驱动新一代的发电厂
变频驱动(VFD)技术为行业领先的燃料电池工厂供应商提供通用、可靠、低成本的电力逆变器。
燃料电池技术有望满足世界对更清洁、更廉价能源日益增长的需求。
燃料电池本质上是一种电化学装置，它将燃料与氧气结合以产生电力和热量。与传统的化石燃料发电机和可再生能源相比，燃料电池具有许多优势。
燃料电池用同样的化石燃料产生更清洁、更高效的能源。由于燃料电池不依赖于不可预测的——有时是不可获得的——能源，如阳光、风或水，因此它可以提供比可再生能源更可靠的能源。建造燃料电池发电厂的公司还在克服另一个导致很多工业化国家电力短缺的问题:电网容量难以增加。
燃料电池工厂正在电力消耗地点附近或非常接近的地方建造，打破了依赖位于中心位置的工厂的模式，这些工厂使用一长串难看的、有潜在危险的电线将能源输送给消费者。
将燃料电池工厂设在消耗点附近的做法被称为分布式发电，使能量转换过程更有效的一种方法是通过集成变频驱动(VFD)技术。
康涅狄格州丹伯里的燃料电池能源公司(FuelCell Energy Inc.)生产三种类型的燃料电池系统:
- 它能提供300千瓦的连续功率输出
- 第二个产生1.4兆瓦的持续电力
- 第三个可以产生2.8兆瓦的连续电力。
该公司表示，其300千瓦的系统适用于为超市或中型医院等小型商业机构供电。位于加州奥克斯纳德(Oxnard)的鲜切包装洋葱制造商吉尔洋葱(Gill’s Onions)的整个运营都依赖于其中的两个系统。
省钱，保护地球
吉尔的洋葱公司还展示了燃料电池如何在帮助保护环境的同时为能源用户省钱。
吉尔公司将新鲜种植的洋葱打包出售给超市、快餐连锁店和从萨尔萨酱到意大利面酱等食品制造商。它的生产过程每天产生大约30万磅废物。
自2009年以来，吉尔公司使用燃料电池能源系统将75%的垃圾转化为足够的能源，为整个运营提供动力。剩下的25%的垃圾作为牛饲料出售。
吉尔估计，这种方法每年可节省70万美元的电力成本和40万美元的废物处理成本。
燃料电池能源公司1.4兆瓦的机组可以满足大型酒店、会议中心和类似设施的电力需求。2.8兆瓦的机组可以支持更大的操作，如大学和大型制造企业。
燃料电池能源公司还可以为客户提供更多的电力，将几个单元组合起来，形成一个多兆瓦的燃料电池公园，这是它为公用事业公司所做的。例如，该公司在康涅狄格州布里奇波特市有一个正在进行的项目，其中5个燃料电池系统将组合成一个15兆瓦的燃料电池公园，为当地电网提供电力。
将燃料电池电力输送给消费者的关键步骤是将燃料电池产生的直流电力转换为电网标准使用的交流电力。这种转换由一种称为功率逆变器的设备完成，罗克维尔自动化公司提供硬件和支持技术，驱动燃料电池能源公司所有系统中的功率逆变器。
罗克韦尔自动化变频驱动器(VFD)是燃料电池能源公司采用的功率逆变器的核心部件。燃料电池能源选择罗克韦尔作为其变频器供应商，主要是因为罗克韦尔的驱动技术满足了燃料电池的所有功率转换需求。然而，燃料电池也知道，罗克韦尔作为一个成熟的全球性公司，将能够支持燃料电池不断增长的业务，其中包括在北美和欧洲建造和安装发电厂。
随着合作关系的扩大，罗克韦尔和燃料电池公司决定将两家公司的工程团队联合起来，开发一种能够满足燃料电池公司独特的能量转换需求的驱动器。
伙伴关系
燃料电池公司供应链副总裁Michael Lisowski表示，该公司已经使用标准vfd很多年了。“随着我们发电厂的发展，达到了稳定的设计配置，我们的安装基础也在增长，是时候让两家公司共同开发电力转换系统设计了。该解决方案是两家公司在不同行业工作的不同经验的结晶，他们走到一起，共同的目标是发布尽可能最好的产品。”
作为此次合作的结果，燃料电池能源公司用于将燃料电池电能从交流转换为直流的系统是围绕Allen-Bradley PowerFlex 700L VFD构建的。标准VFD具有一些对燃料电池能源公司特别有吸引力的特性。罗克韦尔的低压驱动团队与燃料电池能源公司合作，开发了一些额外的支持组件，使驱动器更坚固，并使其能够根据当地的指导方针提供高质量的交流电源。
Lisowski表示:“液冷驱动器以其卓越的性能、效率和可靠性成为燃料电池发电厂动力转换解决方案的核心。”“我们的客户受益于高质量和可靠的产品。”
液冷vfd可以建造在更小、密封更紧密的外壳中，因为它们不需要额外的组件，如风扇或热交换器来防止驱动器过热。罗克韦尔电压OEM驱动团队业务发展经理Doug Weber表示:“温度波动是半导体故障的主要原因之一。“液体冷却通过保持半导体在恒定温度下工作来缓解这个问题。”
液冷驱动器上的紧密密封还使空气或其他可能导致损坏的物质远离驱动器，这降低了驱动器所需的维护量，并延长了其使用寿命。
自定义外壳
罗克韦尔还建立了一个自定义的外壳，为安装在燃料电池能源功率逆变器的驱动器提供额外的保护。
罗克韦尔低压驱动团队项目经理Brian Bosch表示:“我们与钣金供应商合作设计了一种外壳，这是基于我们多年来为石油和水泵行业提供室外外壳的经验。“这是一种户外额定的3R型外壳，基本上是防水的。我们通过环境测试验证了这一点。我们还在外壳周围建造了一个定制的热室，可以进行高达50℃的温度测试。”
Lisowski表示，罗克韦尔对燃料电池能源业务的积极影响是广泛的。
Lisowski在谈到电力逆变器项目时表示，该团队包括“工程、生产、测试和支持的各个方面”。“结果令人印象深刻。我们能够简化设计，并大幅减少零件数量。
“我们减小了功率转换单元的尺寸，从而获得了非常高的功率密度，并减小了整个装置的尺寸。液冷提高了效率，降低了噪音。最终设计的可扩展和模块化架构允许我们使用单一的生产设计构建块来为两种型号的燃料电池发电厂供电。这在不牺牲性能或可靠性的情况下降低了客户的成本。”
-由CFE媒体贡献内容专家小西德尼·希尔编辑，sidhilljr@gmail.com．
https://ab.rockwellautomation.com/drives/low-voltage-ac-drives
这篇文章是工业能源管理欧洲经委会媒体出版物的增刊。
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