西班牙 Power Electronics 集团已在全球 3000 多个太阳能发电及储能项目中展现其在可持续能源供应领域的综合专业实力，总装机容量达 120 吉瓦。为控制其模块化系统，该公司采用开放式高性能倍福控制技术：性能强大的嵌入式控制器与 TwinCAT 软件协同工作，可在 110 毫秒内实现 330 兆瓦的灵活调度与动态负载切换。

　　总部位于瓦伦西亚附近利利亚的 Power Electronics 公司专注从事公用事业及储能系统逆变器制造，是全球光伏领域太阳能逆变器的领先生产商。 这家成立于 1987 年的企业业务遍及 36 个国家，已实施超过 3000 个太阳能发电及储能项目，交流侧装机容量达 120 吉瓦，累计减少近 1.2 亿吨二氧化碳排放。 除生产太阳能、电池及混合逆变器外，Power Electronics 公司还为电站提供自主研制的控制系统，其核心组件包括电池控制器接口（BCI）和电站控制器（PPC）。

　　Power Electronics 公司应用工程部经理 David Dobón、控制系统团队负责人 Agustin Cano 与软件团队负责人 Hector Ortega 在功率模块前合影（从左至右）

　　光伏电站由众多包含太阳能和/或电池单元的独立功率模块构成，每个模块均通过采用基于 PC 控制的 BCI 进行监测与调控。每个功率模块配备一套用于太阳能组件的逆变器，若配套电池储能系统，则需额外配置直流/直流转换器。该逆变器将太阳能组件产生的直流电转换为交流电，根据需求既可向电网供电，也可实现电池双向充放电。中央 PPC 则根据电网运营商要求，负责对整个电站所有功率模块进行上层协调与控制。

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　　通过动态控制提升经济效益

　　凭借数十年专业技术积累，该公司能够满足全球各地差异化的严苛能源供应商规范，这些规范明确了电站在特定情况下为保障电网稳定所需实现的运行特性。“若发电厂在响应时间方面满足更严格的要求，便可提供所谓的辅助服务。”Power Electronics 应用工程部经理 David Dobón 在强调高性能控制技术重要性时指出。对运营商而言，其优势在于能以更高价格出售馈入电网的电力。“我们最初实现的系统切换性能为 130 毫秒内从消耗 150 兆瓦功率转变为输送 180 兆瓦，而现在这一过程仅需 110 毫秒。”Power Electronics 公司控制系统团队负责人 Agustin Cano 补充道。实现如此极速切换需要快速精准的自动化系统，Power Electronics 通过倍福的硬件与软件方案达成了这一目标，从而能全面控制太阳能组件、电池及混合型这三种功率模块类型。

　　当 BCI 逆变器需要同时管理太阳能组件与电池时，就形成了最复杂的运行场景。

　　—— Power Electronics 软件团队负责人

　　Hector Ortega

　　Power Electronics 采用倍福 CX 系列 嵌入式控制器与 TwinCAT 3 PLC (TC1200) 控制各类电池控制器接口。“根据功率模块的配置需求，我们会选用不同型号的嵌入式控制器，例如 Intel Atom® 处理器的 CX5120 或 CX5240。”倍福西班牙技术支持工程师 Javier Menchén 解释道。BCI 通过 Modbus TCP 协议与逆变器、电池及其它组件通信，并以极短周期执行复杂控制算法。

　　TwinCAT 3 PLC HMI Web (TF1810)作为可视化系统被集成在控制系统的嵌入式控制器中。这使得服务人员能够通过网页界面直接在现场或远程访问连接设备的参数。

　　未来功能升级与软件优化预计将需要更强的计算能力。届时，通过更换为搭载双核处理器的 CX5330 嵌入式控制器即可轻松提升性能。倍福西班牙销售经理 Miquel Coca 表示：“倍福会定期推出性能更强的工业 PC 和嵌入式控制器型号，以进一步丰富其产品线，并且始终确保控制计算机的长期稳定供货保障与便捷扩展性。”

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　　电池储能系统作为动态控制储备

　　PPC 作为关键组件，负责监测控制多个 BCI 并协调电站内所有功率模块。Power Electronics 为此采用搭载 AMD Ryzen™ 处理器的 CX2033 嵌入式控制器。“在一个项目中，通过该嵌入式控制器协调 160 个 BCI，其性能储备仍远未触顶。”David Dobón 说道。该 PPC 通过 ADS 通信协议采集处理各个 BCI 数据，并为其提供运行设定值。“ADS 协议兼具高速性与灵活性，支持通过电站以太网实现通信。”Miquel Coca 强调道。针对 PPC 软件的升级计划也已提上日程，未来将采用搭载四核处理器的 CX2043 嵌入式控制器。

　　“采用搭载开放式操作系统的控制 PC 使我们能够集成 .Net 代码，这对我们而言是重大优势。”Hector Ortega 在阐述倍福基于 PC 的控制技术的重要特性时强调。Power Electronics 由此成功实施了 DNP3 协议，该协议被众多能源供应商用于上层 SCADA 系统与变电站之间的通信。此外，.Net 框架还用于数据库管理与可视化界面开发。

　　TwinCAT 实时任务管理结合高性能嵌入式控制器，对保障太阳能电站与电池储能系统的快速响应能力至关重要。”

　　—— Power Electronics 公司

　　控制系统团队负责人 Agustin Cano

　　关于德国倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家专注于自动化新技术的德资企业，创立于1980年，总部位于德国威尔市。作为全球自动化技术的驱动者，倍福定义了自动化领域的许多标准，是国际标准的制定者和推动者。公司所生产的工业 PC、I/O 和现场总线组件、驱动技术、自动化软件、无控制柜解决方案以及工业图像解决方案既可作为独立的组件使用，也可将它们集成到一个完整的控制系统中，适用于各个行业领域。经过40多年的发展和努力，倍福已在世界各地设立40家分支机构，加上全球的合作伙伴，业务遍及75个国家和地区。

　　倍福于1997年进入中国市场，中国区总部落户于上海市北高新产业园区，现有员工350人，办事处遍及国内30座大中城市。创新产品和解决方案广泛应用于半导体、光伏太阳能、风力发电、锂电池制造、电子制造、汽车制造、机器人、数控机床、包装机械、烟草机械、塑料加工、物流输送、流程工业以及智能建筑等众多领域。

　　公司倾力推广的 EtherCAT 实时工业以太网于2014年成为中国国家推荐性标准，并已入编工信部的《国家智能制造标准体系建设指南》。作为一家技术驱动型公司，倍福一直注重在技术上寻求突破创新，在业内享有“创新引擎”的美誉。倍福基于PC的控制技术具有良好的开放性，它支持所有主流的工业通信协议，将IT技术、互联网和自动化技术完美融合在一起，为实现工业 4.0 和智能制造奠定了坚实的技术基础。

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