作為能量來源，陽光和風都各有利弊。它們是取之不盡的資源，在技術不斷進步下，為世界提供環境上可持續的能源供應以及在可接受的成本和效率平衡方面發揮著至關重要的作用。然而同時，它們又很不穩定，無法對需求的波動做出響應。對于公用事業公司而言，這意味著需要進行大量的基礎設施投資以穩定電網。如果電力供給過度，那么發電廠必須加以限制甚至脫機。這對電廠運營者來說令人相當沮喪。在相反的情況下，任何能源短缺都必須通過所謂的峰值發電廠快速得到彌補。這主要是通過燃氣發電機實現的，有時需要花費幾分鐘才能切換，也可能會因為弱電網中光伏系統的饋入量增加而出現問題。

圖1 結合一個光伏系統和兩個電池存儲單元的互補發電系統視圖

互補發電系統確保穩定供電

在認識到這些問題之后，Belectric Solar & Battery的開發人員實現了一個非常聰明的想法。“基本的想法是將我們在太陽能發電和儲能領域的能力結合起來，這樣可以穩定電網。”負責電池項目實施的Lars Fallant說道。這是通過將各種能量來源結合起來實現的，例如風能和光伏系統以及熱電聯產設備和高性能電池存儲系統。這些系統由能源管理系統進行協調，該系統使用貝加萊控制技術和POWERlink通信。與當地消費者相結合，這將產生一個本地電網，如果經過適當設計，就可以長時間自主運行，存儲多余電能并按需將其輸入電網。

未來的光伏電站

這種方法對于實現可持續能源目標至關重要，這就是為什么有八家合作伙伴、六家公司和兩家研究機構聯合起來開發綜合技術解決方案，從而使逆變器和其他系統組件能夠滿足更高要求。Belectric的工程師在研究項目中率先開發未來的光伏電站并非巧合。“通過這個項目，我們還希望開始實施從基于發電機的網絡向由逆變器驅動的網絡過渡。”Vincent Ackermann解釋道，他是負責電池存儲系統的銷售。

冗余控制系統是一項基本要求

即使在項目的最初階段，很明顯單獨的發電廠對其控制系統的要求也很高。“通過這種方法，我們正在進入系統服務領域。”Fallant說道，“如果主控制器出現故障，那么用戶需要在幾個CPU周期內切換到冗余系統。當互補發電系統負責整個電網供電時，每一毫秒都很重要。”這時候，貝加萊X20控制器的優勢就能起到關鍵性作用，因為控制器和網絡冗余長期以來一直是其標準產品組合的一部分。

集成安全絕非事后的考慮

不言而喻，可靠性和安全性在發電廠開發中需要優先考慮。一方面，電池必須得到安全地通風和監控，這需要至少符合SIL 2的安全控制組件。此外，主控制器和其他控制器之間的現場總線不僅必須嚴格確定，還要防止外部訪問。開發人員在貝加萊的產品組合中找到了他們所需要的組件。安全模塊可以根據需要輕松集成到功能系統中，而且POWERlink通信高速，幾乎無抖動，最重要的是安全。

圖2 位于索馬里蘭的能源管理和電池控制系統的控制柜——采用了控制器、安全組件和SiteManager

安全遠程維護取代現場人員

“我們的電站完全自主運行，無需現場人員操作。”Fallant在概括另一項要求時解釋道，“這意味著，我們需要為電站保持穩定且安全的數據鏈接。”這對貝加萊的安全遠程維護解決方案來說沒有任何問題，Belectric經常使用該方案。通過加密的、受證書保護的VPN連接，數據在工廠中的SiteManager單元(帶集成防火墻)和運營者處的GateManager單元之間安全傳輸。“這使我們可以將所有錯誤消息直接轉發給服務提供者，并通過基于Web的HMI接口訪問系統。”Ackermann說道，“我們的電站完全自主運行，沒有任何現場人員。貝加萊的安全遠程維護解決方案使我們可以將所有錯誤消息直接轉發給服務提供者，并通過基于Web的HMI接口訪問系統。”

除了在整個歐洲實施眾多光伏電池項目之外，最早的風光互補發電站之一現已在非洲投入運營。在那里，索馬里蘭信息部使用輸出功率為500?kWp的光伏系統和1000?kWh的電池為其無線電臺和電視臺提供所需的全部電力。輔助的300 kW柴油發電機僅在夜間以及當白天存儲的電能不足時使用。

“通過我們的下一個項目——四個175?kW的快速充電樁結合光伏系統和電池存儲，我們希望通過一個可以減少電網連接負載的解決方案來增強電動汽車的基礎設施建設。”Ackermann在展望未來的項目時說道，貝加萊系統在其中仍將繼續成為首選。