未来一瞥：推动绿色低碳能源新纪元
面向未来的可再生能源自动化解决方案
可再生能源在能源转型中扮演着重要角色。然而，由于太阳能、风能等可再生能源受自然条件制约，具有间歇性和波动性的特点，因此需要高度灵活的控制技术和高效的储能解决方案来确保其稳定性和可靠性。倍福深耕可再生能源自动化领域，拥有深厚的技术积淀和丰富的项目经验；截至目前，全球有超过 130,000 台风力发电机已经使用倍福的技术进行自动化改造。我们提供全方位、一体化的解决方案，涵盖风力发电机运行管理、变桨控制、偏航系统、振动监测和风场网络监控等各个功能。定制化的软件框架不仅能够应用于风电，还可用于控制潮汐发电机。此外，倍福技术还广泛应用于众多能源领域，如太阳能发电厂、水电站、地热发电厂、沼气发电厂、氢能产业以及电动汽车等领域。
所有功能都整合在同一个平台中，为构建面向未来的自动化系统奠定了灵活的基础。该解决方案集成了开环与闭环控制、状态监测、可视化、云连接、防爆以及安全与测量技术等功能，满足多样化的应用需求。凭借开放式接口和对 IEC 61850 的支持，该解决方案能够将传统能源和可再生能源都集成到一个通用的自动化平台中。
为什么需要智能电网？
直到几年前，电网中的能量流动还是单向的：从超高压和高压范围内的发电端流向中低压范围的用电端。然而，随着可再生能源占比的不断提升，这一情况发生了改变。如今，能量流动变为双向，发电方式趋向分散化，电力供应也变得更加不均衡，这可能导致电网过载和不稳定。传统发电厂依赖同步发电机，而可再生能源则通过逆变器控制系统接入电网，这种差异使得电网调节变得更加复杂和动态。在此背景下，智能电网应运而生，成为解决这些问题的关键：通过实时采集和分析电网状态数据，能够有效提升电网调节能力，为构建稳定、可持续的未来能源供应体系提供坚实支撑。
倍福可为智能配电网提供合适的自动化解决方案：通过 EtherCAT 能够实现与测量变电站及本地配电变电站的电压和电流所需的 I/O 模块之间的高精度通信。开放式接口便于集成到现有的电网管理系统中。智能电网功能可直接集成到控制系统中，因此能够动态适应不断变化的负载条件。
高效能源传输
在现代电力供应系统中，能源需要高效传输并尽可能减少损耗。倍福的技术不仅广泛应用于传统的交流电（AC）传输系统，还深入应用于高压直流电（HVDC）传输和柔性交流输电系统（FACTS）等技术领域，这些技术为电网的稳定运行和性能优化提供了强有力的支持。倍福控制平台可凭借其卓越的性能，实现对变电站和电力电子器件的精确控制。通过 EtherCAT 可以实时处理来自 I/O 模块的数百万个测量值，从而优化线路监测和保护机制。
倍福系统具有高度可扩展性，能够灵活满足从单一线路到分布式电网的多样化传输需求。系统能够将数据安全传输到云端，为实时分析及预防性维护方案的开发提供有力支持。得益于全面的软件解决方案，即使是模块化多电平变流器（MMC）等复杂应用，也能实现高效的控制与实时监测。
储能系统：确保电网稳定的关键
储能系统（ESS）可以储存电网中的能量或可再生能源，并在需要时再次释放， 从而使得能源生产和消费可以在不同的时间进行。电能存储系统的集能够实现多样化的应用场景，包括提升电网稳定性、精准调节频率和电压、需求响应管理以及可再生能源的并网发电。随着电网波动性的加剧和系统惯量的降低，如何快速响应电网干扰已成为当前面临的重要技术挑战。电池储能系统凭借其出色的动态响应特性，在频率调节、电压支撑等电网辅助服务方面展现出独特的优势。
倍福可为储能系统、电力多元转换（Power-to-X）应用以及制氢系统提供统一的自动化平台。高性能的工业 PC 能够实现对充放电过程的精准控制，同时提供全面的电池状态监测功能。开放式接口能够轻松集成各类储能技术，并实现与电网的同步运行。功能全面的软件工具不仅能够优化负载和存储容量，还可以利用历史数据进行预测模型分析。
基于 PC 的控制技术助力打造全电气社会，连通所有领域
为了成功实现能源分配的现代化，必须在电网各参与主体之间建立高效的通信机制：传统电厂、新能源发电厂以及既能消纳又能接入能源发电的本地系统和基础设施。高效的系统联网与双向通信是实现分布式系统向电网反向馈电的关键技术支撑。
混合发电厂（HPP）将发电与储能解决方案结合在一起，并作为一一体化单元运行。HPP 对每个系统进行综合控制，并根据具体需求和环境条件进行优化。而本地能源系统（LES）则主要控制特定地理区域（例如市区）内的发电和储能。LES 控制侧重于平衡本地发电和需求，通常使用更简单的能源管理系统。
基于 PC 的控制解决方案凭借出色的通信能力，简化了发电系统与控制中心、电网运营商和公用电力供应公司的联网。灵活的现场总线连接以及 IEC 60870-5-10x 和 IEC 61850 等远程控制协议的集成，能够实现远程监测和运行优化。
基于 PC 的变流器解决方案助力最大限度地减少开关损耗
多电平变流器（MMC）由多个子模块（通常为半桥或全桥）串联组成，以产生阶梯式输出电压。这种结构使得输出电压波形更接近正弦波，谐波失真极低。这样可以减少开关损耗，提高效率。多个子模块输出极为接近正弦波的电压，同时最大限度地减少谐波失真。MMC 能够动态响应电网波动，提供有功和无功功率，非常适合用于可再生能源、电池储能设施和 HVDC 系统。MMC 可以降低开关损耗、提供高可扩展性并确保出色的容错性（可隔离故障子模块），显著提升了系统整体效率。
EtherCAT 实现了 MMC 中的高精度控制和高速通信，这些因素对于功率控制和电能转换至关重要。基于 PC 和 EtherCAT 的变流器解决方案还具有以下优势：最大限度地减少谐波失真、提升电能质量、快速适应电网波动，实现高效运行。
倍福针对配电的技术亮点
为绿色能源领域精心打造的自动化解决方案
倍福凭借其基于 PC 的控制技术打造了一个高度集成的统一自动化平台，为发电企业和电网运营商提供了量身定制的解决方案。解决方案的核心优势在于具有良好的开放性和高可扩展性、在控制器设计上的高度灵活性以及深度集成能力。
控制器的核心功能由安装了 TwinCAT 自动化软件的工业 PC 实现。TwinCAT 提供各种模块化的软件功能块，其中包括为能源行业设计的专用软件。EtherCAT I/O 支持全面集成所有常见的信号类型和传感器，包括能源和电力测量领域的设备。EtherCAT 是倍福开发的高速现场总线，可实现从传感器到云端的无缝通信。
基于 PC 的控制技术亮点一览：
- 在同一个控制平台中集成 PLC、可视化、安全和测量技术
- 可模块化扩展
- 降低硬件和开发成本
- 开放给第三方系统
以极高的采样率实现快速且同步的数据采集
倍福的实时以太网技术 EtherCAT 具有性能优异和配置简单等特点。EtherCAT 不仅展现了令人难以置信的超高速循环与同步性能，而且为数据密集型测量应用提供了高带宽支持。EtherCAT 凭借其卓越的性能优势，可以实现包括风力发电机组和本地配电变电站在内的高效能源管理。
EtherCAT 亮点一览：
- 极快的循环时间，实现精确、高效的工艺流程
- 在 1 Gbit/s 或 10 Gbit/s（EtherCAT G10）速度下实现最大性能
- 时间戳、分布式时钟和超采样功能可确保测量的高精品质，
- 同步精度 < 1 µs
- 大量支持 EtherCAT 技术的传感器和执行器
- 灵活集成其它现场总线系统
模块化自动化软件
TwinCAT 3 自动化软件集成了所有工程和 Runtime 过程，并具有一个统一的开发环境，可以实现电力系统中的所有控制和测量任务。编程采用最适合应用需求的方法，包括 IEC 61131-3、C/C++ 等高级语言以及 MATLAB® 和 Simulink®。将 Microsoft Visual Studio 用作标准编程工作台不仅可以支持不同的版本管理系统，而且还能够简化基于团队模式的编程工作。现成的软件模块可以简化工程工作，缩短开发和调试时间。
TwinCAT 亮点一览：
- 高性能实时平台支持 50 µs 及更快的周期时间
- 即用型软件模块和功能可简化开发工作
- 定制化电能和电力测量软件库
- 多样化的数据存储和评估选项
倍福针对配电的产品亮点
集成式测量技术为能源转型提供全方位支持与精准掌控
倍福使用易于升级改造的功率传感器搭载 EL3475 EtherCAT 测量端子模块的方式，精心打造了一款高性价比的配电能量流动数据采集解决方案。这使得用户能够将原有的模拟量测量设备替换为便于安装的电流互感器和电压互感器，从而构建起一条用于监测、分析和优化工艺流程的完整测量链， 测量所有输出馈电线路的电力数据，从而为配电网运营商提供透明度。
亮点一览：
- 精确测量配电网中的所有相关电气数据
- 采用插拔式连接方案 (RJ45)，安装方便快捷
- 电压互感器（SVL）和电流互感器（SCL）配备预装电缆，调试更加高效
- 实施简单，因为互感器配备了电子铭牌，因此可避免配置错误（例如，在设置互感器变比时）
- 根据德国《能源产业法》（EnWG）第 14a 条确定电网状态和电网透明度
集成式电力和能源测量技术
能源行业中的电能管理有着很多不同的需求：从单纯的电网监测、电力测量以及过程控制到高端电力监测。电力和电能测量端子模块的侧重点不同，应用范围非常广泛：
- EL3443 和 EL3453：适用于三相电网应用，可以在内部对测量的电流和电压值进行预处理，为控制器提供多达 600 个数值，用于电网分析
- EL3773 和 EL3783：通过超采样功能进行电网监测，能够以高达 10 ksps 的采样速度同时测量所有通道的电流和电压
- EL3446、EL3444 和 EL3443：分布式电力测量端子模块，同一电网可根据需要使用多个 EL3446/EL3444 和 1 个 EL3443。通过独立的电流/电压测量，计算实际的功率值。
除 EtherCAT 端子模块外，倍福还提供了可靠的 SCT 电流互感器产品搭配电力测量模块以及 TwinCAT 电力监测软件库使用。此外，倍福还提供了额外附件用户控制柜的保护。这样就形成了完整的电力测量链：所以组件均可一站式采购。
TwinCAT 助力实现电力测量
TwinCAT Power Functions 是 TwinCAT 软件平台中的一系列专业模块，旨在满足电力测量领域的多样化应用需求。这些模块以针对三相交流（AC）系统设计的软件形式，为电力供应系统提供高效、可靠的解决方案。整个系统构建于模块化与高度可适应的架构之上，内置的预编译驱动程序确保了即插即用的便捷性， 用户无需进行额外的编程或编译工作即可快速部署。
TF8330 TwinCAT Power Collector：为电力测量应用的编程提供软件模块。这些模块为 EL34xx 系列的所有端子模块提供一个标准化接口。同时，它能够自动配置包括互感器变比、频率范围在内的关键参数。此外，它还集成了最新的传输协议接口，如 MQTT、HTTP REST 和 OPC UA，满足多样化的通信需求。
TF8350 TwinCAT Power Technologies：此功能组件为基于 EL37x3 系列进行电力测量的深入诊断编程提供软件模块。此外，它与 TF8330 一样，也提供了一个标准化接口。此功能组件能够每 1 毫秒进行一次循环，实时计算均有效值、频率、谐波以及失真等关键参数。此外，它还融入了先进的频率确定算法以及即时的 Clarke/Park 变换。
若与 EL3783 和 EL6689 结合使用，TF8350 可用于执行相量测量单元，它能够严格遵循 IEC 60255-118-1 标准，确保在配电和供电网络中实现时间同步且高精度的相位测量。
TF8360 TwinCAT Power Control：提供用于构建发电厂控制器的软件模块。这一功能组件是各类发电系统满足电网接入要求所不可或缺的。同时，它还符合欧洲各国的相关标准，例如德国的 VDE-AR-N4110/4120。
相关软件模块包括：
- 用于稳定电压的无功功率控制器
- 用于稳定频率的有功功率控制
- 故障穿越能力
通过 TwinCAT Analytics 进行能源监测
TwinCAT Analytics 产品系列为配电网的能源监测提供完整的数据分析工作流程：从数据采集、数据通信和数据历史存档到数据分析以及通过基于 Web 交互的操作界面实现的可视化。倍福可提供多种用于分析实时数据和历史数据的算法。
亮点一览：
- 用于无缝记录和分析数据的软件工具
- 通过与 TwinCAT Scope View 视图工具交互，以图形方式显示分析结果
- 数据通过 MQTT 直接从设备传输
- 简单的拖放功能
- 无缝集成状态监测功能
用于实现智能电网的互联互通
基于 PC 的自动化解决方案凭借出色的通信能力，简化了发电系统与控制中心、电网运营商和公用电力供应公司的联网。IEC 60870-5-10x 和 IEC 61850 等远程控制协议可作为 TwinCAT 自动化软件库进行安装，以便实现远程监控和运行优化。
通过与云端服务器的连接并通过 OPC UA 传输数据，能源监控过程更加透明化，满足了不同用户组安全访问数据的需求。MQTT 或 Modbus TCP 等其它协议也可以灵活地通过 TwinCAT IoT 集成。
