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控制系统

菲尼克斯电气 | 当PLCnext遇见吉斯特兰湖水怪

  2022年02月24日  

  人们一直将风力发电机看作坚如磐石的庞然大物。它牢固固定在陆地上,大风等各类天气都不会对塔架,可转动机舱和三个叶片造成破坏。最近这一切都有了变化。S?nke Siegfriedsen希望将风力发电机从陆地的束缚中释放出来。

  教风力发电机“游泳”

  S?nke Siegfriedsen来自北德地区。他的第二故乡是中国,家乡在德国伦茨堡。他是风电行业的真正先驱,一名成功的企业家,更是一名出色的技术专家。同时他还是个梦想家,一个环球旅行家。他从3岁就开始乘坐帆船,7岁学会了驾驶帆船,并在14岁时参加了乐观者世界帆船锦标赛。

  自从在吕贝克学习物理学以来,他一直沉迷于能源及其生产。1978年,在他参观了一台位于丹麦的,具有开创意义的风力发电机后,他意识到风不仅能影响他的帆船世界。凭借他的Nezzy2,S?nke Siegfriedsen为风力发电机摆脱陆地的束缚打下了坚实的基础。他和他的团队一直在教风力发电机如何“游泳”。

  # Nezzy2 #浮动式能源生产系统

  ▲ 这是一种浮动式能源生产系统

  重达六吨,纯创新系统,系统呈Y形,由锚链固定,中央浮标承载着旋转舱。目前该系列发电系统的高度为18米,未来将提升到180米。由于不需要在海床上建设地基,因此可以开发更多区域用于风力发电,对环境的影响也大大降低。

  这是一种浮动式能源生产系统。它们得到了高度的关注,因为其很可能在日后为全球能源生产做出重要贡献。浮动式能源生产系统的形成是由于固定系统的混凝土基础的作用。具体而言,需要使用坚固的基础来补偿系统上方200米处的拉力。海床的深度不能超过50米,因为在50米深度以下,无法在海床上放置大量的混凝土基础。

# 湖面上的双头怪物

01 18米高的恶作剧

  1979年,S?nke Siegfriedsen在吕贝克应用科技大学的屋顶上安装了他自己开发的第一台风力发电机。而后,这台发电机带来了50个同族专利和27台风力发电机。“中国有5万多台基于我们的设计开发而成的风力发电机在运行。”德国aerodyn公司的负责人自豪地说。

  他随手用拇指指了指远处。“这是我们最近的‘恶作剧’ 。”我们正坐在德国库什哈文和布雷默黑文间一个采石湖的岸边。阳光明媚,云朵在蓝天上互相追逐。一个双头怪物漂浮在光滑如镜的湖面上,这个怪物共有6个转子叶片,高达18米。如果发明者能如愿以偿,海上风电行业的解决之道就在这里。

02 研究装置与数据采集器

  “该系统重约6吨。”Siegfriedsen还给我们介绍了浮动式风力发电机的尺寸。在海床上装上混凝土,用6条锚链将风力发 电机的船舱(浮舱)固定到位。这个浮舱是风力发电机的浮动基础。它由预制混凝土组件组成,而这些组件采用水平Y形连 接在一起。这个浮动基础利用风流自动调整。与陆上系统不同的是,旋转的不是单个机舱,而是上述整个水上系统。

  这两座塔架互呈一定角度,并通过锚索连接到混凝土基础上,而塔架也建立在这个基础上。目前,三只叶片已投入使用,可替代的的两叶转子已经在等待测试。该系统由大型黄色浮标组成,旨在确保风机在水面上的稳定浮动。

  测试对我们至关重要。Nezzy2是个研究装置,同时还是数据采集器,它每10分钟即可收集400多万条数据。菲尼克斯电气风电团队的大客户经理Timo Kosnieczki解释说:“我们参与了前身项目Nezzy1 的项目过程,并在日本海进行了测试。”

03 6个PLCnext控制器

  由于其创新的张力技术,双头系统十分稳定。但是,运行期间的监控也非常重要。如果变桨发生故障怎么办?或者如果有巨浪使锚链运动,飓风席卷整个系统呢?Nezzy可实现实时 数据传输且高度自动化,具有极高的可靠性。

  如果没有尖端技术的支撑,Nezzy将沦为一个怪物。Nezzy2 从开发伊始,就采用了PLCnext工程软件。整个系统共使用了六个PLCnext控制器,从变桨系统到主控制柜中都有使用。这六个PLCnext控制器记录传感器数据后进行计算,确保部件得到正确控制。当然,系统包括的两台发电机的同步性也非常重要。

  菲尼克斯电气风电团队的同事对此项目十分关注。“对我们来说,这是我们第一次在同一个系统中使用两台发电机。这本身就非常令人兴奋。为了添加功能和优化自动化任务,我们几乎每天都与同事交换来自Recase的新软件包。”应用工程师 Lukas Christ在描述这项开创性工作时这样说。Recase是设计并调试Nezzy2 电气工程系统的公司。Timo Kosnieczky显然被这个双头怪物迷住了。”这真是一项开拓性的工作。我们是真正进行基础研究的合作伙伴。我们正与Recase合作,积极开发控制系统的编程。”

  如果离开宁静的北德采石场湖,同时风机尺寸增大十倍,这个系统还能够正常工作么?“当 然。”S?nke Siegfriedsen肯定地说浮动式工作平台系统并不新鲜,采油行业长期以来一直在使用这种方案。风力发电机也将学会如何“游泳”。但我们的系统有一点特别,那就是双塔的概念。这是确保额外设计获得回报的唯一方法。简单来说,该系统轻而易举就能捕获两倍的风力。”

  Nezzy 2 在去年10月移位,它将真正经历风浪。它会从湖里出来,进入格雷夫斯瓦尔德湾,再到波罗的海,那里真的有狂风骇浪。这种浮动式双头系统在洋流,强风以及海浪中会有怎样的表现呢?如果所有的测试都取得成功,全世界都将期待Nezzy的到来——中国沿海地区将建设一个大型海上风电场。在那里,这种耸人听闻的风力发电机的两个叶轮的高度将从18米上升到180米。

赋能全电气社会AES

  全电气社会(Empowering the All Electric Society)是菲尼克斯电气基于打造宜居世界提出的宏伟愿景。菲尼克斯电气正竭尽所能,以数字化技术解决来自未来世界的挑战。

  菲尼克斯电气提供AES全面解决方案,促进所有工业和基础设施领域实现全面的电气化,自动化,网络化和数字化。通过行业耦合,能源和信息可以在行业之间分享,从而实现能源效率提升,发电和用电之间的平衡,通过绿色储能提供灵活性能源。

  作为赋能全电气社会的先行者,菲尼克斯电气始终坚定不移地践行着可持续发展的理念。未来,菲尼克斯电气将与更多伙伴携手,助力中国双碳目标的实现!

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