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面向能源用戶的群組解決方案

Caterva是一家由西門子協(xié)助創(chuàng)建的新公司，它讓電力用戶在電網(wǎng)中的角色變得日益重要。Caterva試點(diǎn)項(xiàng)目的參與者用太陽能發(fā)電自給自足，剩余電量饋入電網(wǎng)，幫助電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

在位于巴伐利亞鄉(xiāng)村的家中，Andreas Seubert在地下室安裝了一個(gè)1.8米高的鋼制電池柜，其中一側(cè)是堆疊的鋰電池，另一側(cè)有逆變器、智能儀表、電子開關(guān)設(shè)備，以及一個(gè)帶有處理器和移動(dòng)通信設(shè)備的卡片大小的電路板；同時(shí)，他還在房頂上安裝了大量太陽能板。整個(gè)系統(tǒng)充分展現(xiàn)了專家們所說的分布式配電概念。

Caterva解決方案由鋰電池和一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)組成。
將其與其他建筑物中的裝置互聯(lián)后，就形成了一個(gè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)。

初步試驗(yàn)

如果德國能夠成功實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，則儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS，如 Seubert地下室的儲(chǔ)能系統(tǒng)）未來將在可持續(xù)能源網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。因?yàn)檫@種系統(tǒng)有助于在無風(fēng)、無陽光的日子保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，彌補(bǔ)供電缺口。目前，這項(xiàng)工作仍然依賴常規(guī)發(fā)電廠（比如能夠快速啟動(dòng)的燃?xì)怆姀S）。

然而，位于慕尼黑的Caterva公司正在展示另外一種方法。公司總經(jīng)理Markus Brehler說，“Caterva是一個(gè)拉丁詞，意指‘群組’”。群組的原理非常簡單，就是儲(chǔ)存光伏組件產(chǎn)生的電能，如Seubert家鋰電池中儲(chǔ)存的光伏電能。每個(gè)電池柜的總輸出功率為20千瓦，容量為21千瓦時(shí)(kWh)。通過電網(wǎng)將一個(gè)地區(qū)所有建筑物中的電池柜互聯(lián)，可形成一個(gè)總輸出功率超過1兆瓦的群組或虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)。電池柜通過移動(dòng)無線設(shè)備控制，柜中的電子系統(tǒng)允許控制中心搭接Caterva參與者的電池或?qū)@些電池充電。如果電網(wǎng)需要更多電能，“控制中心就會(huì)從電池群中獲取電能”來平衡電能波動(dòng)。Seubert如是說。

這一創(chuàng)新概念初由西門子新型業(yè)務(wù)部門（SNB）提出，之后由西門子研究院不同部門加以完善，直至群組軟件基礎(chǔ)版完成。另外，SNB的專家還協(xié)助創(chuàng)建了Caterva，這是因?yàn)楫?dāng)西門子股份公司無法像外部公司那樣很好、很快或很靈活地進(jìn)一步發(fā)展一個(gè)很有前途的經(jīng)營理念時(shí)，這些專家就需要負(fù)責(zé)創(chuàng)建新公司。在擔(dān)任Caterva總經(jīng)理之前，Brehler曾在另一家西門子分公司EnOcean GmbH工作，并在那里積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。未來，西門子會(huì)以多種方式繼續(xù)為Caterva提供支持。舉例來說，它將電池柜與所有硬件進(jìn)行了連接，并且還是該公司的小股東之一。

幾個(gè)月前，Caterva與能源供應(yīng)商N(yùn)-Ergie攜手合作，共同啟動(dòng)了初步試驗(yàn)，終會(huì)有大約65個(gè)民營光伏業(yè)主參加。有了這種儲(chǔ)能系統(tǒng)，這些業(yè)主會(huì)利用更多的自產(chǎn)電能，其比例從沒有儲(chǔ)能系統(tǒng)的僅僅30%激增至平均60%至80%之間。

Seubert今年52歲，是西門子包裝機(jī)部門經(jīng)理，他是參加該項(xiàng)目的*人。在2013年秋季，當(dāng)他和家人搬進(jìn)位于德特爾巴赫小鎮(zhèn)的新家時(shí)，他在自家房頂上安裝了太陽能板。太陽能板在陽光燦爛的日子能夠生產(chǎn)大量電能，然而令Seubert苦惱的是，他家的用電量相對(duì)較少。雖然未立即使用的電能會(huì)饋入電網(wǎng)，Seubert也會(huì)獲得相應(yīng)的收入，但他的目標(biāo)是，脫離對(duì)能源供應(yīng)商的依賴。

積極響應(yīng)

Seubert認(rèn)為自己購買電池來儲(chǔ)存太陽能不劃算。他表示：“專家們建議我不要這樣做，因?yàn)樗麄內(nèi)匀徽J(rèn)為，對(duì)于私人家庭來說，高性能電池太貴了。”一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，他知道了Caterva項(xiàng)目。“一位在西門子從事智能電網(wǎng)技術(shù)工作的同事告訴我，如何通過電池和智能技術(shù)加入能源供應(yīng)系統(tǒng)。”Seubert說。在他注冊(cè)加入試點(diǎn)項(xiàng)目之后，Caterva于2014年夏初在他的地下室安裝了新ESS裝置。Caterva急需與Andreas Seubert這樣的先鋒合作，從而證明群組概念的巨大潛能。攜手開展試點(diǎn)項(xiàng)目的N-Ergie的情況也是如此。NErgie企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展部項(xiàng)目經(jīng)理Ingo Sigert表示：“我們?cè)谀茉崔D(zhuǎn)型方式方面一直都在努力。” Sigert堅(jiān)信，能源供應(yīng)公司必須提供創(chuàng)新解決方案，方能在市場上立足。因此，N-Ergie近將一個(gè)70米高的熱水蓄熱系統(tǒng)投入了運(yùn)營。這堪稱歐洲的蓄熱系統(tǒng)之一，它與具有集成式生物質(zhì)能供熱站的聯(lián)合循環(huán)電廠進(jìn)行了連接。N-Ergie面臨的一個(gè)主要問題是，如何在一個(gè)可再生能源發(fā)電量波動(dòng)很大的網(wǎng)絡(luò)中，解決能源儲(chǔ)存和電管的問題。“當(dāng)Caterva找到我們，并介紹了其群組概念后，我們立即就被這個(gè)概念迷住了。”Sigert解釋道。兩家公司很快達(dá)成合作協(xié)議，并且還邀請(qǐng)了愛爾蘭根-紐倫堡大學(xué)（FAU）參與進(jìn)來。大學(xué)的科研人員將為試點(diǎn)項(xiàng)目提供支持，直至2017年。Sigert表示：“在未來一段時(shí)間，隨著從可再生能源獲得的電能越來越多，我們能逐漸積累經(jīng)驗(yàn)。”

每個(gè)項(xiàng)目合作伙伴都有自己的具體任務(wù)。N-Ergie負(fù)責(zé)在其電網(wǎng)區(qū)域在房頂上安裝了相對(duì)較新的太陽能電池板的客戶。“客戶的響應(yīng)一直非常積極。我們很快找到了超過25個(gè)潛在參與者，并且有望很快找到其余參與者。”Sigert說。Caterva是參與者的合同合作伙伴。公司會(huì)為參與者們提供用于鋼制電池柜的系統(tǒng)，并將其聯(lián)網(wǎng)。“參與者只需支付租金。在試點(diǎn)階段，費(fèi)用總計(jì)為4,000歐元左右。”Brehler解釋道。各戶向德國電網(wǎng)支付的電費(fèi)（目前電價(jià)為27歐分/度）與自產(chǎn)電能成本之間的差額*可以抵消這筆費(fèi)用。目前來看，該項(xiàng)目每度電可節(jié)省10至15歐分。Caterva之所以能夠提供如此優(yōu)惠的租賃條件，是因?yàn)樗軌蛳螂娋W(wǎng)運(yùn)營商提供用于調(diào)節(jié)供需、平衡電網(wǎng)的電能，由此獲得收入。

群組協(xié)調(diào)

N-Ergie提供統(tǒng)領(lǐng)性的基礎(chǔ)設(shè)施。未來，該公司的控制中心不僅要管理其發(fā)電廠，而且還將管理Caterva項(xiàng)目群組。Brehler表示：“主要任務(wù)之一是，協(xié)調(diào)好這個(gè)群。”移動(dòng)設(shè)備用來將數(shù)據(jù)從參與者地下室中的ESS裝置傳輸?shù)娇刂浦行?。這樣，N-Ergie便能隨時(shí)了解電池的電量。

與此同時(shí)，ESS裝置也能“了解”因電力供需不平衡而導(dǎo)致的電網(wǎng)頻率波動(dòng)。舉例來說，當(dāng)分布式發(fā)電的產(chǎn)能過多或常規(guī)發(fā)電發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。在這種情況下，需要立即將電能饋入電網(wǎng)或從電網(wǎng)獲取電能，以彌補(bǔ)發(fā)電量與耗電量之間的缺口，并將電網(wǎng)頻率保持在50赫茲的水平。過去，這項(xiàng)工作由常規(guī)發(fā)電站（如燃?xì)怆姀S）負(fù)責(zé)。

自2011年開始，德國也允許分布式發(fā)電商承擔(dān)這項(xiàng)工作，前提是他們需要至少向電網(wǎng)饋入一兆瓦的調(diào)節(jié)電能。在2030年系統(tǒng)服務(wù)路線圖中，德國能源署（DENA）計(jì)劃讓更多分布式發(fā)電商執(zhí)行此工作。但在此之前，德國需要測試并運(yùn)用新技術(shù)，如Caterva的技術(shù)。Brehler表示：“我們必須立即行動(dòng)，以便能在未來五年內(nèi)找到穩(wěn)定電網(wǎng)的解決方案。”

近剛剛啟動(dòng)的這個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目只是長遠(yuǎn)發(fā)展的起點(diǎn)。N-Ergie正在考慮集成全德國的光伏組件業(yè)主，因?yàn)?，如Sigert所說，“這個(gè)群越大，越有助于穩(wěn)定電網(wǎng)”。德國特別適合實(shí)施以“帶著太陽入網(wǎng)”為口號(hào)的Caterva概念。德國的民營光伏組件業(yè)主大約有110萬，遠(yuǎn)超世界上任何其他國家，這表明，與能源轉(zhuǎn)型相關(guān)的新經(jīng)營理念具有巨大的潛在商機(jī)。Markus Brehler也對(duì)此深信不疑。他表示：“我們正在尋找對(duì)未來能源概念業(yè)務(wù)模式感興趣的基礎(chǔ)設(shè)施投資商。”但未來還有很長的路要走。就現(xiàn)在而言，Seubert比較滿意的是，他地下室的系統(tǒng)非常穩(wěn)定。他表示：“我希望有一天，家中的電力非常充足，即使發(fā)生大范圍的停電事故也能如此。而如果家里的電力足以讓我在電視上看一場重要的足球比賽，那我就更滿意了。”如今，Seubert的愿望應(yīng)該已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)了。

西門子如何測試新業(yè)務(wù)模式

自2012年開始，西門子新型業(yè)務(wù)部門（SNB）被并入西門子研究院的創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)投資部門。其任務(wù)是，在對(duì)西門子有利的業(yè)務(wù)領(lǐng)域設(shè)立初創(chuàng)公司，從而為測試快速、靈活的創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式創(chuàng)造機(jī)會(huì)。這些初創(chuàng)公司在管理上獨(dú)立于西門子之外，由經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)家。西門子新型業(yè)務(wù)部門僅作為風(fēng)險(xiǎn)資本投資商對(duì)這些分公司提供財(cái)務(wù)支持。西門子可以日后決定是否要將這些初創(chuàng)公司并入組織架構(gòu)，以便在整個(gè)西門子范圍內(nèi)擴(kuò)展其業(yè)務(wù)運(yùn)營。

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　　/*336*280創(chuàng)建于2018/3/13*/varcpro_id="u";在S7-200PLC中，定時(shí)器作相當(dāng)于時(shí)間繼電器，可于時(shí)間增量累計(jì)。其分辨率分為三種：1ms、10ms、100ms。定時(shí)器有以下兩種尋址形式?！癞?dāng)前值尋址：16位有符 整數(shù)，存儲(chǔ)定時(shí)器所累計(jì)時(shí)間。　　當(dāng)需要移位數(shù)值是零時(shí)，零標(biāo)志位SM1.0為1。（2）循環(huán)右移位指令（ROR）使能輸入有效時(shí)，將IN輸入無符 數(shù)（字節(jié)、字或雙字）循環(huán)右移N位后，將結(jié)果輸?shù)絆UT所存儲(chǔ)單元中，移后一位數(shù)值送溢標(biāo)志位SM1.1。當(dāng)需要移位數(shù)值是零時(shí)，零標(biāo)志位SM1.0為1。 　　直流供電PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V標(biāo)稱值內(nèi)，實(shí)際中可滿足旋挖鉆機(jī)DC24V供電環(huán)境下，并能承受點(diǎn)火及作業(yè)過程中干擾，非常適合工程機(jī)械柴發(fā)動(dòng)機(jī)24V電源環(huán)境；豐富高速計(jì)數(shù)端適合與傳感裝置匹進(jìn)行信 檢測；CPU模塊內(nèi)部集成PPI通接可，與多種觸傳輸。　　三、定位控制如果確定了一個(gè)參考點(diǎn)(M0.3=1），而且沒有聯(lián)鎖，那么就執(zhí)行相對(duì)定位控制。在子程序2中，控制器從輸入字節(jié)IBO讀對(duì)偶碼方式定位角度后，再存入字節(jié)MB11。與此角度有關(guān)脈沖數(shù)，根據(jù)下面公式計(jì)算:該示例程序所使步進(jìn)電機(jī)采半步操作方式((S=1000)。

　　/*336*280創(chuàng)建于2018/3/13*/varcpro_id="u";字節(jié)交換指令來交換輸入字IN高位字節(jié)和低位字節(jié)。指令格式如表1所示。表1字節(jié)交換指令使格式及功能LADSTL功能及說明SWAPIN功能：使能輸入EN有效時(shí),將輸入字IN高字節(jié)與低字節(jié)交換，結(jié)果仍放在IN中IN：VW,IW,QW,MW,SW,SMW,T,C,LW,AC。　　S7-200系列可編程控制器多有34個(gè)中斷源，分為三大類：通信中斷、輸入/輸中斷和時(shí)基中斷。（1）通信中斷在自由通信模式下，戶可通過編程來設(shè)置波特率、奇偶校驗(yàn)和通信協(xié)議等參數(shù)。端事件為通信中斷。（2）I/O中斷I/O中斷包括外部輸入上升/下降沿中斷、高速計(jì)數(shù)器中斷和高速脈沖輸中斷。西門子6ES7902-1AC00-0AA0