【導讀】XX學院新能源發(fā)電實驗室建設(shè)方案

　　

【正文】 38 / 59 六 、光伏 發(fā)電系統(tǒng) 創(chuàng)新實驗室 主要目的 光伏發(fā)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計 光伏小系統(tǒng)設(shè)計 針對人群 專業(yè)課大三學生 設(shè)備組成 光伏應用產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計實訓系統(tǒng) 建議采購數(shù)量 八套 實驗室房間要求 面積在 45 平米以上，配備基本 220VAC、 10A 供電即可 最好設(shè)置在靠南的房間 針對課程 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 12~16 課時實訓 實驗室建議擺放方式 39 / 59 光伏應用產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計實訓系統(tǒng) FUDPVAP 主要目的 光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與應用產(chǎn)品設(shè)計 針對人群 對基本專業(yè)有清晰了解 — 本科 完成能力 1. 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 2. 小型應用產(chǎn)品設(shè)計 3. 光伏發(fā)電系統(tǒng)器件選型 4. 光伏發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié) 1) 技術(shù)參數(shù) （ 1） 系統(tǒng)分為組件模塊、控制模塊、儲能模塊、逆變模塊、負載模塊與支架等幾部分； （ 2） 組件模塊提供有 5W 單晶， 5W 多晶， 10W 單晶， 10W 多晶， 20W 單晶 ， 20W多晶等多種 12V 光伏組件； （ 3） 控制模塊提供 12V 光伏控制器、 24V 光伏控制器、路燈控制、 MPPT 調(diào)壓控制器等多種光伏控制器。 （ 4） 儲能模塊采用 12V/38AH 膠體電池與磷酸鐵鋰電池 40 / 59 （ 5） 逆變模塊采用 SPWM 工頻逆變器，為光伏專用寬電壓逆變器，最大功率為500W。 （ 6） 負載模塊包括有 LED 指示燈、直流可調(diào)速風扇、直流交通燈、直流 LED顯示屏、直流電機傳動裝置、交流光源、交流 LED 顯示屏、自動升降窗簾、自動時控草坪灑水裝置、光伏自動安保系統(tǒng)等負載。 （ 7） 支架部分選用 19” 機柜，配備網(wǎng)孔板，每個部件連接必須配置漏電保護、斷 路器、斷路開關(guān)、保護開關(guān)。 （ 8） 中央控制與通訊設(shè)計，通過觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)對電流、電壓、 PLC 自動化控制進行編程設(shè)計與執(zhí)行。 （ 9） 系統(tǒng)提供針對本系統(tǒng)的光伏系統(tǒng)仿真軟件，學生可在完成每一項的硬件設(shè)計前先進行系統(tǒng)仿真設(shè)計 — 投標時進行現(xiàn)場演示 2) 功能介紹 該系統(tǒng)的設(shè)計主要是為學生進行相關(guān)光伏設(shè)計性實驗與創(chuàng)新實驗設(shè)計。系統(tǒng)提供一般光伏系統(tǒng)應該包括的器件，學生可根據(jù)負載設(shè)計光伏系統(tǒng)，選用不同的系統(tǒng)器件，配置整個系統(tǒng)。主要能進行的實驗包括： （ 1） 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗 （ 2） 光伏照明系統(tǒng)設(shè)計實驗 （ 3） 光伏風扇設(shè)計實驗 （ 4） 光伏自動交通指示燈設(shè)計實驗 （ 5） 光 伏室外 LED 顯示裝置設(shè)計實驗 （ 6） 光伏自動傳動裝置設(shè)計實驗 （ 7） 光伏交流系統(tǒng)設(shè)計實驗 （ 8） 光伏自動升降窗簾創(chuàng)新性實驗 （ 9） 室外光伏自動時控草坪灑水創(chuàng)新性實驗 （ 10） 光伏自動安保系統(tǒng)設(shè)計性實驗 （ 11） 光伏系統(tǒng)電路設(shè)計 （ 12） 光伏系統(tǒng)自動控制設(shè)計實驗 （ 13） PLC 控制實驗設(shè)計實驗 （ 14） RS485/RS232 通訊設(shè)計實驗 在創(chuàng)新性設(shè)計實驗中，學生可以自行設(shè)計自動控制裝置。在直流電機傳動裝置中，學生可通過 PLC 進行電機速度與方向設(shè)置。在自動升降窗簾設(shè)計中，學生 41 / 59 通過使用 PLC 對窗簾的升降與時間控制進行調(diào)節(jié)。 3) 系統(tǒng)組成 （ 1） 組件模塊 5W 單晶 2塊 5W 多晶 2塊 10W 單晶 2塊 10W 多晶 2塊 20W 單晶 1塊 20W 多晶 1塊 （ 2） 控制模塊 12V 光伏控制器 1 24V 光伏控制器 1 MPPT 調(diào)壓控制器 1 （ 3） 儲能模塊 12V 光伏膠體電池 2 12V 磷酸鐵鋰電池 2 （ 4） 逆變模塊 SPWM 工頻 500W 寬電壓逆變器 1 （ 5） 負載模塊 LED 指示燈 1 直流可調(diào)速風扇 1 直流交通燈 1 直流 LED 顯示屏 1 直流電機傳動裝置 1 交流光源 1 交流 LED 顯示屏 1 自動升降窗簾 1 自動時控草坪灑水裝置 1 光伏自動安保系統(tǒng) 1 （ 6） 中央控制系統(tǒng) 中央控制觸摸屏 — 10英寸觸摸屏 1 42 / 59 支架 19” 支架 1 （ 7） 配件 數(shù)字萬用表 1 斷路器 6 漏電保護器 1 短路開關(guān) 10 OMRON PLC 1 時間繼電器 5 中間繼電器 10 電流傳感器 6 BOSCH 工具套件 七 、智能微電網(wǎng) 教學 實驗室 主要目的 光伏離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計 風力并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計 風力離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計 智能微電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計 智能微電網(wǎng)電能調(diào)度管理 針對人群 專業(yè)課大三學生 設(shè)備組成 智能 微電網(wǎng) 教學實訓 平臺 建 議采購數(shù)量 一 套 實驗室房間要求 面積在 65 平米以上，配備基本 220VAC、 10A 供電即可 留有房頂面積空間，房頂面積需求 40 平米 針對課程 光伏發(fā)電系統(tǒng) 6 課時實訓 風力發(fā)電系統(tǒng) 6 課時實訓 智能微電網(wǎng)系統(tǒng) 24 課時實訓 43 / 59 智能 微電網(wǎng) 教學實訓 平臺組成部分介紹 FDMGWPB10K 1 室外光伏發(fā)電系統(tǒng) 充分考慮到發(fā)電效果與性能的問題，光伏發(fā)電系統(tǒng)采用室外真實電站的模式進行配置。針對 WPB10K 模式，結(jié) 合到教學的實際需求與配置，本系統(tǒng)采用 3KWp室外光伏供電模式，既能保證發(fā)電效果，又可節(jié)約室內(nèi)空間。 室外光伏發(fā)電系統(tǒng)采用高效單晶硅組件， 單塊組件功率 200 Wp，轉(zhuǎn)換效率23%，工作電壓 Vm 36V。 工作電流 Imp 。開路電壓 Voc 44V。短路電流 Isc 。 適用溫度范圍 40℃～ 90℃ ， 產(chǎn)品通過 IEC61215 測試， RoHs,TUV， EL，RINA， CE等多種認證。 室外供電 2 風力發(fā)電模擬系統(tǒng) 小型并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)由風力發(fā)電機、風機并網(wǎng)控制器、并網(wǎng)逆變器組成。風能通過風力 發(fā)電機轉(zhuǎn)化為幅值和頻率變化的交流電，通過控制器整流為直流電，并網(wǎng)控制器由斬波器和卸荷負載組成，起整流和保護作用再經(jīng)并網(wǎng)逆變電源將直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波交流電，饋送入電網(wǎng)。風電模擬系統(tǒng)分為直驅(qū)風電模擬器，功率等級為 3kW。 系統(tǒng)驅(qū)動電機采用國際知名品牌電機，采用觸摸屏方式對電機工作狀態(tài)進行控制與顯示。 44 / 59 3 微電網(wǎng)運行監(jiān)控與能量控制管理系統(tǒng) 整套軟件分為系統(tǒng)總覽、運行控制、能量管理、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)管理幾個部分組成。系統(tǒng)需要 1 套。根據(jù)用戶需求，模塊可以增加或較少。 下圖 為啟動界面。 上圖 為 系統(tǒng)運行控制界面，在界面中可以清楚了解，系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備的運行情況，配電網(wǎng)主要電氣參數(shù)，支持實時數(shù)據(jù)顯示。 例如： ? 風力發(fā)電監(jiān)控提供以下具體功能： ? 可實時顯示風力發(fā)電的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量，以及每天發(fā)電功率曲線圖。 ? 采集風機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、輸出功率、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、控制板溫度、機械制動閘片磨損及溫度、電纜扭絞、機艙振動、風速儀和風向標等； ? 風機啟?？刂?； ? 光伏發(fā)電監(jiān)控可以顯示下列信息： ? 可實 時顯示光伏的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計CO2 總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖。 ? 可查看每臺光伏逆變器的運行參數(shù)，主要包括： A、直流電壓； B、直流電流； C、直流功率； D、交流電壓； E、交流電流； F、逆變器機內(nèi)溫度； G、時鐘； H、頻率； I、功率因數(shù)； J、當前發(fā)電功率； 45 / 59 K、日發(fā)電量； L、累計發(fā)電量； M、累計 CO2 減排量； N、每天發(fā)電功率曲線圖。 ? 監(jiān)控所有逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設(shè)備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故 障信息至少因包括以下內(nèi)容： A、電網(wǎng)電壓過高，電網(wǎng)電壓過低； B、電網(wǎng)頻率過高，電網(wǎng)頻率過低； C、直流電壓過高； D、直流電壓過低； E、逆變器過載； F、逆變器過熱； G、逆變器短路； H、散熱器過熱； I、逆變器孤島； J、 DSP 故障； K、通訊失敗。 ? 可實時對并網(wǎng)點電能質(zhì)量進行監(jiān)測和分析： ? 能集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、室外溫度、室內(nèi)溫度和電池板溫度等參量。 ? 最短每隔 5 分鐘存儲一次光伏重要運行數(shù)據(jù)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)。 ? 故障數(shù)據(jù)需要實時存儲。 ? 微電網(wǎng)綜合監(jiān) 視與統(tǒng)計 統(tǒng)一監(jiān)視微電網(wǎng)系統(tǒng)運行的綜合信息，包括微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率、微電網(wǎng)入口處的電壓、配電上行 /下行功率、并實時統(tǒng)計微電網(wǎng)總發(fā)電出力、儲能剩余容量、微電網(wǎng)總有功負荷、總無功負荷、敏感負荷總有功、可控負荷總有功、完全可切除負荷總有功，并監(jiān)視微電網(wǎng)內(nèi)部各斷路器開關(guān)狀態(tài)、各支路有無功功率、各設(shè)備的報警等實時信息，完成整個微電網(wǎng)的實時監(jiān)控和統(tǒng)計。 46 / 59 4 光伏發(fā)電控制系統(tǒng) 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)中配置有光伏并網(wǎng)單元與光伏儲能控制單元，能夠保證在并網(wǎng)與離網(wǎng)兩種狀態(tài)下系統(tǒng)正常工作。在電網(wǎng)有電狀態(tài)下，控制系統(tǒng)可將光伏發(fā)電直接輸 入到電網(wǎng)中，由電能調(diào)配系統(tǒng)進行電能分配；在電網(wǎng)無電狀態(tài)下，控制系統(tǒng)可將光伏發(fā)電輸入到儲能系統(tǒng)中進行充電。 配備有軟件監(jiān)控界面。 輸入 最大輸入功率（ DC1/DC2） 3200W(3200W/3200W) 最大輸入電壓 550V 啟動電壓 150V 額定輸入電壓 370V MPP 電壓范圍 125~550V 滿載 MPP 電壓范圍 160~500V MPPT數(shù)量 2 每路 MPPT最大輸入組串數(shù)（ DC1/DC2） 1/1 最大輸入電流（ DC1/DC2） 20A(10A/ 10A) 輸入端子最大允許 電流 10A PV 電池板短路電流（ DC1/DC2） 24A(12/12A) 輸出 額定輸出功率 3000W 最大輸出視在功率 3150VA 最大輸出電流 15A 額定電網(wǎng)電壓 230Vac (單相 ) 電網(wǎng)電壓范圍 180~276Vac(符合相應國家電網(wǎng)指令要求 ) 額定電網(wǎng)頻率 50Hz/60Hz 電網(wǎng)頻率范圍 45～ 55Hz/55～ 65Hz (符合相應國家電網(wǎng)指令要求 ) 總電流波形畸變率 3 % （額定功率） 直流分量 % In 功率因數(shù) @滿功率 , (可調(diào)范 圍 超前 ~ 滯后 ) 保護 孤島保護 具備 直流反接保護 具備 交流短路保護 具備 漏電流保護 具備 直流開關(guān) 可選 直流保險絲 無 過壓保護 壓敏電阻 47 / 59 系統(tǒng) 最大效率 % 歐洲效率 % 隔離方式 無變壓器 防護等級 IP65 夜間自耗電 1 W 工作溫度范圍 － 25～＋ 60℃ 相對濕度 0~95% 無凝露 冷卻方式 自然風冷 最高海拔 4000m（＞ 2020m 降額） 顯示 動態(tài)圖形液晶 通訊 RS485 （ RJ45 端子）， WiFi（可選） RS485（ RJ45 connector）， WiFi（ Optional） 直流端子 SUNCLIX 交流端子 即插即用連接器 (Wieland