風能和太陽能等波動性可再生能源的大規模擴張，給電網運營商與制造業帶來了諸多挑戰。為在保障電網穩定性的同時實現自給自足的分布式能源供應，5 兆瓦級儲能系統正成為行業核心聚焦方向。針對上述行業痛點，H2 Powercell 推出了 H2PowerCube 集裝箱解決方案。它集成了用于制取綠氫的電解槽、將氫能重新轉化為電能的燃料電池，以及用于高效輸出電能與熱能的電池儲能系統。

其目標應用場景覆蓋廣泛：從加氫站、微電網到復雜的跨領域融合項目，包括氫能作為工業原料加以利用。總經理 Sebastian Niehoff 強調道：

要在集裝箱的有限空間內安全、高效地運行此類系統，需要對過程裝置自動化進行范式革新。以往的制氫裝置通常作為整體式、程序僵化的大型項目實施，后期很難進行調整。相比之下，H2 Powercell 將模塊化設備制造的設計理念引入了過程工程領域。

制氫核心部件為 H2PowerLyzer 模塊化電解槽系統。在單個集裝箱內最多可級聯 24 套此類系統，功率最高可達 1.2 兆瓦。然而，如此高的模塊化程度給自動化技術帶來了挑戰。H2PowerCube 控制系統需完成海量數據的硬實時處理，同步復雜的熱力學過程，同時滿足嚴苛的功能安全要求。此外，集成到相關環境中還需要靈活的通信連接。由于集裝箱式發電站設計為完全自主運行，無需外部上級控制系統，因此所有控制邏輯必須完全集成在發電站內。

倍福基于 PC 的控制技術為應對這類多維技術挑戰提供了可靠的解決方案。所有能量和信息流動都匯聚于一臺 C6015 超緊湊型工業 PC 中，它構成了整套集裝箱系統的拓撲核心。這款工業 PC 搭載四核處理器，可提供充足算力，確保電解和發電過程實現零延遲同步。

“控制技術的性能起到了關鍵作用，”H2 Powercell 公司負責自動化和系統集成的 Jens Fr?hlich 解釋道。“電解槽的監測就是一個很好的例子。每個電芯的電壓都以毫秒級間隔采樣，以便即時識別性能衰減或異常。當集裝箱內滿配 24 個 H2PowerLyzer 模塊時，僅電壓傳感器就會產生海量數據。“因此，我們特意選用了一款高性能的工業 PC。”

H2PowerCube 的一大亮點在于其創新的安全防護方案。在制氫裝置中，劃定大面積的防爆區域通常是常規做法，而這需要配套耐壓外殼和成本高昂的專用硬件。H2 Powercell 通過深度集成在自動化架構中的智能主動監控機制，完美解決了這一行業痛點。冗余通風系統搭配高靈敏氣體檢測傳感器，從根源上避免集裝箱內部形成爆炸性氣體環境。這套預防性安全方案完全由 TwinSAFE 進行控制和監測。來自氣體傳感器、壓力開關和風扇驅動裝置的信號通過安全 I/O 端子模塊和 Safety over EtherCAT（FSoE）協議直接傳輸至中央控制器。“在氫能領域，安全是重中之重。”H2 Powercell 業務拓展、銷售與市場負責人 Manfred Limbrunner 強調道，“由于安全功能已經集成在系統架構中，我們可以輕松添加所需的功能。 即便未來相關標準和規范有所修訂，無需重新設計物理控制架構，簡單調整即可適配新需求。”

軟件層面依托 TwinCAT 自動化套件完成全流程管控，包括復雜的熱力學控制。整套系統采用高效的單回路架構設計，電解過程中產生的水也可用作冷卻水，這對液壓系統的控制精度提出了極高要求。 該架構具備極強的可持續性，制氫過程中產生的余熱可通過熱控制回路直接回收利用，并可輸送至當地供暖網絡。為在工程環境中管理這種復雜性，用戶可直接調用 TwinCAT 原生支持的、符合 IEC 61131-3 標準的面向對象編程功能。“一旦我們完成軟件模塊的開發與驗證 — 例如以用于電解槽的軟件模塊 — 后續在擴展整個系統時，只需直接復制這些模塊即可。” “這是我們方案的核心優勢。”Jens Fr?hlich 解釋道，這也從軟件層面確保了整套解決方案始終保持完全模塊化、架構清晰的特性。”

依托倍福的自動化技術，H2 Powercell 不僅確保系統符合當前技術標準，還致力于為未來的創新鋪平道路，持續推動能源系統的分布式落地進程。未來，購買 H2PowerLyzer 電解槽作為獨立模塊的客戶，將收到集成嵌入式控制器的產品，替代原有配置中的總線耦合器。通過 TwinCAT 實現的這套可擴展架構可支持硬件拓撲靈活調整，無需重新開發底層軟件。

H2PowerCube 充分證明，依托現代自動化技術，能源轉型兼具可行性與規模化經濟優勢，同時還能確保能源供應具有韌性。“這套集電解制氫、燃料電池與電池儲能技術于一體的交鑰匙解決方案為靈活的能源的柔性管理提供了理想基礎。當電力過剩時，可將電能儲存起來或轉化為氫能。有供能需求時，就可以在現場直接發電。”Sebastian Niehoff 在總結這款模塊化集裝箱發電站的優勢時介紹道。倍福基于 PC 的控制技術不僅提供了所需的算力和開放性，還為構建具備高韌性、可持續的能源基礎設施奠定了基礎。