，CX5020 運行 HMI 軟件，用于在風(fēng)力發(fā)電機組上進行可視化并監(jiān)測在美國安裝的 Renewtech 系統(tǒng)的基礎(chǔ)?！皯{借其 -25°到 +60°C(-13° 到+ 140°F)的寬溫范圍，它也可以安裝在氣候炎熱的地區(qū)?！盨teve Martineau 說道。
通過 EtherCAT 端子模塊靈活和經(jīng)濟地進行監(jiān)測
Renewtech 系統(tǒng)連續(xù)記錄數(shù)據(jù)。“三相電力測量端子模塊 EL3413 為我們提供了最重要的數(shù)據(jù)。例如，它讓我們能夠進行電力和頻率測量以及管理我們復(fù)雜的 480伏系統(tǒng)?！盡att Kugler 說道。“找到靈活、經(jīng)濟的并且容易整合的電力測量系統(tǒng)并不總是容易的。大多數(shù)設(shè)備都是獨立系統(tǒng)，它們需要特殊的硬件、軟件和其它層面的復(fù)雜性。它們也很昂貴?！睅?EL3413 端子模塊的系統(tǒng)通過 EtherCAT 和TwinCAT 收集所有 Renewtech 應(yīng)用的電力數(shù)據(jù)，并將獲取的狀態(tài)信息發(fā)送到 Elbow Lake 的公司總部。電力監(jiān)控報警簡單地通過電子郵件發(fā)送給 Renewtech 專家，它可以遠程解決故障或請求本地幫助。
“對我們來說，特別重要的是 EtherCAT 加/減計數(shù)器端子模塊 EL1502，它可以監(jiān)測兩臺發(fā)電機的主軸速度以及借助風(fēng)速計測定風(fēng)速。”Matt Kugler 解釋說。加/減計數(shù)器用于計算二進制脈沖，并以電氣隔離的形式將計數(shù)器數(shù)值傳輸?shù)缴嫌蔚淖詣踊O(shè)備中?！翱傊梢钥隙ǖ卣f，Beckhoff擁有種類繁多的 EtherCAT I/O 特殊功能端子模塊，讓我們能夠跟上最新發(fā)展?！盞ugler 補充說道。“例如，如果我們要在我們所有的風(fēng)力發(fā)電機組上增加振動監(jiān)測功能，我們可以通過 EtherCAT CMS 端子模塊 EL3632 輕松集成這一功能?！?
對于 Renewtech 來說，讓客戶滿意是一件輕而易舉的事“自從我們在我們的 Renewtech 風(fēng)力發(fā)電機組中增加了 Beckhoff的控制系統(tǒng)，其可靠性和可用性至少提升了 50%?！盨teveMartineau 如是說。“而且，由于可用性是發(fā)電的前提條件，而發(fā)電為我們的客戶帶來利潤，其重要性怎么強調(diào)也不過分?！比欢?，在風(fēng)力發(fā)電機組和風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)中使用 EtherCAT可以帶來額外的好處，Steve Martineau 說道：“轉(zhuǎn)向使用EtherCAT 之后，我們只需要兩個易于處理的標準型連接器，而不是用于 80 個連接點的 40 根銅電纜。這為我們每臺風(fēng)機節(jié)省了兩到三個工時的布線工作?！薄案鶕?jù)我們的積極體驗，將來，我們將給我們所有的風(fēng)力發(fā)電機組配備 Beckhoff控制器。”Jackie Chelemedos 總結(jié)道。
