根據(jù)近日歐洲風(fēng)能協(xié)會發(fā)布的預(yù)測數(shù)據(jù)，歐洲風(fēng)電將進一步取得動態(tài)發(fā)展，到 2020 年哼曙，風(fēng)電總裝機容量將實現(xiàn) 64 % 的增長。作為這種發(fā)展的一部分秸严，幾十臺總輸出量為 217 兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機最近由法國公司阿爾斯通安裝在蘇格蘭的風(fēng)場中液互。極速 EtherCAT 通訊網(wǎng)絡(luò)和 Beckhoff 相應(yīng)的 I/O 組件構(gòu)成這一歐洲最大的陸上項目的通訊主干。

阿爾斯通這一最新的風(fēng)電項目主要在蘇格蘭格拉斯哥附近擴建的 Whitelee 風(fēng)場中運行恍肢。新增的 217 兆瓦的裝機容量匈歼，足夠滿足 124,000 戶家庭的用電需求。此次陸上風(fēng)場的擴建為整個歐洲大陸設(shè)立了新標準摧辣，此外飞校，這也是阿爾斯通功能強大的 ECO 100 風(fēng)力發(fā)電機的第一個大型項目。阿爾斯通在該風(fēng)場總共安裝了 69 臺3 兆瓦的 ECO 100 風(fēng)力發(fā)電機旨袒，6 臺1.67 兆瓦的 ECO 74 風(fēng)力發(fā)電機汁针。

先進的控制技術(shù)確保可靠的風(fēng)場運營

阿爾斯通的 Wind e-control? 系統(tǒng)負責(zé)風(fēng)場內(nèi)的控制任務(wù)砚尽，如電壓施无、功率和頻率控制。例如必孤，為了檢查風(fēng)電場并網(wǎng)轉(zhuǎn)換點處的無功功率帆精，Wind e-control? 系統(tǒng)從風(fēng)場采取了各種措施。每個相應(yīng)國家的電網(wǎng)準則都可以通過此控制系統(tǒng)可靠地實現(xiàn)隧魄。電網(wǎng)準則中描述的要求是為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定卓练，在可再生能源產(chǎn)業(yè)不斷擴大時這是最重要的。除此之外，控制系統(tǒng)允許在控制室進行現(xiàn)場運營管理或通過與 SCADA 系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊遠程進行管理襟企。Wind e-control? 系統(tǒng)已首次在這個風(fēng)場中安裝并成功應(yīng)用嘱么。

阿爾斯通的并網(wǎng)設(shè)計工程師 Vicenc Casadevall 描述了控制系統(tǒng)的一些關(guān)鍵細節(jié)：“一方面，我們有無功功率控制(RPC)顽悼，它有三個調(diào)節(jié)模式曼振。通過在‘電壓控制’模式下控制無功功率，能夠根據(jù)風(fēng)電場運營商的規(guī)定調(diào)整轉(zhuǎn)換點孝仅，即公共連接點(PCC)的電壓群肌。在‘功率因數(shù)控制’模式中，可以控制 PCC 的功率因數(shù)逊参∑缭危‘無功功率控制’ 模式能夠讓風(fēng)電場運營商擁有一定的無功功率容量。另一方面洪铣，我們還有有功功率控制(APC)捕导，它有二個調(diào)節(jié)模式。通過在‘有功功率限制’模式下控制有功功率学和，可以限制風(fēng)場的有功功率輸出孔选。在‘頻率控制’模式中，如果頻率超過一定水平袋滔，有功功率輸出將會被限制厨鸣。”

EtherCAT 用作高速的并且經(jīng)濟的數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)

EtherCAT 是 Wind e-control? 系統(tǒng)的另一個核心技術(shù)缩旬。這一功能強大的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)续誉，不僅適用于單臺風(fēng)力發(fā)電機，它對風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)也特別重要掠剑。風(fēng)電場和風(fēng)力發(fā)電機控制的周期時間為 5 毫秒，并且它們相互間同步郊愧，使得風(fēng)場電壓控制的響應(yīng)時間低于 200 毫秒朴译。

Vicenc Casadevall 回憶道：”由于我們必須滿足充滿挑戰(zhàn)的時間要求，阿爾斯通的研發(fā)團隊尋求一種具有操作確定性的通信協(xié)議属铁。最終眠寿，我們選擇了 EtherCAT 協(xié)議。它運行可靠焦蘑，速度快盯拱，完全符合我們的要求±觯”

Dirk Kordtomeikel狡逢，Beckhoff 風(fēng)電行業(yè)經(jīng)理強調(diào)了 EtherCAT 系統(tǒng)除了其速度之外的成本優(yōu)勢：“現(xiàn)在，風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備大部分都基于光纜。這些光纜都與 EtherCAT 兼容奢浑，允許我們在安裝過程中利用現(xiàn)有的電纜網(wǎng)絡(luò)捅我，不會產(chǎn)生額外費用。此外鹤叹，基于 EtherCAT 的風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)滿足電纜冗余的要求灿打。反過來，與其它總線系統(tǒng)的連接還可以提高整個系統(tǒng)的開放性和靈活性父历。運營商能夠以比其它實時以太網(wǎng)協(xié)議更低的成本獲得這些好處杏兰。

Wind e-control? 系統(tǒng)用于每個變電站，確保風(fēng)場中各個風(fēng)力發(fā)電機之間的 EtherCAT 數(shù)據(jù)傳輸安全

EtherCAT 能夠跨越長距離

一個EK1100 EtherCAT 耦合器鏈接控制站中的 I/O 層斩却。種類齊全的 EtherCAT 端子模塊可處理風(fēng)場自動運行中出現(xiàn)的所有信號形式秀毡。另外一個 EK1100 耦合器與各個 EK1521 EtherCAT 光纖擴展端子模塊通訊。與帶光纖接口的 EK1501 EtherCAT 耦合器配套坛铭，它們在各個風(fēng)力發(fā)電機組間建立了靈活翰谋、可擴展的光纖網(wǎng)絡(luò)。標準以太網(wǎng)電纜允許兩個站點之間的距離為 100 米秤歼，兩個光纖裝置之間的距離可以更長：使用多模玻璃光纖連接可達 2 公里签孤，而使用單模玻璃光纖連接甚至可達 20 公里。

硬件和軟件組件協(xié)同工作

除了對高速數(shù)據(jù)通訊的需求之外射桅，硬件和軟件的操作可靠性也是絕對重要的份殿，特別是對于處在惡劣環(huán)境條件下的風(fēng)力發(fā)電機組來說，例如劇烈的振動和 -60 °C...+55 °C 的工作溫度嗽交。與 Beckhoff 的緊密合作對于 Vicenc Casadevall 來說是一個重要因素：“由于是 Beckhoff 發(fā)明了 EtherCAT卿嘲，對我們來說很清楚的一點就是，可以從 Beckhoff 購買最好的硬件和軟件解決方案夫壁，以實現(xiàn)與這個現(xiàn)場總線系統(tǒng)最佳匹配拾枣。不僅如此，Beckhoff 在自動化技術(shù)林領(lǐng)域盒让，特別是在風(fēng)電行業(yè)梅肤，有著悠久的歷史，在阿爾斯通也享有很好的聲譽邑茄∫毯”

EtherCAT 拓撲結(jié)構(gòu)的整體示意圖顯示風(fēng)場中由各個具體模塊處理的功能

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