潮汐渦輪機中的EtherCAT
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將北海的潮汐能用作替代能源正吸引著學術界和業(yè)界的日益關注。與 2002 年成立的新蘇格蘭公司 Scotrenewables Tidal Power Ltd. 已開發(fā)出專為北海惡劣環(huán)境設計的創(chuàng)新型潮汐渦輪發(fā)電機。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)不同，新型潮汐渦輪機不需要在海底進行復雜的結構安裝固定，而是浮在水面上。所有的控制功能都由基于 EtherCAT 的集成式 PC 控制平臺處理。
位于蘇格蘭 Stromness 的海洋再生能源技術開發(fā)商Scotrenewables Tidal Power 已開發(fā)出了漂浮式潮汐渦輪發(fā)電機 SR250。其創(chuàng)新的系統(tǒng)設計使得成本大大降低，所以，潮汐能將在不久的將來對再生能源做出巨大貢獻。
穩(wěn)健創(chuàng)新的設計
用于在北海惡劣環(huán)境下工作的系統(tǒng)必須穩(wěn)健且高度可靠，只需要最小量的維護要求。一臺 250 kW 的 SR250 樣機目前正在奧克尼群島外的 Fall of Warness 潮汐能測試中心進行為期兩年的徹底測試，測試由歐洲海洋能源中心（EMEC）進行。
兩個反向旋轉的轉子從潮汐中獲取動能，動能隨后由發(fā)電機轉化成電能并由被埋在海底的電纜傳輸上岸。潮汐渦輪機本質(zhì)上包括一個柱形管，與水平軸平行的轉子由折疊支柱連接到柱形管上。支柱使得潮汐渦輪機可采取兩種位置：運行模式下，轉子將延長至水下。運輸和生存模式下，例如，設備將在巨浪下運行，轉子將縮回以避免過度負荷。
低廉的運行成本確保了在競爭性行業(yè)中的生存能力
在潮汐渦輪機開發(fā)中，Scotrenewables 的主要目標就是安裝和運行簡單、易于訪問、維護輕松和穩(wěn)健。Scotrenewables 堅信，與其它再生能源相比，運行成本將是潮汐能主要的競爭力因素。傳統(tǒng)的潮汐發(fā)電廠通常需要具有相關地基的堅固結構和用于在海域安裝和維護的昂貴專用設備和運輸設施，包括重型起重船等。相比之下，Scotrenewables 開發(fā)的漂浮式潮汐渦輪機可用通用作業(yè)船進行安裝，使得過程費用大大降低。一旦運行，發(fā)電廠可快速且經(jīng)濟有效地拖到工作點進行工作或拖回港口進行維護。
專為北海惡劣環(huán)境設計的潮汐渦輪機的建設。
SR520 使用 Beckhoff 完全集成的控制平臺，包括工業(yè) PC、防護等級為 IP 67 的 EtherCAT I/O 和 TwinCAT 自動化軟件。其控制發(fā)電廠的所有運行功能，包括渦輪機臂運動、數(shù)據(jù)記錄、操作和遠程監(jiān)控。“SR250 的系統(tǒng)通信基于 EtherCAT 環(huán)型拓撲，提供了線路冗余且在斷線情況下確保了系統(tǒng)運行。這種設計確保了快速的配置，在配置期間只需要連接少數(shù)低壓電纜。本系統(tǒng)可控制所有活動件，包括液壓系統(tǒng)并可與變速驅(qū)動器等外部裝置通信。所有的監(jiān)控任務都由 TwinCAT HMI 工具處理，無需驅(qū)動程序或其它通信協(xié)議。在 TwinCAT HMI 工具中，變量在相同的軟件中被處理為程序邏輯。
至于將來，Scotrenewables 正按計劃進行用于商業(yè)應用的下一代 2 MW 渦輪機的開發(fā)。SR2000 設計用于以 3 m/s 的流速實現(xiàn) 2 MW 的額定輸出，這就意味著其將成為世界上馬力最大的潮汐渦輪機，甚至可能是迄今為止馬力最大的。
用于在北海發(fā)電的潮汐渦輪機“場”模型。Scotrenewables 目前正在開發(fā)的 SR2000 有望以 3 m/s 的流速實現(xiàn) 2 MW的額定輸出
帶未折疊支柱的潮汐渦輪機，其上安裝有轉子。運行模式下（水下），轉子將延長；運輸和“生存”模式下 – 例如在巨浪下 – 轉子縮回以避免過度負荷。
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