數位化作為跨領域耦合的基礎

跨領域耦合、數位化和客戶導向 – 這些是能源服務提供者 Avacon Natur 的關注重點。它們提高了能源系統和地區供熱系統的效率，並提供需求導向的資訊。最重要的是，跨領域耦合 – 熱、電和電動車的整合控制 – 需要數位數據收集。

Avacon Natur GmbH 董事會成員 Andreas Klesse 表示：「數位化是將跨領域耦合在一起的黏合劑，使社區和地區的高效解決方案成為可能。」該公司是區域能源服務提供商 Avacon AG（本身是E.ON 的一部分）的子公司，在薩克森-安哈特州、下薩克森州、北州運營汽電共生工廠、供熱網路、供熱服務系統和各種再生能源系統萊茵-威斯特法倫州和黑森州。目前擁有 80 名員工，並且仍在持續成長中。

產品概覽

能源轉型將由客戶推動

能源轉型的第一階段主要發生在電力產業，重點關注再生能源的擴張需求，第二階段將由客戶驅動 – 他們的需求正在改變。客戶越來越多地成為生產性消費者，他們在能源系統中發揮積極的作用。這將挑戰從純粹的能源供應轉變為供熱、電力和電動車的綜合解決方案。

創新的能源解決方案可以輕鬆有效地應用於新的住宅區和商業區。這種開發可以在規劃階段就對能源需求進行綜合考慮，進而優化一個地區的能源供應。儘管如此，Avacon Natur 仍為新建區域和現有區域實施這些解決方案。

面臨的挑戰是根據該地區的客戶需求協調汽電共生廠、太陽能發電廠和其他熱力生產商的電力以及熱力供應。這需要精確的數據，並且必須以數位方式收集和處理這些數據。Avacon Natur 為此使用的 WAGO 系統配電箱是資料擷取的理想選擇。

氣候友善能源解決方案

在薩爾茨韋德爾大都會區，該公司已經在測試這種氣候友善能源解決方案。Avacon Natur 在那裡運作一個複雜的發電結構，包括汽電共生 (CHP) 工廠、太陽光電系統和電熱工廠。集中供熱與分散供熱相結合已成功實施。居民也受益，因為所謂的租戶電力模式使他們能夠獲得成本優化的電力供應。此外，較小的汽電共生廠連接到薩爾茨韋德爾區域供熱網，並與太陽光電系統結合有效提供電力和熱量。剩餘產生的熱量被輸送到現有的供熱網絡中。

供熱網路數位化

現有系統的數位化也在不斷進步。這裡的重點是提高區域供熱網路的效率。Avacon Natur 目前正在為約 100 個能源系統配備 WAGO 系統配電箱，用於資料擷取。其中一個位於呂訥堡的 Bockelsberg 區，為 Leuphana 大學和鄰近的住宅區提供暖氣，並為大學主禮堂大樓的伺服器室和報告廳提供冷氣。該地點的 Avacon 本地供熱網路由三個子網路組成，長 2 英里（3.3 公里）。它包括住宅區的 55 個輸電站和大學的一個中央傳熱點。校園內的下游網路由 Leuphana 大學負責。

子網在不同的流動溫度下運作。安裝在那裡的氣電共生系統是熱產生的核心，並以沼氣的形式提供再生能源。供熱網路的數位化將使他們能夠透過更智慧的操作充分發揮熱/電耦合潛力。頻繁上下運轉馬達會對使用壽命和效率產生負面影響。數位化也可以解決這個問題。

透過雲端增加價值

「如果我們知道網路中有效存在的溫度，我們就可以更有效地控制氣電共生工廠，」Andreas Klesse 解釋道。因此，Avacon Natur 將網路溫度資料與預測曲線和區域供熱站的資料結合。在這種情況下，WAGO 系統配電箱收集所有重要值，例如熱量、流量以及供氣和回水溫度。汽電共生廠的馬達資料已新增至其中。

PFC200 控制器是 WAGO 專用系統配電箱的核心組件。它包括一個電源、一個斷路器、16 個數位輸入、4 個類比輸入、一個 M-Bus 主站模組以及用於感測器和驅動器的傳輸接線端子台。例如，還提供 SD 卡插槽，使軟體更新變得非常簡單。

此系統配電箱配置可確保一個硬體滿足各種 Avacon Natur 能源系統的所有要求。「根據我們的規格製造的 WAGO 系統配電箱 Avacon Natur Cloud Box 為我們提供了可隨意擴充的客製化解決方案，」Avacon Natur 資產管理團隊負責人 Lars Baumann 說道。

除了專用硬體之外，WAGO 還根據 Avacon Natur 的規格創建了 CODESYS 應用。M-Bus 電錶的連接可使用 PFC200 中的 Web 介面進行配置，數位輸入可配置為脈衝計數器輸入或故障訊息輸入。Avacon Natur 的測量和控制技術專家團隊負責安裝和調試。該團隊成員 Jörn von Hörsten 補充道：「Web 介面非常實用，尤其是在調試過程中。它提供了如何將能源數據發送到雲端環境的即時概覽。

編程自由，最大安全性

業界標準、對開放協定的支援、通訊總線獨立性以及 CODESYS 編程自由度的靈活性是 WAGO 系統的其他優點。「除了透過開放介面收集數據外，WAGO 系統還使我們能夠對技術控制和調節功能進行建模，」Baumann 說道。「在 WAGO，我們找到了一個強大的合作夥伴，我們可以與他們合作進一步開發我們的專案並為其提供理想的編程」，Klesse 強調。Avacon Natur 使用架構於 Microsoft Azure 雲端運算平台的 WAGO Cloud 對其能源系統和供熱網路進行初步數據分析。這樣一來，公司總部的資產管理人員以及分佈在整個系統中的員工就可以隨時查看所有能源系統的數據。WAGO Cloud 儲存所有測量數據，並作為 Avacon Natur 現有能源數據管理系統的介面，該系統也在 MS Azure 平台上運行。此能源數據管理系統對電錶讀數進行自動合理性檢查，監控能源系統的效率並用於報告。除了功能方面之外，它還闡明了安全問題。強化的韌體和所有資料的加密實際上排除了第三方對雲端中資料的存取。

基於預報的網路控制

在博克爾斯貝格，Avacon Natur 也正在進行一個先導專案，以測試天氣預報可以在多大程度上提高供熱網路的效率。根據歷史負載曲線和天氣狀況預測未來一天的負載曲線，並相應調整發電量。儲存管理與熱能儲存系統結合進行最佳化，以限制臨時負載峰值—始終以最大限度地提高汽電共生潛力為目標。

然而，Avacon 正在透過基於預報的方法進一步展望未來，並將電力市場數據納入優化過程，因為這種方法對於整合隨時間波動的分散式熱發生器（例如太陽能集熱器）是必要的以及發電廠或工業廢熱的電力進入供熱網路。

除了新地區的部門耦合和提高現有系統的效率之外，董事會成員 Andreas Klesse 還列舉了供熱網路數位化的另一個動機：這使得可以向客戶提供某些數據。例如，住房公司可以快速可靠地處理租戶帳單。

文字：Lars Kühn | WAGO
照片：Dirk Eisermann

中樞神經系統翻譯器

烏爾姆/新烏爾姆市政公用事業公司 (Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH) 已將其遠端控制技術轉變為永續的網路結構。WAGO 的協定轉換器可確保此過程中的順利通訊。

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