儲能監控 –中國張北風光儲能工程

使用泓格解決方案中的電池資訊集中器(VP-25W1)與電池櫃管理平台(XP-8341)，再加上客戶自行開發的電池管理單元(BMU)，透過高度容錯與偵錯處理能力的CAN bus協定，即可建立一個具備延展性與可擴充性、以及高穩定性的監控系統，做風力發電、太陽能發電，以及儲能的監控。

案例介紹

張北風光儲能工程，位於中國河北省張北縣，是目前世界規模最大的儲電項目。採用世界首創的風光儲輸聯合發電建設思路與技術路線，是集風電、光伏、儲能裝置和智慧輸電「四位一體」的新能源綜合性示範工程。

由於風力與太陽能發電的不穩定性以及電網本身的用電高低峰時間，當發電量大或是晚上7:00到隔天早上7:00的用電低峰期，可將多餘的電力儲存起來，一旦遇到發電量小或是上午9:00到下午3點的用電高峰期時，就能將先前儲存於儲能站的電力能源回饋到電網上，補充電力需求缺口，解決電力需求問題。

嚴峻的環境與通訊技術的複雜度，使系統維護的難度增加

● 嚴峻的環境

中國河北省全年達一半以上時間，日均溫度不到零度攝氏度，無論是-30℃到85℃的溫度衝擊，還是4000米以上的高海拔，對於電池管理系統(BMS)適應高低溫的穩定性格外重要。

● 通訊技術難度高

客戶自行開發的電池管理單元(BMU)對內管理監控多個電池組的電池充電狀況SoC 、健康狀況SOH、儲存電量、電池溫度、充電電流等資訊，欲實現單一電池櫃的管理，並將多個電池櫃資料提供作後續電力饋送與儲能作業，並將每個電池組狀態及儲能狀況回傳至遠端的監控中心。

為張北風光儲能工程量身打造的ICP DAS解決方案

每一組系統包含一台電池櫃管理平台，其下最多可連接12台電池資訊集中器。而每台電池資訊集中器最多可接18台BMU。系統架構如下圖所示:

最底層的BMU負責收集電池組的電量、溫度、SOC、SOH、充電電流、充電電壓等相關資訊，透過CAN Bus將這些資訊提供給電池資訊集中器。電池資訊集中器收集電池組資訊後，定期透過CAN Bus將資訊上拋至電池管理平台XP-8341。在電池資訊集中器上使用兩個I-8120W作為CAN通訊界面擴充，其中一顆I-8120W負責對BMU通訊，另一顆則負責對電池管理平台通訊，除了達到兩組CAN Bus隔離的作用之外，也將CAN Bus訊息隔開，降低不同CAN網域的總線負載。

電池資訊集中器除了收集BMU的資訊外，也會透過I-7012F與I-87017W不斷偵測電池櫃的絕緣偵測器反饋的電流與電壓訊號，並定時回報。由於儲能站充電時，電池櫃最大電壓可達700 VDC，必須及時偵測絕緣狀態，以避免絕緣失效造成設備損壞甚至工安意外發生。

電池櫃管理平台除了管理各個電池櫃內電池組狀態，也會透過RS-232與RS-485介面將相關資訊傳給變送器。此外，電池櫃管理平台會定期輪詢絕緣偵測器是否發出報警，同時對於電磁繼電器進行吸合與斷開的控制。為了避免電池櫃管理平台失效導致電池繼電器失控造成危險，控制電池繼電器的DO模組特別選用I-87068W模組，此模組內含MCU與看門狗(watchdog)，當電池櫃管理平台一段時間沒有與I-87068W通訊時，I-87068W就會依據預先設定每個DO的輸出狀態，進行安全值輸出，以避免電池櫃管理平台失控造成的危險。

電池櫃管理平台有一對外的乙太網路通訊界面，透過此介面即可及時將整個儲能站內電池櫃的資訊回傳至遠端的監控中心進行管控。
若於儲能站現場希望了解各個電池櫃的狀態，也可以透過電池櫃管理平台的螢幕顯示獲得所有電池櫃相關資訊，或藉由嵌入電池櫃門上的電池資訊集中器螢幕，透過電阻式觸控螢幕，切換頁面得到該電池櫃內所有電池組的細部資訊，以利日常維護作業進行。

ICP DAS解決方案為此專案所帶來的效益:

• 在嚴峻的環境無論是-30℃到85℃的溫度衝擊，還是4000米以上的高海拔，BMS都能運行正常。
• 由於充滿雜訊的電氣環境下，CAN Bus 可提供高度容錯的機制與錯誤校正的能力，讓系統連線可靠、節省空間及方便檢修。
• 提供EMI測試與高低溫測試，讓客戶使用的安心。

結語:

張北風光儲能示範工程，自2011年12月25日營運以來，已安全穩定運行多年。在2016年取得的數據顯示，累計輸出優質、安全的綠色電能超過16.5億千瓦‧時。並將對於2022年在北京-張家口舉辦的冬季奧運會以及北京電動汽車產業的方展，發揮重要作用。

「安全、穩定」一直是泓格科技多年來研發產品所追求的核心價值，而「獨一無二」是我們服務客戶一貫的理念。我們有強大的研發團隊，以及專業的服務人員，提供客戶最合適的解決方案。中國張北風光儲能示範工程的儲電項目，由ICP DAS 泓格科技來守護。

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