奥斯特法利亚应用科技大学(Ostfalia)通过WAGO-I/O-SYSTEM实现了发电机和储能装置之间的通信，从而使综合性能源系统更加智能化。
位于沃尔芬比特尔的Ostfalia大学经营着一个利用可再生能源系统的能源公园。除了其他方面的项目，该大学也正在研究分布式可再生能源发电机和电能存储装置以及两者与电动交通设备之间的连接，其中的一大难题是将多种总线系统的数据进行集成。在研究项目的框架下，WAGO作为合作伙伴为该大学提供支持。
Ostfalia大学的报告称，越来越多的小型企业希望存储自己生产的能源，以备将来使用。这样的需求终于可以满足了：十余年来，该大学一直在研究楼宇技术范畴内各种存储技术的利弊及实用性。在此期间，他们也在不断地扩展其综合性能源系统(能源公园)。在目前已有的解决方案中就包括不同能源发电系统和储存装置中过程数据的集成和整合。
在沃尔芬比特尔，风力发电机、光伏系统以及燃料电池等可再生能源发电厂旁会有一个以石油为动力的传统热电联产厂。储能装置包括传统的铅酸电池系统、聚合物电解质膜(PEM)、用于水电解的碱性聚合物电解质(APE)、全钒氧化还原液流电池以及将电动汽车整合到存储概念中的充电柱。
整个系统使用三相交流电网，通过打开断路开关，它们可以脱离公共电网独立运行。使用可编程的电子负载软件可以模拟住宅楼宇的负荷曲线。能源公园的可视化系统能够持续提供各个发电机和存储系统的数据概览。
“我们正在研究多种应用于楼宇技术领域的存储技术。我们会关注可用性，即系统可达到的速度有多快、它们如何与其他技术一起运作以及何时该采用哪种存储装置等等，”Ekkehard Boggasch教授解释道，他是Ostfalia大学电气工程及可再生能源系统实验室的负责人。
电网中可再生能源的存储会存在较大波动，通过使用适当的存储技术可以部分解决这一问题。其中一个已在沃尔芬比特尔经过测试的创新型存储装置是全钒氧化还原液流电池。该电池将大量电能存储在电解液中，且电解液富含不同电荷状态的钒离子。因此，输出功率和储能容量是相互独立的，通过模块化的扩展可以实现任意等级的功率和容量。
在碱性电解槽中，电流将蒸馏水电解成氢气和氧气。氢气可通过燃料电池转化成电能，以便有效地平衡负载波动。此外，电动汽车能否作为用来缓冲可再生能源的移动存储装置还需进一步测试，相应的就需要在能源公园内安装一个充电柱。
充电柱也可用来测试基于需求的充电，即所谓的柔性充电。根据可用的余量及能量需求，充电柱或多或少地都会获得一定的能源供给。通过使用WAGO的Pilot-Box，充电过程可切换到四种等级：6、10、16和32 A。Pilot-Box依据IEC 62196标准类别2确保充电过程。使用可编程的750-872现场总线远程控制器可确保充电柱和能源公园之间的高级通信。除了MODBUS协议外，该控制器还使用广泛应用于能源供应领域的IEC 60870和IEC 61850协议。
在碱性电解槽中，电流将蒸馏水电解成氢气和氧气。氢气可通过燃料电池转化成电能，以便有效地平衡负载波动。
充电柱也可用来测试基于需求的充电，即所谓的柔性充电。
由于发电机和储能装置各异，Ostfalia大学必须使用各种各样的接口和总线系统。为了集成不同的接口，该大学安装了WAGO的组件。例如，通过LON® I/O模块将氧化还原液流电池连接到LON®网络。在控制储能装置方面，WAGO-I/O-SYSTEM起着核心作用。为了研究电池特性、模拟楼宇的典型电气负载状态，可以预先设定有源功率和无源功率。使用WAGO-I/O-SYSTEM 750系列的模拟量输入模块可以记录电池容量、功率及温度的测量值。通过串行模块以及MODBUSRTU协议可以检测电解质温度及压力等更全面的数据。而通过MODBUS/TCP协议可以实现与逆变器的通信。此外，该大学还计划使用IEC 61850远动接口将控制中心连接到电气工程学院。
通过CAN总线可以收集并发布PEM电池的数据：包括所连接的温度传感器、电源的当前电压以及传输内部水温的设置及控制信号等。使用三相电力测量模块可以检测到整个系统的输出。为了实现可视化，测量所得的数据要通过MOD-BUS传输到创建在LabVIEW上的操作程序中。
“发电机与存储装置之间的通信使复合系统更加智能化，”Ostfalia大学的研究助理Lars Baumann说道。“WAGO-I/O-SYSTEM在这样的异构环境中表现得非常灵活，它允许通过四个不同的总线系统同时进行通信。正是有了多种接口，才可以对电池静态和动态特性进行定义实验以及对智能复合系统进行能源管理，”Baumann补充道。他还强调了各种模拟量和数字量输入/输出模块的优越性，高度赞扬了模块化I/O系统良好的扩展性以及基于CODESYS进行编程的轻松与简便。
电网中可再生能源的存储会存在较大波动，通过使用适当的存储技术可以部分解决这一问题。(图：全钒氧化还原液流电池，实验室测试系统)
WAGO的Pilot-Box控制着充电柱，通过它可将电动汽车变为移动式能源存储装置。
在控制氧化还原液流电池时，WAGO-I/O-SYSTEM起着核心作用。
通过使用WAGO-I/O-SYSTEM中的三相电力测量模块可以检测系统所有的输出。
Ekkehard Boggasch教授及其团队在Ostfalia大学经营着一个利用可再生能源系统的能源公园。
作为能源存储装置，电解槽将能源以氢气的形式储存起来。
文: Daniel Wiese, WAGO
图: WAGO