使用电池和光伏的动态能源管理

可再生能源的广泛采用面临的一个挑战是光伏系统的输出波动——对于能源密集型公司而言，这意味着它们的配电网络正在迅速变得不足。

Fraunhofer的研究人员开发了一种解决方案，将可再生能源的电力与公共电网的电力结合起来，并使用电池来补偿波动。这种方法将特别有利于那些旨在通过光伏技术投资于可持续发展的公司，并降低他们在此过程中的能源成本。模拟实际条件的生活实验室将为行业客户提供测试组件和系统解决方案的机会。该解决方案还允许更有效地管理电动汽车充电站。

除公共电网外，工业公司越来越多地使用来自可再生能源的能源，例如光伏发电。但风能和太阳能的输出波动很大，使能源管理成为一项复杂的任务。电池将在解决这个问题中发挥重要作用：它们充当缓冲器并补偿电力波动。如果在屋顶安装了光伏系统的工业企业能够成功地将光伏发电的自产电力与公共电网的电力结合起来，他们将受益匪浅。

随着能源价格目前急剧上涨，人们越来越需要这样做。位于弗莱堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE正在通过他们的Haid-Power项目满足这一需求。同样位于弗莱堡的弗劳恩霍夫高速动力学研究所、恩斯特马赫研究所、EMI作为合作伙伴加入。

全面的能源管理系统

FraunhoferISE应用存储系统组的研究科学家FelixStortz解释说：“我们正在开发一种解决方案，制造业的公司可以使用该解决方案将光伏与电池存储相结合，以补充他们的能源和电力需求。”作为欧洲最大的太阳能研究机构，该研究所带来了丰富的专业知识。

这个概念很简单：该软件从所有制造机器中获取消耗数据，以及使用太阳能充电的电池的状态和充电容量数据。“然后，能源管理系统可以确定现场电池可以提供多少电量，以及必须从公共电网获取多少电量，”Stortz先生解释道。

通过更有效地利用可再生能源的潜力，公司可以减少CO2排放，同时节省电力成本。智能能源管理还有助于避免重大投资的需要，例如安装新的电力线。

具有预测能力的能源管理

有时可以提前几天预测太阳辐射的强度——因此光伏系统的输出也是如此。此信息与有关所有制造机器的典型能耗率的现成数据相结合，可以使软件做出预测。因此，公司的管理团队可以提前计划他们可以从光伏系统中获得多少能量，以及需要从公共电网中获取多少能量。原则上，在此规划过程中也可以考虑电价：电池可以在电价高峰期间充当缓冲器。

但是，这并不是说该系统依赖于预测。机器能耗的当前数据通过智能仪表流入系统，电池的当前状态也是如此。这意味着系统可以随时做出反应，例如，如果必须在短时间内启动机器。

使用负载管理来防止消耗高峰

该解决方案的一个核心组件是其集成负载管理。虽然能源管理是涉及从各种来源生产和消耗能源的总体战略的主要工具，但负载管理是对消耗峰值做出反应的工具。例如，如果在储能单元的充电容量耗尽时将炉子等能源密集型系统投入运行，则必须从公共电网获取更多电力。负载管理系统可以将此信号发送给能量管理系统。这样可以确保其他可控机器被节流或完全关闭。Stortz先生解释说：“也可以在电池充电后运行机器，前提是生产过程允许这样做。”

Fraunhofer专家使用编程语言Python对负载管理解决方案进行编程。这提供了完全的透明度。该系统正在不断开发中，并使用标准接口在工业PC上运行。“也完全有可能实施一个系统，在该系统中，操作发生在公司自己的服务器上，并且可以通过互联网进行控制，”Stortz先生说。

在真实实验室中为行业客户提供测试解决方案

为了为他们的项目创造最佳条件并在未来开展进一步的研究项目，Fraunhofer研究人员正在建立Haidhaus开发和测试中心。这个灵活的技术平台将使用光伏系统和模块化电池存储作为其硬件基础。此外，位于弗莱堡的弗劳恩霍夫研究所正在建设一个生活实验室，重点同样放在电池技术上。该实验室将作为开发和执行组件和系统解决方案实际测试的平台。它还将提供给希望在真实操作条件下测试和验证其模型和系统的行业客户。

这样，生活实验室将成为开发开创性能源管理概念的平台，使商业和公共电力供应商都能实现能源转型。在电动汽车领域，智能能源管理原则也被认为是成功的关键因素。例如，如果在某条街道上需要同时为多辆电动汽车充电，系统可以通过临时限制充电站的快速充电功能来防止配电网出现负载高峰。

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