Σύστημα Εποπτείας & Ελέγχου Ενεργειακών Σταθμών

Πλατφόρμα για φωτοβολταϊκά, μπαταρίες, μετρητές και σύνδεση στο δίκτυο. Ένα mini PC ελέγχει το site επιτόπου, το cloud κρατά ιστορικό και εντολές, και κάθε ρόλος βλέπει στη web εφαρμογή μόνο τα δικά του sites.

δελτίο έργου
Πελάτης
Enercup
Κλάδος
Ενέργεια, φωτοβολταϊκά, αποθήκευση
Τι φτιάξαμε
Edge gateway, cloud backend, web app με ρόλους, strategy controller και simulator
Πλατφόρμες
Web app, mini PC στο site
Τεχνολογίες
Modbus TCP, Cloud Functions, HTTPS API
Dashboard εποπτείας για το Site Alpha: ροή ισχύος ανάμεσα σε φωτοβολταϊκά, μπαταρία, φορτίο και δίκτυο, στατιστικά ενέργειας και συναγερμοί

Αποτέλεσμα

Από μετρήσεις σε πραγματικό έλεγχο

πριν
  • Inverters, μπαταρίες και μετρητές από διαφορετικούς κατασκευαστές, ο καθένας με δικούς του registers και κλίμακες.
  • Ένα dashboard με μετρήσεις δεν φτάνει όταν ο έλεγχος θέλει απόκριση χωρίς την καθυστέρηση του cloud.
  • Κάθε gateway έπρεπε να συνδεθεί με ασφάλεια και κάθε χρήστης να βλέπει μόνο τα sites του.
Εγκαταστάσεις με φωτοβολταϊκά, μπαταρία, φορτία και σύνδεση στο δίκτυο.
μετά
  • Κοινό normalized schema για inverters, EMS/PCS, BMS και smart meters, με προφίλ ανά site.
  • Τοπικός strategy controller για zero-export, load-first και battery-first, που δεν περιμένει το cloud.
  • Ασφαλές pairing ανά gateway και ρόλοι για οργανισμούς, installers, operators και viewers.
Commissioning, παρακολούθηση, απομακρυσμένες εντολές και energy control στο ίδιο σύστημα.

Αρχιτεκτονική

Τρία επίπεδα, ένα σύστημα

Χρήστες, cloud και εξοπλισμός στο site, συνδεδεμένα μεταξύ τους.

Διάγραμμα αρχιτεκτονικής: χρήστες με ρόλους, cloud platform με web app και cloud functions, και εξοπλισμός στο site (mini PC, controller, EMS, PCS, smart meter) πάνω σε Modbus TCP
Cloud και edge αρχιτεκτονική της πλατφόρμας

Στο site, ένα mini PC μιλά Modbus TCP με τις συσκευές, διαβάζει telemetry, εφαρμόζει register mappings ανά site και στέλνει τα δεδομένα στο cloud. Παίρνει εντολές από την πλατφόρμα και τις γράφει πίσω στον εξοπλισμό.

τα τρία επίπεδα
  1. Χρήστες. Super admin, master admin, installer, operator, viewer. Κάθε ρόλος βλέπει τα δικά του sites και κάνει μόνο ό,τι του αναλογεί.
  2. Cloud. Οργανισμοί, sites, ιστορικό telemetry, pairing tokens, απομακρυσμένες εντολές και normalization profiles.
  3. Site. Mini PC, controller, EMS, PCS και smart meter, πάνω σε Modbus TCP.

Dashboard

Ένα site σε μία οθόνη

Αυτό βλέπει ο operator όταν ανοίγει μια εγκατάσταση.

ζωντανά, ανά φάση
Dashboard του Site Alpha: κατάσταση στρατηγικής, κύκλος υγείας μπαταρίας, ροή ισχύος, ισχύς ανά φάση, υγεία συσκευών, συναγερμοί και εντολές
Το dashboard εποπτείας για το Site Alpha
τι δείχνει
  1. Στρατηγική. Ποια λειτουργία τρέχει (εδώ LOAD_FIRST), όριο και buffer εξαγωγής, έκδοση στρατηγικής.
  2. Ροή ισχύος. Φωτοβολταϊκά, inverters, μπαταρία, φορτίο και δίκτυο, με το ισοζύγιο του site.
  3. Ανά φάση. Ισχύς L1, L2, L3 για inverters, φορτίο και δίκτυο, και η ανομοιότητα φάσεων.
  4. Υγεία συσκευών. Gateway, inverters, BMS, EMS και μετρητές, με την τελευταία επικοινωνία.
  5. Εντολές. Όριο εξαγωγής, όριο φόρτισης, ελάχιστο SOC και λειτουργία, από το ίδιο panel.
  6. Κύκλος υγείας μπαταρίας. Πότε ολοκληρώθηκε ο μηνιαίος κύκλος και πότε έχει προγραμματιστεί ο επόμενος.

Έλεγχος

Ο πυρήνας ελέγχου

Το πιο σύνθετο κομμάτι: ο strategy engine.

Ο strategy engine τρέχει τοπικά και αποφασίζει κάθε λίγα εκατοστά του δευτερολέπτου πόση ισχύ θα φορτίσει ή θα εκφορτίσει η μπαταρία. Ο control law υπολογίζει ένα δυναμικό «ταβάνι» ισχύος από την παραγωγή των φωτοβολταϊκών, την κατανάλωση, τη ροή του δικτύου, την κατάσταση φόρτισης (SOC) και τα πραγματικά όρια του inverter και της μπαταρίας.

Στην έκδοση V2, το επιτρεπτό όριο είναι το μικρότερο ανάμεσα σε «φορτίο συν αποδοτική φόρτιση μείον στόχος» και «παραγωγή συν buffer». Έτσι το σύστημα πλησιάζει τον ενεργειακό στόχο χωρίς να σπρώχνει ανεπιθύμητη ισχύ στο δίκτυο. Η επανασχεδίαση έλυσε deadlocks στη μέση περιοχή SOC και ταλαντώσεις γύρω από το σημείο ισορροπίας.

τι δείχνει
  1. Λειτουργία. Load First ή Battery First στον strategy controller.
  2. Προστασίες. Anti-oscillation, zero-export και εξισορρόπηση φάσεων, με deadband, ramp step και guard gain.
  3. Realtime chart. PV, inverter, κατανάλωση, PCS, δίκτυο και SOC στον χρόνο.
  4. Παράμετροι. Χωρητικότητα και ισχύς μπαταρίας, inverter, όριο εισαγωγής από το δίκτυο και προφίλ PV του site.
δοκιμή πριν τον πραγματικό εξοπλισμό
Ο simulator του συστήματος: διάγραμμα site με PV, inverter, μετρητή, φορτία, PCS και μπαταρία, ρυθμίσεις του strategy controller και realtime γράφημα ισχύος και SOC
Simulator και strategy controller
01

Zero-export

Η εγκατάσταση δεν τροφοδοτεί το δίκτυο πέρα από τα επιτρεπτά όρια. Προτεραιότητα έχει η αυτοκατανάλωση.

02

Load-first

Μπαταρία και φωτοβολταϊκά καλύπτουν πρώτα το φορτίο. Ο διαχωρισμός budget αποφεύγει deadlocks το πρωί και export flip-loops το μεσημέρι.

03

Discharge-first

Η μπαταρία παίρνει το φορτίο και η παραγωγή μετατοπίζεται, για διαχείριση κύκλων και υγείας της μπαταρίας, χωρίς εξαγωγή ενέργειας.

04

Battery-first

Προτεραιότητα στη φόρτιση της αποθήκευσης, όταν το επιτρέπει το ενεργειακό ισοζύγιο του site.

>99,9%
Λειτουργία εντός του επιθυμητού buffer (V2)
4
Στρατηγικές ενέργειας
5
Ρόλοι χρηστών

Τεχνικά

Για μηχανικούς

Οι λεπτομέρειες που κρατούν το σύστημα σταθερό στο πεδίο.

Χρονοπρογραμματισμός και υγεία μπαταρίας

Πάνω από το control loop υπάρχει χρονοπρογραμματισμός με dated schedule rows: κάθε site μπορεί να τρέχει διαφορετική στρατηγική σε διαφορετικές ώρες και ημερομηνίες. Ξεχωριστά, ο μηχανισμός «στόχου υγείας μπαταρίας» εκτελεί ελεγχόμενους μηνιαίους πλήρεις κύκλους: από πλήρη φόρτιση προς πλήρη εκφόρτιση και πίσω σε ασφαλές επίπεδο. Είναι state machine πάνω από το κανονικό πρόγραμμα και κρατά τη χωρητικότητα και τη βαθμονόμηση των μετρήσεων SOC.

Εξισορρόπηση φάσεων

Σε τριφασικές εγκαταστάσεις το φορτίο σπάνια μοιράζεται ίσα. Ο αλγόριθμος εξισορρόπησης κατανέμει την ισχύ ανά φάση με phasor μαθηματικά, μέσα στους πραγματικούς περιορισμούς του εξοπλισμού. Χειρίζεται την υστέρηση και την κβαντισμένη τηλεμετρία των μετατροπέων ισχύος, ώστε οι εντολές ανά φάση να μένουν σταθερές και να μη γυρίζουν σε ισομερή κατανομή.

Χρονική συνοχή μετρήσεων

Τα δεδομένα από διαφορετικές συσκευές δεν φτάνουν ποτέ την ίδια ακριβώς στιγμή. Ο control law διαβάζει ένα συνεκτικό στιγμιότυπο και κρατά την τελευταία έγκυρη τιμή του παραγόμενου φορτίου όταν τα σήματα δεν ταιριάζουν χρονικά. Έτσι αποφεύγονται «φαντάσματα» στους υπολογισμούς, όπως ένα πραγματικό φορτίο 130 kW που θα φαινόταν να ταλαντώνεται από 71 έως 209 kW σε απότομες αλλαγές ηλιοφάνειας.

Normalization πολλαπλών κατασκευαστών

Κάθε κατασκευαστής εκθέτει τα δεδομένα του αλλιώς: άλλοι Modbus registers, άλλες κλίμακες, άλλη σημασιολογία. Η πλατφόρμα τα ενοποιεί σε ένα κοινό normalized schema με προφίλ ανά site, για inverters, EMS/PCS, BMS και smart meters από πολλούς vendors. Καλύπτει και ιδιαιτερότητες υλικού, όπως μετατροπείς που επιβεβαιώνουν μαζικές εγγραφές αλλά στην πράξη τις αγνοούν και θέλουν ξεχωριστές εγγραφές ανά φάση με ελεγχόμενο χρονισμό.

Αξιοπιστία, κόστος και ανθεκτικότητα

Ξαναγράψαμε τον poll scheduler ώστε να διαβάζει παράλληλα από πολλά endpoints με γρήγορη προτεραιοποίηση. Η επικοινωνία με το cloud έχει προσαρμοστικό ρυθμό αποστολής, και οι εντολές και η στρατηγική ταξιδεύουν «inline» μέσα στην ίδια απόκριση. Αυτό μείωσε δραστικά το κόστος λειτουργίας. Το σύστημα αντέχει και σενάρια πεδίου: inverters που «κοιμούνται» τη νύχτα και μηδενίζουν κρίσιμα σήματα, ανάκαμψη μετά από διακοπές ρεύματος, εγκαταστάσεις με πολλές μπαταρίες.

Simulator πριν από το deployment

Ο simulator layer ελέγχει τη λογική πριν από την εγκατάσταση σε πραγματικό εξοπλισμό. Επαληθεύουμε σενάρια, δοκιμάζουμε στρατηγικές και προετοιμάζουμε κάθε site πριν περάσει σε παραγωγική λειτουργία.

Έχετε εξοπλισμό στο πεδίο που θέλετε να ελέγχετε από ένα σημείο;

Πείτε μας ποιες συσκευές έχετε και πώς τις παρακολουθείτε σήμερα. Σας λέμε τι θα έτρεχε στο site, τι στο cloud και πόσο θα κόστιζε.